DE102012015152A1

DE102012015152A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Demontage eines Permanentmagneten eines Rotorelements für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102012015152A1
Application number: DE102012015152A
Authority: DE
Inventors: Thomas Albrecht; Christian Thürigen
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Demontage wenigstens eines in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung (12) eines Rotorelements (14) für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten (10), bei welchem der Permanentmagnet (10) unter Wärmebeaufschlagung mittels einer Heizeinrichtung (36) aus der Aufnahmeöffnung (12) demontiert wird, wobei zum Demontieren des Permanentmagneten (10) wenigstens ein Fügeelement (20), unter dessen Vermittlung der Permanentmagnet (10) in der Aufnahmeöffnung (12) fixiert ist, mittels der Heizeinrichtung (36) erwärmt und infolge der Erwärmung wenigstens ein Phasenübergang des Fügeelements (20) bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demontage eines Permanentmagneten eines Rotorelements für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Demontage eines Permanentmagneten eines Rotorelements für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
Der US 6,481,090 B1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Demontage wenigstens eines Permanentmagneten eines Rotorelements für eine elektrische Maschine als bekannt zu entnehmen. Der Permanentmagnete ist dabei in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung des Rotorelements angeordnet. Die Aufnahmeöffnung ist als Durchgangsöffnung ausgebildet, wobei der Permanentmagnet derart demontiert wird, dass eine Attrappe des Permanentmagneten in Stützanlage mit dem Permanentmagneten bewegt wird. Der Permanentmagnet wird über die Attrappe aus der Durchgangsöffnung gedrückt. Die Attrappe wird dabei in die Durchgangsöffnung hineinbewegt. Mit anderen Worten ersetzt die Attrappe den aus der Durchgangsöffnung demontierten Permanentmagneten.
Des Weiteren ist aus der JP 06014519 A ein Verfahren zur Demontage wenigstens eines in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung eines Rotorelements für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten bekannt, bei welchem der Permanentmagnet unter Wärmebeaufschlagung mittels einer Heizeinrichtung zuerst entmagnetisiert wird, um dann aus der Aufnahmeöffnung demontiert zu werden.
Herkömmlicherweise werden Permanentmagnete bei ihrer Demontage aus korrespondierenden Aufnahmeöffnungen beschädigt und/oder es bleiben Beschichtungen wie beispielsweise Isolationsschichten, Ummantelungen und/oder dergleichen auf dem demontierten Permanentmagneten zurück. Dies verhindert eine einfache, recyclinggerechte Demontage, da die Permanentmagnete aufgrund ihrer Beschädigung nicht ohne weiteres wieder recycelt werden können. Gegebenenfalls sind auch zeit- und kostenaufwändige Nacharbeiten erforderlich, um beispielsweise die auf den Permanentmagneten zurückgebliebenen Beschichtungen zu entfernen. Dabei ist eine einfache und recyclinggerechte Demontage der Permanentmagnete wünschenswert, da die Permanentmagnete üblicherweise aus kostenintensiven Werkstoffen wie seltenen Erden gebildet sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Demontage wenigstens eines Permanentmagneten eines Rotorelements für eine elektrische Maschine bereitzustellen, welche eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige sowie recyclinggerechte Demontage des Permanentmagneten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Bei einem solchen Verfahren zur Demontage wenigstens eines in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung eines Rotorelements für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten wird der Permanentmagnet unter Wärmebeaufschlagung mittels einer Heizeinrichtung aus der Aufnahmeöffnung demontiert.
Um eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige sowie recyclinggerechte Demontage des Permanentmagneten aus der Aufnahmeöffnung zu realisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zum Demontieren des Permanentmagneten mittels der Heizeinrichtung wenigstens ein Fügeelement, unter dessen Vermittlung der Permanentmagnet in der Aufnahmeöffnung fixiert ist, erwärmt und infolge der Erwärmung wenigstens ein Phasenübergang des Fügeelements bewirkt wird.
Aus dem Phasenübergang resultiert die Aufhebung der Fixierung des Permanentmagneten in der Aufnahmeöffnung mittels des Fügeelements, so dass der Permanentmagnet nach dem Bewirken des Phasenübergangs besonders einfach entfernt werden kann. Dabei kann ein Kraftaufwand zum Entfernen des Permanentmagneten aus der Aufnahmeöffnung besonders gering gehalten werden, insbesondere im Vergleich zu dem eingangs geschilderten Verfahren, bei welchem der Permanentmagnet aus der Aufnahmeöffnung gepresst wird. Auf diese Weise kann die Gefahr einer Beschädigung des Permanentmagneten bei dessen Demontage besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus ist es infolge der Bewirkung des Phasenübergangs möglich, Rückstände auf dem Permanentmagneten zu vermeiden oder besonders gering zu halten sowie etwaig auf dem Permanentmagneten zurückgebliebene Rückstände, insbesondere von dem Fügeelement, besonders einfach zu entfernen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die zeit- und kostengünstige Rückgewinnung von zumindest im Wesentlichen sortenreinen und unbeschädigten Permanentmagneten von Rotorelementen, so dass die Permanentmagnete auf einfache Weise recycelt werden können.
Eine besonders recyclinggerechte Demontage des Permanentmagneten ist geschaffen, wenn das Fügeelement durch das Erwärmen mittels der Heizeinrichtung zumindest bereichsweise geschmolzen und/oder verdampft wird. Hierdurch kann die Gefahr von Rückständen auf dem Permanentmagneten besonders gering gehalten werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet mittels der Heizeinrichtung erwärmt und infolge der Erwärmung entmagnetisiert wird. Hierdurch ist eine Integration von Prozessschritten geschaffen, bei welcher die Entmagnetisierung zumindest im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Phasenübergang bewirkt wird. Vorzugsweise liegt dabei eine Entmagnetisierungstemperatur, insbesondere die Curie-Temperatur, des Permanentmagneten im Bereich einer Schmelztemperatur und/oder einer Siedetemperatur und/oder einer Sublimationstemperatur des Fügeelements bei Atmosphärendruck, so dass beim Schmelzen oder Verdampfen bzw. Sublimieren des Fügeelements gleichzeitig die Entmagnetisierung des Permanentmagneten bewirkt wird. Hierdurch können sortenreine Permanentmagnete zumindest im Wesentlichen frei von Schmutz und Beschichtungen wie beispielsweise einem Isolationslack erhalten und recycelt bzw. wiederverwendet werden.
Bei dem Fügeelement handelt es sich beispielsweise um eine Ummantelung des Permanentmagneten, welche aus einem Kunststoff, Wachs oder einem anderen Werkstoff gebildet ist. Vorzugsweise wird als der Permanentmagnet ein Permanentmagnet ohne Lackbeschichtung, d. h. ohne Isolationslack, verwendet, so dass ein besonders einfaches Recycling geschaffen ist.
Eine entsprechende Temperatur des Fügeelements, bei welcher der Phasenübergang des Fügeelements bewirkt wird, liegt vorzugsweise oberhalb von während des Betriebs der elektrischen Maschine beispielsweise in einem Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen, auftretenden Betriebstemperaturen, so dass die Fixierung des Permanentmagneten in der Aufnahmeöffnung durch die während des Betriebs der elektrischen Maschine auftretenden Betriebstemperaturen nicht beeinträchtigt, d. h. gelockert oder gelöst wird.
Um die Gefahr von Rückständen auf dem Permanentmagneten besonders gering zu halten, kann vorgesehen sein, dass das Fügeelement insbesondere nach seinem Phasenübergang mittels einer Saugvorrichtung abgesaugt oder mittels einer Gebläseeinrichtung vom Permanentmagneten weggeblasen wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Permanentmagnet auf unterschiedliche Weisen über das Fügeelement in der Aufnahmeöffnung fixiert sein kann. Hierbei kann der Permanentmagnet durch Einspritzen des Fügeelements zwischen dem Permanentmagneten und das Rotorelement, durch Umgießen, Umspritzen, Umschäumen des Permanentmagneten mit dem Fügeelement und/oder durch eine anderweitige Auf- und/oder Einfüllmethode in der korrespondierenden Aufnahmeöffnung, welche üblicherweise auch als Tasche bezeichnet wird, fixiert werden. Ferner ist auch die Fixierung des Permanentmagneten durch Verstemmen und/oder durch eine Flächenpressung, d. h. eine Presspassung, möglich, wobei das Verstemmen bzw. die Presspassung unter Vermittlung des Fügeelements ausgebildet wird.
Dadurch kann eine unerwünschte Beschädigung des Permanentmagneten sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermieden werden. Beim Verstemmen und/oder beim Ausbilden der Presspassung zum Fixieren des Permanentmagneten kann zwar das Fügeelement teilweise beschädigt werden, wodurch jedoch eine Beschädigung des Permanentmagneten selbst vermieden wird. Infolge des Bewirkens des Phasenübergangs kann der Permanentmagnet anschließend ohne oder mit einem nur sehr geringen Kraftaufwand aus der Aufnahmeöffnung entfernt werden.
Insbesondere ist es möglich, dass der Permanentmagnet, nachdem der Phasenübergang bewirkt wurde, lediglich unter Schwerkraftbeeinflussung aus der Aufnahmeöffnung herausfallen kann. Hierzu wird das Rotorelement mit dem Permanentmagneten im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend positioniert, so dass der Permanentmagnet durch seine eigene Gewichtskraft aus der Aufnahmeöffnung herausbewegt wird.
Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung zur Demontage wenigstens eines in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung eines Rotorelements für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten, mit einer Heizeinrichtung, mittels welcher der Permanentmagnet unter Wärmebeaufschlagung aus der Aufnahmeöffnung demontierbar ist.
Zur Realisierung einer besonders einfachen, zeit- und kostengünstigen sowie recyclinggerechten Demontage des Permanentmagneten aus der Aufnahmeöffnung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Heizeinrichtung dazu ausgelegt ist, zum Demontieren des Permanentmagneten wenigstens ein Fügeelement, unter dessen Vermittlung der Permanentmagnet in der Aufnahmeöffnung fixiert ist, zu erwärmen und infolge der Erwärmung wenigstens einen Phasenübergang des Fügeelements zu bewirken. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen und umgekehrt.
Die Heizeinrichtung ist beispielsweise als Ofen ausgebildet, welcher das Fügeelement erwärmt und dadurch den Phasenübergang sowie die daraus resultierende Aufhebung der Fixierung des Permanentmagneten in der Aufnahmeöffnung bewirkt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt ein besonders einfaches Demontagewerkzeug für den Permanentmagneten dar, da der Permanentmagnet nach dem Bewirken des Phasenübergangs ohne oder mit einem nur sehr geringen Kraftaufwand aus der Aufnahmeöffnung bewegt werden kann. Stempel, Pressen oder dergleichen zum Auspressen des Permanentmagneten aus der Aufnahmeöffnung können vermieden werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1a eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Montieren eines Permanentmagneten in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung eines Rotorelements für eine elektrische Maschine;
1b eine schematische Draufsicht des in der Aufnahmeöffnung fixierten Permanentmagneten;
2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Rotorelements eines Rotorkerns für eine elektrische Maschine, welches eine Mehrzahl von Aufnahmeöffnungen aufweist, in denen ein jeweiliger Permanentmagnet aufgenommen ist; und
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Demontieren des Permanentmagneten aus der korrespondierenden Aufnahmeöffnung.
1a–b veranschaulichen ein Verfahren zur Montage eines Permanentmagneten 10 in einer korrespondierenden und vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildeten Aufnahmeöffnung 12 eines in 2 ausschnittsweise dargestellten Rotorelements 14 für eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine kommt beispielsweise in einem Kraftwagen, insbesondere einem Personenkraftwagen, zum Einsatz und kann in einem Motorbetrieb als Elektromotor betrieben werden, um den Kraftwagen anzutreiben. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb als Generator verwendet werden, um mechanische Energie zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln. Insbesondere kann die elektrische Maschine als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet sein.
Das Rotorelement 14 ist als Blechpaket eines Rotorkerns für einen Rotor der elektrischen Maschine ausgeführt. Das Blechpaket umfasst eine Mehrzahl von aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Ringscheiben 16, welche zumindest im Wesentlichen deckungsgleich in axialer Richtung übereinander gestapelt sind. Das Blechpaket beziehungsweise die Ringscheibe 16 kann dabei in Umfangsrichtung auch aus einzelnen Blechsegmenten gebildet sein. Das Rotorelement 14 weist eine zumindest im Wesentlichen ringförmige Gestalt mit einer Mehrzahl von als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Aufnahmeöffnungen 12 auf, in denen jeweilige Permanentmagnete 10 angeordnet und fixiert ist. Das anhand von 1a veranschaulichte Verfahren kann dabei auf die Montage der einzelnen Permanentmagnete 10 übertragen werden.
Um eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige sowie recyclinggerechte Montage zu realisieren, werden die Permanentmagnete 10 – wie anhand von 1a veranschaulicht ist – bereits besonders recyclinggerecht in den jeweils korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 12 montiert.
In einem ersten Schritt S1 wird der Permanentmagnet 10 zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung 20 versehen. Hierzu wird mittels einer Beschichtungseinrichtung 18 ein entsprechender Beschichtungswerkstoff 22 zum Ausbilden der Beschichtung 20 auf dem Permanentmagneten 10 aufgebracht. Im unbeschichteten Zustand weist der Permanentmagnet 10 gegenüber der Aufnahmeöffnung 12 ein Untermaß auf. Eine Permanentmagneteinheit 24, welche den Permanentmagneten 10 sowie die Beschichtung 20 des Permanentmagneten 10 umfasst, weist gegenüber der korrespondierenden Aufnahmeöffnung 12 ein Übermaß auf.
In einem zweiten Schritt S2 wird die Permanentmagneteinheit 24 – wie in 1a durch einen Richtungspfeil 26 angedeutet ist – in die korrespondierende Aufnahmeöffnung 12 eingebracht. Mit anderen Worten wird die Permanentmagneteinheit 24 vergraben. Infolge des Übermaßes der Permanentmagneteinheit 24 gegenüber der Aufnahmeöffnung 12 wird eine Flächenpressung bzw. eine Presspassung zwischen der Permanentmagneteinheit 24 und dem Rotorelement 14 ausgebildet, so dass ein zusätzliches Verkleben, Verspritzen oder Umgießen nicht erforderlich ist. Durch die Flächenpressung sind die Permanentmagneteinheit 24 und somit der Permanentmagnet 10 in der korrespondierenden Aufnahmeöffnung 12 am Rotorelement 14 fixiert. Die Beschichtung 20 wirkt somit als Fügeelement, unter dessen Vermittlung der Permanentmagnet 10 in der korrespondierenden Aufnahmeöffnung 12 fixiert ist.
Beim Einbringen der Permanentmagneteinheit 24 in die Aufnahmeöffnung 14 kann die Beschichtung 20 leicht abgeschabt werden. Eine Beschädigung des Permanentmagneten 10 selbst jedoch ist vermieden, so dass bei einer Demontage ein unbeschädigter Permanentmagnet 10 zurückgewonnen werden kann, wie im Folgenden erläutert ist.
Alternativ dazu sind anderweitige Fixierungen des Permanentmagneten 10 in der Aufnahmeöffnung 12 möglich. Dabei wird der beispielsweise gegenüber der Aufnahmeöffnung 12 Untermaß aufweisende Permanentmagnet 10 zumindest im Wesentlichen kraftlos in der Aufnahmeöffnung 12 angeordnet, wobei zwischen dem Permanentmagneten 10 und dem Rotorelement 14 Zwischenräume gebildet sind. In diese Zwischenräume wird nun ein Fügeelement in Form eines Fügewerkstoffs wie beispielsweise ein Kunststoff und/oder ein Harz eingebracht, mit welchem der bereits in der Aufnahmeöffnung 12 angeordnete Permanentmagnet 10 zumindest bereichsweise umgossen und/oder umspritzt wird.
Alternativ dazu kann der in der Aufnahmeöffnung 12 angeordnete und positionierte Permanentmagnet 10 auch durch Verstemmen mit einem Verstemmwerkzeug in der Aufnahmeöffnung 12, welche üblicherweise auch als Slot bezeichnet wird, fixiert werden. Auch diese Fixierung kann unter Vermittlung wenigstens eines Fügeelements erfolgen, um eine Beschädigung des Permanentmagneten 10 selbst zu vermeiden.
Die Beschichtung des Permanentmagneten 10 zeitlich vor dessen Anordnung in der Aufnahmeöffnung 12 ermöglicht die Darstellung einer toleranzunabhängigen Flächenpressung. Wie 1b zu entnehmen ist, weist die Beschichtung 20 im in der Aufnahmeöffnung 12 montierten Zustand eine geringere Dicke auf als zeitlich vor dem Einbringen der Permanentmagneteinheit 24 in die Aufnahmeöffnung 12, da sie zumindest teilweise an die Aufnahmeöffnung 12 begrenzenden Wandungsbereichen des Rotorelements 14 abgeschabt wird.
2 zeigt das Rotorelement 14 mit dem in den Aufnahmeöffnungen 12 montierten Permanentmagneten 10 in einer perspektivischen Ansicht.
3 veranschaulicht ein Verfahren zur einfachen, zeit- und kostengünstigen sowie recyclinggerechten Demontage des Permanentmagneten 10 aus der Aufnahmeöffnung 12, wobei als Permanentmagnet 10 vorzugsweise ein Permanentmagnet ohne Lackbeschichtung, insbesondere ohne Isolationslack, verwendet wird.
Zur Demontage wird eine in 3 sehr schematisch dargestellte Vorrichtung 28 mit einer Basis 30 und wenigstens zwei Halteelementen 32, 34 verwendet. Die Vorrichtung 28 umfasst auch eine Heizeinrichtung 36 mit Heizelementen 38, mittels welchen die als Fügeelement wirkende Beschichtung 20, unter deren Vermittlung der Permanentmagnet 10 in der Aufnahmeöffnung 12 fixiert ist, erwärmt wird.
Mittels des Halteelements 32 ist das Rotorelement mit dem in den Aufnahmeöffnungen 12 angeordneten Permanentmagneten 10 derart gehalten, dass die axiale Richtung des Rotorelements 14 und somit eine Durchtrittsöffnung der Aufnahmeöffnung 12, in welcher die Permanentmagneteinheit 24 in die Aufnahmeöffnung 12 eingeschoben wird, bei auf einer horizontalen Ebene stehender Basis 30, an welcher die Halteelemente 32, 34 befestigt sind, senkrecht oder schräg zur horizontalen Ebene verlaufen. Dadurch wirkt die Gewichtskraft des Permanentmagneten 10 schräg oder zumindest im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung, was im Verlauf der Demontage vorteilhaft ist.
In einem ersten Schritt S1' der Demontage wird die Beschichtung 20 mittels der Heizelemente 38 erwärmt. Durch das Erwärmen der Beschichtung 20 (Fügeelement) wird ein Phasenübergang der Beschichtung 20 bewirkt, so dass die Beschichtung 20 schmilzt oder verdampft bzw. sublimiert. Aus diesem Phasenübergang resultiert die Aufhebung der durch die Beschichtung 20 bewirkten Fixierung des Permanentmagneten 10 in der Aufnahmeöffnung 12 am Rotorelement 14.
Dabei weist die Beschichtung 20 eine Schmelztemperatur und/oder eine Siedetemperatur und/oder eine Sublimationstemperatur bei Atmosphärendruck auf, welche oberhalb von während des Betriebs der elektrischen Maschine auftretenden Temperaturen liegt. Dadurch wird die Fixierung des Permanentmagnets 10 in der Aufnahmeöffnung 12 während des Betriebs der elektrischen Maschine nicht beeinträchtigt. Die Schmelz- bzw. Siedetemperatur und/oder die Sublimationstemperatur der Beschichtung 20 hängt von ihrem Werkstoff ab, so dass der Werkstoff der Beschichtung 20 entsprechend auf die während des Betriebs der elektrischen Maschine auftretenden Temperaturen abzustimmen ist, um einen Phasenübergang beim Betrieb der elektrischen Maschine zu verhindern.
Um eine entsprechend hohe Betriebssicherheit zu realisieren, ist ein entsprechender Temperatursicherheitsbereich zwischen der Siede- bzw. Schmelz- bzw. Sublimationstemperatur der Beschichtung 20 und den während des Betriebs der elektrischen Maschine auftretenden Temperaturen vorzusehen. Die Schmelz- bzw. Siede- bzw. Sublimationstemperatur liegt jedoch unterhalb einer kritischen Temperatur, bei welcher der Permanentmagnet 10, welcher beispielsweise durch Sintern hergestellt ist, strukturelle Schäden erleidet. Der Werkstoff der Beschichtung 20 ist dabei auch auf entsprechende Betriebsanforderungen der elektrischen Maschine beispielsweise hinsichtlich einer Öl- und Temperaturbeständigkeit angepasst.
Durch das Erwärmen der Beschichtung 20 und den dadurch bewirkten Phasenübergang kommt es bei einem zweiten Schritt S2' beispielsweise zu einem Ausfließen oder Ausdampfen der Beschichtung 20 aus der Aufnahmeöffnung 12.
Wird die Beschichtung 20 durch die Erwärmung beispielsweise geschmolzen, so kann die Beschichtung 20 aus der Aufnahmeöffnung 12 um das Halteelement 34 herum ausfließen, da das Halteelement 34 die Aufnahmeöffnung 12 nicht vollständig, sondern lediglich in einem Teilbereich der Aufnahmeöffnung 12 überdeckt.
Vorzugsweise weist das Halteelement 34 ein den Permanentmagneten 10 abstützendes Halteteil 37 auf, welches wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweist, welche von dem geschmolzenen bzw. verflüssigten Fügeelement (Beschichtung 20) durchströmbar ist. Hierzu ist das Halteteil 37 beispielsweise als Gitter ausgebildet. Ferner ist es möglich, dass das Halteelement 34 bzw. das Halteteil 37 die korrespondierende Aufnahmeöffnung 12 vollständig überdeckt. Das Halteelement 34 bzw. das Halteteil 37 kann dabei als Gitter oder Sieb ausgebildet sein!
Da durch den Phasenübergang die Fixierung des Permanentmagneten 10 aufgehoben wird, kann das Halteelement 34 zunächst ein Herausfallen des Permanentmagneten 10 unter Schwerkrafteinwirkung auf den Permanentmagneten 10 vermieden werden. Alternativ dazu ist es möglich, das Halteelement 34 nicht vorzusehen, so dass der Permanentmagnet 10 unter Schwerkraftbeaufschlagung durch seine Gewichtskraft automatisch, d. h. selbständig aus der Aufnahmeöffnung 12 herausbewegt wird und aus dieser herausfällt. Die Halterung des Permanentmagneten 10 mittels des Halteelements 34 erfolgt vorzugsweise so lange, bis das Fügeelement (Beschichtung 20) vollständig aus der Aufnahmeöffnung 12 ausgelaufen und/oder verdampft ist.
Bei einem dritten Schritt S3' kann das Halteelement 34 entfernt werden, so dass der Permanentmagnet 10 infolge seiner Gewichtskraft selbsttätig aus der Aufnahmeöffnung 12 ohne zusätzliche Krafteinwirkung herausfällt, wie es durch einen Richtungspfeil 40 angedeutet ist.
Dadurch kann die Gefahr von Beschädigungen des Permanentmagneten 10, insbesondere im Vergleich zu einem Auspressen des Permanentmagneten 10 mittels eines Stempels oder dergleichen, vermieden oder besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus können infolge des Bewirkens des Phasenübergangs Rückstände auf dem Permanentmagneten 10 vermieden oder gering gehalten werden, so dass der Permanentmagnet 10 zumindest im Wesentlichen beschädigungsfrei und rückstandslos und somit sortenrein wiedergewonnen und entsprechend recycelt werden kann. Zum Auffangen des Permanentmagneten 10 kann beispielsweise ein entsprechendes Fangelement der Vorrichtung 28 vorgesehen sein. Das Halteelement 34, insbesondere sein Halteteil 37, ist vorzugsweise als dünner Ring ausgebildet, welcher alle Aufnahmeöffnungen 12 des Rotorelements 14 zumindest bereichsweise überdeckt und somit gleichzeitig alle bzw. eine Mehrzahl der Permanentmagnete 10 beim Bewirken des Phasenübergangs halten und ein Herausfallen zunächst verhindern kann. Gleichzeitig kann das aus den Aufnahmeöffnungen herausfließende Fügeelement (Beschichtung 20) an dem einen dünnen Steg darstellenden Ring vorbeifließen oder vorbeiströmen.
Hierbei kann die Heizeinrichtung 36 ein oder mehrere Heizelemente 38 aufweisen, so dass entweder in einer Aufwärmphase gezielt nur ein einziges Fügeelement durch die Heizeinrichtung 36 aufgewärmt und zu einem Phasenübergang gebracht wird oder durch die Heizeinrichtung 36 gleichzeitig mehrere, insbesondere alle, Fügeelemente des Rotorelements 14 aufgewärmt und zum Phasenübergang gebracht werden. Durch eine gezielte Aufwärmung eines einzelnen Fügeelements kann zum Beispiel ein defekter Permanentmagnet 10 zu Reparaturzwecken entfernt und danach ersetzt werden. Beim Recycling des Rotorelementes 14 beziehungsweise der Permanentmagnete 10 kann es aber sinnvoll sein, alle Fügeelement gleichzeitig zu erwärmen und zum Phasenübergang zu bringen, da somit in einem einzigen Aufwärmschritt alle Permanentmagnete 10 auf einmal entfernt werden können, was vor allem den Zeitaufwand reduziert und auch die Aufwärmkosten, die nur einmal anfallen.
Alternativ zum Entfernen des Halteelements 34 kann auch vorgesehen sein – beispielsweise wenn das Halteelement 34 nicht reversibel lösbar an der Basis 30 befestigt ist – dass das Rotorelement 14 vom Halteelement 32 entnommen wird. Da die Fixierung des bzw. der Permanentmagneten 10 durch den Phasenübergang aufgehoben ist, bleiben die Permanentmagneten 10 bzw. bleibt der Permanentmagnet 10 auf dem Halteelement 34 liegen. Dieses Entnehmen des Rotorelements 14 kann über ein Hilfsmittel, beispielsweise ein Greifelement, noch im erhitzten bzw. warmen Zustand des Rotorelements 14 erfolgen. Alternativ dazu kann das Entnehmen des Rotorelements 14 nach einer vorgebbaren Abkühlphase erfolgen. Hierdurch ist eine besonders einfache Handhabbarkeit des Rotorelements 14 realisiert. Ferner kann dadurch eine Verbrennungsgefahr besonders gering gehalten werden.
Vorzugsweise ist das Fügeelement derart ausgestaltet, dass eine Temperatur zum Bewirken des Phasenübergangs, d. h. eine Schmelztemperatur und/oder eine Siedetemperatur und/oder eine Sublimationstemperatur bei Atmosphärendruck zumindest im Wesentlichen einer Entmagnetisierungstemperatur, insbesondere der Curie-Temperatur, des Permanentmagneten 10 entspricht. Dadurch erfolgt beim Bewirken des Phasenübergangs der Beschichtung 20 auch gleichzeitig eine Entmagnetisierung des Permanentmagneten 10, so dass dadurch eine Integration von Verfahrensschritten realisiert ist. Durch dieses Demontageverfahren können die Permanentmagnete 10 ohne Beschädigung restschmutzfrei sowie entmagnetisiert demontiert werden, so dass sie bzw. ihr Werkstoff, beispielsweise seltene Erden, weiter- bzw. wiederverwendet werden können.
Das anhand von 3 veranschaulichte Demontageverfahren kann dabei bei unterschiedlichen Befestigungsarten von Permanentmagneten 10 in korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 12 verwendet werden. Insbesondere ist es besonders vorteilhafterweise mittels des Demontageverfahrens möglich, durch Umgießen und/oder Umspritzen und/oder Eingießen und/oder Einschäumen und/oder Umschäumen und/oder Auffüllen und/oder dergleichen und/oder durch eine Presspassung bewirkte Fixierungen von Permanentmagneten 10 mittels des Bewirkens eines Phasenübergangs eines Fügeelements, unter dessen Vermittlung die Permanentmagnete 10 an dem korrespondierenden Rotorelement gehalten sind, zu lösen und in der Folge die Permanentmagnete 10 besonders einfach und recyclinggerecht zu demontieren.
Bezugszeichenliste

10: Permanentmagnet
12: Aufnahmeöffnung
14: Rotorelement
16: Ringscheiben
18: Beschichtungseinrichtung
20: Beschichtung
22: Beschichtungswerkstoff
24: Permanentmagneteinheit
26: Richtungspfeil
28: Vorrichtung
30: Basis
32: Halteelement
34: Halteelement
36: Heizeinrichtung
37: Halteteil
38: Heizelement
40: Richtungspfeil
S1, S1': erster Schritt
S2, S2': zweiter Schritt
S3, S3': dritter Schritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6481090 B1 [0002]
JP 06014519 A [0003]

Claims

Verfahren zur Demontage wenigstens eines in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung (12) eines Rotorelements (14) für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten (10), bei welchem der Permanentmagnet (10) unter Wärmebeaufschlagung mittels einer Heizeinrichtung (36) aus der Aufnahmeöffnung (12) demontiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Demontieren des Permanentmagneten (10) wenigstens ein Fügeelement (20), unter dessen Vermittlung der Permanentmagnet (10) in der Aufnahmeöffnung (12) fixiert ist, mittels der Heizeinrichtung (36) erwärmt und infolge der Erwärmung wenigstens ein Phasenübergang des Fügeelements (20) bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement (20) durch das Erwärmen mittels der Heizeinrichtung (36) zumindest bereichsweise geschmolzen und/oder verdampft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (10) mittels der Heizeinrichtung (36) erwärmt und infolge der Erwärmung entmagnetisiert wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entmagnetisierungstemperatur, insbesondere die Curie-Temperatur, des Permanentmagneten (10) kleiner oder gleich einer Schmelztemperatur und/oder einer Siedetemperatur und/oder einer Sublimationstemperatur des Fügeelements (20) bei Atmosphärendruck ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das Fügeelement (20) ein aus einem Kunststoff gebildetes Fügeelement (20) verwendet wird.
Vorrichtung (28) zur Demontage wenigstens eines in einer korrespondierenden Aufnahmeöffnung (12) eines Rotorelements (14) für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten (10), mit einer Heizeinrichtung (36), mittels welcher der Permanentmagnet (10) unter Wärmebeaufschlagung aus der Aufnahmeöffnung (12) demontierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (36) dazu ausgelegt ist, zum Demontieren des Permanentmagneten (10) wenigstens ein Fügeelement (20), unter dessen Vermittlung der Permanentmagnet (10) in der Aufnahmeöffnung (10) fixiert ist, zu erwärmen und infolge der Erwärmung wenigstens ein Phasenübergang des Fügeelements (20) zu bewirken.
Vorrichtung (28) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (28) wenigstens ein Halteelement (34) zum Halten des Permanentmagneten (10) beim Erwärmen des Fügeelements (20) umfasst.
Vorrichtung (28) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (34) wenigstens eine Durchtrittsöffnung aufweist, welche von dem infolge des Phasenübergangs verflüssigten Fügeelement (20) durchströmbar ist.
Vorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (28) wenigstens ein Fangelement zum Auffangen des zeitlich nach dem Bewirken des Phasenübergangs unter Schwerkrafteinwirkung aus der Aufnahmeöffnung (12) herausfallenden Permanentmagneten (10) aufweist.