WO2017088993A1 - Superconducting rolling bearing and rolling bearing arrangement - Google Patents
Superconducting rolling bearing and rolling bearing arrangement Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017088993A1 WO2017088993A1 PCT/EP2016/069229 EP2016069229W WO2017088993A1 WO 2017088993 A1 WO2017088993 A1 WO 2017088993A1 EP 2016069229 W EP2016069229 W EP 2016069229W WO 2017088993 A1 WO2017088993 A1 WO 2017088993A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- component
- rotor
- superconducting
- rolling bearing
- conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
- H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
- H02K55/04—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
- F16C41/002—Conductive elements, e.g. to prevent static electricity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
- H01R39/28—Roller contacts; Ball contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
- H02K13/003—Structural associations of slip-rings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
- H02K13/02—Connections between slip-rings and windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/083—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/085—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/08—Structural association with bearings
- H02K7/086—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
- H02K7/088—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly radially supporting the rotor directly
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Definitions
- the invention relates to a rolling bearing and to an arrangement which has two or more such rolling bearings.
- the operation of an electrical machine is based on a movement of an electrical conductor in a magnetic field, accompanied by the occurrence of the so-called Lorentz force.
- Lorentz force acts on the charges in the conductor and thus a current flow is generated, or a current flow is from the outside with a corresponding power source fed into the conductor, so that the Lorentz force triggers the movement of the conductor itself.
- the movement of the conductor is usually a rotational movement, wherein, for example, a coil in an external magnetic field of a permanent or a
- Electromagnet turns In both operating states of the electric machine, it proves to be problematic that electric current has to be transmitted between a static and a rotating component. Typically, this grinding or brush contacts are used. However, this solution is subject to comparatively high losses. In order for high currents to flow via the sliding contact, a high contact pressure must be ensured, which in turn results in a high frictional resistance, which has a negative effect on the efficiency of the corresponding machine.
- rolling bearings can be used to allow transmission of current between the static and rotating components.
- Rolling bearings are bearings with which a first component mounted, for example. An inner ring, and a second component mounted, for example. An outer ring relative to each other rotatable or rotatable.
- Well-known subgroups of Rolling bearings are, for example, ball bearings or roller bearings, with combined designs are possible, such as.
- the inner ring and the outer ring are typically arranged concentrically with an annular gap in the radial direction between the inner ring and the outer ring.
- the annular gap are between the radially inner surface of the outer ring and the radial outer surface of the inner ring rolling elements, so that inner ring and outer ring are rotatable relative to each other by rolling on the rolling elements.
- the rolling elements may, for example, be formed as balls or rollers or rollers. The structure and operation of such rolling bearings are well known, are therefore not further explained.
- a corresponding arrangement results in an axial roller bearing, in which the first and the second component are arranged one behind the other in the axial direction. Both components are annular with substantially the same radii.
- the rolling elements are also here in a gap, which is in the axial direction between see the two components.
- the concept underlying the invention is to equip the rolling bearing with superconducting components.
- the rolling bearing is a cryogenic rolling bearing, in particular a superconducting rolling bearing which has cryogenic components which can be cooled to a cryogenic temperature by means of a coolant which can be supplied to the rolling bearing and thus to the components.
- the cryogenic components have a conductivity at the cryogenic temperature which is increased or improved by at least an order of magnitude compared to their conductivity at room temperature or, for example, at 0 ° C.
- cryogenic rolling bearing means that some components of the rolling bearing, for example.
- the rolling elements and electrical conductors which are mounted on the mutually rotatable components of the rolling bearing, are cryogenically cooled and, accordingly, on a cryogenic, i. are at an extremely low temperature, in which the conductivity is improved over the room temperature, for example by a factor of 3 or more.
- cryogenic component is to be understood as meaning that this component is cryogenically cooled.
- cryogenic component For example. it is conceivable to make the cryogenic component from copper or aluminum and to cool it to a temperature of 21K. These metals are not yet super conductive at this temperature, but their resistance drops with suitable purity by up to three orders of magnitude compared to the resistance at room temperature, which is already a huge advantage. Furthermore, it is part of the invention to carry out the cryogenic components of a superconducting material. Such materials are characterized in that they go into the superconducting state falls below the typical for this material transition temperature. In the superconducting state, direct current through superconductors can flow without resistance and no electrical heat losses occur.
- superconducting rolling bearing means that some components of the rolling bearing,
- the rolling elements and the electrical conductors are superconducting or consist of a material that passes into the superconducting state when falling below the typical for this material transition temperature.
- superconducting component is also to be understood, for example, as meaning that this component consists of a material which changes into the superconducting state when the critical temperature, which is typical for this material, is undershot.
- superconducting component should include both the case that the affected component is itself and as a whole superconducting or consists of the corresponding material or has such, as well as the case that a component is attached to this component, which is superconducting or that the component has such a component.
- the latter case can be realized, for example, in the form of a coating of the respective component with a superconducting material.
- a superconducting rolling bearing having a first, static component and a rotatably mounted on the first component by means of rolling elements of the rolling bearing second component, wherein the first component, the second component and the rolling elements are superconducting and electrically connected to each other, so that a electrical current between the first and the second component via the rolling elements is transferable.
- the term "superconductive”, which relates to the components or to the rolling elements, should include the case in which the affected component itself and as a whole is superconducting or consists of or comprises the corresponding material, as well as the case, that an object which is superconducting is fastened to this component or that the component has such an object, for example a wire, a conductor track or a special layer in the corresponding component.
- the rolling elements may have a superconductive coating, while the interior of the rolling elements is in each case made of a non-superconducting material.
- the first component has a first superconducting electrical conductor arrangement and the second component has a second superconducting electrical conductor arrangement.
- the electrical current is transferable between the first and the second electrical conductor arrangement via the rolling elements.
- the respective component itself can represent the superconducting electrical conductor arrangement if the component as a whole consists of or comprises a superconducting material.
- the respective component may, for example, have an integrated conductor track or a wire connection.
- Each of the first and second superconductive electrical conductor assemblies has a superconducting portion on a contact path of the respective component with the rolling elements.
- the first component and the second component are arranged concentric with each other in the manner of a roller bearing, that there is a gap between the first component and the second component, in which the rolling bodies are arranged.
- the rolling elements are in contact with a first surface of the first component and with a second surface of the second component, the first and second surfaces facing each other and facing each other. Upon rotation of the second component, the rolling elements also rotate, each rolling over a path on the first and second surfaces. These tracks therefore represent the contact points of the rolling elements with the first and the second component.
- the contact tracks are therefore in each case on one of the rolling elements facing surface of the respective component.
- the first component and the second component each have an electrical connection for establishing an electrical connection with one or more further electrical devices, for example with an electrical consumer or with a source of electrical energy.
- the respective electrical connection with the respective superconducting electrical conductor arrangement of the components is electrically connected. All mentioned electrical connections of the rolling bearing are consequently also superconducting.
- a roller bearing assembly has at least a first and a second such superconducting rolling bearing. Furthermore, the rolling bearing assembly comprises a relative to the first components of the superconducting rolling bearings rotatable about a rotation axis rotor, wherein the rotor has at least one superconducting electrical conductor which rotates with rotation of the rotor.
- the electrical conductor of the rotor extends between a first conductor section and a second conductor section, wherein between the first and the second conductor section of the electrical conductor of the rotor there is a middle conductor section, which connects the first and the second conductor section to one another electrically.
- first conductor section is electrically connected to the second superconducting conductor arrangement of the second component of the first rolling bearing
- second conductor section is electrically connected to the second superconducting conductor arrangement of the second component of the second rolling bearing.
- the electrical conductor of the rotor is thus electrically connected to the superconducting rolling bearings such that the second component of the first rolling bearing, the first conductor section, the middle conductor section, the second conductor section and the second component of the second rolling bearing are connected in series. Since all these components are superconducting, there are only minimal losses and thus a very high efficiency of the roller bearing assembly, which in this embodiment can be used as an electric machine.
- the rolling bearing assembly further comprises a stator comprising means for generating a magnetic field, wherein the rotor with the electrical conductor of the rotor relative to the stator is rotatable about the axis of rotation, wherein the electrical conductor of the rotor is arranged on the rotor and in the magnetic field in that, as the rotor rotates, a Lorentz force acts on charges in the electrical conductor of the rotor.
- the stator, the first component of the first rolling bearing and the first component of the second rolling bearing are arranged in such a way and possibly rigidly connected to each other that they can not perform mutual rotations. With this constellation, the rolling bearing assembly realizes an electric machine which is operable either in a generator mode or as an electric motor.
- the stator has a superconducting coil arrangement for generating the magnetic field. Accordingly, all current-carrying parts of the electrical machine are superconducting, so that a high efficiency and a high power density can be achieved.
- the Rolling bearing assembly be constructed in one embodiment such that the superconducting electrical conductor of the rotor is so pronounced and arranged on the rotor, that the first conductor portion is circular or annular and in the region of a central point of the rotor through which the axis of rotation extends ,
- the second conductor portion is annular and lies in a radially spaced from the central point edge region of the rotor, so that the first and the second conductor portion are arranged concentrically and the superconducting conductor of the rotor in the radial direction between the central region and the edge region of the rotor Rotor extends.
- the rotor and the electrical conductor of the rotor are arranged and oriented with respect to the stator and the generatable magnetic field such that charges in the conductor of the rotor upon rotation of the disk in the magnetic field in a radial direction between the central point and the edge region of the rotor experienced Lorentz force experienced.
- Cross-sectional area of the electrical conductor of the rotor perpendicular standing normal vector oriented parallel to the axis of rotation and the axis of rotation is largely parallel to the field lines of the magnetic field oriented, at least.
- largely parallel means that at least one component of the vector which describes the orientation of the axis of rotation is parallel to the field lines of the magnetic field, but to ensure high efficiency, the axis of rotation and the field lines ideally close an angle of at most 10
- the basic function is, however, also guaranteed at larger angles, as long as the axis of rotation and the field lines are not perpendicular to each other.
- the cross-sectional area is defined by the plane defined by the radial conductor tracks of the middle conductor section
- the middle conductor section has a multiplicity of essentially radially extending thin conductor tracks, which electrically connect the first and the second conductor section to one another.
- the interconnects are therefore arranged essentially in a star shape around the first conductor section. Since in this embodiment, with a rotating rotor
- the edge region of the rotor itself may be the second component of the second rolling bearing.
- a separate second component would be required, which would rotate with the rotor and which would have to be electrically connected to the edge region of the rotor or to the second conductor section. The measure proposed here makes it possible to dispense with such a separate component.
- the rotor further comprises a shaft which supports the rotation of the rotor and transmits in this function, depending on the operating state of the electric machine as an electric motor or as a generator torque from or to the rotor, that carries the mechanical load of the rotor, said Shaft represents the second component of the first bearing.
- the middle conductor section is arranged in the form of a conductor loop, in particular in the form of a coil which rotates in the magnetic field of the stator during rotation of the rotor.
- the conductor loop is oriented in such a way that a normal vector, which is perpendicular to a cross-sectional area of the conductor loop, is perpendicular to the axis of rotation.
- the axis of rotation is in turn perpendicular to the field lines of the magnetic field, in turn at least respect. Field lines in the space area in which the field lines are largely parallel to each other, which is the case, for example, in the vicinity of the axis of rotation.
- the rotor, the second component of the first rolling bearing and the second component of the second rolling bearing are arranged and possibly mechanically connected to each other that they rotate together.
- At least one conventional, non-superconducting rolling bearing for supporting the mechanical load of the rotor, wherein the superconducting rolling bearings substantially only for transmitting the electric current between see the respective first and second electrical components via the rolling elements.
- the conventional rolling bearing can, for example, store the shaft.
- the main advantages of the presented concept are the lower weight and the greatly reduced mechanical and electrical losses of a superconducting ball bearing, in particular with respect to the use of brushes.
- the mechanical losses of a rolling bearing are below the friction losses of brushes.
- a weight reduction results from the fact that the superconductor can transmit high current densities, which is why significantly less material is required for the construction of the bearing.
- Such a superconducting rolling bearing permits the use of large electrical machines, in particular with direct current, which leads to a reduction of the reactive power, the ac losses and the transmission losses in high power lines.
- FIG. 3 shows a rolling body in a first embodiment in a side or sectional view
- FIG. 8 shows a plan view of a superconducting conductor disk
- FIG. 9 shows a first variant of a rotor
- FIG. 10 shows a second variant of a rotor.
- Like reference numerals in different figures indicate like components. It should also be noted that terms such as “axial” and “radial” refer to the rotational axis ROT used in the respective example described or in the respective figure.
- FIG. 1 and 2 show a rolling bearing 100, which is formed in the in the context of the following description of the figures in particular as a ball bearing. Accordingly, rolling elements 130 of the rolling bearing 100 is formed as balls 130. 1 shows the ball bearing 100 in a front view, while it is shown in a side section in FIG. 2, corresponding to the line II in FIG. 1.
- the ball bearing 100 has a first, static component 110 and a second component 120 rotatably mounted on the first component 110 with the aid of the balls 130.
- the first 110 as well as the second component 120 are annular and arranged concentrically about an axis of rotation ROT.
- the first, static component 110 has a larger radius than the second in the case shown here,
- the second component 120 In the axial direction, the first and second components 110, 120 are at the same position.
- the second, rotatable component 120 is therefore arranged within the first, static component 110.
- the second component 120 may be referred to as an inner ring while the first component 110 is an outer ring.
- the second component 120 can rotate with respect to the first component 110, wherein the second component 120 rolls with its radially outer surface 121 on the balls 130 and wherein the balls 130 in turn on the radially inner surface 111 the first component 110 roll.
- both the first 110 and the second component 120 each have a concave shape on the surfaces 111, 121 on which the balls 130 roll, thereby causing them in that the balls 130 are held in the ball bearing 100 even during rotation.
- This concept of a roller or ball bearing is known per se and will therefore not be described in detail below.
- the ball bearing 100 can also be constructed such that the first, static component 110 as an inner ring and the second, rotatable component 120 is formed as an outer ring, in which case the first component 110 has a smaller radius than the second component 120. Accordingly, the first component 110 would be disposed within the second component 120.
- the ball bearing 100 furthermore has a first electrical connection 112 and a second electrical connection 122 for producing an electrical connection of the ball bearing 100 to an electrical device 300.
- an electrical device 300 is shown by way of example in FIGS. 6, 7.
- the first terminal 112 is attached to and electrically connected to the first static component 110 while the second terminal 122 is attached to and connected to the second rotatable component 120 such that the second terminal 122 rotates when the second component 120 is rotated co-rotates.
- the first and second components 110, 120 and the balls 130 are electrically conductive, so that it is possible by the described constellation, an electric current between the first terminal 112 and the second terminal 122 via the first static component 110, the balls 130th and transmit the second component 120.
- the ball bearing 100 may serve to transfer electrical current between a static component electrically connected to the first terminal 112 and a component connected to the second terminal 122 and rotating relative to the static component.
- the static component may, for example, be the already mentioned electrical device 300, while the rotating component may, for example, be a rotor of an electrical machine.
- Such a constellation is also shown in FIGS. 6, 7.
- the ball bearing 100 or the first component 110, the second component 120 and the balls 130 are designed to improve the electrical conductivity as superconducting components. piert.
- the term "superconducting" referred to the components 110, 120 or the balls 130 should include both the case that the affected component 110, 120, 130 itself and as a whole is superconducting or consists of the corresponding material or Such as the case that this component 110, 120, 130 has an object which is superconducting, or that such an object is attached to the component special layer in the corresponding component.
- the balls 130 as well as the first and second components 110, 120 and with them their surfaces 111, 121 consist of the superconducting material. Consequently, the terminals 112, 122 are also superconducting or consist of such a material, so that the electrical current can be transmitted largely lossless between the terminals 112, 122.
- the first component 110 of the ball bearing 100 for realizing the superconductivity of the first component 110 has a first superconducting electrical conductor arrangement 115, while the second component 120 accordingly has a second superconducting electrical conductor arrangement 125.
- the components 110, 120 themselves consist of a superconducting material or comprise such a material. Accordingly, the first 110 and the second component 120 in the first embodiment of the ball bearing 100 itself represent the corresponding superconducting conductor assemblies 115, 125.
- FIG. 3 shows an alternative possible embodiment of one of the balls 130 of the superconducting ball bearing 100.
- the ball 130 here is not made entirely of superconducting material, but has a superconducting coating 131.
- the interior 132 of the ball 130 is made of a non-superconducting material, with the superconducting coating 131 completely surrounding the interior 132.
- the non-superconductive material may be, for example, a ceramic or a metal alloy.
- FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the superconducting ball bearing 100 in which the components 110 and 120 are not completely made of superconducting material, in which the components therefore have, in addition to the superconducting electrical conductor arrangements 115, 125 further, non-superconducting material, eg again a ceramic or a metal alloy.
- the first component 110 may include a support 116 of such non-superconducting material into which a first superconducting conductor assembly 115 is embedded.
- the second component 120 has a second carrier 126 made of non-superconducting material that corresponds to the first carrier 116 and a second superconducting conductor arrangement 125. The functions of such carriers 116, 126 may be to stabilize the ball bearing 100 and to give it increased mechanical strength.
- the superconducting conductor assemblies 115, 125 are constructed and attached to the respective carrier 116, 126 so as to be in electrical contact with the superconducting balls 130 and with the superconducting electrical terminals 112, 122 so that the electric current is as much as possible lossless between the terminals 112, 122 can be transmitted.
- the first superconducting conductor arrangement 115 has a first superconducting section 113 which is disposed on the surface 111 of the first component 110 in the region of a conformation. Tact track of the balls 130 is arranged with the surface 111.
- the first component 110 as well as the second component 120 are arranged concentrically with respect to one another such that there is a gap between the first component 110 and the second component 120 in which the balls 130 are arranged.
- the balls 130 are in contact with the first surface 111 of the first component 110 and with the second surface 121 of the second component 120, the first 111 and second surfaces 121 facing each other and facing each other.
- the balls 130 Upon rotation of the second component 120 relative to the first component 110, the balls 130 also rotate, each rolling over the first 111 and second surfaces 121.
- the first superconducting portion 113 extends along the full circumference of the contact track on the first surface 111 of the first component 110.
- the second superconducting conductor assembly 125 also has a second superconducting portion 123 attached to the surface 121 of the second component 120 is arranged in the region of the contact path of the balls 130 with the second surface 121.
- the balls 130 roll on the contact tracks and on the first and second superconducting sections 113, 123, respectively.
- the first 113 and second superconducting sections 123 may be in the form of a coating, for example be realized with a superconducting material on the first 111 and second surface 121.
- FIG. 4 shows, by way of example, the view indicated in FIG. 1 by the arrow IV, that is to say one
- the first superconducting conductor assembly 115 has a first superconducting compound 114 electrically connecting the first portion 113 to the first terminal 112.
- the second superconductive conductor arrangement 125 has a second superconducting connection 124, which in turn electrically connects the second section 123 to the second connection 122.
- the first and the second superconducting connection 114, 124 extend from the surfaces 111, 121 through the respective carriers 116, 126 to the terminals 112, 122.
- the connections 114, 124 may, for example, be in the form of a wire or else a flat conductor be.
- the ball bearing 100 allows a largely lossless transmission of electric current between the first terminal 112 and the second terminal 122 via the first superconducting compound 114, the first superconducting portion 113, the balls 130, the second superconducting portion 123 and the second superconducting compound 124.
- the ball bearing 100 or at least its corresponding components In order to bring the ball bearing 100 or at least its corresponding components to a sufficiently low temperature for the entry and the maintenance of superconductivity, it can be operated, for example, in a nitrogen bath.
- FIG. 6 shows a first embodiment of a rolling bearing arrangement 200 which, for example, can be used as an electrical machine.
- This rolling bearing arrangement or the electric machine has a first 100 and a second superconducting ball bearing 100 ', wherein both ball bearings 100, 100' according to the superconducting rolling or ball bearings 100, 100 'described in FIGS.
- the ball bearings 100, 100 'shown in FIG. 6 are, in particular, ball bearings according to the first embodiment, in which the first components 110, 110' and second components 120, 120 'themselves consist of a superconducting material or such exhibit.
- ball bearings 100, 100 'according to the second embodiment are used.
- the first and the second ball bearing 100, 100 'of the roller bearing assembly 200 each have a first, static component 110, 110', which are not rotatable relative to an environment of the rolling bearing assembly 200.
- the rolling bearing assembly 200 further includes a shaft 210 which is rotatably mounted relative to the environment.
- additional ball bearings 211, 212 which carry the mechanical load of the overall arrangement, can be used for storage. This has the advantage that the superconducting ball bearings 100, 100 'can be largely freed from mechanical load and essentially only for transmitting an electric current between the respective first 110, 110' and second electrical components 120, 120 'via the balls 130, 130 'serve.
- the second component 120 of the first ball bearing 100 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are fixedly connected to the shaft 210 so that they rotate with a rotation of the shaft 210.
- a rotor 220 is further attached, which also rotates with the shaft 210, so that in the case of the occurrence of rotation, the shaft 210, the rotor 220 and the second components 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' rotate together ,
- the rotor 220 carries a superconducting electrical conductor 221, which also rotates with rotation of the rotor 220.
- the electrical conductor 221 of the rotor 220 extends between a first superconducting conductor section 222 and a second superconducting conductor section 223, wherein a middle superconducting conductor section 224 is located between the first 222 and the second conductor section 223.
- the middle conductor section 224 is arranged in the form of a conductor loop, in particular in the form of a coil which rotates during rotation of the rotor 220, wherein a normal vector which is perpendicular to a cross-sectional surface of the conductor loop 224 is perpendicular to the axis of rotation ROT.
- the first conductor section 222 is in turn electrically connected to the second electrical connection 122 of the second component 120 of the first ball bearing 100, while the second conductor section 223 is electrically connected to the second electrical connection 122 'of the second component 120' of the second ball bearing 100 ' in that electrical current can be transmitted between the first component 110 of the first ball bearing 100 and the first component 110 'of the second ball bearing 100'.
- This electrical current between the first components 110, 110 'of the two ball bearings 100, 100' flows in this or in the reverse order over the balls 130 of the first ball bearing 100, the second component 120 of the first ball bearing 100, the second connection 122 of FIG first ball bearing 100, the first conductor section 222, the middle conductor section 224, the second conductor section 223, the second connection 122 'of the second ball bearing 100', the second component 120 'of the second ball bearing 100' and the balls 130 'of the second ball bearing 100' ,
- the rolling bearing assembly 200 further comprises a stator 230 with means 231, 232 for generating a magnetic field with magnetic field lines 235.
- the stator 230, the first component 110 of the first ball bearing 100 and the first component 110 'of the second ball bearing 100' are arranged such that they do not perform mutual rotations. For this they can possibly be rigidly connected to each other.
- the rotor 220 with the electrical conductor 221 is disposed within the stator 230 and rotatable relative to the stator 230 about the axis of rotation ROT.
- the electrical conductor 221 of the rotor 220 and in particular its middle section 224 or the conductor loop 224 rotates in the magnetic field, so that upon rotation of the rotor 220 a
- the rotor 220 and the middle conductor section 224 are arranged such that the normal vector perpendicular to the cross-sectional surface of the conductor loop 224 is perpendicular to the rotation axis ROT and the rotation axis ROT is perpendicular to the field lines of the magnetic field 235, at least with respect to FIG. Field lines in that region of space in which the field lines are largely parallel to each other.
- the means for generating the magnetic field may be, for example, permanent magnetic poles 231, 232.
- the stator 230 may include a solenoid for generating the magnetic field (not shown).
- this electromagnet is equipped with superconducting coils.
- the electrical conductor 221 of the rotor 220 is thus electrically connected to the superconducting ball bearings 100, 100 'such that the second component 120 of the first ball bearing 100, the first conductor section 222, the middle conductor section 224, the second conductor section 223 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are connected in series. Since all these components are superconducting, there are only minimal losses and thus a very high efficiency of the rolling bearing assembly 1, which may find application in this embodiment as an electric machine.
- the rolling bearing assembly 200 is electrically connected to the aforementioned electrical device 300.
- the device 300 has a first 301 and a second electrical connection 302.
- the first terminal 301 is electrically connected to the first electrical terminal 112 of the first, static component 110 of the first ball bearing 100
- the second terminal 302 is electrically connected to the first electrical terminal 112 'of the first component 110' of the second ball bearing 100 ', such that electric current can flow between the first and second terminals 301, 302 of the electrical device.
- the electrical device 300 represents an electrical load.
- the shaft 210 and with it the rotor 220 and the second components 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' are set in rotation.
- an electrical voltage is induced in the conductor loop 224, which is finally made available to the electrical device 300 or the electrical load at its terminals 301, 302.
- the electric device 300 represents a source of electric power provided to the rolling bearing assembly 200 via the terminals 301, 302.
- the electrical current thus flowing through the conductor loop 224, in interaction with the magnetic field 235 of the stator 230, causes a Lorentz force on the conductor loop 224, resulting in a rotation of the rotor 220 and the shaft 220.
- the shaft 220 may be connected to the object to be driven (not shown), for example, a propeller, so that it is also rotated. It should be noted that the arrangement and orientation of
- Conductor loop 224 in FIG. 6 merely symbolically or by way of example stands for the fact that the rotor 220 carries such a conductor loop 224 which can conduct an electric current, so that in interaction with the magnetic field of the magnetic field
- Stators 230 may occur a Lorentz force.
- the specific arrangement and orientation of the conductor loop 224 also depends on which functional principle the roller bearing assembly 200 or the electrical machine is to operate.
- the machine 200 may be an axial or a radial flow machine.
- FIG. 7 shows a second embodiment of a rolling bearing arrangement 200, which likewise can be used, for example, as an electric machine.
- This rolling bearing assembly 200 and the electric machine has a first 100 and a second superconducting ball bearing 100 ', wherein both ball bearings 100, 100' according to the described in Figures 1 to 5 superconducting rolling or ball bearings 100, 100 'are formed.
- the ball bearings 100, 100 'illustrated in FIG. 7 are, in particular, ball bearings according to the first embodiment, in which the balls 130, 130', the first, stationary components 110, 110 'and second, rotatable components 120, 120 themselves consist of a superconducting material or have such.
- ball bearings 100, 100 'according to the second embodiment are used.
- the first and the second ball bearing 100, 100 'of the rolling bearing assembly 200 each have a first, static component 110, 110', which are not rotatable relative to an environment of the rolling bearing assembly 200.
- the rolling bearing assembly 200 further comprises a shaft 210 and a rotor 210 fixed to the rotor 220, which are rotatably mounted relative to the environment together about a rotational axis ROT.
- additional ball bearings 211, 212 may be used, which carry the mechanical load of the overall arrangement.
- the rolling bearing assembly 200 has a stationary relative to the environment stator 230 with means 231, 232 for generating a magnetic field with field lines 235. In the case of the occurrence of a rotation rotate the shaft 210, the rotor 220 and the second components
- the second, rotatable component 120 of the first ball bearing 100 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are electrically conductive and also firmly connected to the shaft 210 so that they rotate with a rotation of the shaft 210.
- the second component 120 of the first ball bearing 100 is shown as a radial projection on the shaft 210, which on the radially outer side
- the shaft 210 itself constitutes the second, rotatable component 120 of the first ball bearing 100. This measure saves space since the first ball bearing 100 can be realized with a smaller radius, but also reduces the stability of the shaft 210.
- the second ball bearing 100 ' is realized such that its second rotatable component 120' is a component or a portion of the rotor 220.
- the rotor 220 itself or, in particular, its radially outer edge region constitutes the second component 120 'of the second ball bearing 100', on which the balls 130 'of the second ball bearing 100' roll. Accordingly, the
- the rotor 220 carries a superconducting electrical conductor 221, which also rotates with rotation of the rotor 220 and which is electrically connected to the shaft 210.
- the first conductor section 222 is located in the region of a central point of the rotor 220, through which the axis of rotation ROT extends, and the second conductor section 223 lies in a radially spaced from the central point edge region of the rotor 220, so that the conductor 221 of the rotor 220 extends in the radial direction between the central region and the edge region of the rotor 220.
- the first 222 and the second conductor portion 223 are annular.
- the extent of the second superconducting conductor section 223 may be limited to a superconducting coating on the radially outer surface 121 'of the rotor 220, for example comparable to the superconducting section 123 in FIG
- the first conductor portion 222 may have the shape of a full circle instead of the circular ring shape.
- the central conductor section 224 consists of a plurality of radially extending, thin conductor tracks 227, which electrically connect the first 222 and the second conductor section 223. For the sake of clarity, only a few of the tracks 227 are provided with reference numerals in FIG.
- the first conductor portion 222 is electrically connected to the shaft 210. Since the shaft 210 is in turn electrically connected to the second component 120 of the first ball bearing 100, there is an electrical connection between the first conductor portion 222 of the conductor 221 of the rotor 220 and the second component 120 of the first ball bearing 100.
- the second conductor portion 223 is in turn is electrically connected to the second component 120 'of the second ball bearing 100' or represents this second component 120 'itself. Ultimately, there is a superconducting, electrical connection between the first, static component 110 of the first ball bearing 100 and the first, static component 110 'of the second ball bearing 100'.
- the rotor 220 carries the superconducting conductor 221.
- the superconducting conductor 221 may be integrated in a first variant of the rotor 220 in a carrier body 225 of the rotor 220, wherein the electrical connection of the first conductor portion 222 with the shaft 210, for example via a Superconducting compound 226 is accomplished. This variant is shown in FIG. 9 in a lateral sectional view.
- the superconducting conductor 221 is placed on an axial surface 228 of the rotor 220 or of the carrier body 225.
- the carrier body 225 essentially serves to carry mechanical and thermal loads of the rotor.
- electric current can be transmitted between the first component 110 of the first ball bearing 100 and the first component 110 'of the second ball bearing 100'.
- the electrical conductor 221 of the rotor 220 is thus electrically connected to the superconducting ball bearings 100, 100 'such that the second component 120 of the first ball bearing 100, the first conductor section 222, the middle conductor section 224, the second conductor section 223 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are connected in series. Since all these components as well as required connections are superconducting, only minimal ",
- the rolling bearing assembly 200 is electrically connected to the aforementioned electrical device 300.
- the device 300 has a first 301 and a second electrical connection 302.
- the first terminal 301 is electrically connected to the first electrical terminal 112 of the first static component 110 of the first ball bearing 100
- the second terminal 302 is electrically connected to the first electrical terminal 112 'of the first component 110' of the second ball bearing 100 ' is such that electric current can flow between the first and the second terminal 301, 302 of the electrical device.
- the operation of the second embodiment of the rolling bearing assembly 200 is based on the operation of a homo- or unipolar machine.
- the rotor 220 and the conductor plate 221 are arranged and oriented with respect to the stator 230 and the generatable magnetic field 235 in such a way that a normal vector N perpendicular to a cross-sectional surface of the disc 221 is oriented parallel to the axis of rotation ROT.
- the axis of rotation ROT is oriented parallel to the field lines 235 of the magnetic field, at least with respect to. the field lines 235 in that region in which the field lines 235 are largely parallel to one another, which is the case, for example, in the vicinity of the axis of rotation ROT.
- the means 231, 232 of the magnetic field generating stator 230 extend so far in the radial direction that the field lines 235 are parallel to each other in the entire space region in which the rotor 220 and the conductor plate 221 are located.
- the electrical device 300 represents an electrical load.
- the shaft 210 and with it the rotor 220 together with the conductor plate 221 and the second components 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' are rotated by a motor (not shown).
- the charges in the conductor plate 221 experience a Lorentz force in the radial direction, so that a direct current is tapped at electrical connections 112, 112 'of the first components 110, 110' of the ball bearings 100, 100 ' and the electrical load 300 can be provided at its terminals 301, 302.
- the electrical device 300 represents a source of electrical energy, in particular in the form of a DC voltage, which is available to the rolling bearing assembly 200 via the terminals 301, 302 is provided.
- the electrical current thus flowing through the conductor plate 221, in interaction with the magnetic field 235 of the stator 230, causes a Lorentz force on the conductor plate 221, which results in a rotation of the rotor 220 and the shaft 220.
- the shaft 220 may be connected to an object to be driven (not shown), for example, a propeller, so that it is also rotated.
- the electrical device 300 may be an electrical load. In the other case, in which the rolling bearing assembly 1 or electric machine is used as an electric motor, the electrical device 300 is a source of electrical energy.
- the rolling bearing 100 can be known to be designed as a roller bearing or as a combined ball roller bearing. It should be noted that training as a roller bearing 100 for here to be described, in that the rollers 130 provide a larger area of contact with the first and second components 110, 120 of the rolling bearing 100 than the balls 130, so that better transfer of current between the components 110, 120 over the Rolling element is possible.
- the rolling bearing 100 should be designed as a ball bearing with balls as rolling elements 130 or as a roller bearing with rollers as rolling elements 130.
- superconducting materials for example. YBCO, BSCCO, MgB2 as high-temperature superconductor for applications at 20K-77K in question, the corresponding cooling, for example. With liquid nitrogen, neon or hydrogen can be ensured. Also suitable materials such as niobium in cooling with liquid helium in question.
- coolant could be supplied via the interior of the shaft 210 or else the respective device 100, 100 200 to be cooled could be stored in a nitrogen bath.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Supraleitendes Wälzlagerlager und Wälzlageranordnung Die Erfindung betrifft ein Wälzlager sowie eine Anordnung, die zwei oder mehr derartige Wälzlager aufweist. The invention relates to a rolling bearing and to an arrangement which has two or more such rolling bearings.
Die Funktionsweise einer elektrischen Maschine beruht auf einer Bewegung eines elektrischen Leiters in einem Magnetfeld, einhergehend mit dem Auftreten der sog. Lorentzkraft . Je nach Betriebszustand der elektrischen Maschine als Generator oder aber als Elektromotor wird entweder die Bewegung des Leiters von außen veranlasst, so dass die Lorentzkraft auf die Ladungen im Leiter wirkt und somit ein Stromfluss generiert wird, oder aber ein Stromfluss wird von außen mit einer entsprechenden Stromquelle in den Leiter eingespeist, so dass die Lorentzkraft die Bewegung des Leiters selbst auslöst. The operation of an electrical machine is based on a movement of an electrical conductor in a magnetic field, accompanied by the occurrence of the so-called Lorentz force. Depending on the operating state of the electric machine as a generator or as an electric motor, either the movement of the conductor is caused from the outside, so that the Lorentz force acts on the charges in the conductor and thus a current flow is generated, or a current flow is from the outside with a corresponding power source fed into the conductor, so that the Lorentz force triggers the movement of the conductor itself.
In beiden Betriebszuständen ist die Bewegung des Leiters in der Regel eine Rotationsbewegung, wobei sich bspw. eine Spule in einem äußeren Magnetfeld eines Permanent- oder eines In both operating states, the movement of the conductor is usually a rotational movement, wherein, for example, a coil in an external magnetic field of a permanent or a
Elektromagneten dreht. Es stellt sich in beiden Betriebszuständen der elektrischen Maschine als problematisch dar, dass elektrischer Strom zwischen einem statischen und einem rotie- renden Bauteil übertragen werden muss. Typischerweise werden hierfür Schleif- oder Bürstenkontakte verwendet. Diese Lösung ist jedoch mit vergleichsweise hohen Verlusten behaftet. Damit über den Schleifkontakt hohe Ströme fließen können, muss ein hoher Anpressdruck gewährleistet werden, wodurch wiederum ein hoher Reibwiderstand entsteht, was sich negativ auf den Wirkungsgrad der entsprechenden Maschine auswirkt. Electromagnet turns. In both operating states of the electric machine, it proves to be problematic that electric current has to be transmitted between a static and a rotating component. Typically, this grinding or brush contacts are used. However, this solution is subject to comparatively high losses. In order for high currents to flow via the sliding contact, a high contact pressure must be ensured, which in turn results in a high frictional resistance, which has a negative effect on the efficiency of the corresponding machine.
Alternativ können Wälzlager verwendet werden, um eine Übertragung von Strom zwischen statischem und rotierendem Bauteil zu ermöglichen. Wälzlager sind Lager, mit denen eine erste gelagerte Komponente, bspw. ein Innenring, und eine zweite gelagerte Komponente, bspw. ein Außenring relativ zueinander verdrehbar bzw. rotierbar sind. Wohlbekannte Untergruppen der Wälzlager sind bspw. Kugellager oder Rollenlager, wobei auch kombinierte Bauformen möglich sind, wie bspw. in der Alternatively, rolling bearings can be used to allow transmission of current between the static and rotating components. Rolling bearings are bearings with which a first component mounted, for example. An inner ring, and a second component mounted, for example. An outer ring relative to each other rotatable or rotatable. Well-known subgroups of Rolling bearings are, for example, ball bearings or roller bearings, with combined designs are possible, such as. In the
DE102006044802A1 beschrieben. Bei einem Radialwälzlager sind Innenring und Außenring typischerweise konzentrisch angeord- net mit einem in radialer Richtung zwischen Innenring und Außenring liegenden Ringspalt. In dem Ringspalt befinden sich zwischen der radialen Innenfläche des Außenrings und der radialen Außenfläche des Innenrings Wälzkörper, so dass Innenring und Außenring relativ zueinander verdrehbar sind, indem sie auf den Wälzkörpern rollen. Je nach Art des Wälzlagers können die Wälzkörper bspw. als Kugeln oder Rollen bzw. Walzen ausgebildet sein. Der Aufbau und die Funktionsweise derartiger Wälzlager sind hinlänglich bekannt, werden daher nicht weiter erläutert. Eine entsprechende Anordnung ergibt sich bei einem Axialwälzlager, bei dem die erste und die zweite Komponente in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Beide Komponenten sind hierbei ringförmig mit im Wesentlichen gleichen Radien. Die Wälzkörper befinden sich auch hier in einem Spalt, der sich in axialer Richtung zwi- sehen den beiden Komponenten befindet. DE102006044802A1 described. In a radial roller bearing, the inner ring and the outer ring are typically arranged concentrically with an annular gap in the radial direction between the inner ring and the outer ring. In the annular gap are between the radially inner surface of the outer ring and the radial outer surface of the inner ring rolling elements, so that inner ring and outer ring are rotatable relative to each other by rolling on the rolling elements. Depending on the type of rolling bearing, the rolling elements may, for example, be formed as balls or rollers or rollers. The structure and operation of such rolling bearings are well known, are therefore not further explained. A corresponding arrangement results in an axial roller bearing, in which the first and the second component are arranged one behind the other in the axial direction. Both components are annular with substantially the same radii. The rolling elements are also here in a gap, which is in the axial direction between see the two components.
Mit derartigen Wälzlagern ist eine Übertragung von Strom möglich, aufgrund der geringen Kontaktflächen zwischen den Wälz- körpern und den ersten und zweiten Komponenten sind aber die übertragbaren Stromdichten vergleichsweise gering. With such roller bearings, a transmission of electricity is possible, but due to the small contact surfaces between the Wälz- bodies and the first and second components, the transmittable current densities are relatively low.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, hohe Ströme zwischen statischen und beweglichen Komponente zu übertragen. It is therefore an object of the present invention to provide a way to transfer high currents between static and mobile components.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 beschriebene Wälzlager sowie durch die in Anspruch 6 beschriebene Wälzlageranordnung gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen . This object is achieved by the rolling bearing described in claim 1 and by the rolling bearing assembly described in claim 6. The subclaims describe advantageous embodiments.
Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept liegt darin, das Wälzlager mit supraleitenden Komponenten auszustatten. Das Wälzlager ist ein kryogenes Wälzlager, insbesondere ein supraleitendes Wälzlager, das kryogene Komponenten aufweist, welche mittels eines zum Wälzlager und damit zu den Komponenten zuführbaren Kühlmittels auf eine kryogene Temperatur ab- gekühlt werden können. Die kryogenen Komponenten weisen bei der kryogenen Temperatur eine Leitfähigkeit auf, die gegenüber ihrer Leitfähigkeit bei Raumtemperatur oder bspw. bei 0°C um zumindest eine Größenordnung erhöht bzw. verbessert ist . The concept underlying the invention is to equip the rolling bearing with superconducting components. The rolling bearing is a cryogenic rolling bearing, in particular a superconducting rolling bearing which has cryogenic components which can be cooled to a cryogenic temperature by means of a coolant which can be supplied to the rolling bearing and thus to the components. The cryogenic components have a conductivity at the cryogenic temperature which is increased or improved by at least an order of magnitude compared to their conductivity at room temperature or, for example, at 0 ° C.
Hierbei und im Folgenden meint der Begriff kryogenes Wälzlager, dass einige Komponenten des Wälzlagers, bspw. die Wälzkörper sowie elektrische Leiter, die auf den gegeneinander rotierbaren Komponenten des Wälzlagers angebracht sind, kryogen gekühlt sind und sich dementsprechend auf einer kryogenen, d.h. auf einer extrem niedrigen Temperatur befinden, bei der die Leitfähigkeit gegenüber der Raumtemperatur bspw. um einen Faktor 3 oder mehr verbessert ist. In analoger Weise ist auch bspw. der Begriff kryogene Komponente so zu verstehen, dass diese Komponente kryogen gekühlt ist. Here and below, the term cryogenic rolling bearing means that some components of the rolling bearing, for example. The rolling elements and electrical conductors which are mounted on the mutually rotatable components of the rolling bearing, are cryogenically cooled and, accordingly, on a cryogenic, i. are at an extremely low temperature, in which the conductivity is improved over the room temperature, for example by a factor of 3 or more. In an analogous manner, for example, the term cryogenic component is to be understood as meaning that this component is cryogenically cooled.
Bspw. ist es denkbar, die kryogene Komponente aus Kupfer oder Aluminium herzustellen und sie auf eine Temperatur von 21K zu kühlen. Diese Metalle sind bei dieser Temperatur zwar noch nicht superleitend, aber ihr Widerstand sinkt bei geeigneter Reinheit um bis zu drei Größenordnungen gegenüber dem Widerstand bei Raumtemperatur, was sich bereits als enormer Vorteil darstellt. Weiterhin ist es Bestandteil der Erfindung die kryogenen Komponenten aus einem supraleitenden Material auszuführen. Solche Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei Unterschreiten der für dieses Material typischen Sprungtemperatur in den supraleitenden Zustand übergehen. Im supraleiten- den Zustand kann ein Gleichstrom durch Supraleiter widerstandsfrei fließen und es treten dabei keine elektrischen Wärmeverluste auf. Dementsprechend meint der Begriff supraleitendes Wälzlager, dass einige Komponenten des Wälzlagers, bspw. wieder die Wälzkörper sowie die elektrischen Leiter, supraleitend sind bzw. aus einem Material bestehen, das bei Unterschreiten der für dieses Material typischen Sprungtemperatur in den supraleitenden Zustand übergeht. In analoger Weise ist auch bspw. der Begriff supraleitende Komponente so zu verstehen, dass diese Komponente aus einem Material besteht, das bei Unterschreiten der für dieses Material typischen Sprungtemperatur in den supraleitenden Zustand übergeht . For example. it is conceivable to make the cryogenic component from copper or aluminum and to cool it to a temperature of 21K. These metals are not yet super conductive at this temperature, but their resistance drops with suitable purity by up to three orders of magnitude compared to the resistance at room temperature, which is already a huge advantage. Furthermore, it is part of the invention to carry out the cryogenic components of a superconducting material. Such materials are characterized in that they go into the superconducting state falls below the typical for this material transition temperature. In the superconducting state, direct current through superconductors can flow without resistance and no electrical heat losses occur. Accordingly, the term superconducting rolling bearing means that some components of the rolling bearing, For example, again the rolling elements and the electrical conductors are superconducting or consist of a material that passes into the superconducting state when falling below the typical for this material transition temperature. In an analogous manner, the term superconducting component is also to be understood, for example, as meaning that this component consists of a material which changes into the superconducting state when the critical temperature, which is typical for this material, is undershot.
Weiterhin soll der Begriff supraleitende Komponente sowohl den Fall beinhalten, dass die betroffene Komponente selbst und als Ganzes supraleitend ist bzw. aus dem entsprechenden Material besteht oder ein solches aufweist, als auch den Fall, dass an dieser Komponente ein Bauteil befestigt ist, welches supraleitend ist, bzw. dass die Komponente ein solches Bauteil aufweist. Letzterer Fall kann bspw. in Form einer Beschichtung der jeweiligen Komponente mit einem supraleitenden Material realisiert werden. Furthermore, the term superconducting component should include both the case that the affected component is itself and as a whole superconducting or consists of the corresponding material or has such, as well as the case that a component is attached to this component, which is superconducting or that the component has such a component. The latter case can be realized, for example, in the form of a coating of the respective component with a superconducting material.
Konkret wird ein supraleitendes Wälzlager mit einer ersten, statischen Komponente und einer an der ersten Komponente mit Hilfe von Wälzkörpern des Wälzlagers rotierbar gelagerten zweiten Komponente vorgeschlagen, wobei die erste Komponente, die zweite Komponente und die Wälzkörper supraleitend und elektrisch miteinander verbunden sind, so dass ein elektrischer Strom zwischen der ersten und der zweiten Komponente über die Wälzkörper übertragbar ist. Dabei soll der auf die Komponenten bzw. auf die Wälzkörper bezogene Begriff „supra- leitend" sowohl den Fall beinhalten, dass das betroffene Bauteil selbst und als Ganzes supraleitend ist bzw. aus dem entsprechenden Material besteht oder ein solches aufweist, als auch den Fall, dass an diesem Bauteil ein Objekt befestigt ist, welches supraleitend ist, bzw. dass die Komponente ein solches Objekt aufweist. Ein solches Objekt kann bspw. ein Draht, eine Leiterbahn oder eine spezielle Schicht in der entsprechenden Komponente sein. Die Wälzkörper können eine supraleitende Beschichtung aufweisen, während das Innere der Wälzkörper jeweils aus einem nicht-supraleitenden Material besteht. Zur Realisierung der Supraleitung der Komponenten weist die erste Komponente eine erste supraleitende elektrische Leiteranordnung auf und die zweite Komponente weist eine zweite supraleitende elektrische Leiteranordnung auf. Der elektrische Strom ist zwischen der ersten und der zweiten elektri- sehen Leiteranordnung über die Wälzkörper übertragbar. Dabei kann die jeweilige Komponente selbst die supraleitende elektrische Leiteranordnung darstellen, wenn die Komponente als Ganzes aus einem supraleitenden Material besteht bzw. ein solches aufweist. Alternativ kann die jeweilige Komponente bspw. eine integrierte Leiterbahn oder eine Drahtverbindung aufweisen . Specifically, a superconducting rolling bearing having a first, static component and a rotatably mounted on the first component by means of rolling elements of the rolling bearing second component is proposed, wherein the first component, the second component and the rolling elements are superconducting and electrically connected to each other, so that a electrical current between the first and the second component via the rolling elements is transferable. In this case, the term "superconductive", which relates to the components or to the rolling elements, should include the case in which the affected component itself and as a whole is superconducting or consists of or comprises the corresponding material, as well as the case, that an object which is superconducting is fastened to this component or that the component has such an object, for example a wire, a conductor track or a special layer in the corresponding component. The rolling elements may have a superconductive coating, while the interior of the rolling elements is in each case made of a non-superconducting material. To realize the superconductivity of the components, the first component has a first superconducting electrical conductor arrangement and the second component has a second superconducting electrical conductor arrangement. The electrical current is transferable between the first and the second electrical conductor arrangement via the rolling elements. In this case, the respective component itself can represent the superconducting electrical conductor arrangement if the component as a whole consists of or comprises a superconducting material. Alternatively, the respective component may, for example, have an integrated conductor track or a wire connection.
Die erste und die zweite supraleitende elektrische Leiteranordnung weisen jeweils einen supraleitenden Abschnitt an ei- ner Kontaktbahn der jeweiligen Komponente mit den Wälzkörpern auf. Damit kann also der elektrische Strom von den Wälzkörpern auf die jeweilige Komponente übertragen werden. Die erste Komponente und die zweite Komponente sind nach Art eines Wälzlagers derart konzentrisch zueinander angeordnet, dass sich zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente ein Spalt befindet, in dem die Wälzkörper angeordnet sind. Die Wälzkörper sind mit einer ersten Oberfläche der ersten Komponente und mit einer zweiten Oberfläche der zweiten Komponente in Kontakt, wobei die erste und die zweite Oberfläche einander gegenüberliegen und einander zugewandt sind. Bei Rotation der zweiten Komponente rotieren die Wälzkörper ebenfalls und rollen dabei jeweils über eine Bahn auf der ersten und der zweiten Oberfläche. Diese Bahnen repräsentieren demzufolge die genannten Kontaktstellen der Wälzkörper mit der ersten und der zweiten Komponente. Die Kontaktbahnen liegen demnach an jeweils an einer den Wälzkörpern zugewandten Oberfläche der jeweiligen Komponente. Die erste Komponente und die zweite Komponente weisen jeweils einen elektrischen Anschluss zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem oder mehreren weiteren elektrischen Vorrichtungen auf, bspw. mit einem elektrischen Ver- braucher oder mit einer Quelle elektrischer Energie. Dabei ist der jeweilige elektrische Anschluss mit der jeweiligen supraleitenden elektrischen Leiteranordnung der Komponenten elektrisch verbunden. Sämtliche erwähnten elektrischen Verbindungen des Wälzlagers sind konsequenterweise ebenfalls supraleitend. Each of the first and second superconductive electrical conductor assemblies has a superconducting portion on a contact path of the respective component with the rolling elements. Thus, therefore, the electric current can be transmitted from the rolling elements to the respective component. The first component and the second component are arranged concentric with each other in the manner of a roller bearing, that there is a gap between the first component and the second component, in which the rolling bodies are arranged. The rolling elements are in contact with a first surface of the first component and with a second surface of the second component, the first and second surfaces facing each other and facing each other. Upon rotation of the second component, the rolling elements also rotate, each rolling over a path on the first and second surfaces. These tracks therefore represent the contact points of the rolling elements with the first and the second component. The contact tracks are therefore in each case on one of the rolling elements facing surface of the respective component. The first component and the second component each have an electrical connection for establishing an electrical connection with one or more further electrical devices, for example with an electrical consumer or with a source of electrical energy. In this case, the respective electrical connection with the respective superconducting electrical conductor arrangement of the components is electrically connected. All mentioned electrical connections of the rolling bearing are consequently also superconducting.
Eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung weist zumindest ein erstes und ein zweites derartiges supraleitendes Wälzlager auf. Weiterhin umfasst die Wälzlageranordnung einen gegenüber den ersten Komponenten der supraleitenden Wälzlager um eine Rotationsachse rotierbaren Rotor, wobei der Rotor zumindest einen supraleitenden elektrischen Leiter aufweist, der bei Rotation des Rotors mitrotiert. Der elektrische Leiter des Rotors erstreckt sich zwischen einem ersten Leiterabschnitt und einem zweiten Leiterabschnitt, wobei sich zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterabschnitt des elektrischen Leiters des Rotors ein mittlerer Leiterabschnitt befindet, der den ersten und den zweiten Leiterabschnitt elektrische mitei- nander verbindet. Darüber hinaus ist der erste Leiterabschnitt mit der zweiten supraleitenden Leiteranordnung der zweiten Komponente des ersten Wälzlagers elektrisch verbunden, während der zweite Leiterabschnitt mit der zweiten supraleitenden Leiteranordnung der zweiten Komponente des zwei- ten Wälzlagers elektrisch verbunden ist. Somit kann elektrischer Strom zwischen der ersten Komponente des ersten Wälzlagers und der ersten Komponente des zweiten Wälzlagers übertragen werden. Dieser elektrische Strom zwischen den ersten Komponenten der beiden Wälzlager fließt in dieser oder in um- gekehrter Reihenfolge über die Wälzkörper des ersten Wälzlagers, die zweite Komponente des ersten Wälzlagers, den ersten Leiterabschnitt, den mittleren Leiterabschnitt, den zweiten Leiterabschnitt, die zweite Komponente des zweiten Wälzlagers und die Wälzkörper des zweiten Wälzlagers. Der elektrische Leiter des Rotors ist also mit den supraleitenden Wälzlagern derart elektrisch verbunden, dass die zweite Komponente des ersten Wälzlagers, der erste Leiterabschnitt, der mittlere Leiterabschnitt, der zweite Leiterabschnitt und die zweite Komponente des zweiten Wälzlagers, in Reihe geschaltet sind. Da all diese Bauteile supraleitend sind, ergeben sich nur minimale Verluste und damit ein sehr hoher Wirkungsgrad der Wälzlageranordnung, die in dieser Ausführungsform als elekt- rische Maschine Anwendung finden kann. A roller bearing assembly according to the invention has at least a first and a second such superconducting rolling bearing. Furthermore, the rolling bearing assembly comprises a relative to the first components of the superconducting rolling bearings rotatable about a rotation axis rotor, wherein the rotor has at least one superconducting electrical conductor which rotates with rotation of the rotor. The electrical conductor of the rotor extends between a first conductor section and a second conductor section, wherein between the first and the second conductor section of the electrical conductor of the rotor there is a middle conductor section, which connects the first and the second conductor section to one another electrically. In addition, the first conductor section is electrically connected to the second superconducting conductor arrangement of the second component of the first rolling bearing, while the second conductor section is electrically connected to the second superconducting conductor arrangement of the second component of the second rolling bearing. Thus, electric current can be transmitted between the first component of the first rolling bearing and the first component of the second rolling bearing. This electrical current between the first components of the two rolling bearings flows in this or in the reverse order over the rolling elements of the first rolling bearing, the second component of the first rolling bearing, the first conductor section, the middle conductor section, the second conductor section, the second component of the second roller bearing and the rolling elements of the second rolling bearing. The electrical conductor of the rotor is thus electrically connected to the superconducting rolling bearings such that the second component of the first rolling bearing, the first conductor section, the middle conductor section, the second conductor section and the second component of the second rolling bearing are connected in series. Since all these components are superconducting, there are only minimal losses and thus a very high efficiency of the roller bearing assembly, which in this embodiment can be used as an electric machine.
Die Wälzlageranordnung weist weiterhin einen Stator auf, der Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes umfasst, wobei der Rotor mit dem elektrischen Leiter des Rotors gegenüber dem Stator um die Rotationsachse rotierbar ist, wobei der elektrische Leiter des Rotors derart am Rotor und im magnetischen Feld angeordnet ist, dass bei Rotation des Rotors eine Lorentzkraft auf Ladungen im elektrischen Leiter des Rotors wirkt. Der Stator, die erste Komponente des ersten Wälzlagers und die erste Komponente des zweiten Wälzlagers sind dagegen derart angeordnet und ggf. starr miteinander verbunden, dass sie keine gegenseitigen Rotationen ausführen können. Mit dieser Konstellation realisiert die Wälzlageranordnung eine elektrische Maschine, die wahlweise in einem Generatorbetrieb oder als Elektromotor betreibbar ist. The rolling bearing assembly further comprises a stator comprising means for generating a magnetic field, wherein the rotor with the electrical conductor of the rotor relative to the stator is rotatable about the axis of rotation, wherein the electrical conductor of the rotor is arranged on the rotor and in the magnetic field in that, as the rotor rotates, a Lorentz force acts on charges in the electrical conductor of the rotor. The stator, the first component of the first rolling bearing and the first component of the second rolling bearing, however, are arranged in such a way and possibly rigidly connected to each other that they can not perform mutual rotations. With this constellation, the rolling bearing assembly realizes an electric machine which is operable either in a generator mode or as an electric motor.
Der Stator weist zur Erzeugung des magnetischen Feldes eine supraleitende Spulenanordnung auf. Demnach sind sämtliche stromführenden Teile der elektrischen Maschine supraleitend, so dass ein hoher Wirkungsgrad sowie eine hohe Leistungsdichte erzielt werden können. The stator has a superconducting coil arrangement for generating the magnetic field. Accordingly, all current-carrying parts of the electrical machine are superconducting, so that a high efficiency and a high power density can be achieved.
Gleichstrom bietet gegenüber Wechselstrom den Vorteil, dass einige Verlustmechanismen, wie der Skin-Effekt, DC offers the advantage over AC that some loss mechanisms, such as the skin effect,
Hystereverluste , der Proximity-Effekt u.a. entfallen. Bei einem Supraleiter treten quasi gar keine Verluste auf, was vor allem für die Erzeugung und Übertragung von hohen Leistungen ein bedeutender Vorteil sein kann. Dementsprechend kann die Wälzlageranordnung in einer Ausführungsform derart aufgebaut sein, dass der supraleitende elektrische Leiter des Rotors derart ausgeprägt und am Rotor angeordnet ist, dass der erste Leiterabschnitt kreis- oder ringförmig ist und im Bereich ei- nes zentralen Punktes des Rotors liegt, durch den sich die Rotationsachse erstreckt. Der zweite Leiterabschnitt ist ringförmig und liegt in einem in radialer Richtung vom zentralen Punkt beabstandet liegenden Randbereich des Rotors, so dass der erste und der zweite Leiterabschnitt konzentrisch angeordnet sind und sich der supraleitende Leiter des Rotors in radialer Richtung zwischen dem zentralen Bereich und dem Randbereich des Rotors erstreckt. Der Rotor und der elektrische Leiter des Rotors sind bezüglich des Stators und des erzeugbaren magnetischen Feldes derart angeordnet und orien- tiert, dass Ladungen im Leiter des Rotors bei Rotation der Scheibe im magnetischen Feld eine in radialer Richtung zwischen dem zentralen Punkt und dem Randbereich des Rotors orientierte Lorentzkraft erfahren. Dabei ist ein auf einer Hystereverluste, the proximity effect among other things omitted. In a superconductor occur virtually no losses, which can be a significant advantage, especially for the generation and transmission of high performance. Accordingly, the Rolling bearing assembly be constructed in one embodiment such that the superconducting electrical conductor of the rotor is so pronounced and arranged on the rotor, that the first conductor portion is circular or annular and in the region of a central point of the rotor through which the axis of rotation extends , The second conductor portion is annular and lies in a radially spaced from the central point edge region of the rotor, so that the first and the second conductor portion are arranged concentrically and the superconducting conductor of the rotor in the radial direction between the central region and the edge region of the rotor Rotor extends. The rotor and the electrical conductor of the rotor are arranged and oriented with respect to the stator and the generatable magnetic field such that charges in the conductor of the rotor upon rotation of the disk in the magnetic field in a radial direction between the central point and the edge region of the rotor experienced Lorentz force experienced. There is one on one
Querschnittsfläche des elektrischen Leiters des Rotors senk- recht stehender Normalenvektor parallel zur Rotationsachse orientiert und die Rotationsachse ist weitestgehend parallel zu den Feldlinien des magnetischen Feldes orientiert, zumindest bzgl . Feldlinien in dem Raumbereich, in dem die Feldlinien weitestgehend parallel zueinander sind, was bspw. in der Nähe der Rotationsachse der Fall ist. Dabei bedeutet „weitestgehend parallel", dass zumindest eine Komponente desjenigen Vektors, der die Ausrichtung der Rotationsachse beschreibt, parallel zu den Feldlinien des magnetischen Feldes ist. Um einen hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten, schließen die Rotationsachse und die Feldlinien jedoch idealerweise einen Winkel von höchstens 10° ein. Die grundsätzliche Funktion ist jedoch auch bei größeren Winkeln gewährleistet, solange Rotationsachse und Feldlinien nicht senkrecht zueinander stehen. Die Querschnittsfläche wird durch diejenige Ebene defi- niert, die durch die radialen Leiterbahnen des mittleren Leiterabschnitts aufgespannt wird. Auch entspricht die Cross-sectional area of the electrical conductor of the rotor perpendicular standing normal vector oriented parallel to the axis of rotation and the axis of rotation is largely parallel to the field lines of the magnetic field oriented, at least. Field lines in the space area in which the field lines are largely parallel to each other, which is, for example, in the vicinity of the axis of rotation of the case. In this context, "largely parallel" means that at least one component of the vector which describes the orientation of the axis of rotation is parallel to the field lines of the magnetic field, but to ensure high efficiency, the axis of rotation and the field lines ideally close an angle of at most 10 The basic function is, however, also guaranteed at larger angles, as long as the axis of rotation and the field lines are not perpendicular to each other.The cross-sectional area is defined by the plane defined by the radial conductor tracks of the middle conductor section
Querschnittsfläche der Ebene, in der der kreisringförmige zweite Leiterabschnitt liegt. Der mittlere Leiterabschnitt weist eine Vielzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden dünnen Leiterbahnen auf, die den ersten und den zweiten Leiterabschnitt elektrisch mitei- nander verbinden. Die Leiterbahnen sind demnach im Wesentlichen sternförmig um den ersten Leiterabschnitt angeordnet. Da in dieser Ausführungsform bei rotierendem Rotor die Cross-sectional area of the plane in which the annular second conductor section lies. The middle conductor section has a multiplicity of essentially radially extending thin conductor tracks, which electrically connect the first and the second conductor section to one another. The interconnects are therefore arranged essentially in a star shape around the first conductor section. Since in this embodiment, with a rotating rotor
Lorentzkraft in radialer Richtung wirkt, gewährleistet die radiale Orientierung der Leiterbahnen eine ideale Geometrie. Lorentz force acts in the radial direction, the radial orientation of the tracks ensures an ideal geometry.
Hierbei kann der Randbereich des Rotors selbst die zweite Komponente des zweiten Wälzlagers darstellen. Alternativ wäre eine separate zweite Komponente vonnöten, die mit dem Rotor mitrotiert und die elektrisch mit dem Randbereich des Rotors bzw. mit dem zweiten Leiterabschnitt verbunden sein müsste. Die hier vorgeschlagene Maßnahme erlaubt es, auf eine derartige separate Komponente zu verzichten. In this case, the edge region of the rotor itself may be the second component of the second rolling bearing. Alternatively, a separate second component would be required, which would rotate with the rotor and which would have to be electrically connected to the edge region of the rotor or to the second conductor section. The measure proposed here makes it possible to dispense with such a separate component.
Der Rotor weist weiterhin eine Welle auf, die die Rotation des Rotors unterstützt und in dieser Funktion je nach Betriebszustand der elektrischen Maschine als Elektromotor bzw. als Generator ein Drehmoment von bzw. auf den Rotor überträgt, also die mechanische Last des Rotors trägt, wobei die Welle die zweite Komponente des ersten Wälzlagers darstellt. The rotor further comprises a shaft which supports the rotation of the rotor and transmits in this function, depending on the operating state of the electric machine as an electric motor or as a generator torque from or to the rotor, that carries the mechanical load of the rotor, said Shaft represents the second component of the first bearing.
In einer alternativen Ausführungsform ist der mittlere Leiterabschnitt in Form einer Leiterschleife angeordnet, insbesondere in Form einer Spule, die bei Rotation des Rotors im magnetischen Feld des Stators rotiert. Die Leiterschleife ist derart orientiert, dass ein auf einer Querschnittsfläche der Leiterschleife senkrecht stehender Normalenvektor senkrecht auf der Rotationsachse steht. Die Rotationsachse steht ihrerseits senkrecht auf den Feldlinien des magnetischen Feldes steht, wiederum zumindest bzgl . Feldlinien in dem Raumbe- reich, in dem die Feldlinien weitestgehend parallel zueinander sind, was bspw. in der Nähe der Rotationsachse der Fall ist . Der Rotor, die zweite Komponente des ersten Wälzlagers und die zweite Komponente des zweiten Wälzlagers sind derart angeordnet und ggf. mechanisch miteinander verbunden sind, dass sie gemeinsam rotieren. In an alternative embodiment, the middle conductor section is arranged in the form of a conductor loop, in particular in the form of a coil which rotates in the magnetic field of the stator during rotation of the rotor. The conductor loop is oriented in such a way that a normal vector, which is perpendicular to a cross-sectional area of the conductor loop, is perpendicular to the axis of rotation. The axis of rotation is in turn perpendicular to the field lines of the magnetic field, in turn at least respect. Field lines in the space area in which the field lines are largely parallel to each other, which is the case, for example, in the vicinity of the axis of rotation. The rotor, the second component of the first rolling bearing and the second component of the second rolling bearing are arranged and possibly mechanically connected to each other that they rotate together.
Zusätzlich kann zumindest ein konventionelles, nicht supraleitendes Wälzlager zum Tragen der mechanischen Last des Rotors vorgesehen ist, wobei die supraleitenden Wälzlager im Wesentlichen nur zur Übertragung des elektrischen Stroms zwi- sehen den jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Komponenten über die Wälzkörper dienen. Das konventionelle Wälzlager kann bspw. die Welle lagern. In addition, at least one conventional, non-superconducting rolling bearing for supporting the mechanical load of the rotor is provided, wherein the superconducting rolling bearings substantially only for transmitting the electric current between see the respective first and second electrical components via the rolling elements. The conventional rolling bearing can, for example, store the shaft.
Das hier vorgestellte Konzept offenbart eine Vielzahl von Vorteilen. Es wird ermöglicht, Strom mit geringen Verlusten zwischen einem rotierenden und einem ruhenden Körper zu übertragen. Während Supraleiter bis zu einer sehr hohen kritischen Stromdichte insbesondere Gleichströme weitestgehend verlustfrei leiten können, erlauben Wälzlager eine weitestge- hend verlustfreie Ausführung einer Rotationsbewegung zweierThe concept presented here reveals a multitude of advantages. It is possible to transmit low power current between a rotating and a stationary body. While superconductors can conduct DC currents largely loss-free up to a very high critical current density, rolling bearings permit a largely lossless execution of a rotational movement of two
Körper gegeneinander. Um möglichst geringe Verluste bei Wälzlagern zu ermöglichen, sollte der Reibungskoeffizient klein gehalten werden, was durch eine geringe Berührfläche zwischen Wälzkörpern und Ringen des Wälzlagers realisiert werden kann. Da Supraleiter große Stromdichten in Größenordnungen vonBody against each other. In order to allow the lowest possible losses in rolling bearings, the coefficient of friction should be kept small, which can be realized by a small contact surface between rolling elements and rings of the bearing. Because superconductors have large current densities of orders of magnitude
>lkA/mm2 erlauben, genügt bereits eine kleine Berührfläche, um große Strommengen transportieren zu können. > lkA / mm2, a small contact area is sufficient to transport large amounts of electricity.
Wesentliche Vorteile des vorgestellten Konzepts sind das ge- ringere Gewicht und die stark reduzierten mechanischen und elektrischen Verluste eines supraleitenden Kugellagers, insbesondere gegenüber der Verwendung von Bürsten. Die mechanischen Verluste eines Wälzlagers liegen unter den Reibungsverlusten von Bürsten. Eine Gewichtsreduktion ergibt sich da- durch, dass der Supraleiter hohe Stromdichten übertragen kann, weshalb deutlich weniger Material zum Bau des Lagers benötigt wird. Ein derartiges supraleitendes Wälzlager erlaubt die Nutzung großer elektrischer Maschinen insbesondere mit Gleichstrom, was zu einer Reduzierung der Blindleistung, der Wechselstromverluste und der Übertragungsverluste bei Hochleistungslei - tungen führt . The main advantages of the presented concept are the lower weight and the greatly reduced mechanical and electrical losses of a superconducting ball bearing, in particular with respect to the use of brushes. The mechanical losses of a rolling bearing are below the friction losses of brushes. A weight reduction results from the fact that the superconductor can transmit high current densities, which is why significantly less material is required for the construction of the bearing. Such a superconducting rolling bearing permits the use of large electrical machines, in particular with direct current, which leads to a reduction of the reactive power, the ac losses and the transmission losses in high power lines.
Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: In the following the invention and exemplary embodiments will be explained in more detail with reference to a drawing. Show it:
FIG 1 ein als Kugellager ausgebildetes Wälzlager in einer 1 shows a ball bearing designed as a rolling bearing in a
Frontalansicht , Frontal view,
FIG 2 das Kugellager in einer ersten Ausführungsform in ei- ner Seitenansicht, 2 shows the ball bearing in a first embodiment in a side view,
FIG 3 einen Wälzkörper in einer ersten Ausführungsform in einer Seiten- bzw. Schnittansicht, 3 shows a rolling body in a first embodiment in a side or sectional view,
FIG 4 eine Draufsicht auf eine radial innen liegende Oberfläche eines Außenrings des Kugellagers, 4 shows a plan view of a radially inner surface of an outer ring of the ball bearing,
FIG 5 das Kugellager in einer zweiten Ausführungsform in einer Seitenansicht, 5 shows the ball bearing in a second embodiment in a side view,
FIG 6 eine Wälzlageranordnung in einer ersten Ausführungsform, 6 shows a rolling bearing arrangement in a first embodiment,
FIG 7 eine Wälzlageranordnung in einer zweiten Ausführungs- form, 7 shows a rolling bearing arrangement in a second embodiment,
FIG 8 eine Draufsicht auf eine supraleitende Leiterscheibe, FIG 9 eine erste Variante eines Rotors, 8 shows a plan view of a superconducting conductor disk, FIG. 9 shows a first variant of a rotor,
FIG 10 eine zweite Variante eines Rotors. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren kennzeichnen gleiche Komponenten. Weiterhin sei angemerkt, dass sich Begriffe wie „axial" und „radial" auf die im jeweils beschriebenen Beispiel bzw. in der jeweiligen Figur zum Einsatz kommende Rotationsachse ROT beziehen. 10 shows a second variant of a rotor. Like reference numerals in different figures indicate like components. It should also be noted that terms such as "axial" and "radial" refer to the rotational axis ROT used in the respective example described or in the respective figure.
Die FIG 1 und 2 zeigen ein Wälzlager 100, welches in den im Rahmen der folgenden Figurenbeschreibung insbesondere als Kugellager ausgebildet ist. Dementsprechend sind Wälzkörper 130 des Wälzlagers 100 als Kugeln 130 ausgebildet. Die FIG 1 zeigt das Kugellager 100 in einer Frontansicht, während es in der FIG 2 in einem seitlichen Schnitt dargestellt ist, entsprechend der Linie II in FIG 1. 1 and 2 show a rolling bearing 100, which is formed in the in the context of the following description of the figures in particular as a ball bearing. Accordingly, rolling elements 130 of the rolling bearing 100 is formed as balls 130. 1 shows the ball bearing 100 in a front view, while it is shown in a side section in FIG. 2, corresponding to the line II in FIG. 1.
Das Kugellager 100 weist eine erste, statische Komponente 110 sowie eine an der ersten Komponente 110 mit Hilfe der Kugeln 130 rotierbar gelagerte zweiten Komponente 120 auf. Die erste 110 wie auch die zweite Komponente 120 sind ringförmig und dabei konzentrisch um eine Rotationsachse ROT angeordnet. Dabei hat die erste, statische Komponente 110 im hier dargestellten Fall einen größeren Radius als die zweite, The ball bearing 100 has a first, static component 110 and a second component 120 rotatably mounted on the first component 110 with the aid of the balls 130. The first 110 as well as the second component 120 are annular and arranged concentrically about an axis of rotation ROT. In this case, the first, static component 110 has a larger radius than the second in the case shown here,
rotierbare Komponente 120. In axialer Richtung befinden sich die erste und die zweite Komponente 110, 120 an derselben Position. Die zweite, rotierbare Komponente 120 ist also innerhalb der ersten, statischen Komponente 110 angeordnet. Demzufolge kann die zweite Komponente 120 als Innenring bezeichnet werden, während die erste Komponente 110 ein Außenring ist. Entsprechend der an sich bekannten Funktionsweise eines Kugellagers kann die zweite Komponente 120 bezüglich der ersten Komponente 110 rotieren, wobei die zweite Komponente 120 mit ihrer radial außen liegenden Oberfläche 121 auf den Kugeln 130 abrollt und wobei die Kugeln 130 ihrerseits auf der radial innen liegenden Oberfläche 111 der ersten Komponente 110 rollen. Wie in den in den FIG 2 und 5 dargestellten Schnitten zu erkennen ist, haben sowohl die erste 110 als auch die zweite Komponente 120 jeweils an den Oberflächen 111, 121, auf denen die Ku- geln 130 rollen, eine konkave Form, wodurch bewirkt wird, dass die Kugeln 130 auch bei Rotation im Kugellager 100 gehalten werden. Dieses Konzept eines Wälz- bzw. Kugellagers ist an sich bekannt, wird daher im Folgenden nicht näher beschrieben . rotatable component 120. In the axial direction, the first and second components 110, 120 are at the same position. The second, rotatable component 120 is therefore arranged within the first, static component 110. As a result, the second component 120 may be referred to as an inner ring while the first component 110 is an outer ring. According to the known manner of operation of a ball bearing, the second component 120 can rotate with respect to the first component 110, wherein the second component 120 rolls with its radially outer surface 121 on the balls 130 and wherein the balls 130 in turn on the radially inner surface 111 the first component 110 roll. As can be seen in the sections shown in FIGS. 2 and 5, both the first 110 and the second component 120 each have a concave shape on the surfaces 111, 121 on which the balls 130 roll, thereby causing them in that the balls 130 are held in the ball bearing 100 even during rotation. This concept of a roller or ball bearing is known per se and will therefore not be described in detail below.
Je nach Anwendung und ggf. günstigerer Geometrie kann das Kugellager 100 auch derart aufgebaut sein, dass die erste, statische Komponente 110 als Innenring und die zweite, rotierbare Komponente 120 als Außenring ausgebildet ist, wobei in diesem Fall die erste Komponente 110 einen geringeren Radius aufweist als die zweite Komponente 120. Demnach wäre die erste Komponente 110 innerhalb der zweiten Komponente 120 angeordnet . Depending on the application and possibly more favorable geometry, the ball bearing 100 can also be constructed such that the first, static component 110 as an inner ring and the second, rotatable component 120 is formed as an outer ring, in which case the first component 110 has a smaller radius than the second component 120. Accordingly, the first component 110 would be disposed within the second component 120.
Das Kugellager 100 weist neben den gängigen, oben beschriebenen Bauteilen 110, 120, 130 desweiteren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung des Kugellagers 100 mit einer elekt- rischen Vorrichtung 300 einen ersten elektrischen Anschluss 112 und einen zweiten elektrischen Anschluss 122 auf. Eine derartige elektrische Vorrichtung 300 ist in den FIG 6, 7 exemplarisch aufgeführt. Der erste Anschluss 112 ist an der ersten, statischen Komponente 110 angebracht und elektrisch mit dieser verbunden, während der zweite Anschluss 122 an der zweiten, rotierbaren Komponente 120 angebracht und mit dieser verbunden ist, so dass der zweite Anschluss 122 bei Rotation der zweiten Komponente 120 mitrotiert. Die erste und die zweite Komponente 110, 120 sowie die Kugeln 130 sind elektrisch leitend, so dass es durch die beschriebene Konstellation möglich wird, einen elektrischen Strom zwischen dem ersten Anschluss 112 und dem zweiten Anschluss 122 über die erste statische Komponente 110, die Kugeln 130 und die zweite Komponente 120 zu übertragen. Demnach kann das Kugellager 100 dazu dienen, elektrischen Strom zwischen einem mit dem ersten Anschluss 112 elektrisch verbundenen statischen Bauteil und einem mit dem zweiten Anschluss 122 verbundenen, gegenüber dem statischen Bauteil rotierenden Bauteil zu übertragen. Das statische Bauteil kann bspw. die bereits erwähnte elektrische Vorrichtung 300 sein, während das rotierende Bauteil bspw. ein Rotor einer elektrischen Maschine sein kann. Eine derartige Konstellation ist ebenfalls in den FIG 6, 7 dargestellt. In addition to the common components 110, 120, 130 described above, the ball bearing 100 furthermore has a first electrical connection 112 and a second electrical connection 122 for producing an electrical connection of the ball bearing 100 to an electrical device 300. Such an electrical device 300 is shown by way of example in FIGS. 6, 7. The first terminal 112 is attached to and electrically connected to the first static component 110 while the second terminal 122 is attached to and connected to the second rotatable component 120 such that the second terminal 122 rotates when the second component 120 is rotated co-rotates. The first and second components 110, 120 and the balls 130 are electrically conductive, so that it is possible by the described constellation, an electric current between the first terminal 112 and the second terminal 122 via the first static component 110, the balls 130th and transmit the second component 120. Accordingly, the ball bearing 100 may serve to transfer electrical current between a static component electrically connected to the first terminal 112 and a component connected to the second terminal 122 and rotating relative to the static component. The static component may, for example, be the already mentioned electrical device 300, while the rotating component may, for example, be a rotor of an electrical machine. Such a constellation is also shown in FIGS. 6, 7.
Das Kugellager 100 bzw. die erste Komponente 110, die zweite Komponente 120 und die Kugeln 130 sind zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit als supraleitende Bauteile konzi- piert . Dabei soll der auf die Komponenten 110, 120 bzw. auf die Kugeln 130 bezogene Begriff „supraleitend" sowohl den Fall beinhalten, dass das betroffene Bauteil 110, 120, 130 selbst und als Ganzes supraleitend ist bzw. aus dem entspre- chenden Material besteht oder ein solches aufweist, als auch den Fall, dass dieses Bauteil 110, 120, 130 ein Objekt aufweist, welches supraleitend ist, bzw. dass an dem Bauteil ein solches Objekt befestigt ist. Ein solches Objekt kann bspw. ein Draht, eine Leiterbahn oder eine spezielle Schicht in dem entsprechenden Bauteil sein. The ball bearing 100 or the first component 110, the second component 120 and the balls 130 are designed to improve the electrical conductivity as superconducting components. piert. In this case, the term "superconducting" referred to the components 110, 120 or the balls 130 should include both the case that the affected component 110, 120, 130 itself and as a whole is superconducting or consists of the corresponding material or Such as the case that this component 110, 120, 130 has an object which is superconducting, or that such an object is attached to the component special layer in the corresponding component.
Bei den in den FIG 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen bestehen die Kugeln 130 sowie auch die erste und die zweite Komponente 110, 120 und mit ihnen ihre Oberflächen 111, 121 aus dem supraleitenden Material. Konsequenterweise sind auch die Anschlüsse 112, 122 supraleitend bzw. bestehen aus einem derartigen Material, so dass der elektrische Strom weitestgehend verlustlos zwischen den Anschlüssen 112, 122 übertragen werden kann. In the embodiments illustrated in FIGS. 1 and 2, the balls 130 as well as the first and second components 110, 120 and with them their surfaces 111, 121 consist of the superconducting material. Consequently, the terminals 112, 122 are also superconducting or consist of such a material, so that the electrical current can be transmitted largely lossless between the terminals 112, 122.
Formal weist die erste Komponente 110 des Kugellagers 100 zur Realisierung der Supraleitung der ersten Komponente 110 eine erste supraleitende elektrische Leiteranordnung 115 auf, während die zweite Komponente 120 dementsprechend eine zweite supraleitende elektrische Leiteranordnung 125 aufweist. In einer ersten Ausführungsform des Kugellagers 100 bestehen die Komponenten 110, 120 selbst aus einem supraleitenden Material bzw. weisen ein solches auf. Dementsprechend stellen die erste 110 und die zweite Komponente 120 in der ersten Ausfüh- rungsform des Kugellagers 100 selbst die entsprechenden supraleitenden Leiteranordnungen 115, 125 dar. Die supraleitenden Leiteranordnungen 115, 125 bzw. die erste und die zweite Komponenten 110, 120 sind zum Einen mit den supraleitenden Kugeln 130 und zum Anderen mit den supraleitenden elektri- sehen Anschlüssen 112, 122 in elektrischem Kontakt, so dass der elektrische Strom weitestgehend verlustlos zwischen den Anschlüssen 112, 122 übertragen werden kann. Die FIG 3 zeigt eine alternative mögliche Ausführungsform einer der Kugeln 130 des supraleitenden Kugellagers 100. Die Kugel 130 besteht hier nicht vollständig aus supraleitendem Material, sondern sie weist eine supraleitende Beschichtung 131 auf. Das Innere 132 der Kugel 130 besteht aus einem nicht-supraleitenden, wobei die supraleitende Beschichtung 131 das Innere 132 vollständig umgibt. Das nichtsupraleitende Material kann bspw. eine Keramik oder eine Metalllegierung sein. Formally, the first component 110 of the ball bearing 100 for realizing the superconductivity of the first component 110 has a first superconducting electrical conductor arrangement 115, while the second component 120 accordingly has a second superconducting electrical conductor arrangement 125. In a first embodiment of the ball bearing 100, the components 110, 120 themselves consist of a superconducting material or comprise such a material. Accordingly, the first 110 and the second component 120 in the first embodiment of the ball bearing 100 itself represent the corresponding superconducting conductor assemblies 115, 125. The superconducting conductor assemblies 115, 125 and the first and the second components 110, 120 are on the one hand the superconducting balls 130 and on the other with the superconducting electrical see connections 112, 122 in electrical contact, so that the electric current largely lossless between the terminals 112, 122 can be transmitted. FIG. 3 shows an alternative possible embodiment of one of the balls 130 of the superconducting ball bearing 100. The ball 130 here is not made entirely of superconducting material, but has a superconducting coating 131. The interior 132 of the ball 130 is made of a non-superconducting material, with the superconducting coating 131 completely surrounding the interior 132. The non-superconductive material may be, for example, a ceramic or a metal alloy.
Die FIG 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform des supraleitenden Kugellagers 100, bei der die Komponenten 110 bzw. 120 nicht vollständig aus supraleitendem Material bestehen, bei der die Komponenten also zusätzlich zu den supraleitenden elektrischen Leiteranordnungen 115, 125 weiteres, nichtsupraleitendes Material aufweisen, bspw. wieder eine Keramik oder eine Metalllegierung. Bspw. kann die erste Komponente 110 einen Träger 116 aus derartigem, nicht-supraleitendem Material aufweisen, in den bzw. an dem eine erste supraleitende Leiteranordnung 115 eingebettet bzw. befestigt ist. Die zweite Komponente 120 weist einen dem ersten Träger 116 entsprechenden zweiten Träger 126 aus nicht-supraleitendem Material sowie eine zweite supraleitende Leiteranordnung 125 auf. Die Funktionen derartiger Träger 116, 126 können darin bestehen, das Kugellager 100 zu stabilisieren und ihm eine erhöhte mechanische Festigkeit zu verleihen. FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the superconducting ball bearing 100 in which the components 110 and 120 are not completely made of superconducting material, in which the components therefore have, in addition to the superconducting electrical conductor arrangements 115, 125 further, non-superconducting material, eg again a ceramic or a metal alloy. For example. For example, the first component 110 may include a support 116 of such non-superconducting material into which a first superconducting conductor assembly 115 is embedded. The second component 120 has a second carrier 126 made of non-superconducting material that corresponds to the first carrier 116 and a second superconducting conductor arrangement 125. The functions of such carriers 116, 126 may be to stabilize the ball bearing 100 and to give it increased mechanical strength.
Die supraleitenden Leiteranordnungen 115, 125 sind derart aufgebaut und an dem jeweiligen Träger 116, 126 angebracht, dass sie zum Einen mit den supraleitenden Kugeln 130 und zum Anderen mit den supraleitenden elektrischen Anschlüssen 112, 122 in elektrischem Kontakt sind, so dass der elektrische Strom weitestgehend verlustlos zwischen den Anschlüssen 112, 122 übertragen werden kann. The superconducting conductor assemblies 115, 125 are constructed and attached to the respective carrier 116, 126 so as to be in electrical contact with the superconducting balls 130 and with the superconducting electrical terminals 112, 122 so that the electric current is as much as possible lossless between the terminals 112, 122 can be transmitted.
Hierzu weist die erste supraleitende Leiteranordnung 115 einen ersten supraleitenden Abschnitt 113 auf, der an der Oberfläche 111 der ersten Komponente 110 im Bereich einer Kon- taktbahn der Kugeln 130 mit der Oberfläche 111 angeordnet ist. Die erste Komponente 110 sowie auch die zweite Komponente 120 sind wie bereits erwähnt derart konzentrisch zueinander angeordnet, dass sich zwischen der ersten Komponente 110 und der zweiten Komponente 120 ein Spalt befindet, in dem die Kugeln 130 angeordnet sind. Die Kugeln 130 sind mit der ersten Oberfläche 111 der ersten Komponente 110 und mit der zweiten Oberfläche 121 der zweiten Komponente 120 in Kontakt, wobei die erste 111 und die zweite Oberfläche 121 einander gegenüberliegen und einander zugewandt sind. Bei Rotation der zweiten Komponente 120 gegenüber der ersten Komponente 110 rotieren die Kugeln 130 ebenfalls und rollen dabei jeweils über eine Bahn auf der ersten 111 und der zweiten Oberfläche 121. Diese Bahnen repräsentieren demzufolge die genannten Kontaktbahnen der Kugeln mit der ersten 110 und der zweiten Komponente 120. For this purpose, the first superconducting conductor arrangement 115 has a first superconducting section 113 which is disposed on the surface 111 of the first component 110 in the region of a conformation. Tact track of the balls 130 is arranged with the surface 111. As already mentioned, the first component 110 as well as the second component 120 are arranged concentrically with respect to one another such that there is a gap between the first component 110 and the second component 120 in which the balls 130 are arranged. The balls 130 are in contact with the first surface 111 of the first component 110 and with the second surface 121 of the second component 120, the first 111 and second surfaces 121 facing each other and facing each other. Upon rotation of the second component 120 relative to the first component 110, the balls 130 also rotate, each rolling over the first 111 and second surfaces 121. These tracks thus represent the contact pads of the balls with the first 110 and second components 120th
Idealerweise erstreckt sich der erste supraleitende Abschnitt 113 entlang des vollständigen Umfangs der Kontaktbahn auf der ersten Oberfläche 111 der ersten Komponente 110. In analoger Weise weist die zweite supraleitende Leiteranordnung 125 ebenfalls einen zweiten supraleitenden Abschnitt 123 auf, der an der Oberfläche 121 der zweiten Komponente 120 im Bereich der Kontaktbahn der Kugeln 130 mit der zweiten Oberfläche 121 angeordnet ist. Wie erwähnt rollen die Kugeln 130 bei Rotation der zweiten Komponente bezüglich der ersten Komponente auf den Kontaktbahnen bzw. auf dem ersten und dem zweiten supraleitenden Abschnitt 113, 123. Der erste 113 sowie der zweite supraleitende Abschnitt 123 können bspw. in Form einer Be- Schichtung mit einem supraleitenden Material auf der ersten 111 und zweiten Oberfläche 121 realisiert werden. Ideally, the first superconducting portion 113 extends along the full circumference of the contact track on the first surface 111 of the first component 110. Similarly, the second superconducting conductor assembly 125 also has a second superconducting portion 123 attached to the surface 121 of the second component 120 is arranged in the region of the contact path of the balls 130 with the second surface 121. As mentioned, upon rotation of the second component with respect to the first component, the balls 130 roll on the contact tracks and on the first and second superconducting sections 113, 123, respectively. The first 113 and second superconducting sections 123 may be in the form of a coating, for example be realized with a superconducting material on the first 111 and second surface 121.
Die FIG 4 zeigt in diesem Zusammenhang exemplarisch die in der FIG 1 mit dem Pfeil IV angedeutete Sicht, also eine In this context, FIG. 4 shows, by way of example, the view indicated in FIG. 1 by the arrow IV, that is to say one
Draufsicht auf die radial innen liegende erste Oberfläche 111 der ersten Komponente 110. Dabei ist in der FIG 4 lediglich ein Ausschnitt der genannten Oberfläche 111 dargestellt. Zusätzlich zu dem ersten supraleitenden Abschnitt 113 weist die erste supraleitende Leiteranordnung 115 eine erste supraleitende Verbindung 114 auf, die den ersten Abschnitt 113 mit dem ersten Anschluss 112 elektrisch verbindet. Dementspre- chend weist die zweite supraleitende Leiteranordnung 125 eine zweite supraleitende Verbindung 124 auf, die ihrerseits den zweiten Abschnitt 123 mit dem zweiten Anschluss 122 elektrisch verbindet. Dabei erstrecken sich die erste und die zweite supraleitende Verbindung 114, 124 von den Oberflächen 111, 121 durch die jeweiligen Träger 116, 126 bis zu den Anschlüssen 112, 122. Die Verbindungen 114, 124 können bspw. als Draht oder auch als flächiger Leiter ausgebildet sein. Top view of the radially inner first surface 111 of the first component 110. In FIG. 4, only a section of the mentioned surface 111 is shown. In addition to the first superconductive portion 113, the first superconducting conductor assembly 115 has a first superconducting compound 114 electrically connecting the first portion 113 to the first terminal 112. Accordingly, the second superconductive conductor arrangement 125 has a second superconducting connection 124, which in turn electrically connects the second section 123 to the second connection 122. In this case, the first and the second superconducting connection 114, 124 extend from the surfaces 111, 121 through the respective carriers 116, 126 to the terminals 112, 122. The connections 114, 124 may, for example, be in the form of a wire or else a flat conductor be.
Demzufolge erlaubt das Kugellager 100 in seiner zweiten Aus- führungsform eine weitestgehend verlustfreie Übertragung von elektrischem Strom zwischen dem ersten Anschluss 112 und dem zweiten Anschluss 122 über die erste supraleitende Verbindung 114, den ersten supraleitenden Abschnitt 113, die Kugeln 130, den zweiten supraleitenden Abschnitt 123 und die zweite sup- raleitende Verbindung 124. Accordingly, in its second embodiment, the ball bearing 100 allows a largely lossless transmission of electric current between the first terminal 112 and the second terminal 122 via the first superconducting compound 114, the first superconducting portion 113, the balls 130, the second superconducting portion 123 and the second superconducting compound 124.
Um das Kugellager 100 bzw. zumindest seine entsprechenden Bauteile auf eine für den Eintritt und das Aufrechterhalten der Supraleitung ausreichend niedrige Temperatur zu bringen, kann es bspw. in einem Stickstoffbad betrieben werden. In order to bring the ball bearing 100 or at least its corresponding components to a sufficiently low temperature for the entry and the maintenance of superconductivity, it can be operated, for example, in a nitrogen bath.
Die FIG 6 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wälzlageranordnung 200, die bspw. als elektrische Maschine Anwendung finden kann. Diese Wälzlageranordnung bzw. die elektrische Maschine weist ein erstes 100 sowie ein zweites supraleitendes Kugellager 100' auf, wobei beide Kugellager 100, 100' gemäß der in den FIG 1 bis 5 beschriebenen supraleitenden Wälz- bzw. Kugellager 100, 100' ausgebildet sind. Bei den in FIG 6 dargestellten Kugellagern 100, 100' handelt es sich insbeson- dere um Kugellager gemäß der ersten Ausführungsform, bei der die ersten Komponenten 110, 110' und zweiten Komponenten 120, 120' selbst aus einem supraleitenden Material bestehen bzw. ein solches aufweisen. Natürlich ist es aber auch denkbar, dass in dieser Anwendung Kugellager 100, 100' gemäß der zweiten Ausführungsform zum Einsatz kommen. FIG. 6 shows a first embodiment of a rolling bearing arrangement 200 which, for example, can be used as an electrical machine. This rolling bearing arrangement or the electric machine has a first 100 and a second superconducting ball bearing 100 ', wherein both ball bearings 100, 100' according to the superconducting rolling or ball bearings 100, 100 'described in FIGS. The ball bearings 100, 100 'shown in FIG. 6 are, in particular, ball bearings according to the first embodiment, in which the first components 110, 110' and second components 120, 120 'themselves consist of a superconducting material or such exhibit. Of course it is also conceivable that in this application ball bearings 100, 100 'according to the second embodiment are used.
Das erste und das zweite Kugellager 100, 100' der Wälzlager- anordnung 200 weisen jeweils eine erste, statische Komponente 110, 110' auf, die gegenüber einer Umgebung der Wälzlageranordnung 200 nicht rotierbar sind. Die Wälzlageranordnung 200 weist weiterhin eine Welle 210 auf, die gegenüber der Umgebung rotierbar gelagert ist. Zur Lagerung können bspw. zu- sätzliche Kugellager 211, 212 eingesetzt werden, die die mechanische Last der Gesamtanordnung tragen. Dies hat zum Vorteil, dass die supraleitenden Kugellager 100, 100' weitestgehend von mechanischer Last befreit sein können und im Wesentlichen nur zur Übertragung eines elektrischen Stroms zwischen den jeweiligen ersten 110, 110' und zweiten elektrischen Komponenten 120, 120' über die Kugeln 130, 130' dienen. The first and the second ball bearing 100, 100 'of the roller bearing assembly 200 each have a first, static component 110, 110', which are not rotatable relative to an environment of the rolling bearing assembly 200. The rolling bearing assembly 200 further includes a shaft 210 which is rotatably mounted relative to the environment. For example, additional ball bearings 211, 212, which carry the mechanical load of the overall arrangement, can be used for storage. This has the advantage that the superconducting ball bearings 100, 100 'can be largely freed from mechanical load and essentially only for transmitting an electric current between the respective first 110, 110' and second electrical components 120, 120 'via the balls 130, 130 'serve.
Die zweite Komponente 120 des ersten Kugellagers 100 sowie die zweite Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' sind fest mit der Welle 210 verbunden, so dass sie bei einer Drehung der Welle 210 mitrotieren. An der Welle 210 ist weiterhin ein Rotor 220 befestigt, der ebenfalls mit der Welle 210 rotiert, so dass im Falle des Auftretens einer Rotation die Welle 210, der Rotor 220 sowie die zweiten Komponenten 120, 120' der Kugellager 100, 100' gemeinsam rotieren. The second component 120 of the first ball bearing 100 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are fixedly connected to the shaft 210 so that they rotate with a rotation of the shaft 210. On the shaft 210, a rotor 220 is further attached, which also rotates with the shaft 210, so that in the case of the occurrence of rotation, the shaft 210, the rotor 220 and the second components 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' rotate together ,
Der Rotor 220 trägt einen supraleitenden elektrischen Leiter 221, der bei Rotation des Rotors 220 ebenfalls mitrotiert. Der elektrische Leiter 221 des Rotors 220 erstreckt sich zwi- sehen einem ersten supraleitenden Leiterabschnitt 222 und einem zweiten supraleitenden Leiterabschnitt 223, wobei sich zwischen dem ersten 222 und dem zweiten Leiterabschnitt 223 ein mittlerer supraleitender Leiterabschnitt 224 befindet. Der mittlere Leiterabschnitt 224 ist in Form einer Leiter- schleife angeordnet, insbesondere in Form einer Spule, die bei Rotation des Rotors 220 mitrotiert, wobei ein auf einer Querschnittsfläche der Leiterschleife 224 senkrecht stehender Normalenvektor senkrecht auf der Rotationsachse ROT steht. Der erste Leiterabschnitt 222 ist seinerseits mit dem zweiten elektrischen Anschluss 122 der zweiten Komponente 120 des ersten Kugellagers 100 elektrisch verbunden, während der zweite Leiterabschnitt 223 mit dem zweiten elektrischen Anschluss 122' der zweiten Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' elektrisch verbunden ist, so dass elektrischer Strom zwischen der ersten Komponente 110 des ersten Kugellagers 100 und der ersten Komponente 110' des zweiten Kugella- gers 100' übertragbar ist. The rotor 220 carries a superconducting electrical conductor 221, which also rotates with rotation of the rotor 220. The electrical conductor 221 of the rotor 220 extends between a first superconducting conductor section 222 and a second superconducting conductor section 223, wherein a middle superconducting conductor section 224 is located between the first 222 and the second conductor section 223. The middle conductor section 224 is arranged in the form of a conductor loop, in particular in the form of a coil which rotates during rotation of the rotor 220, wherein a normal vector which is perpendicular to a cross-sectional surface of the conductor loop 224 is perpendicular to the axis of rotation ROT. The first conductor section 222 is in turn electrically connected to the second electrical connection 122 of the second component 120 of the first ball bearing 100, while the second conductor section 223 is electrically connected to the second electrical connection 122 'of the second component 120' of the second ball bearing 100 ' in that electrical current can be transmitted between the first component 110 of the first ball bearing 100 and the first component 110 'of the second ball bearing 100'.
Dieser elektrische Strom zwischen den ersten Komponenten 110, 110' der beiden Kugellager 100, 100' fließt in dieser oder in umgekehrter Reihenfolge über die Kugeln 130 des ersten Kugel- lagers 100, die zweite Komponente 120 des ersten Kugellagers 100, den zweiten Anschluss 122 des ersten Kugellagers 100, den ersten Leiterabschnitt 222, den mittleren Leiterabschnitt 224, den zweiten Leiterabschnitt 223, den zweiten Anschluss 122' des zweiten Kugellagers 100', die zweite Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' und die Kugeln 130' des zweiten Kugellagers 100'. This electrical current between the first components 110, 110 'of the two ball bearings 100, 100' flows in this or in the reverse order over the balls 130 of the first ball bearing 100, the second component 120 of the first ball bearing 100, the second connection 122 of FIG first ball bearing 100, the first conductor section 222, the middle conductor section 224, the second conductor section 223, the second connection 122 'of the second ball bearing 100', the second component 120 'of the second ball bearing 100' and the balls 130 'of the second ball bearing 100' ,
Die Wälzlageranordnung 200 weist weiterhin einen Stator 230 mit Mitteln 231, 232 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit magnetischen Feldlinien 235 auf. Der Stator 230, die erste Komponente 110 des ersten Kugellagers 100 und die erste Komponente 110' des zweiten Kugellagers 100' sind derart angeordnet, dass sie keine gegenseitigen Rotationen ausführen. Hierzu können sie ggf. starr miteinander verbunden sein. The rolling bearing assembly 200 further comprises a stator 230 with means 231, 232 for generating a magnetic field with magnetic field lines 235. The stator 230, the first component 110 of the first ball bearing 100 and the first component 110 'of the second ball bearing 100' are arranged such that they do not perform mutual rotations. For this they can possibly be rigidly connected to each other.
Der Rotor 220 mit dem elektrischen Leiter 221 ist innerhalb des Stators 230 angeordnet und gegenüber dem Stator 230 um die Rotationsachse ROT rotierbar. Dabei rotiert der elektrische Leiter 221 des Rotors 220 und insbesondere dessen mitt- lerer Abschnitt 224 bzw. die Leiterschleife 224 im magnetischen Feld, so dass bei Rotation des Rotors 220 eine The rotor 220 with the electrical conductor 221 is disposed within the stator 230 and rotatable relative to the stator 230 about the axis of rotation ROT. In this case, the electrical conductor 221 of the rotor 220 and in particular its middle section 224 or the conductor loop 224 rotates in the magnetic field, so that upon rotation of the rotor 220 a
Lorentzkraft auf Ladungen im mittleren Leiterabschnitt 224 und damit im elektrischen Leiter 221 des Rotors 220 wirkt. 2 Q Lorentz force on charges in the middle conductor section 224 and thus in the electrical conductor 221 of the rotor 220 acts. 2 Q
Hierzu sind der Rotor 220 und der mittlere Leiterabschnitt 224 derart angeordnet, dass der auf der Querschnittsfläche der Leiterschleife 224 senkrecht stehende Normalenvektor senkrecht auf der Rotationsachse ROT steht und die Rotation- sachse ROT senkrecht auf den Feldlinien des magnetischen Feldes 235 steht, zumindest bzgl . Feldlinien in demjenigen Raumbereich, in dem die Feldlinien weitestgehend parallel zueinander sind. For this purpose, the rotor 220 and the middle conductor section 224 are arranged such that the normal vector perpendicular to the cross-sectional surface of the conductor loop 224 is perpendicular to the rotation axis ROT and the rotation axis ROT is perpendicular to the field lines of the magnetic field 235, at least with respect to FIG. Field lines in that region of space in which the field lines are largely parallel to each other.
Die Mittel zur Erzeugung des magnetischen Feldes können bspw. permanentmagnetische Pole 231, 232 sein. Alternativ kann der Stator 230 einen Elektromagneten zur Erzeugung des magnetischen Feldes aufweisen (nicht dargestellt) . Idealerweise ist dieser Elektromagnet mit supraleitenden Spulen ausgestattet. The means for generating the magnetic field may be, for example, permanent magnetic poles 231, 232. Alternatively, the stator 230 may include a solenoid for generating the magnetic field (not shown). Ideally, this electromagnet is equipped with superconducting coils.
Der elektrische Leiter 221 des Rotors 220 ist also mit den supraleitenden Kugellagern 100, 100' derart elektrisch verbunden, dass die zweite Komponente 120 des ersten Kugellagers 100, der erste Leiterabschnitt 222, der mittlere Leiterabschnitt 224, der zweite Leiterabschnitt 223 und die zweite Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' in Reihe geschaltet sind. Da all diese Bauteile supraleitend sind, ergeben sich nur minimale Verluste und damit ein sehr hoher Wirkungsgrad der Wälzlageranordnung 1, die in dieser Ausführungsform als elektrische Maschine Anwendung finden kann. The electrical conductor 221 of the rotor 220 is thus electrically connected to the superconducting ball bearings 100, 100 'such that the second component 120 of the first ball bearing 100, the first conductor section 222, the middle conductor section 224, the second conductor section 223 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are connected in series. Since all these components are superconducting, there are only minimal losses and thus a very high efficiency of the rolling bearing assembly 1, which may find application in this embodiment as an electric machine.
Zu diesem Zweck ist die Wälzlageranordnung 200 elektrisch mit der bereits erwähnten elektrischen Vorrichtung 300 verbunden. Die Vorrichtung 300 weist einen ersten 301 und einen zweiten elektrischen Anschluss 302 auf. Der erste Anschluss 301 ist mit dem ersten elektrischen Anschluss 112 der ersten, statischen Komponente 110 des ersten Kugellagers 100 elektrisch verbunden, während der zweite Anschluss 302 mit dem ersten elektrischen Anschluss 112' der ersten Komponente 110' des zweiten Kugellagers 100' elektrisch verbunden ist, so dass elektrischer Strom zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 301, 302 der elektrischen Vorrichtung fließen kann. In einer Anwendung der elektrischen Vorrichtung 300 mit der Wälzlageranordnung 200 als Generator, repräsentiert die elektrische Vorrichtung 300 einen elektrischen Verbraucher. Die Welle 210 und mit ihr der Rotor 220 sowie die zweiten Komponenten 120, 120' der Kugellager 100, 100' werden in Rotation versetzt. Durch das Zusammenwirken mit dem magnetischen Feld des Stators 230 wird in die Leiterschleife 224 eine elektrische Spannung induziert, die schließlich der elektrischen Vorrichtung 300 bzw. dem elektrischen Verbraucher an dessen Anschlüssen 301, 302 zur Verfügung gestellt wird. For this purpose, the rolling bearing assembly 200 is electrically connected to the aforementioned electrical device 300. The device 300 has a first 301 and a second electrical connection 302. The first terminal 301 is electrically connected to the first electrical terminal 112 of the first, static component 110 of the first ball bearing 100, while the second terminal 302 is electrically connected to the first electrical terminal 112 'of the first component 110' of the second ball bearing 100 ', such that electric current can flow between the first and second terminals 301, 302 of the electrical device. In one application of the electrical device 300 with the rolling bearing assembly 200 as a generator, the electrical device 300 represents an electrical load. The shaft 210 and with it the rotor 220 and the second components 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' are set in rotation. By the interaction with the magnetic field of the stator 230, an electrical voltage is induced in the conductor loop 224, which is finally made available to the electrical device 300 or the electrical load at its terminals 301, 302.
In einer Anwendung der elektrischen Vorrichtung 300 mit der Wälzlageranordnung 200 als Elektromotor zum Antreiben eines Gegenstands, repräsentiert die elektrische Vorrichtung 300 eine Quelle elektrischer Energie, die der Wälzlageranordnung 200 über die Anschlüsse 301, 302 zur Verfügung gestellt wird. Der somit durch die Leiterschleife 224 fließende elektrische Strom bewirkt in Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld 235 des Stators 230 eine Lorentzkraft auf die Leiterschleife 224, was sich in einer Rotation des Rotors 220 und der Welle 220 niederschlägt. Die Welle 220 kann mit dem anzutreibenden Gegenstand verbunden sein (nicht dargestellt) , bspw. ein Propeller, so dass dieser ebenfalls in Rotation versetzt wird. Es sei angemerkt, dass die Anordnung und Orientierung derIn an application of the electric device 300 with the rolling bearing assembly 200 as an electric motor for driving an object, the electric device 300 represents a source of electric power provided to the rolling bearing assembly 200 via the terminals 301, 302. The electrical current thus flowing through the conductor loop 224, in interaction with the magnetic field 235 of the stator 230, causes a Lorentz force on the conductor loop 224, resulting in a rotation of the rotor 220 and the shaft 220. The shaft 220 may be connected to the object to be driven (not shown), for example, a propeller, so that it is also rotated. It should be noted that the arrangement and orientation of
Leiterschleife 224 in FIG 6 lediglich symbolisch bzw. exemplarisch dafür steht, dass der Rotor 220 eine derartige Leiterschleife 224 trägt, welche einen elektrischen Strom führen kann, so dass in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Conductor loop 224 in FIG. 6 merely symbolically or by way of example stands for the fact that the rotor 220 carries such a conductor loop 224 which can conduct an electric current, so that in interaction with the magnetic field of the magnetic field
Stators 230 eine Lorentzkraft auftreten kann. Entsprechendes gilt für die angedeuteten magnetischen Feldlinien 235, welche ebenfalls lediglich symbolisch zu verstehen sind, um die Präsenz eines magnetischen Feldes anzudeuten. Die konkrete Anordnung und Orientierung der Leiterschleife 224 hängt auch davon ab, nach welchem Funktionsprinzip die Wälzlageranordnung 200 bzw. die elektrische Maschine arbeiten soll. Bspw. kann die Maschine 200 eine Axial- oder aber eine Radialflussmaschine sein. Auch ist bei der Konstruktion zu beachten, ob die Maschine 200 mit Gleich- oder Wechselstrom arbeitet, wobei ein Gleichstrombetrieb vorzuziehen ist, da die Supraleitung beim Wechselstrombetrieb Verlusten unterliegt. Die FIG 7 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Wälzlageranordnung 200, die ebenfalls bspw. als elektrische Maschine Anwendung finden kann. Diese Wälzlageranordnung 200 bzw. die elektrische Maschine weist ein erstes 100 sowie ein zweites supraleitendes Kugellager 100' auf, wobei beide Kugellager 100, 100' gemäß der in den FIG 1 bis 5 beschriebenen supraleitenden Wälz- bzw. Kugellager 100, 100' ausgebildet sind. Bei den in FIG 7 dargestellten Kugellagern 100, 100' handelt es sich insbesondere um Kugellager gemäß der ersten Ausführungsform, bei der die Kugeln 130, 130', die ersten, stati- sehen Komponenten 110, 110' und zweiten, rotierbaren Komponenten 120, 120' selbst aus einem supraleitenden Material bestehen bzw. ein solches aufweisen. Natürlich ist es aber auch denkbar, dass in dieser Anwendung Kugellager 100, 100' gemäß der zweiten Ausführungsform zum Einsatz kommen. Stators 230 may occur a Lorentz force. The same applies to the indicated magnetic field lines 235, which are likewise to be understood merely symbolically in order to indicate the presence of a magnetic field. The specific arrangement and orientation of the conductor loop 224 also depends on which functional principle the roller bearing assembly 200 or the electrical machine is to operate. For example. For example, the machine 200 may be an axial or a radial flow machine. Also to be considered in the construction, whether the machine 200 operates with DC or AC, DC operation being preferable because the superconductivity is subject to losses in AC operation. FIG. 7 shows a second embodiment of a rolling bearing arrangement 200, which likewise can be used, for example, as an electric machine. This rolling bearing assembly 200 and the electric machine has a first 100 and a second superconducting ball bearing 100 ', wherein both ball bearings 100, 100' according to the described in Figures 1 to 5 superconducting rolling or ball bearings 100, 100 'are formed. The ball bearings 100, 100 'illustrated in FIG. 7 are, in particular, ball bearings according to the first embodiment, in which the balls 130, 130', the first, stationary components 110, 110 'and second, rotatable components 120, 120 themselves consist of a superconducting material or have such. Of course, it is also conceivable that in this application ball bearings 100, 100 'according to the second embodiment are used.
Das erste und das zweite Kugellager 100, 100' der Wälzlageranordnung 200 weisen jeweils eine erste, statische Komponente 110, 110' auf, die gegenüber einer Umgebung der Wälzlageranordnung 200 nicht rotierbar sind. Die Wälzlageranordnung 200 weist weiterhin eine Welle 210 und einen an der Welle 210 befestigten Rotor 220 auf, die gegenüber der Umgebung gemeinsam um eine Rotationsachse ROT rotierbar gelagert sind. Zur Lagerung können bspw. zusätzliche Kugellager 211, 212 eingesetzt werden, die die mechanische Last der Gesamtanordnung tragen. Dies hat zum Vorteil, dass die supraleitenden Kugellager 100, 100' weitestgehend von mechanischer Last befreit sein können und im Wesentlichen nur zur Übertragung eines elektrischen Stroms zwischen den jeweiligen ersten 110, 110' und zweiten elektrischen Komponenten 120, 120' über die Kugeln 130, 130' dienen. Weiterhin weist die Wälzlageranordnung 200 einen gegenüber der Umgebung unbeweglichen Stator 230 mit Mitteln 231, 232 zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit Feldlinien 235 auf. Im Falle des Auftretens einer Rotation rotieren die Welle 210, der Rotor 220 sowie die zweiten KomponentenThe first and the second ball bearing 100, 100 'of the rolling bearing assembly 200 each have a first, static component 110, 110', which are not rotatable relative to an environment of the rolling bearing assembly 200. The rolling bearing assembly 200 further comprises a shaft 210 and a rotor 210 fixed to the rotor 220, which are rotatably mounted relative to the environment together about a rotational axis ROT. For storage, for example, additional ball bearings 211, 212 may be used, which carry the mechanical load of the overall arrangement. This has the advantage that the superconducting ball bearings 100, 100 'can be largely freed from mechanical load and essentially only for transmitting an electric current between the respective first 110, 110' and second electrical components 120, 120 'via the balls 130, 130 'serve. Furthermore, the rolling bearing assembly 200 has a stationary relative to the environment stator 230 with means 231, 232 for generating a magnetic field with field lines 235. In the case of the occurrence of a rotation rotate the shaft 210, the rotor 220 and the second components
120, 120' der Kugellager 100, 100' gemeinsam gegenüber der Umgebung und insbesondere gegenüber dem Stator 230 und seinem magnetischen Feld. 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' together with respect to the environment and in particular with respect to the stator 230 and its magnetic field.
Die zweite, rotierbare Komponente 120 des ersten Kugellagers 100 sowie die zweite Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' sind elektrisch leitend und darüber hinaus fest mit der Welle 210 verbunden, so dass sie bei einer Drehung der Welle 210 mitrotieren. In der FIG 7 ist die zweite Komponente 120 des ersten Kugellagers 100 als radialer Überstand an der Welle 210 dargestellt, der an der radial außen liegenden SeiteThe second, rotatable component 120 of the first ball bearing 100 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are electrically conductive and also firmly connected to the shaft 210 so that they rotate with a rotation of the shaft 210. In FIG 7, the second component 120 of the first ball bearing 100 is shown as a radial projection on the shaft 210, which on the radially outer side
121, auf den die Kugeln 130 rollen, den oben bereits erwähnten, typischen konkaven Querschnitt aufweist. Bei Bedarf kann auf die Verwendung der radialen Überstände verzichtet werden und die konkave Oberfläche 121 kann direkt in die Welle 210 integriert sein. In diesem Fall stellt also die Welle 210 selbst die zweite, rotierbare Komponente 120 des ersten Kugellagers 100 dar. Diese Maßnahme spart Platz, da das erste Kugellager 100 mit geringerem Radius realisiert werden kann, reduziert aber auch die Stabilität der Welle 210. 121, on which the balls 130 roll, having the above-mentioned, typical concave cross-section. If necessary, the use of the radial projections can be dispensed with and the concave surface 121 can be integrated directly into the shaft 210. In this case, therefore, the shaft 210 itself constitutes the second, rotatable component 120 of the first ball bearing 100. This measure saves space since the first ball bearing 100 can be realized with a smaller radius, but also reduces the stability of the shaft 210.
In der zweiten Ausführungsform der Wälzlageranordnung 200 ist das zweite Kugellager 100' derart realisiert, dass seine zweite, rotierbare Komponente 120' ein Bestandteil bzw. ein Abschnitt des Rotors 220 ist. Wie in der FIG 7 angedeutet, stellt der Rotor 220 selbst bzw. insbesondere sein radial außen liegender Randbereich die zweite Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' dar, auf der die Kugeln 130' des zweiten Kugellagers 100' rollen. Dementsprechend weist derIn the second embodiment of the rolling bearing assembly 200, the second ball bearing 100 'is realized such that its second rotatable component 120' is a component or a portion of the rotor 220. As indicated in FIG. 7, the rotor 220 itself or, in particular, its radially outer edge region constitutes the second component 120 'of the second ball bearing 100', on which the balls 130 'of the second ball bearing 100' roll. Accordingly, the
Randbereich des Rotors 220 radial außen eine konkave Oberfläche 121' zum Führen der Kugeln 130' auf. Edge region of the rotor 220 radially outward on a concave surface 121 'for guiding the balls 130' on.
Der Rotor 220 trägt einen supraleitenden elektrischen Leiter 221, der bei Rotation des Rotors 220 ebenfalls mitrotiert und der elektrisch mit der Welle 210 verbunden ist. Der supraleitende Leiter 221, der in der FIG 8 in einer Draufsicht dargestellt ist, erstreckt sich zwischen einem ersten supraleiten- den Leiterabschnitt 222 und einem zweiten supraleitenden Leiterabschnitt 223 des Leiters 221, wobei sich zwischen dem ersten 222 und dem zweiten Leiterabschnitt 223 ein mittlerer supraleitender Leiterabschnitt 224 befindet. The rotor 220 carries a superconducting electrical conductor 221, which also rotates with rotation of the rotor 220 and which is electrically connected to the shaft 210. The superconducting conductor 221, which is shown in a top view in FIG. 8, extends between a first superconducting device. the conductor section 222 and a second superconducting conductor section 223 of the conductor 221, wherein a middle superconducting conductor section 224 is located between the first 222 and the second conductor section 223.
Der erste Leiterabschnitt 222 befindet sich im Bereich eines zentralen Punktes des Rotors 220, durch den sich die Rotationsachse ROT erstreckt, und der zweite Leiterabschnitt 223 liegt in einem in radialer Richtung vom zentralen Punkt beabstandet liegenden Randbereich des Rotors 220, so dass sich der Leiter 221 des Rotors 220 in radialer Richtung zwischen dem zentralen Bereich und dem Randbereich des Rotors 220 erstreckt. Der erste 222 und der zweite Leiterabschnitt 223 sind kreisringförmig. Im Extremfall kann sich die Ausdehnung des zweiten supraleitenden Leiterabschnitts 223 auf eine supraleitende Beschichtung auf der radial außen liegenden Oberfläche 121' des Rotors 220 beschränken, bspw. vergleichbar mit dem supraleitenden Abschnitt 123 in FIG 5, auf dem die KugelnThe first conductor section 222 is located in the region of a central point of the rotor 220, through which the axis of rotation ROT extends, and the second conductor section 223 lies in a radially spaced from the central point edge region of the rotor 220, so that the conductor 221 of the rotor 220 extends in the radial direction between the central region and the edge region of the rotor 220. The first 222 and the second conductor portion 223 are annular. In an extreme case, the extent of the second superconducting conductor section 223 may be limited to a superconducting coating on the radially outer surface 121 'of the rotor 220, for example comparable to the superconducting section 123 in FIG
130' bei Rotation des Rotors 220 rollen. Auch kann der erste Leiterabschnitt 222 anstelle der Kreisringform die Form eines Vollkreises aufweisen. Der mittlere Leiterabschnitt 224 besteht aus einer Vielzahl von radial verlaufenden, dünnen Lei- terbahnen 227, die den ersten 222 und den zweiten Leiterabschnitt 223 elektrisch miteinander verbinden. Der Übersichtlichkeit wegen sind in der FIG 8 nur einige wenige der Leiterbahnen 227 mit Bezugszeichen versehen. Der erste Leiterabschnitt 222 ist mit der Welle 210 elektrisch verbunden. Da die Welle 210 ihrerseits mit der zweiten Komponente 120 des ersten Kugellagers 100 elektrisch verbunden ist, ergibt sich eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiterabschnitt 222 des Leiters 221 des Rotors 220 und der zweiten Komponente 120 des ersten Kugellagers 100. Der zweite Leiterabschnitt 223 ist seinerseits mit der zweiten Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' elektrisch verbunden bzw. stellt diese zweite Komponente 120' selbst dar. Letztlich ergibt sich eine supraleitende, elektrische Verbindung zwischen der ersten, statischen Komponente 110 des ersten Kugellagers 100 und der ersten, statischen Komponente 110' des zweiten Kugellagers 100'. 130 'roll upon rotation of the rotor 220. Also, the first conductor portion 222 may have the shape of a full circle instead of the circular ring shape. The central conductor section 224 consists of a plurality of radially extending, thin conductor tracks 227, which electrically connect the first 222 and the second conductor section 223. For the sake of clarity, only a few of the tracks 227 are provided with reference numerals in FIG. The first conductor portion 222 is electrically connected to the shaft 210. Since the shaft 210 is in turn electrically connected to the second component 120 of the first ball bearing 100, there is an electrical connection between the first conductor portion 222 of the conductor 221 of the rotor 220 and the second component 120 of the first ball bearing 100. The second conductor portion 223 is in turn is electrically connected to the second component 120 'of the second ball bearing 100' or represents this second component 120 'itself. Ultimately, there is a superconducting, electrical connection between the first, static component 110 of the first ball bearing 100 and the first, static component 110 'of the second ball bearing 100'.
Wie oben angedeutet trägt der Rotor 220 den supraleitenden Leiter 221. Der supraleitende Leiter 221 kann in einer ersten Variante des Rotors 220 in einen Trägerkörper 225 des Rotors 220 integriert sein, wobei die elektrische Verbindung des ersten Leiterabschnitts 222 mit der Welle 210 bspw. über eine supraleitende Verbindung 226 bewerkstelligt wird. Diese Variante ist in der FIG 9 in einer seitlichen Schnittansicht dargestellt. In einer zweiten, in der FIG 10 angedeuteten Variante ist der supraleitende Leiter 221 auf einer axialen Ober- fläche 228 des Rotors 220 bzw. des Trägerkörpers 225 platziert. In beiden Varianten dient der Trägerkörper 225 im Wesentlichen dazu, mechanische und thermische Lasten des Rotors zu tragen. In der Folge kann elektrischer Strom zwischen der ersten Komponente 110 des ersten Kugellagers 100 und der ersten Komponente 110' des zweiten Kugellagers 100' übertragen werden. Konkret erfolgt die Übertragung des Stroms zwischen den ersten Komponenten 110, 110' der beiden Kugellager 100, 100 'in dieser oder in umgekehrter Reihenfolge über die Kugeln 130 des ersten Kugellagers 100, die zweite Komponente 120 des ersten Kugellagers 100, die Welle 210, den ersten Leiterabschnitt 222, den mittleren Leiterabschnitt 224, den zweiten Leiterabschnitt 223 bzw. die zweite Komponente 120' des zwei- ten Kugellagers 100' und die Kugeln 130' des zweiten Kugellagers 100'. Der elektrische Leiter 221 des Rotors 220 ist also mit den supraleitenden Kugellagern 100, 100' derart elektrisch verbunden, dass die zweite Komponente 120 des ersten Kugellagers 100, der erste Leiterabschnitt 222, der mittlere Leiterabschnitt 224, der zweite Leiterabschnitt 223 und die zweite Komponente 120' des zweiten Kugellagers 100' in Reihe geschaltet sind. Da all diese Bauteile sowie benötigte Verbindungen supraleitend sind, ergeben sich nur minimale Ver- „ , As indicated above, the rotor 220 carries the superconducting conductor 221. The superconducting conductor 221 may be integrated in a first variant of the rotor 220 in a carrier body 225 of the rotor 220, wherein the electrical connection of the first conductor portion 222 with the shaft 210, for example via a Superconducting compound 226 is accomplished. This variant is shown in FIG. 9 in a lateral sectional view. In a second variant, indicated in FIG. 10, the superconducting conductor 221 is placed on an axial surface 228 of the rotor 220 or of the carrier body 225. In both variants, the carrier body 225 essentially serves to carry mechanical and thermal loads of the rotor. As a result, electric current can be transmitted between the first component 110 of the first ball bearing 100 and the first component 110 'of the second ball bearing 100'. Specifically, the transmission of the current between the first components 110, 110 'of the two ball bearings 100, 100' in this or in reverse order over the balls 130 of the first ball bearing 100, the second component 120 of the first ball bearing 100, the shaft 210, the first conductor portion 222, the middle conductor portion 224, the second conductor portion 223 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' and the balls 130 'of the second ball bearing 100'. The electrical conductor 221 of the rotor 220 is thus electrically connected to the superconducting ball bearings 100, 100 'such that the second component 120 of the first ball bearing 100, the first conductor section 222, the middle conductor section 224, the second conductor section 223 and the second component 120 'of the second ball bearing 100' are connected in series. Since all these components as well as required connections are superconducting, only minimal ",
Λ6 Λ6
luste und damit ein sehr hoher Wirkungsgrad der Wälzlageranordnung 200, die in dieser Ausführungsform als elektrische Maschine Anwendung finden kann. Zu diesem Zweck ist die Wälzlageranordnung 200 elektrisch mit der bereits erwähnten elektrischen Vorrichtung 300 verbunden. Die Vorrichtung 300 weist einen ersten 301 und einen zweiten elektrischen Anschluss 302 auf. Der erste Anschluss 301 ist mit dem ersten elektrischen Anschluss 112 der ersten, stati- sehen Komponente 110 des ersten Kugellagers 100 elektrisch verbunden, während der zweite Anschluss 302 mit dem ersten elektrischen Anschluss 112' der ersten Komponente 110' des zweiten Kugellagers 100' elektrisch verbunden ist, so dass elektrischer Strom zwischen dem ersten und dem zweiten An- schluss 301, 302 der elektrischen Vorrichtung fließen kann. Luste and thus a very high efficiency of the rolling bearing assembly 200, which may find application in this embodiment as an electric machine. For this purpose, the rolling bearing assembly 200 is electrically connected to the aforementioned electrical device 300. The device 300 has a first 301 and a second electrical connection 302. The first terminal 301 is electrically connected to the first electrical terminal 112 of the first static component 110 of the first ball bearing 100, while the second terminal 302 is electrically connected to the first electrical terminal 112 'of the first component 110' of the second ball bearing 100 ' is such that electric current can flow between the first and the second terminal 301, 302 of the electrical device.
Die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform der Wälzlageranordnung 200 beruht auf der Funktionsweise einer Homo- bzw. Unipolarmaschine. Der Rotor 220 und die Leiterscheibe 221 sind bezüglich des Stators 230 und des erzeugbaren magnetischen Feldes 235 derart angeordnet und orientiert, dass ein auf einer Querschnittsfläche der Scheibe 221 senkrecht stehender Normalenvektor N parallel zur Rotationsachse ROT orientiert ist. Weiterhin ist die Rotationsachse ROT parallel zu den Feldlinien 235 des magnetischen Feldes orientiert, zumindest bzgl . der Feldlinien 235 in demjenigen Raumbereich, in dem die Feldlinien 235 weitestgehend parallel zueinander sind, was bspw. in der Nähe der Rotationsachse ROT der Fall ist. Idealerweise erstrecken sich die Mittel 231, 232 des Stators 230 zur Erzeugung des magnetischen Feldes so weit in radialer Richtung, dass die Feldlinien 235 im gesamten Raumbereich, in dem Rotor 220 und die Leiterscheibe 221 liegen, parallel zueinander sind. The operation of the second embodiment of the rolling bearing assembly 200 is based on the operation of a homo- or unipolar machine. The rotor 220 and the conductor plate 221 are arranged and oriented with respect to the stator 230 and the generatable magnetic field 235 in such a way that a normal vector N perpendicular to a cross-sectional surface of the disc 221 is oriented parallel to the axis of rotation ROT. Furthermore, the axis of rotation ROT is oriented parallel to the field lines 235 of the magnetic field, at least with respect to. the field lines 235 in that region in which the field lines 235 are largely parallel to one another, which is the case, for example, in the vicinity of the axis of rotation ROT. Ideally, the means 231, 232 of the magnetic field generating stator 230 extend so far in the radial direction that the field lines 235 are parallel to each other in the entire space region in which the rotor 220 and the conductor plate 221 are located.
In einer Anwendung der elektrischen Vorrichtung 300 mit der Wälzlageranordnung 200 als Generator, repräsentiert die elektrische Vorrichtung 300 einen elektrischen Verbraucher. Die Welle 210 und mit ihr der Rotor 220 nebst Leiterscheibe 221 sowie die zweiten Komponenten 120, 120' der Kugellager 100, 100' werden durch einen Motor (nicht dargestellt) in Rotation versetzt. Durch das Zusammenwirken mit dem magnetischen Feld des Stators 230 erfahren die Ladungen in der Lei- terscheibe 221 eine Lorentzkraft in radialer Richtung, so dass an elektrischen Anschlüssen 112, 112' der ersten Komponenten 110, 110' der Kugellager 100, 100' ein Gleichstrom abgegriffen und dem elektrischen Verbraucher 300 an dessen Anschlüssen 301, 302 zur Verfügung gestellt werden kann. In one application of the electrical device 300 with the rolling bearing assembly 200 as a generator, the electrical device 300 represents an electrical load. The shaft 210 and with it the rotor 220 together with the conductor plate 221 and the second components 120, 120 'of the ball bearings 100, 100' are rotated by a motor (not shown). As a result of the interaction with the magnetic field of the stator 230, the charges in the conductor plate 221 experience a Lorentz force in the radial direction, so that a direct current is tapped at electrical connections 112, 112 'of the first components 110, 110' of the ball bearings 100, 100 ' and the electrical load 300 can be provided at its terminals 301, 302.
In einer Anwendung der elektrischen Vorrichtung 300 mit der Wälzlageranordnung 200 als Elektromotor zum Antreiben eines Gegenstands, repräsentiert die elektrische Vorrichtung 300 eine Quelle elektrischer Energie, insbesondere in Form einer Gleichspannung bzw. eines Gleichstromes, die der Wälzlageranordnung 200 über die Anschlüsse 301, 302 zur Verfügung gestellt wird. Der somit durch die Leiterscheibe 221 fließende elektrische Strom bewirkt in Wechselwirkung mit dem magnetischen Feld 235 des Stators 230 eine Lorentzkraft auf die Lei- terscheibe 221, was sich in einer Rotation des Rotors 220 und der Welle 220 niederschlägt. Die Welle 220 kann mit einem anzutreibenden Gegenstand verbunden sein (nicht dargestellt) , bspw. ein Propeller, so dass dieser ebenfalls in Rotation versetzt wird. In one application of the electrical device 300 with the rolling bearing assembly 200 as an electric motor for driving an object, the electrical device 300 represents a source of electrical energy, in particular in the form of a DC voltage, which is available to the rolling bearing assembly 200 via the terminals 301, 302 is provided. The electrical current thus flowing through the conductor plate 221, in interaction with the magnetic field 235 of the stator 230, causes a Lorentz force on the conductor plate 221, which results in a rotation of the rotor 220 and the shaft 220. The shaft 220 may be connected to an object to be driven (not shown), for example, a propeller, so that it is also rotated.
In beiden Ausführungsformen der Wälzlageranordnung 200 kann die elektrische Vorrichtung 300 für den Fall, dass die Wälzlageranordnung 1 als elektrische Maschine und insbesondere als Generator eingesetzt wird, ein elektrischer Verbraucher sein. Im anderen Fall, in dem die Wälzlageranordnung 1 bzw. elektrische Maschine als Elektromotor eingesetzt wird, ist die elektrische Vorrichtung 300 eine Quelle von elektrischer Energie . In einer alternativen, aber nicht dargestellten Form kann das Wälzlager 100 bekanntermaßen auch als Rollenlager oder als kombiniertes Kugel -Rollenlager ausgebildet sein. Es sei angemerkt, dass eine Ausbildung als Rollenlager 100 für die hier zu beschreibende Erfindung insofern vorteilhaft sein kann, als dass die Rollen 130 eine größere Kontaktfläche mit der ersten und der zweiten Komponente 110, 120 des Wälzlagers 100 bieten als die Kugeln 130, so dass eine bessere Übertragung von Strom zwischen den Komponenten 110, 120 über die Wälzkörper möglich ist. Andererseits ist im Falle der Verwendung von Rollen an Stelle von Kugeln der Reibungskoeffizient größer, so dass die Rotation erschwert wird, was sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad auswirkt und zudem eine höhere Wärmeent- wicklung verursacht. Es ist daher in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung zu entscheiden, ob das Wälzlager 100 als Kugellager mit Kugeln als Wälzkörpern 130 oder als Rollenlager mit Rollen als Wälzkörpern 130 ausgebildet sein soll. Als supraleitende Materialien kommen bspw. YBCO, BSCCO, MgB2 als Hochtemperatursupraleiter für Anwendungen bei 20K-77K in Frage, wobei die entsprechende Kühlung bspw. mit flüssigem Stickstoff, Neon oder Wasserstoff gewährleistet werden kann. Auch kommen Materialien wie Niob bei Kühlung mit flüssigem Helium in Frage. In both embodiments of the rolling bearing assembly 200, in the case that the rolling bearing assembly 1 is used as an electric machine and in particular as a generator, the electrical device 300 may be an electrical load. In the other case, in which the rolling bearing assembly 1 or electric machine is used as an electric motor, the electrical device 300 is a source of electrical energy. In an alternative, but not shown, the rolling bearing 100 can be known to be designed as a roller bearing or as a combined ball roller bearing. It should be noted that training as a roller bearing 100 for here to be described, in that the rollers 130 provide a larger area of contact with the first and second components 110, 120 of the rolling bearing 100 than the balls 130, so that better transfer of current between the components 110, 120 over the Rolling element is possible. On the other hand, in the case of using rollers instead of balls, the friction coefficient is larger, so that the rotation becomes more difficult, which adversely affects the overall efficiency and also causes a higher heat development. It is therefore to decide depending on the particular application, whether the rolling bearing 100 should be designed as a ball bearing with balls as rolling elements 130 or as a roller bearing with rollers as rolling elements 130. As superconducting materials, for example. YBCO, BSCCO, MgB2 as high-temperature superconductor for applications at 20K-77K in question, the corresponding cooling, for example. With liquid nitrogen, neon or hydrogen can be ensured. Also suitable materials such as niobium in cooling with liquid helium in question.
Um die zur Erzielung der Supraleitung benötigte Kühlung zu realisieren, könnte bspw. über das innere der Welle 210 Kühlmittel zugeführt werden oder aber die jeweilige zu kühlende Vorrichtung 100, 100 200 wird einem Stickstoffbad gelagert. In order to realize the cooling required to achieve the superconductivity, for example, coolant could be supplied via the interior of the shaft 210 or else the respective device 100, 100 200 to be cooled could be stored in a nitrogen bath.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015223531.9 | 2015-11-27 | ||
| DE102015223531.9A DE102015223531A1 (en) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | Superconducting roller bearing and rolling bearing assembly |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017088993A1 true WO2017088993A1 (en) | 2017-06-01 |
Family
ID=56684663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2016/069229 Ceased WO2017088993A1 (en) | 2015-11-27 | 2016-08-12 | Superconducting rolling bearing and rolling bearing arrangement |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015223531A1 (en) |
| WO (1) | WO2017088993A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115864085A (en) * | 2023-02-22 | 2023-03-28 | 广东中科半导体微纳制造技术研究院 | Rotary conductive device |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109873267B (en) * | 2017-12-01 | 2024-04-26 | 宇通客车股份有限公司 | Jack, charging socket and vehicle using charging socket |
| DE102022212386A1 (en) * | 2022-11-21 | 2024-05-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Electric machine |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3560773A (en) * | 1966-06-16 | 1971-02-02 | Nat Res Dev | Superconducting dynamoelectric machine |
| US5030863A (en) * | 1987-07-24 | 1991-07-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cooling system for superconducting rotating machine |
| DE19901201A1 (en) * | 1999-01-14 | 2000-08-17 | Walter Thurner | Ball bearing machine for use as motor or generator has rotatable bearing shell operating as unipolar machine, and bearing ball for driving shell or rotor against contact points |
| US20020190598A1 (en) * | 1999-05-06 | 2002-12-19 | Bartman Daniel E. | Alternator |
| WO2003019735A1 (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-06 | Amc | Electric transmission device for rotary systems |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1561481A (en) * | 1968-02-16 | 1969-03-28 | ||
| DE102006044802A1 (en) | 2006-09-22 | 2008-03-27 | Schaeffler Kg | Combined sliding ball bearing for supporting shaft in gear construction, has balls and rollers unroll on remaining shoulder surfaces, where bearing is formed as four-point ball bearing, so that running grooves have contact points |
| DE102013218620A1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-19 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | roller bearing |
-
2015
- 2015-11-27 DE DE102015223531.9A patent/DE102015223531A1/en not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-08-12 WO PCT/EP2016/069229 patent/WO2017088993A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3560773A (en) * | 1966-06-16 | 1971-02-02 | Nat Res Dev | Superconducting dynamoelectric machine |
| US5030863A (en) * | 1987-07-24 | 1991-07-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Cooling system for superconducting rotating machine |
| DE19901201A1 (en) * | 1999-01-14 | 2000-08-17 | Walter Thurner | Ball bearing machine for use as motor or generator has rotatable bearing shell operating as unipolar machine, and bearing ball for driving shell or rotor against contact points |
| US20020190598A1 (en) * | 1999-05-06 | 2002-12-19 | Bartman Daniel E. | Alternator |
| WO2003019735A1 (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-06 | Amc | Electric transmission device for rotary systems |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115864085A (en) * | 2023-02-22 | 2023-03-28 | 广东中科半导体微纳制造技术研究院 | Rotary conductive device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102015223531A1 (en) | 2017-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69126210T2 (en) | SUPREME CONDUCTING MAGNETIC BEARINGS FOR HIGH TEMPERATURES | |
| DE19641438A1 (en) | Passive magnet bearing structure, superconducting at high temperature, for radially holding rotor relative to stator | |
| WO2008055917A2 (en) | Bearing arrangement in particular for a machine tool | |
| EP0145074A2 (en) | Rotary anode X-ray tube with a sleeve bearing | |
| CH644970A5 (en) | TURNING ANODE X-RAY TUBES WITH AXIAL MAGNETIC BEARING AND RADIAL SLIDING BEARING. | |
| DE102011082811A1 (en) | Warehouse and wind turbine | |
| DE10303307A1 (en) | Machine with a rotor and a superconducting rotor winding | |
| DE1538801C3 (en) | Electric motor with a nutation movement between rotor and stator. Eliminated in: 1788145 | |
| WO2017088993A1 (en) | Superconducting rolling bearing and rolling bearing arrangement | |
| DE102012208863A1 (en) | Generator for a wind turbine | |
| DE19727550C2 (en) | Magnetic bearing of a rotor in a stator | |
| DE102016208259A1 (en) | Electric machine with double rotor arrangement | |
| DE69505746T2 (en) | MAGNETIC BEARING | |
| DE10360548A1 (en) | Slip ring assembly | |
| DE69606089T2 (en) | Superconducting motor with superconducting shield | |
| EP2038983A1 (en) | Synchronous machine having magnetic bearing excited by the rotor | |
| WO2012049002A2 (en) | Rotor for an electric machine | |
| DE102011082810A1 (en) | Warehouse and wind turbine | |
| DE102010041534A1 (en) | Superconducting electrical machine with a connection device for the axial expansion compensation of a winding carrier | |
| EP0322693A1 (en) | Magnetic bearing | |
| EP1573887B1 (en) | Electric machine comprising a wrapped coil that is to be deep-frozen | |
| WO2020038909A1 (en) | Rotor with superconducting winding for continuous current mode operation | |
| DE3837845A1 (en) | Magnet bearing | |
| DE10120623B4 (en) | Centrifuge with a rotor provided for receiving centrifuging | |
| EP1172575A2 (en) | Centrifuge with a rotor for receiving a product for centrifuging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16751291 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16751291 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |