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Title:
MAGNET DEVICE COMPRISING STATORS AND TRANSLATORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/046084
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a magnet device comprising at least one stator (1) and a translator (2), wherein the stator (1) and the translator (2) comprise in each case at least one magnet with pole ends and a line of action of the magnet, and wherein the translator (2) can be moved along a movement axis (3) in a direction of movement (4), wherein each stator line of action (15) of the stator (1) or each stator extension line (16) of the stator line of action (15), said stator extension line (16) extending as a geometric beam away from the pole end of the stator (1) as a geometric tangent relative to the line of action of the stator (5), and a translator line of action (25) of the translator (2) or a translator extension line (26) of the translator line of action (26), which extends as a geometric tangent away from the from the pole end of the translator (2) as a geometric tangent to the translator line of action (25), have intersection points (10), and thus the stator line of action (15), optionally the stator extension line (16), the translator line of action (25) and optionally the translator extension line (26) form a closed geometric shape, such that the magnetic flux between the stator (1) and the translator (2) is bundled, wherein lines of action (5) and extension lines (6) extend in a cutting plane (11), which comprises the axis of movement (3), through the magnetic device.

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Inventors:
HEIN, Jeremy (15 avenue Crovetto Freres, Monaco, MC-98000, MC)
MARSCHNER VON HELMREICH, Martin (16ter, boulevard de Belgique, Monaco, MC-98000, MC)
Application Number:
EP2015/071471
Publication Date:
March 31, 2016
Filing Date:
September 18, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SEH LIMITED (Level 2, LM ComplexBrewery Stree, Mriehel BKR 3000, 3000, MT)
International Classes:
H01F7/122; H01F7/14; H01F7/16; H02K33/16
Domestic Patent References:
WO2014096444A22014-06-26
WO2007063222A12007-06-07
WO2013034339A22013-03-14
Foreign References:
RO126256A22011-04-29
US20130057086A12013-03-07
US20040217313A12004-11-04
US20050211199A12005-09-29
US6763789B12004-07-20
US20130038147A12013-02-14
US20130038145A12013-02-14
US4647714A1987-03-03
DE10207828A12003-09-11
US20060245747A12006-11-02
US8222754B12012-07-17
Attorney, Agent or Firm:
ELLMEYER, Wolfgang (Mariahilfer Straße 50, Häupl & Ellmeyer KG, Wien, A-1070, AT)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetvorrichtung umfassend zumindest einen Stator (1) und einen Translator (2), wobei der Stator (1) und der Translator (2) jeweils zumindest einen Magneten mit Polenden und einer Wirkungslinie des Magneten umfassen und

der Translator (2) linear entlang einer Bewegungsachse (3) und/oder rotativ um eine

Bewegungsachse in eine Bewegungsrichtung (4) bewegbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

jeweils eine Statorwirkungslinie (15) des Stators (1) oder eine Statorverlängerungslinie (16) der Statorwirkungslinie (15), welche Statorverlängerungslinie (16) sich als geometrischer Strahl von dem Polende des Stator (1) weg als geometrische Tangente zu der Statorwirkungslinie (5) erstreckt, und eine Translatorwirkungslinie (25) des Translators (2) oder eine Translatorverlängerungslinie (26) der Translatorwirkungslinie (25), welche Translatorverlängerungslinie (26) sich als geometrischer Strahl von dem Polende des Translators (2) weg als geometrische Tangente zu der Translatorwirkungslinie (25) erstreckt,

Schnittpunkte (10) aufweisen und

somit die Statorwirkungslinie (15), gegebenenfalls die Statorverlängerungslinie (16), die

Translatorwirkungslinie (25) und gegebenenfalls die Translatorverlängerungslinie (26) eine geschlossene geometrische Form bilden, sodass der Magnetfluss zwischen dem Stator (1) und dem Translator (2) gebündelt ist,

wobei Wirkungslinien (5) und Verlängerungslinien (6) sich in einer die Bewegungsachse (3) umfassende Schnittebene (11) durch die Magnetvorrichtung erstrecken.

2. Magnetvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Statorwirkungslinie (15) oder die Statorverlängerungslinie (16) und die Translatorwirkungslinie (25) oder die Translatorverlängerungslinie (26) im Schnittpunkt (10) einen spitzen Winkel zueinander aufweisen.

3. Magnetvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

die Statorwirkungslinie (15) oder die Statorverlängerungslinie (16) und die Translatorwirkungslinie (25) oder die Translatorverlängerungslinie (26) deckungsgleich angeordnet sind.

4. Magnetvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Drehmomente, welche durch die Interaktionskräfte F und die Beabstandung dieser Kräfte von der Bewegungsachse (3) gebildet werden, Null ist.

5. Magnetvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

Magnetabschirmungselemente (7) benachbart zu dem sich zwischen den Magneten ergebenden Spalt (8) angeordnet sind.

6. Magnetvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachse (3) die Symmetrieachse der Magnetvorrichtung ist.

Description:
Magnetvorrichtung umfassend Statoren und Translatoren

Diese Erfindung betrifft eine Magnetvorrichtung umfassend zumindest einen Stator und einen Translator, wobei der Stator und der Translator jeweils zumindest einen Magneten mit Polenden und einer Wirkungslinie des Magneten umfassen und der Translator linear entlang einer Bewegungsachse und/oder rotativ um eine Bewegungsachse in eine Bewegungsrichtung bewegbar ist.

In Anlehnung an die gängige Lehre kann bei der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung eine Relativbewegung zwischen Stator und Translator ein Kraftzustand geschaffen werden, welcher Kraftzustand über den Translator auf weitere, im Rahmen der Offenbarung der Erfindung nicht genannte Elemente übertragen wird. Der Kraftzustand kann eine lineare oder rotative Relativbewegung zwischen dem unbeweglich gelagerten Stator und dem beweglich gelagertem Translator hervorrufen, sodass der Translator weitere Elemente antreiben kann.

Die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung kann als Antrieb oder als Generator eingesetzt werden.

Ein Magnetantrieb nach dem Stand der Technik umfasst zumindest einen Stator und einen Translator, wobei die Wechselwirkung der Magnete durch den Magnetfluss zwischen den zueinander benachbarten, zugeordneten Flächen der Magnete bestimmt ist. WO2013034339 lehrt, dass auch eine Wechselwirkung zwischen den Magneten über alle Flächen erfolgt.

Aufbauend auf dem Wissen aus WO2013034339 stellt sich der Fachmann die Aufgabe, jene Magnetflüsse, die nicht zwischen den benachbarten, einander zugeordneten Flächen auftreten, zu bündeln, um so den Wirkungsgrad einer Magnetvorrichtung zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass jeweils eine Statorwirkungslinie des Stators oder eine Statorverlängerungslinie der Statorwirkungslinie, welche Statorverlängerungslinie sich als geometrischer Strahl von dem Polende des Stator und vom Stator weg als geometrische Tangente zu der Statorwirkungslinie erstreckt, und eine Translatorwirkungslinie des Translators oder eine Translatorverlängerungslinie der Translatorwirkungslinie, welche Translatorverlängerungslinie sich als geometrischer Strahl von dem Polende des Translators und vom Translator weg als geometrischen Tangente zu der Translatorwirkungslinie erstreckt, Schnittpunkte aufweisen und somit die Statorwirkungslinie, gegebenenfalls die Statorverlängerungslinie, die Translatorwirkungslinie und gegebenenfalls die Translatorverlängerungslinie eine geschlossene geometrische Form bilden, sodass der Magnetfluss zwischen dem Stator und dem Translator gebündelt ist, wobei Wirkungslinien und Verlängerungslinien sich in einer die Bewegungsachse umfassende Schnittebene durch die Magnetvorrichtung erstrecken. Die geschlossene geometrische Form kann durch eine Statorwirkungslinie, gegebenfalls durch eine Statorverlängerungslinie, eine Translatorwirkungslinie und gegebenenfalls eine Translatorverlängerungslinie geschaffen werden, wenn Stator und Translator an einem Punkt durch ein Gelenk zueinander beweglich miteinander verbunden sind. In der Praxis wird die geschlossene geometrische Form durch Statorwirkungslinien, gegebenfalls durch Statorverlängerungslinien, eine Translatorwirkungslinien und gegebenenfalls Translatorverlängerungslinien gebildet.

Obige Lösung umfasst, dass die geschlossene geometrische Form gegebenenfalls durch beispielsweise die Statorverlängerungslinie gebildet wird. Es ist hierdurch der Fall berücksichtigt, dass die Statorwirkungslinie und die Translatorverlängerungslinie einen Schnittpunkt aufweisen, sodass die geschlossene geometrische Form eben nur durch die Statorwirkungslinie, die Translatorverlängerungslinie und Translatorwirkungslinie gebildet wird.

In hierzu analoger Weise kann die Translatorverlängerungslinie nicht Teil der geschlossenen geometrischen Form sein. Nach der gängige Lehre erstreckt sich eine Wirkungslinie eines Magneten zwischen den Polenden des Magneten in diesem Magneten.

Die die Bewegungsachse umfassende Schnittebene verläuft durch die Magnetvorrichtung.

Die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung kann sich in einer Ebene erstrecken. Eine sich in einer Ebene erstreckende Magnetvorrichtung kann beispielsweise eine zweidimensionale Magnetvorrichtung sein. Die Schnittebene durch die Magnetvorrichtung erstreckt sich in diesem ersten Fall in der Ebene der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung.

Die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung kann auch ein dreidimensionaler Körper sein. Die Schnittebene schneidet in diesem zweiten Fall die Magnetvorrichtung in der Bewegungsachse und weist eine beliebige Orientierung zu der Bewegungsachse auf. Die Bewegungsachse kann eine Symmetrieachse der Magnetvorrichtung ausbilden.

Ein Magnet kann eine polygonale Form aufweisen, an dessen Ende die Pole des Magneten ausgebildet sind. Die Wirkungslinie erstreckt sich zwischen den Polen, wobei die Richtung der Wirkungslinie am Pol durch die Tangente definiert ist. Die geometrische Verlängerungslinie ist im Rahmen dieser Erfindung als ein zu der Tangente paralleler Strahl definiert, welcher Strahl sich vom Magneten weg erstreckt. Bei der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung sind die Wirkungslinien so ausgebildet, dass die Wirkungslinien und die Verlängerungslinien eine geschlossene Form bilden.

Im Falle einer Magnetvorrichtung mit einem linear oder rotativ beweglichen Translator kann die Summe der Drehmomente, welche durch die Interaktionskräfte F und die Beabstandung dieser Kräfte von der Bewegungsachse gebildet werden, Null sein.

Der Translator kann eine lineare oder polygonale Bewegungsachse aufweisen. Die Summe der Drehmomente, welche durch die Interaktionskräfte F und die Beabstandung dieser Kräfte von der Bewegungsachse gebildet werden, kann Null sein.

Obige Offenbarung der Erfindung schließt nicht aus, dass anwendungsspezifisch die Summe der Drehmomente ungleich Null sein kann.

In Ergänzung zu den oben beschriebenen Maßnahmen zur Bündelung des Magnetflusses kann die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung Magnetabschirmungselemente umfassen, welche benachbart zu dem sich zwischen den Magneten ergebenden Spalt angeordnet sind.

Magnetabschirmungselemente sind nach dem Stand der Technik bekannt. Magnetabschirmungselemente können beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein.

Die Bewegungsachse kann für Teilbereiche der Magnetvorrichtung die Symmetrieachse der Magnetvorrichtung sein. Bei einer zweidimensionalen Magnetvorrichtung kann die Bewegungsachse die Spiegelachse, bei einer dreidimensionalen Magnetvorrichtung die Rotationsachse sein. Figur 1 zeigt eine mögliche erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweidimensionalen Magnetvorrichtung umfassend einen Stator und einen Translator.

Figur 2 zeigt eine mögliche zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweidimensionalen Magnetvorrichtung, welche einen Stator und zwei Translatoren umfasst.

Figur 3 zeigt eine mögliche dritte Ausführungsform der zweidimensionalen erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung, welche zwei Translatoren und einen Stator umfasst.

Figur 4 und Figur 5 zeigen eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Magnetvorrichtung, welche zwei Translatoren und einenStator umfasst.

Figur 6 und Figur 7 zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dreidimensionalen Magnetvorrichtung. Figur 8 und Figur 9 zeigen FEM-Simulationen zu Figur 6.

In den Figuren kennzeichnen die folgenden Bezugszeichen die nachstehenden Elemente: r Anstand Stator Translator

F Interaktionskraft

+/- Polarität

1 Stator

2 Translator

3 Bewegungsachse

4 Bewegungsrichtung

15 Statorwirkungslinie

25 Translatorwirkungsline

16 geometrische Statorverlängerungslinie

26 geometrische Translatorverlängerungslinie

7 Magnetabschirmungselement

8 Spalt

9 Magnete

10 Schnittpunkt

11 Wickelung

12 Schnittebene

13 Zentren

17 inneres Statorpolende

18 äußeres Statorpolende

19 inneres Translatorpolende

20 äußeres Translatorpolende Die Figuren dienen ausschließlich der Verdeutlichung der hier offenbarten Erfindung. Die Figuren sind keinesfalls einschränkend auf den Gegenstand der Erfindung zu interpretieren.

Figur 1 zeigt eine mögliche erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung. Die Magnetvorrichtung umfasst einen flächig ausgebildeten Stator 1 und einen flächig ausgebildeten Translator 2, wobei der Stator 1 und der Translator 2 jeweils einen Magneten 9 mit Polenden und einer Wirkungslinie des Magneten umfassen. Figur 1 zeigt somit eine zweidimensionale Magnetvorrichtung, wobei die Schnittebene 12 in der Betrachtungsebene der Figur 1 liegt.

Es ist in Figur 1 keine Bewegung des Translators 2 zum Stator 1 eingetragen, da die Bewegung des

Translators 2 zum Stator 1 keinen Einfluss auf den Gegenstand der Erfindung, nämlich die Ausbildung von gebündelten Magnetflüssen zwischen den Magneten 9, hat. Die Bewegung des Translators 2 kann linear parallel zu der Bewegungsachse und/oder rotativ um die Bewegungsachse 3 erfolgen.

Es ist in Figur 1 die Polung +/- der Magnete 9 eingetragen, welche nach der gängigen Lehre zu wählen ist, sodass eine Bewegung des Translators 2 relativ zum Stator 1 durch die Interaktionskräfte F hervorgerufen werden kann. Um eine Bewegung des Translators 1 in die in Figur 1 eingetragene Bewegungsrichtung 4 und in eine hierzu entgegengesetzte Bewegungsrichtung (in Figur 1 nicht dargestellt) durchführen zu können, führt der Fachmann die Magnete 9 als Elektromagnete aus. Die Polarität von Elektromagneten ist schaltbar.

Die Magnete 9 weisen bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eine polygonale Segmentform auf. Die Magnete 9 haben im Wesentlichen die Form von Bogensegmenten. Die Zentren 13 der Bogensegmente sind benachbart zueinander angeordnet. Die Zentren 13 der Bogensegmente sind auf der Bewegungsachse 3, welche Bewegungsachse 3 auch die Symmetrieachse der Magnetvorrichtung bildet.

Die Wirkungslinie der Magnete 9 weist - unter Verweis auf die gängige Lehre - die Form eines Bogensegmentes auf. Die Statorwirkungslinie 15 und die Translatorwirkungslinie 25 weist somit die Form eines Bogensegmentes auf. In Figur 1 ist die Bogensegmentform der Magnete 9 und die Kreissegmentform der Wirkungslinien durch deckungsgleiche Linien dargestellt.

Die geometrischen Verlängerungslinien sind geometrischen Strahlen, welche sich von dem Polende des Magneten 9 als Verlängerungslinien der magnetischen Wirkungslinien erstrecken. Die Statorverlängerungslinien 16 der Statorwirkungslinien 15 sind geometrische Strahlen, die sich von den Polenden des Stators 1 weg als geometrische Tangenten zu der Statorwirkungslinie 15 erstrecken. Ebenso sind die Translatorverlängerungslinien 26 der Translatorwirkungslinien 25 geometrische Strahlen, die sich von den Polenden des Translators 2 als geometrische Tangenten zu der Translatorwirkungslinie 15 erstrecken. Die geometrische Statorverlängerungen 16 und Translatorverlängerungen 26 schneiden in einer Schnittgeraden umfassend Schnittpunkte 10. Die geometrische Statorverlängerungen 16 und Translatorverlängerungen 26 sind bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform parallel und deckungsgleich, weshalb bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform eine Schnittgerade umfassend einen Schnittpunkt 10 vorliegen. Die geometrische Statorverlängerung 16 ist - in Einklang mit der Lehre der Geometrie - gleich orientiert wie die Statorwirkungslinie 15 im Endbereich des Magneten. Gleiches ist für die Translatorwirkungslinie 25 und die Translatorverlängungslinie 26 festzumachen. Die Wirkungslinien 15, 25 und die geometrischen Verlängerungen 16,26 bilden unabhängig von dem Abstand r des Translators zum Stator eine geschlossene geometrische Form. Der Magnetfluss zwischen den Magneten 9 des Stators 1 und den Magneten 9 des Translators 2 sind somit gebündelt.

Die Summe der durch Drehmomente, welche durch die Interaktionskräfte F und die Beabstandung dieser Kräfte von der Bewegungsachse 3 gebildet werden, ist Null. Die Bewegungsachse 3 erfährt keine Drehmomentenbelastung aufgrund der Interaktionskräfte F, deren Wirkungslinie von der Bewegungsachse 3 beabstandet sind.

Zur Verstärkung des Effektes des Bündeins des Magnetstromes zwischen den Magneten 9 sind Magnetabschirmungselemente 7 benachbart zu dem sich zwischen den Magneten ergebenden Spalt 8 angeordnet.

Figur 2 zeigt eine mögliche zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweidimensionalen Magnetvorrichtung. Die Magnetvorrichtung umfasst einen Stator 1 und zwei Translatoren 2. Die Translatoren 2 sind entlang der Bewegungsachse 3 in der Bewegungsrichtung 4 bewegbar. Es erstreckt sich somit die die Bewegungsachse 3 umfassende Schnittebene 12 in der Betrachtungsebene der Figur 2. Die Schnittebene 12 verläuft somit durch die Magnetvorrichtung.

Aufbauend auf dem in Figur 2 dargestellten Prinzip kann der Fachmann einem Magnetvorrichtung mit n Statoren 1 und n+1 Translatoren 2, aber auch n Translatoren 1 und n+1 Statoren 2 ableiten.

Die Wirkungslinien 15,25 und die in gleicher Richtung zu diesen orientierten geometrischen Verlängerungslinien 16,26 bilden eine geschlossene geometrische Form. Die Verlängerungslinien 16,26 schneiden einander in einer einen Schnittpunkt 10 umfassenden Schnittgeraden; bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform sind die einander schneidenden Verlängerungslinien 16,26 wiederum deckungsgleich und parallel.

Die Magneten 9 des Stators 1 sind als flächige Rechtecke ausgebildet. Die Magneten 9 des Stators sind Elektromagnete. Figur 2 umfasst eine schematische Darstellung der Wickelung 11. Die Statorwirkungslinie 15 erstreckt sich im Einklang mit der gängigen Lehre linear im Bereich des Stators 1. Die Statorverlängerungslinien 16 erstrecken sich wiederum von den Polenden des Stators 1 weg als geometrische Strahlen, welche auch eine Tangente zu der Statorwirkungslinie 15 bilden.

Die Magneten 9 der Translatoren 2 sind als flächige Bogensegmente ausgebildet, wobei die Zentren 13 der Bogensegmente benachbart zu den Statoren angeordnet sind, sodass die Bogensegmente zueinander konkave Flächen bilden. Die Zentren 13 liegen auf der Bewegungsachse 3. Die Magneten 9 der Translatoren 2 sind als Permanentmagnete ausgebildet. Die Translatorwirkungslinien 25 sind der gängigen Lehre folgend in Figur 2 als Bogen eingetragen. Die Translatorverlängerungslinien 26 erstrecken sich als geometrische Strahlen, welche eine Tangente zu der jeweiligen Translatorwirkungslinie 25 an einem Polende des Translators 2 ausbildet.

Die Statorverlängerungslinien 16 und die Translatorverlängerungslinie 26 sind im Spalt 8 zwischen Stator 1 und Translator 2 deckungsgleich und parallel angeordnet.

Aufgrund dieser Anordnung sind die Magnetflüsse zwischen den Magneten 9 des Stators 1 und der Translatoren 2 gebündelt.

Zur Verstärkung der Bündelung sind Abschirmungselemente 7 benachbart zum Spalt 8 angeordnet.

Ein Versetzen der Magnete 9 der Statoren nach außen, sodass die benachbarten Wirkungslinien 15, 25 und/oder die Verlängerungen 16,26 keinen Schnittpunkt 10 aufweisen, würde eine schlechtere Ausführungsform zu der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung darstellen.

Figur 3 zeigt eine mögliche dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweidimensionalen Magnetvorrichtung, welche zu der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist. Die Magnetvorrichtung umfasst wiederum einen Stator 1 und zwei Translatoren 2. Der Stator 1 und die Translatoren 2 sind flächig ausgebildet, weshalb es sich bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform um eine zweidimensionale Magnetvorrichtung handelt. Die durch die Magnetvorrichtung verlaufende Schnittebene 12, welche auch die Bewegungsachse 3 umfasst, erstreckt sich in der Bildebene der Figur 3.

Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform weisen hier die Translatoren 2 eine polygonale Form auf. Die Wirkung der dritten Ausführungsform ist geringer als die der zweiten Ausführungsform, da bei der dritten Ausführungsform die Interaktionskräfte F zu der Bewegungsrichtung 4 einen Winkel aufweisen.

Der Stator 1 ist als rechteckiger Magnet 9 ausgebildet. Der gängigen Lehre folgend verlaufen Statorwirkungslinie 15 und Statorverlängerungslinie 16 parallel. Die Translatorwirkungslinie 25 ist in Figur 3 deckungsgleich mit dem Translator 2 gezeichnet. Die Translatorverlängerungslinie 26 ist wegen der linearen Form der Translatorwirkungslinie 25 am Polende des Translators 2 parallel zu der Translatorwirkungslinie 25 orientiert.

Die Verlängerungen 16,26 schneiden einander im Schnittpunkt 10, sodass Verlängerungen 16,26 und Wirkungslinien 15,25 eine geschlossene Form ergeben. Die sich im Schnittpunkt 10 schneidenden Verlängerungen 16,26 weisen zueinander eines spitzen Winkel 14 auf, welcher spitzer Winkel 14 aus Gründen der Übersichtlichkeit einmal exemplarisch in Figur 3 eingetragen ist. Diese geschlossene Form bewirkt wiederum die Bündelung der Magnetflüsse. Die Translatoren 2 sind als Permanentmagnete ausgebildet. Die Statoren 1 sind als Elektromagnete ausgebildet, wobei in Figur 3 die Wickelung schematisch dargestellt ist.

Figur 4 zeigt einen Grundriss einer dreidimensionalen Magnetvorrichtung; Figur 5 zeigt das dazugehörende Schnittbild.

Die Magnetvorrichtung umfasst einen Stator 1 und zwei zum Stator 1 seitlich angeordnete Translatoren 2. Der Stator 1 umfasst - wie anhand von Figur 5 deutlich erkennbar - zwei Rotationskörper in Form von Hohlzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern, deren Rotationsachse mit der Bewegungsachse 3 zusammenfällt. Die Translatoren 2 sind als Torrus ausgebildet, dessen Rotationsachse ebenso mit der Bewegungsachse 3 zusammenfällt. Die Translatoren sind entlang der Bewegungsachse 3 in der Bewegungsrichtung 4 beweglich gelagert.

Die Translatoren 2 sind als Permanentmagnete, der Stator 1 als ein Elektromagnet ausgebildet. Es ist in Figur 4 schematisch die Wickelung des als Elektromagnet ausgebildeten Stators 1 eingetragen; aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Wickelung 11 in Figur 5 nicht eingetragen. Die Wickelung 11 erstreckt sich im Wesentlichen zwischen den Rotationskörpern des Stators 1. Unter Verweis auf die gängige Lehre ist eine Bewegung der Translatoren 2 relativ zum Stator 1 durch ein Schalten des Stators 1 hervorrufbar. Es ist die Polung der Magnete 9 in Figur 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingetragen; der Fachmann wählt diese nach der gängigen Lehre oder in Anlehnung an die Figuren 1 bis 3. Die Wirkungslinien 15,25 und die Verlängerungslinien 16,26 der als Stator 1 und als Translator 2 ausgebildeten Magnete 9, welche Wirkungslinien 15,25 sich in einer die Bewegungsachse 3 umfassende Schnittebene 11 durch die Magnetvorrichtung erstrecken, bilden eine geschlossene geometrische Form. Die Schnittpunkte (Bezugszeichen 10) sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in Figur 4 eingetragen. Der Magnetfluss zwischen den Magneten ist durch diese Anordnung und Ausbildung der Magnete gebündelt.

Die durch die Magnete 9 hervorgerufenen Kräfte F bewirken eine Bewegung der Translatoren 2 entlang der Bewegungsachse 3. Die Summe der aus den Kräften F und der Beabstandung der jeweiligen Kraft F zu der Bewegungsachse gebildeten Drehmomente ist Null.

Figur 5 zeigte eine Schnittebene 12, welche auch in Figur 4 eingetragen ist. Die erfindungsgemäße Magnetvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass weitere Schnittebenen 11' durch die dreidimensionale Magnetvorrichtung gebildet werden können, wobei in jeder beliebigen Schnittebene 11,11' die Wirkungslinien 15,25 und deren Verlängerungslinien 6 eine geschlossene Form bilden.

Es sind in Figur 4 und Figur 5 der äußere Durchmesser a und der innere Durchmesser b der Magnete 9 eingetragen. Figur 6 zeigt - ähnlich zu Figur 4 - ein Schnittbild durch eine dreidimensionale Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetvorrichtung. Die Magnetvorrichtung umfassend einen Stator 1 und einen seitlich zum Stator 1 angeordnete Translator 2 ist in Figur 7 dargestellt. Der Stator 1 hat die Form eines Zylinders; die Translatoren 2 weisen die Form eines Torroids auf. Die jeweilige Symmetrieachse des Zylinders und der Torroiden sind deckungsgleich mit der Bewegungsachse. Der Stator 1 ist als Elektromagnet und der Translator 2 als Permanentmagnet ausgebildet.

Im Schnittbild Figur 6 weisen die Translatoren 2 eine sichelförmige Form auf. Der Stator 1 ist zwischen den seitlich angeordneten Translatoren 2 angeordnet und wird entlang der Bewegungsachse 3 in Bewegungsrichtung 4 bewegt.

Die Translator-Wirkungslinie 25 in dem im Schnittbild sichelförmigen Translator 2 erstreckt bogenförmig und somit ähnlich zu der sichelförmigen Form des Translators 2 sich in Anlehnung an die gängige Lehre von einem Mittelpunkt des Polendes des sichelförmigen Translators 2 zum Mittelpunkt des anderen Polendes des sichelförmigen Translators 2. Die Stator-Wirkungslinie 15 erstreckt sich ebenso in Anlehnung an die gängige Lehre von einem Mittelpunkt des Polendes des Stators 1 zum anderen Polende des Stators 1. Da sich der Stator 1 im Schnittbild sich gerade erstreckt, erstreckt sich die Stator-Wirkungslinie 15 auch gerade. Die Statorverlängerungslinie 16 und die Translatorverlängerungslinie 26 verlaufen deckungsgleich, sodass sich diese Verlängerungslinien schneiden.

Die Fläche der inneren Stator-Polenden 17 und die Fläche der äußeren Stator-Polenden 18 sind gleich groß. Die inneren Stator-Polenden 17 weisen hierzu wegen ihres kleineren Durchmessers eine größere Breite auf als die äußeren Stator-Polenden 18. Hierzu analog sind die Fläche der inneren Translator-Polenden 19 und die Fläche der äußeren Translator-Polenden 20 gleich groß. Die Breite der äußeren Translator-Polenden 20 ist wegen des größeren Durchmessers der äußeren Translator- Polenden 19 kleiner als die Breite der inneren Translator-Polenden. Diese Verhältnisse der Flächen und der Breiten hat den Effekt, dass ein Kräftemoment um die Bewegungsachse 3 unterbunden ist. Figur 8 und Figur 9 zeigen eine FEM-Simulation der in Figur 6 und Figur 7 gezeigten Magnetvorrichtung. Es sind deutlich die sich schließenden Magnetfeldlinien zu erkennen.