Schaltvorrichtung zum Schalten elektrischer und/oder thermischer Lasten mit Hilfe magnetisierbarer Flüssigkeit

Verschleißfreies, gekapseltes Schalten von Strom- und Wärmelasten, realisiert durch die Bewegung einer magnetisierbaren Flüssigkeit (Ferrofluid), die eine leitfähige Flüssigkeit kontaktierend positioniert.

• Verschleißarm und langlebig: keine bewegten Festkörperkontakte, reduzierte Kontaktabnutzung.
• Inhärenter Explosionsschutz: Kapselung potenzieller Schaltfunken im Fluidraum.
• Geringere Komplexität bei Wärmeschaltungen durch kontaktbasierte Wärmeleitung ohne klassische Pumpen in passenden Anwendungen.
• Energieeffizient steuerbar: Optionaler Einsatz von (Elektro-)Permanentmagneten für Haltefunktionen mit minimaler Leistungsaufnahme.
• Skalierbar und layout-flexibel: U-, O- oder 8-förmige Kanalgeometrien zur Optimierung von Stellweg und Steuerbarkeit.

• Elektrische Schalter/Relais/Lastschalter in rauer Umgebung mit Bedarf an Funkenkapselung und hoher Zyklenzahl.
• Thermische Schalter/Kontaktkühler für intermittierende Wärmelasten in Leistungselektronik und Sensorik.
• Raumfahrt- und Luftfahrt-Systeme, wo mechanikfreie, robuste Fluid- und Schaltfunktionen vorteilhaft sind (Bezug zu PAPELL/Ferrofluid-Forschung).
• ATEX-nahe Anwendungen, bei denen die Kapselung von Schaltvorgängen sicherheitsrelevant ist.

Ferrofluide lassen sich mit Magnetfeldern präzise bewegen und wurden u. a. im Raumfahrt-Kontext für pumpen- und mechanikfreie Fluidsysteme erforscht (z. B. PAPELL der Universität Stuttgart). Diese Eigenschaften prädestinieren Ferrofluide für zuverlässige Aktorik- und Schaltaufgaben ohne klassische, verschleißanfällige Mechanik.

Konventionelle Relais und Schütze unterliegen mechanischem Verschleiß, Kontaktabbrand und können bei hohen Lasten bzw. Funkenbildung Sicherheitsanforderungen (Ex-Schutz) erschweren; thermische Lasten erfordern häufig komplexe Pumpensysteme.

Die Schaltvorrichtung kombiniert einen Fluidbehälter, ein magnetisierbares Fluid (Ferrofluid), eine elektrisch bzw. thermisch leitfähige Flüssigkeit (z. B. flüssiges Metall wie Galinstan), ein System aus Elektromagneten/Permanentmagneten und eine Steuerung; über Magnetfelder wird das Ferrofluid verschoben und positioniert die leitfähige Flüssigkeit zum Öffnen/Schließen der Kontakte.

• Patentgeschützte Technologie
• Unterstützung/Beratung zur kommerziellen Umsetzung der Technologie durch die Erfinder*innen
• Zusätzliches Know-How

• Lizenznehmer/Käufer für die Patentfamilie und/oder
• Industriepartner für ein Projekt zur Produktentwicklung

Journalpublikation zum therm. Schalter: 

https://link.springer.com/article/10.1007/s12567-024-00579-3

Journalpublikation zum FARGO Experiment, inkl. Ergebnisse beider Schalttypen: 

https://link.springer.com/article/10.1007/s12567-024-00539-x