DE102006046773A1

DE102006046773A1 - Device for electrically conductive connection between two parts of motion mechanism, has liquid metal, former part that is moved relative to later part, where former part has wheel rotating at axis

Info

Publication number: DE102006046773A1
Application number: DE200610046773
Authority: DE
Inventors: Günter Schwesig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-04-03
Also published as: WO2008040598A1

Abstract

The device (1) has a liquid metal (7), a part (3) that is moved relative to another part (5). The former part has a wheel (11) rotating at an axis (9) for exercise of a rolling motion of the later part. An electrical connection is formed between the rotating wheel and an element of the former part is non moving around the axis. The rotating wheel is formed as an electrical conductor. The gallium or indium connections or an eutectic made of metal components gallium, indium and tin. An independent claim is also included for a linear motion mechanism, particularly a linear motor, which has a device with a part.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Teil einer Bewegungseinrichtung mittels eines Flüssigmetalls. Das Flüssigmetall ist insbesondere eine Flüssigmetalllegierung. Die Begriffe "Flüssigmetall" und "Flüssigmetalllegierung" werden im Folgenden synonym verwendet, wobei beide Begriffe also für Legierungen wie auch für reine Metalle verwendet werden. Durch die Verwendung des Flüssigmetalls kann eine verschleißfreie elektrische Leistungsübertragung realisiert werden.The The invention relates to a device for electrically conductive connection between a first and a second part of a movement device by means of a liquid metal. The liquid metal is in particular a liquid metal alloy. The terms "liquid metal" and "liquid metal alloy" are hereafter used synonymously, both terms for alloys as well as for pure metals be used. By using the liquid metal can be a wear-free electrical power transmission will be realized.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Anwendung einer solchen Vorrichtung bei einer linearen Bewegungseinrichtung bzw. bei einer elektrischen Maschine. Bei linearen Bewegungseinrichtungen wie z.B. bei Linearmotoren ist es bislang üblich, das Primärteil des Linearmotors mittels eines bewegbaren Kabels elektrisch zu verbinden. Durch die Verwendung eines Kabels ergeben sich Gefahren bezüglich eines möglichen Kabelbruchs bzw. Konstruktionsschwierigkeiten bei langen linearen Verfahrbewegungen, da das Kabel stets mitzuführen ist.The The invention further relates to the use of such a device in a linear movement device or in an electrical Machine. For linear motion devices such as e.g. in linear motors so far it has been common the primary part of the linear motor by means of a movable cable to electrically connect. The use of a cable creates dangers to one potential Cable break or design difficulties with long linear Traveling movements, as the cable must always be carried.

Aus der DE 10 2004 027534 ist ein Anwendungsfall für ein Flüssigmetall bekannt. Beschrieben wird eine Windkraftanlage, welche einen Windkraftgenerator aufweist. Der Windkraftgenerator weist einen Stator und einen Rotor auf, wobei elektrischer Strom für die Wicklungen des Rotors mittels einer Flüssigmetalllegierung von einem feststehenden zu einem rotierenden Teil übertragen wird. Die Erfindung betrifft also beispielsweise eine Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung über Flüssigmetall zwischen zwei sich relativ zueinander rotatorisch bewegenden Teilen einer elektrischen Maschine, zwischen welchen Teilen ein Spalt gebildet ist, der das Flüssigmetall enthält.From the DE 10 2004 027534 is a use case for a liquid metal known. Described is a wind turbine, which has a wind power generator. The wind power generator has a stator and a rotor, wherein electric current for the windings of the rotor is transmitted by means of a liquid metal alloy from a stationary to a rotating part. Thus, for example, the invention relates to a device for electrically conductive connection via liquid metal between two relatively rotationally moving parts of an electric machine, between which parts a gap is formed containing the liquid metal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Teil einer Bewegungseinrichtung zu schaffen, wobei die Bewegungseinrichtung insbesondere eine lineare Bewegungseinrichtung ist.Of the Invention is based on the object, a simple and inexpensive device to the electrically conductive connection between a first and a second part of a movement device, wherein the movement device in particular is a linear movement device.

Die Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. mittels einer linearen Bewegungseinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 9 bzw. 11 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.The The object is achieved by means of a device with the features of claim 1 or by means of a linear movement device with the features solved according to claim 10. The dependent ones claims 2 to 9 and 11 illustrate advantageous developments of the invention represents.

Bei einer Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Teil mittels eines Flüssigmetalls ist das erste Teil relativ zum zweiten Teil bewegbar, wobei die Bewegungseinrichtung insbesondere eine lineare Bewegungseinrichtung ist. Als Gegensatz zur linearen Bewegungseinrichtung ist eine rotatorische Bewegungseinrichtung wie z.B. ein elektrischer Motor zu nennen, welcher einen Ständer und einen um eine Achse drehbaren Rotor mit einer Rotorwelle aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das erste Teil einen bezüglich einer Achse drehbares Rad zur Ausführung einer Abrollbewegung bezüglich des zweiten Teils auf, wobei mittels des Flüssigmetalls eine elektrische Verbindung zwischen dem drehbaren Rad und einem zur Achse nicht bewegten Element des ersten Teils ausgebildet ist. Durch die Verwendung des Flüssigmetalls ergibt sich ein verschleißfreier Aufbau, durch welchen z.B. die Wartungskosten einer derartigen Vorrichtung reduziert sind.at a device for electrically conductive connection between a first and a second part by means of a liquid metal, the first part is relative movable to the second part, wherein the movement device in particular is a linear movement device. As opposed to the linear Movement device is a rotary movement device such as. to call an electric motor, which a stand and having a rotor rotatable about an axis with a rotor shaft. According to the present The invention comprises the first part rotatable relative to an axis Wheel for execution a rolling movement with respect to of the second part, wherein by means of the liquid metal, an electrical Connection between the rotatable wheel and one to the axis is not moving element of the first part is formed. By use of the liquid metal results in a wear-free Structure by which e.g. the maintenance costs of such a device are reduced.

Linear bewegte Systeme sind beispielsweise Bahnsysteme zum Transport von Personen oder Waren wie auch Linearmotoren, welche beispielsweise bei Werkzeug- und Produktionsmaschinen eingesetzt werden. Derartige linear bewegte Systeme sind mit elektrischer Energie zu versorgen. Erfindungsgemäß ist dabei eine möglichst verschleißfreie wartungsarme und kostengünsti ge Übertragung mittels der Verwendung eines Rads und von Flüssigmetall gewährleistet.Linear Moving systems are, for example, rail systems for transporting Persons or goods as well as linear motors, which for example in Tooling and production machines are used. such linearly moving systems must be supplied with electrical energy. According to the invention is one possible wear-free low-maintenance and cost-effective transmission ensured by the use of a wheel and liquid metal.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das verwendete Flüssigmetall als Flüssigmetall-Gleitlager weitergebildet. Somit ergibt sich sowohl eine Verwendung des Flüssigmetalls als elektrisch leitende Verbindung wie auch als Gleitmittel für das Gleitlager des drehbaren Rades. Das Gleitlager ist derart ausführbar, dass in einem Lagerspalt Flüssigmetall angeordnet ist und das Gleitlager zur Umgebung hin mit Hilfe einer Dichtungsanordnung gasdicht abgedichtet ist. Durch die gasdichte Abdichtung des Gleitlagers zur Umgebung ist ein Kontakt des Flüssigmetalls mit Luft oder anderen oxidierenden Gasatmosphären verhindert, so dass die Funktionsfähigkeit des Gleitlagers nicht beeinträchtigt wird. Die Dichtungsanordnung ist dabei nicht nur bei einer Vorrichtung anwendbar, welche das Flüssigmetall sowohl als Mittel zur Gleitlagerung wie auch als Mittel zur elektrischen Stromübertragung verwendet, sondern auch bei einer Vorrichtung, bei welcher das Flüssigmetall lediglich als ein Mittel zur Übertragung eines elektrischen Stroms dient. Durch den Einsatz einer Dichtung lässt sich das Flüssigmetall auch in Umgebungen mit oxidierenden Gasatmosphären einsetzen. Vorteile eines Flüssigmetall-Gleitlagers sind dessen lange Lebensdauer, die gute Wärmeleitfähigkeit sowie eine geräuscharme Lagerung.In In a further advantageous embodiment, the liquid metal used as a liquid metal plain bearing further training. This results in both a use of the liquid metal as an electrically conductive compound as well as a lubricant for the plain bearing of the rotatable wheel. The plain bearing is executable such that in a bearing gap liquid metal is arranged and the sliding bearing to the environment with the help of a Sealing arrangement is sealed gas-tight. By the gas-tight Sealing of the sliding bearing to the environment is a contact of the liquid metal with air or other oxidizing gas atmospheres prevented, so that the operability of the plain bearing is not affected becomes. The seal assembly is not only in a device applicable to the liquid metal both as a means for sliding bearing as well as means for electrical electricity transmission used, but also in a device in which the liquid metal merely as a means of transmitting a electric current serves. By using a seal can be the liquid metal also in environments with oxidizing gas atmospheres. Advantages of a Liquid metal plain bearing are its long life, the good thermal conductivity and a low noise Storage.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist als Dichtungsanordnung eine so genannte Ferrofluid-Dichtung vorgesehen. Durch die Verwendung einer solchen Dichtung ist eine absolute Gasdichtigkeit sicher und zuverlässig gewährleistet. Weiterhin ist die Kombination eines Flüssigmetallgleitlagers mit einer Ferrofluid-Dichtung von besonderem Vorteil, da sowohl für das Lager als auch für die Dichtung Fluide herangezogen werden können, nämlich einerseits das Flüssigmetall und andererseits das Ferrofluid. Diese Kombination hat daher den Vorteil, dass sowohl die Lagerung als auch die Dichtung auf Grundlage eines ähnlichen fluidischen Prinzips beruhen und dass somit insgesamt die durch die fluidischen Systeme be dingten Vorteile Geräuscharmut, Verschleißarmut, geringe Reibung etc. für die gesamte Vorrichtung erreicht werden können.In a further advantageous embodiment, a so-called ferrofluid seal is provided as a sealing arrangement. The use of such a seal ensures absolute gas tightness safely and reliably. Farther is the combination of a liquid metal plain bearing with a ferrofluid seal of particular advantage, since both the bearing and the seal fluids can be used, namely on the one hand, the liquid metal and on the other hand, the ferrofluid. This combination therefore has the advantage that both the storage and the seal are based on a similar fluidic principle and thus that overall the BE caused by the fluidic systems benefits quiet, low wear, low friction, etc. can be achieved for the entire device.

Ein weiterer Vorteil der Übertragung mittels eines Flüssigmetalls ist es, dass die Übertragung des elektrischen Stroms sowohl bei hohen wie auch bei geringen Geschwindigkeiten ohne große Unterschiede im elektrischen Widerstand realisiert werden kann. Ein Verschleiß wie bei Bürsten oder auch eine größere Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bei Bürstensystemen zur Übertragung elektrischer Energie von einem bewegten System zu einem nicht bewegten System ergeben sich gemäß der Erfindung nicht oder nicht in dem Maße.One further advantage of the transmission by means of a liquid metal is it that transmission electric current at both high and low speeds without big ones Differences in electrical resistance can be realized. A wear like with brushes or a greater dependence on the speed of brush systems for transmission electrical energy from a moving system to a non-moving one System do not arise according to the invention or not to that extent.

Vorteilhafterweise ist das Flüssigmetall innerhalb eines kleinen Spaltes positioniert, so dass durch eine Kapillarwirkung das Flüssigmetall am Austritt aus dem Spalt gehindert wird. Die Kapillarwirkung kann durch an Stromübertragungsflächen grenzende Teile, als auch durch die Stromübertragungsflächen selbst bewirkt werden. Vorteilhafterweise wird die Kapillarwirkung durch Benetzung der dem Flüssigmetall zugewandten Seite der Stromübertragungsfläche erreicht. Dabei werden insbesondere Materialien wie z.B. Molybdän verwendet. Des Weiteren kann die Kapillarwirkung auch durch Formgebung der Stromübertragungsflächen erreicht werden, indem die Spaltbreite in den jeweiligen Außenbereichen der Stromübertragungsflächen verringert wird. Die Kapillarwirkung wird somit durch die chemische Zusammensetzung des Flüssigmetalls, der Geometrie des Spaltes und der Beschaffenheit des Oberflächenmaterials beeinflusst.advantageously, is the liquid metal positioned within a small gap, so that through a Capillary action the liquid metal is prevented from exiting the gap. The capillary action can by bordering on power transmission surfaces Parts, as well as through the current transfer surfaces themselves be effected. Advantageously, the capillary action is through Wetting of the liquid metal facing side of the current transfer surface achieved. In particular, materials such as e.g. Used molybdenum. Furthermore, the capillary effect can also be achieved by shaping the Electric transmission surfaces achieved Be by the gap width in the respective outdoor areas the power transmission surfaces reduced becomes. The capillary effect is thus due to the chemical composition the liquid metal, the geometry of the gap and the nature of the surface material affected.

Als besonders vorteilhafte Flüssigmetalle bzw. Flüssigmetalllegierungen sind Gallium, Indium, Zinn oder Selenverbindungen zu nennen. Auch ein Eutektikum aus Metallkomponenten wie Gallium, Indium und Zinn ist verwendbar.When particularly advantageous liquid metals or Liquid metal alloys Gallium, indium, tin or selenium compounds are mentioned. Also a eutectic of metal components such as gallium, indium and tin is usable.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist derart ausgestaltbar, dass das zweite Teil (5) eine Laufbahn (13) für das drehbare Rad (11) aufweist, wobei die Laufbahn (13) planar und/oder gekrümmt ausgeführt ist. Somit können also z.B. auch Kurven bei einer linearen Bewegung ausgeführt werden. Die Linearität bezieht sich also z.B. darauf, dass keine feste Rotationsachse der Bewegungsbahn zugeordnet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist allerdings bei großen Radien, welche den Einsatz eines Rades erlauben auch bei Rotationsbewegungen einsetzbar. Dies betrifft beispielsweise Hohlwellenmotoren.The device according to the invention can be configured such that the second part ( 5 ) a career ( 13 ) for the rotatable wheel ( 11 ), the raceway ( 13 ) is executed planar and / or curved. Thus, for example, even curves can be performed in a linear motion. The linearity, for example, refers to the fact that no fixed axis of rotation can be assigned to the trajectory. However, the device according to the invention is also applicable to rotational movements in the case of large radii which permit the use of a wheel. This applies, for example, hollow shaft motors.

Die Vorrichtung ist ferner auch derart ausführbar, dass das erste Teil mehrere drehbare Räder aufweist. Somit kann beispielsweise der elektrische Übergangswiderstand reduziert werden oder es können verschiedenen Spannungspotentiale abgegriffen werden. Das zweite Teil kann also demnach mehrere Laufbahnen aufweisen, wobei jeder Laufbaufbahn ein drehbares Rad oder mehrere drehbare Räder zugeordnet sind.The Device is also executable such that the first part comprises a plurality of rotatable wheels. Thus, for example, the electrical contact resistance can be reduced be or can different voltage potentials are tapped. The second Thus, part can therefore have several raceways, each one Laufbaufbahn assigned a rotatable wheel or more rotatable wheels are.

Um einen guten elektrischen Kontakt des Rades bezüglich des zweiten Teils zu ermöglichen ist das drehbare Rad federnd und/oder dämpfend am ersten Teil befestigt. Hierzu wird eine Feder bzw. eine Dämpfungseinrichtung verwendet.Around good electrical contact of the wheel with respect to the second part enable the rotatable wheel is resiliently and / or damping attached to the first part. For this purpose, a spring or a damping device is used.

Die Erfindung betrifft auch eine lineare Bewegungseinrichtung, welche insbesondere ein Linearmotor ist, wobei diese eine obig beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Bei dieser ist das erste Teil zur Durchführung einer Linearbewegung vorgesehen. Das zweite Teil ist für einen Anschluß an einer Stromquelle oder an einer Spannungsquelle vorgesehen.The The invention also relates to a linear movement device, which In particular, it is a linear motor, this one described above inventive device having. This is the first part to carry out a Provided linear movement. The second part is for a connection to one Power source or provided at a voltage source.

In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere bei einer mehrphasigen Leistungsübertragung axial hintereinander angeordnete galvanisch voneinander getrennte Stromübertragungsflächen auf. Jede Teilanordnung ist für die Stromübertragung jeweils einer Phase vorgesehen, die den jeweiligen Phasen zugeordneten Stromübertragungsflächen sind dabei durch geeignete Mittel galvanisch voneinander zu trennen, um Kurzschlüsse zwischen den Phasen zu vermeiden.In a further embodiment has the device according to the invention especially in a multi-phase power transmission axially behind one another arranged electrically isolated from each other power transmission surfaces. Each subassembly is for the power transmission each provided a phase associated with the respective phases Power transmission surfaces are thereby by galvanic separation from each other by suitable means, around short circuits between phases to avoid.

Vorteilhafterweise ist eine derartige Leistungsübertragungs-Einrichtung modulartig aufgebaut, wobei ein Modul eine Teilanordnung, eine Stromübertragungsfläche oder eine Isolationsscheibe darstellt, so dass um die gesamte Leistungsübertragungsanordnung zu erhalten durch axiale Anordnung dieser Module auf einem Tragkörper eine erfindungsgemäße verschleißfreie elektrische Leistungsübertragung geschaffen wird.advantageously, For example, such a power transmission device is modular constructed, wherein a module is a subassembly, a power transmission surface or represents an insulating disk, so that around the entire power transmission arrangement to obtain by axial arrangement of these modules on a support body wear-free electrical according to the invention power transmission is created.

Eine besonders einfache und wartungsfreundliche Anordnung ergibt sich, wenn der Leistungsübertrager bei Umgebungsdruck eingesetzt wird. Die dabei auftretenden Oxidationseffekte des Flüssigmetalls können unter anderem vermieden werden, indem der Leistungsübertrager in einer Schutzgasatmosphäre arbeitet.A particularly simple and maintenance-friendly arrangement results, if the power transformer is used at ambient pressure. The occurring oxidation effects of the liquid metal can among other things, be avoided by the power transformer in a protective gas atmosphere is working.

Eine weitere Möglichkeit, den Leistungsübertrager zu betreiben, ist bei Über- oder Unterdruck, wodurch auch eventuelle Oxidation des Flüssigmetalls verringert werden kann. Die Abdichtung der Leistungsübertragungsanordnung gegenüber der Atmosphäre geschieht in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf Basis von magnetisch leitenden Flüssigkeiten wie z.B. Ferrofluiden. Zur Abdichtung eignen sich aber auch mechanische Dichtvorrichtungen.A another possibility the power transformer to operate or negative pressure, whereby also possible oxidation of the liquid metal can be reduced. The sealing of the power transmission assembly across from the atmosphere happens in a further embodiment of the invention on the basis of magnetically conductive liquids such as. Ferrofluids. However, mechanical seals are also suitable for sealing Sealing devices.

Die Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematisch stark vereinfachten Darstellungen:The embodiments The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. It each show in schematically simplified representations:

1 eine erste Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mittels eines Flüssigmetalls und eines Rads, 1 a first device for producing an electrically conductive connection by means of a liquid metal and a wheel,

2 eine zweite Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mittels eines Flüssigmetalls und mehreren Rädern, 2 a second device for producing an electrically conductive connection by means of a liquid metal and a plurality of wheels,

3 ein nicht bewegtes Teil einer Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung mittels eines Flüssigmetalls, 3 a non-moving part of a device for producing an electrically conductive connection by means of a liquid metal,

4 ein Rad, welches ein Flüssigmetall aufweist und eine elektrisch leitende Verbindung zu einem Fahrdraht ausbildet, 4 a wheel having a liquid metal and forming an electrically conductive connection to a contact wire,

5 ein Rad, welches ein Flüssigmetall aufweist und eine elektrisch leitende Verbindung zu einer Leiterbahn aufweist, 5 a wheel which has a liquid metal and has an electrically conductive connection to a conductor track,

6 eine Ferrofluid-Dichtung für das Flüssigmetall, 6 a ferrofluid seal for the liquid metal,

7 eine Aufhängungsvorrichtung für das Rad zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Teil, welche zueinander bewegbar sind, und 7 a suspension device for the wheel for forming an electrically conductive connection between a first and a second part, which are mutually movable, and

8 einen Linearmotor. 8th a linear motor.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem ersten Teil 3 und einem zweiten Teil 5 mittels eines Flüssigmetalls 7, wobei das erste Teil 3 relativ zum zweiten Teil 5 linear gemäß der mit einem Doppelpfeil gekennzeichneten Bewegungsrichtung 31 bewegbar ist. Das erste Teil 3 weist ein bezüglich einer Achse 9 drehbares Rad 11 zur Ausübung einer Abrollbewegung bezüglich des zweiten Teils 5 auf, wobei mittels des Flüssigmetalls 7 eine elektrische Verbindung zwischen dem drehbaren Rad 11 und einem zur Achse 9 nicht bewegten Element des ersten Teils 3 ausgebildet ist. Dieses Element ist beispielsweise eine elektrische Einrichtung 27, wie sie in 1 dargestellt ist. Die Linearität betrifft dabei die Ebene die für das Abrollen des Rades 11 vorgesehen ist, wobei diese Abrollebene durchaus auch Krümmungen aufweisen kann. Die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Einrichtung 27 und der bezüglich des ersten Teils 3 feststehenden Nabe 9 ist mittels einer elekt rischen Verbindungsleitung 29 realisiert. Diese ist steif oder auch flexibel ausführbar. Die Nabe 9 ist an einem Tragarm 10 fixiert, wobei der Tragarm 10 an einem Gehäuse 12 des ersten Teils 3 befestigt ist. Das Rad 11 sitzt auf dem zweiten Teil 5 auf, wobei das zweite Teil 5 ebenso wie das Rad 11 elektrisch leitend ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass das Rad 11 entweder aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet ist oder auch, dass das Rad ein Mittel zur elektrischen Leitung aufweist. Ein derartiges Mittel ist beispielsweise eine elektrisch leitende Beschichtung, ein elektrisch leitender Käfig, eine Stromschiene oder ein Stromkabel. 1 shows a device 1 to the electrically conductive connection between a first part 3 and a second part 5 by means of a liquid metal 7 , where the first part 3 relative to the second part 5 linear according to the movement direction indicated by a double arrow 31 is movable. The first part 3 indicates an axis 9 rotatable wheel 11 for exerting a rolling movement with respect to the second part 5 on, by means of the liquid metal 7 an electrical connection between the rotatable wheel 11 and one to the axis 9 non-moving element of the first part 3 is trained. This element is for example an electrical device 27 as they are in 1 is shown. The linearity refers to the plane for unrolling the wheel 11 is provided, this rolling plane may well also have curvatures. The electrical connection between the electrical device 27 and the one regarding the first part 3 fixed hub 9 is by means of a elec- tric connection line 29 realized. This is stiff or flexible executable. The hub 9 is on a support arm 10 fixed, with the support arm 10 on a housing 12 of the first part 3 is attached. The wheel 11 sits on the second part 5 on, with the second part 5 as well as the wheel 11 is designed electrically conductive. This means that the wheel 11 is formed either of an electrically conductive material or also that the wheel has a means for electrical conduction. Such a means is for example an electrically conductive coating, an electrically conductive cage, a busbar or a power cable.

Das zweite Teil 5 ist beispielsweise ein Fahrdraht oder auch eine metallische Schiene, welche elektrisch leitend ist und mittels einer elektrischen Verbindungsleitung 30 mit einer Energiequelle 33 elektrisch leitend verbunden ist. Die Energiequelle 33 ist beispielsweise eine Strom- oder Spannungsquelle bzw. eine Hilfsenergiequelle oder auch eine Signalquelle. Somit kann durch diese Vorrichtung nicht nur elektrische Energie zur Ausübung einer Bewegung übertragen, sondern auch allein oder zusätzlich als Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Daten und Signalen eingerichtet bzw. vorgesehen sein. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist beispielsweise bei linear bewegten Systemen mit elektrischen Einrichtungen einsetzbar. Elektrische Einrichtungen sind beispielsweise elektrische Maschinen wie Linearmotoren, Transportsysteme wie eine Magnetschwebebahn oder auch schienengebundene Transportsysteme. Mittels der Vorrichtung lässt sich elektrisch zu versorgende Teile wie Leistungselektronik, Steuerungs- und Regelungselektronik oder dergleichen mit Energie versorgen.The second part 5 is for example a contact wire or a metallic rail, which is electrically conductive and by means of an electrical connection line 30 with an energy source 33 is electrically connected. The energy source 33 is for example a current or voltage source or an auxiliary power source or a signal source. Thus, not only electrical energy can be transmitted by this device to exercise a movement, but also alone or additionally set up or provided as a transmission device for the transmission of data and signals. A device according to the invention can be used, for example, in linearly moving systems with electrical devices. Electrical devices are, for example, electrical machines such as linear motors, transport systems such as a maglev train or else rail-bound transport systems. By means of the device can be supplied with electrical parts such as power electronics, control and electronic control or the like with energy.

Das Rad 11 grenzt an einen Bereich mit Flüssigmetall 7 an, wobei das Rad 11 bezüglich einer Achse 9 bewegbar ist und das Flüssigmetall 7 sowohl an das bewegbare Rad 11 angrenzt wie auch an ein nicht bewegtes Element wie beispielsweise die Achse 9 des Rads 11. Elektrischer Strom/Energie ist über das Flüssigmetall 7 leitbar, so dass mittels des Flüssigmetalls eine elektrische Leitung zwischen zwei zueinander bewegten Teilen realisierbar ist. Das Rad 11 steht nicht nur in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Flüssigmetall 7, sondern auch mit einem zweiten Teil 5, welches insbesondere ein Stromabnehmer bzw. eine Leiterbahn ist, welche zur Übertragung eines elektrischen Stroms vorgesehen ist. Eine derartige Technik kann vorteilhaft in verschiedenen Systemen eingesetzt werden und beispielsweise bei Einschienen-Hängebahnen den Einsatz von Schleifkontakten ersetzen. Einschienen-Hängebahnen sind beispielsweise in Fertigungsstraßen der Automobilindustrie zum Transport von Gütern eingesetzt. Bei einer Hängebahn wäre entgegen der Darstellung in 1 das zweite Teil 5 auf der gegenüberliegenden Seite der dargestellten Führungsposition geführt, wobei das Gehäuse 12 dann derart positioniert ist, dass dessen Schwerpunkt vorteilhaft unterhalb der Drehachse des Rades ist, wobei sich dies auf die Richtung der Schwerkraft bezieht. Diese Positionierung des Schwerpunktes des Gehäuses 12 ist auch bei einer Positionierung des zweiten Teils 5 gemäß 1 vorteilhaft.The wheel 11 adjoins an area with liquid metal 7 on, with the wheel 11 with respect to an axis 9 is movable and the liquid metal 7 both to the movable wheel 11 adjacent as well as to a non-moving element such as the axis 9 of the wheel 11 , Electric current / energy is above the liquid metal 7 conductive, so that by means of the liquid metal, an electrical line between two mutually moving parts can be realized. The wheel 11 is not only in electrically conductive contact with the liquid metal 7 but also with a second part 5 , which is in particular a current collector or a conductor track, which is provided for the transmission of an electric current. Such a technique can be used advantageously in various systems and, for example, in monorail overhead conveyors the use of Schleifkon Replace clocks. Single-rail monorails are used, for example, in production lines of the automobile industry for the transport of goods. In a monorail would be contrary to the representation in 1 the second part 5 guided on the opposite side of the illustrated guide position, wherein the housing 12 is then positioned so that its center of gravity is advantageously below the axis of rotation of the wheel, which refers to the direction of gravity. This positioning of the center of gravity of the housing 12 is also in a positioning of the second part 5 according to 1 advantageous.

Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich bei elektrifizierten Eisenbahnen. Dieses Beispiel betrifft die Übertragung von elektrischer Energie über einen Fahrdraht und einen Stromabnehmer-Bügel, wobei der Fahrdraht ein nicht bewegtes zweites Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt und der Stromabnehmer-Bügel ein erfindungsgemäßes Rad 11 aufweist, welches elektrisch leitend mit dem im Rad 11 integrierten Flüssigmetall verbunden ist. Das erste Teil ist in diesem Fall beispielsweise eine Lokomotive oder auch ein Triebzug, welcher einen Stromrichter zum Speisen einer elektrischen Maschine aufweist, die zum Antrieb des Zuges bzw. des Triebzugs vorgesehen ist. Das Einsatzgebiet beschränkt sich jedoch nicht nur auf schienengebundene Systeme, sondern erstreckt sich auch auf Systeme, die derzeit eine induktive Energieübertragung vorsehen, wie z.B. bei Magnetschwebebahne.Another application is in electrified railways. This example relates to the transmission of electrical energy via a trolley wire and a pantograph bracket, wherein the trolley wire is a non-moving second part of a device according to the invention and the pantograph bracket is a wheel according to the invention 11 having, which is electrically conductive with the in the wheel 11 integrated liquid metal is connected. The first part is in this case, for example, a locomotive or a multiple unit, which has a power converter for feeding an electric machine, which is provided for driving the train or the trainset. However, the application is not limited to rail-based systems, but also extends to systems that currently provide an inductive energy transfer, such as in magnetic levitation trains.

Bei Linearmotoren, welche in großem Maße in der Werkzeug- und Produktionsmaschinen-Industrie eingesetzt werden, wird ein Primärteil des Linearmotors nach dem Stand der Technik mit tels einer Schleppleitung mit elektrischer Energie versorgt. Erfindungsgemäß kann die Schleppleitung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt werden. Hierbei ist der Linearmotor derart ausgebildet, dass das Gehäuse 12 ein Primärteil des Linearmotors darstellt.In linear motors, which are widely used in the tool and production machinery industry, a primary part of the linear motor according to the prior art with means of a trailing cable is supplied with electrical energy. According to the invention, the trailing cable can be replaced by a device according to the invention. Here, the linear motor is designed such that the housing 12 represents a primary part of the linear motor.

Das zweite Teil 5 ist beispielsweise als eine Schiene ausgeführt. Elektrische Energie kann dabei von der Schiene sowohl durch ein Rad 11, wie auch durch zwei oder mehrere Räder 11 aufgenommen werden. Ein Beispiel bezüglich der Verwendung von zwei Rädern zeigt 2. Diese Anordnung ist sowohl bei der Ausgestaltung des Teils 5 als Schiene wie auch als Fahrdraht möglich.The second part 5 is for example designed as a rail. Electrical energy can be absorbed by the rail both by a wheel 11 as well as by two or more wheels 11 be recorded. An example regarding the use of two wheels shows 2 , This arrangement is both in the design of the part 5 as a rail as well as a contact wire possible.

Soll beispielsweise eine Zwischenkreisspannung oder eine Gleichspannung abgegriffen werden, so sind zwei Räder 11 vorzusehen, welche jeweils zwei unterschiedliche voneinander elektrisch getrennte Teile 5 (Schiene, Fahrdraht etc.) abgreifen. Es sind also neben einem auch zwei oder mehrere Flüssigkeitsmetall-Systeme ausführbar.For example, if a DC link voltage or a DC voltage are tapped, so are two wheels 11 to provide, which in each case two different mutually electrically separate parts 5 (Rail, contact wire, etc.) tap. Thus, apart from one, two or more liquid metal systems can also be carried out.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Flüssigkeitsmetallsystem, also das Rad 11, welches elektrisch leitend mit dem Flüssigmetall 7 verbunden ist, auch eine Tragrad-Funktion übernehmen.In a further advantageous embodiment of the invention, the liquid metal system, so the wheel 11 which is electrically conductive with the liquid metal 7 connected, also assume a carrying wheel function.

Die Darstellungen gemäß den 1 und 2 zeigen eine radiale Anordnung des Flüssigmetalls 7 zwischen dem Rad 11 und der Achse 9. Bei einer axialen Anordnung des Flüssigmetalls 7 befindet sich das Rad 11 auf einer Nabe, wobei das Rad 11 zwei Stirnflächen aufweist, welche an ein Flüssigmetall-Reservoir angrenzen und somit ein Übergang zwischen einem rotierenden bewegten Teil und einem bezüglich des entsprechenden Bezugsystems unbewegten Teil realisierbar ist. Diese axiale Anordnung des Flüssigmetalls ist in der Darstellung gemäß 1 und 2 jedoch nicht dargestellt.The representations according to the 1 and 2 show a radial arrangement of the liquid metal 7 between the wheel 11 and the axis 9 , With an axial arrangement of the liquid metal 7 is the wheel 11 on a hub, with the wheel 11 has two end faces, which adjoin a liquid metal reservoir and thus a transition between a rotating moving part and a stationary with respect to the corresponding reference frame part is feasible. This axial arrangement of the liquid metal is shown in the illustration 1 and 2 but not shown.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann neben der Hauptenergie zum Antrieb einer elektrischen Maschine beispielsweise auch eine Hilfsenergie übertragen werden. Die Hilfsenergie betrifft beispielsweise eine Elektronik der Stromversorgung und/oder Signale wie diese beispielsweise bei der Kommunikation zwischen Sensoren und Aktoren und zwischen Steuerungs- und Regelungssystemen notwendig ist. Entsprechend der Anzahl der Signale und verwendeten Busse, welche eine Kommunikationsübertragung gewährleisten, ist auch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen.through the device according to the invention can in addition to the main energy for driving an electric machine, for example also transmit an auxiliary power become. The auxiliary energy relates, for example, to electronics the power supply and / or signals like these, for example, in the Communication between sensors and actuators and between control and control systems is necessary. According to the number of Signals and buses used, which is a communication transmission guarantee, is also an embodiment of the device according to the invention provide.

3 zeigt eine weitere Ausführung eines zweiten Teils 5. Das zweite Teil 5 weist gemäß 3 Leiterbahnen 19 auf, welche z.B. aus Kupfer oder Eisen ausgeführt sein können. Diese Leiterbahnen 19 sind zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung mit nicht dargestellten Rädern 11 vorgesehen, wobei die nicht dargestellten Räder eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Dies gelingt beispielsweise durch die Verwendung eines Materials wie Eisen oder Kupfer zur Ausbildung des Rades. Das oder die Räder sind zum Abrollen auf einer Laufbahn 13, 15 vorgesehen. Die Laufbahnen 13 und 15 sind elektrisch voneinander getrennt, so dass verschiedene Spannungsebenen realisiert werden können. 3 shows a further embodiment of a second part 5 , The second part 5 according to 3 conductor tracks 19 on, which may be made of copper or iron, for example. These tracks 19 are for forming an electrically conductive connection with wheels, not shown 11 provided, wherein the wheels, not shown, have an electrical conductivity. This is achieved for example by the use of a material such as iron or copper to form the wheel. The wheel or wheels are for rolling on a track 13 . 15 intended. The raceways 13 and 15 are electrically isolated from each other, so that different voltage levels can be realized.

4 zeigt ein Rad 11, welches auf einem Fahrdraht 5 abrollfähig anliegt. Der Fahrdraht 5 ist ein Beispiel für ein zweites Teil 5 und weist im Querschnitt eine Kreisform auf. Das Rad 11 weist zur Verbesserung des elektrischen Übergangs zwischen dem Rad 11 und dem Fahrdraht 5 eine Rinne 18 auf, welche dem Querschnitt des Fahrdrahtes 5 angepasst ist. 4 shows a wheel 11 which is on a contact wire 5 abrollfähig rests. The contact wire 5 is an example of a second part 5 and has a circular shape in cross section. The wheel 11 indicates the improvement of the electrical transition between the wheel 11 and the contact wire 5 a gutter 18 on which the cross-section of the contact wire 5 is adjusted.

Die Darstellung gemäß 5 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Kontakt zwischen dem Rad 11 und einem zweiten Teil 5, wobei das zweite Teil 5 eine Leiterbahn 19 aufweist, welche sich im elektrisch leitfähigen Kontakt mit dem Rad 11 befindet.The representation according to 5 shows another example of contact between the wheel 11 and a second part 5 , where the second part 5 a conductor path 19 which is in electrically conductive contact with the wheel 11 located.

6 zeigt die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen der Achse 9 und dem Rad 11. Zwischen dem Rad 11 und der Achse 9 ist das Flüssigmetall 7 positioniert, wobei das Flüssigmetall 7 mittels einer Dichtung 21 in Position gehalten ist. Die Dichtung 21 weist ein Ferrofluid 23 beidseitig des Flüssigmetalls 17 auf, wobei das Ferrofluid 23 mittels Magneten 25 in seiner Position gehalten ist. 6 shows the electrically conductive connection between the axle 9 and the wheel 11 , Between the wheel 11 and the axis 9 is the liquid metal 7 positioned, wherein the liquid metal 7 by means of a seal 21 is held in position. The seal 21 has a ferrofluid 23 on both sides of the liquid metal 17 on, with the ferrofluid 23 by means of magnets 25 held in position.

7 zeigt eine gefederte Aufhängung des Rads 11 an einem Gehäuse 12, wobei das Rad 11 über die Achse 9 und einer Drehachse 35 drehbar am Gehäuse 12 aufgehängt ist. Die Aufhängung des Rades 11 weist eine Feder 37 und einen Dämpfer 39 auf, wobei beide sowohl am Gehäuse 12 als auch an der Achse 9 angreifen. 7 shows a sprung suspension of the wheel 11 on a housing 12 , where the wheel 11 over the axis 9 and a rotation axis 35 rotatable on the housing 12 is suspended. The suspension of the wheel 11 has a spring 37 and a damper 39 on, both of them both on the case 12 as well as on the axle 9 attack.

8 zeigt einen Linearmotor 45. Der Linearmotor 45 weist ein Primärteil 47 und ein Sekundärteil 5 auf. Das Teil 5 entspricht dem zweiten Teil und das Primärteil 47 dem ersten Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Sekundärteil Permanentmagnete 43 aufweist und längs der Permanentmagnete 43 Fahrrinnen 41 verlaufen, wobei in den Fahrrinnen 41 Leiterbahnen 19 vorhanden sind, welche einen Energiebus bilden. Die elektrische Energie ist mittels der Räder 11 aufnehmbar und an ein Leistungsteil bzw. an Wicklungen innerhalb des Primärteils 47 weiterleitbar. 8th shows a linear motor 45 , The linear motor 45 has a primary part 47 and a secondary part 5 on. The part 5 corresponds to the second part and the primary part 47 the first part of the device according to the invention, wherein the secondary part permanent magnets 43 and along the permanent magnets 43 Fairway 41 run, being in the fairways 41 conductor tracks 19 are present, which form an energy bus. The electrical energy is by means of the wheels 11 receivable and to a power unit or to windings within the primary part 47 routable.

Claims

Contraption ( 1 ) to the electrically conductive connection between a first part ( 3 ) and a second part ( 5 ) by means of a liquid metal ( 7 ), the first part ( 3 ) relative to the second part ( 5 ) is movable, characterized in that the first part ( 3 ) with respect to an axis ( 9 ) rotatable wheel ( 11 ) for performing a rolling movement with respect to the second part ( 5 ), wherein by means of the liquid metal ( 7 ) an electrical connection between the rotatable wheel ( 11 ) and one to the axis ( 9 ) non-moving element of the first part ( 3 ) is trained.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the rotatable wheel ( 11 ) is formed as an electrical conductor.

Contraption ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the second part ( 5 ) a career ( 13 ) for the rotatable wheel ( 11 ), the raceway ( 13 ) is executed planar and / or curved.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the liquid metal ( 7 ) by means of a seal ( 21 ) is positioned, the seal ( 21 ) is carried out by means of a ferrofluid.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that as liquid metal ( 7 ) Gallium or indium compounds or a eutectic of the metal components gallium, indium and tin is provided.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first part ( 3 ) several rotatable wheels ( 11 ) having.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second part ( 5 ) several tracks ( 13 . 15 . 17 ), each running track ( 13 . 15 . 17 ) a rotatable wheel ( 11 ) or several rotatable wheels ( 11 ) assigned.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotatable wheel ( 11 ) resilient on the first part ( 3 ) is attached.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the liquid metal ( 7 ) as a means for sliding bearing of the rotatable wheel ( 11 ) is provided.

Linear motion device ( 45 ), which in particular a linear motor ( 45 ), characterized in that it comprises a device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the first part ( 3 ) is provided for performing a linear movement.

Linear motion device ( 45 ) according to claim 10, characterized in that the second part ( 5 ) at a power source or at a voltage source ( 33 ) connected.