Supraleiterlager
Berührungslose Kraftübertragung - Stabile Führung - Reibungsfreie Bewegung
Supraleitende Magnetlager sind reibungslos, staubfrei, verschleißfest und greifen durch Wände. Sie eignen sich für Maschinenlager und für die Manipulation von Proben im Vakuum, in infektiösen oder kontaminierten Räumen und für Anwendungen mit höchsten Ansprüchen an Reinheit. evico entwickelt Einzelkomponenten mit kleinsten Abmessungen und realisiert als Systemlieferant komplette Anlagen für den Personentransport. Auch für Ihre Anwendung entwickeln und fertigen wir die passgenaue Lösung.
Rotierende und lineare Lager. Handlingsysteme und Manipulatoren für Vakuum und Reinstraum
Bei höchste Anforderungen an Reinheit und Sterilität oder bei der Handhabung von infektiösen, giftigen oder gar radioaktiven Materialien ist es notwendig Prozesse in hermetisch geschlossenen Räumen zu kontrollieren. Je weniger komplex der abgeschlossene Raum ist, desto einfacher lässt sich dieser Raum reinigen, desinfizieren oder dekontaminieren.
Supraleiterlager können Kräfte durch ebene und geschlossene Wände übertragen. Das zu tragende Bauteil schwebt kontaktlos, es gibt keine Reibung, keine Schmierung und keinen Abrieb. Supraleiterlager tragen nicht zur Kontaminierung bei, sie sind chemisch stabil und UHV-tauglich.
Ein Anwendungsbeispiel in einem bio-medizinischen oder chemischen Labor ist im Bild links dargestellt. Werkzeuge, Proben und Messinstrumente werden im inneren der Kammer bewegt ohne die Wandung zu berühren.
Sie sind mit einem permanentmagnetischen Lagerteil ausgestattet, das durch magnetische Kräfte vom gekühlten Supraleiter im Gegenlager ausserhalb der Kammer getragen wird. Da sich beide Lagerhälften in einer feste Position zueinander befinden, folgt das Werkzeug jeder Bewegung des äusseren Gegenlagers exakt.
Für Anwendungen in Produktionsprozessen können die Lager auf größere Kräfte und Distanzen ausgelegt werden.
Lineare Supraleiterlager eigenen sich für Transportsysteme und als Linearlager in staub- oder keimfreien Produktionsprozessen und Vakuumanlagen.
Sie bestehen aus einer festen magnetischen Führungsschiene deren Feldkonfiguration entlang der Magnetschiene homogen ist, senkrecht zur Führungsschiene aber einen möglichst großen Gradienten aufweist. Der Supraleiter kann sich entlang der Magnetschiene schwebend frei bewegen. Gebogene Führungsschienen sind möglich. Luftspalt, Tragkraft und Lagersteifigkeit können den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
Kenngrößen eines großen Supraleiterlagers für SupraTrans II
| Luftspalt | 10 mm | 5 mm |
| Kraft | 1800 N | 2800 N |
| Steifigkeit horizontal | 40 N/mm | 60 N/mm |
| Steifigkeit vertikal | 200 N/mm | 200 N/mm |
Funktionsprinzip
Das Herzstück der supraleitenden Lagerung besteht aus dem magnetischen Fahrweg und aus Hochtemperatur-Supraleiterblöcken (HTSL), die im Fahrzeug in Kältebehähltern (Kryostaten) angeordnet sind. Für den Betrieb müssen die Supraleiter auf eine Temperatur von -196 °C gekühlt werden. Beim Abkühlen speichern die in einem definierten Abstand zur Magnetschiene angeordneten Supraleiter das Schienenmagnetfeld. Sie sind dadurch in der Lage, eine bestimmte Position quer zur Schiene von sich aus zu halten. Ihre supraleitende Arbeitstemperatur wird in Kryostaten, vorerst durch Kühlung in flüssigem Stickstoff, gewährleistet.
Supraleiter haben sowohl die Eigenschaft elektrischen Strom verlustfrei zu leiten als auch magnetische Felder aus ihrem Inneren zu verdrängen. Die neuen Hochtemperatursupraleiter hingegen können Magnetfelder eindringen lassen indem diese zu einzelnen Flussschläuchen zusammengezogen werden. Die Flussschläuche können an Defekten, die gezielt in den Supraleiter eingebracht wurden haften. Dadurch ist es möglich das Magnetfeld einer Magnetschiene im Supraleiter durch Abkühlen des Supraleiters zu speichern. Eine Verschiebung des Supraleiters aus der ursprünglichen Magnetfeldkonfiguration wird durch eine Rückstellkraft beantwortet, wodurch der Supraleiter stabil in der ursprünglichen Position schwebt.