DE102007044442B4 - Apparatus and method for translationally moving non-magnetic articles - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines nichtmagnetischen Gegenstandes, der sich auf oder in einem durch Zustandsparameter charakterisierten Ferrofluid befindet dadurch gekennzeichnet, dass sie im Bewegungsbereich des nichtmagnetischen Gegenstandes Mittel zur Erzeugung eines örtlich festen, periodisch zeitlich alternierenden, homogenen magnetischen Primärfeldes und Mittel zur Erzeugung eines örtlich festen, inhomogenen magnetischen Sekundärfeldes aufweist, welches in der Bewegungsrichtung des nichtmagnetischen Gegenstandes nacheinander angeordnete Abschnitte mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität aufweist, wobei das magnetische Primär- und das magnetische Sekundärfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung des nichtmagnetischen Gegenstandes und parallel zueinander gerichtet sind.Device for translationally moving a non-magnetic object which is located on or in a ferrofluid characterized by state parameter, characterized in that it comprises means for generating a locally fixed, periodically temporally alternating, homogeneous magnetic primary field and means for generating a locally fixed in the range of movement of the non-magnetic object , Inhomogeneous magnetic secondary field having in the direction of movement of the non-magnetic article successively arranged portions of alternating opposite polarity, wherein the magnetic primary and the secondary magnetic field are perpendicular to the direction of movement of the non-magnetic object and parallel to each other.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer translatorischen Bewegung mit einem elektromagnetisch angetriebenen System für den Einsatz in der Positioniertechnik.The The invention relates to an apparatus and a method for producing a translatory movement with an electromagnetically driven System for the use in the positioning technology.
Es sind eine Vielzahl von Transportmechanismen, Förderer und dergleichen zum translatorischen Bewegen von Gegenständen bekannt. Nachteile dieser Systeme sind, dass sie aus einer Vielzahl von Bauelementen bestehen und/oder Schmierungsbedarf zwischen den zueinander bewegten verschleißanfälligen Teilen vorhanden ist und/oder dass die Miniaturisierung derartiger Systeme unmöglich oder nur unter enormem Aufwand möglich ist. Diese Nachteile können zumindest teilweise durch den Einsatz von kolloidalen magnetischen Flüssigkeiten überwunden werden. Kolloidale magnetische Flüssigkeiten (im Weiteren auch Ferrofluide genannt) erfahren eine Form-, Lage- und Druckänderung beim Vorhandensein eines Magnetfeldes. Durch Verwendung von Ferrofluiden als Antriebsmedien kann einerseits ein – im Vergleich zu konventionellen Systemen – einfacher Aufbau derartiger Systeme realisiert werden, andererseits ist bei entsprechender Ausgestaltung keine Schmierung zwischen den zueinander bewegten Teilen notwendig.It are a variety of transport mechanisms, conveyors and the like translational moving objects known. Disadvantages of this Systems are that they consist of a variety of components and / or lubrication requirements between the moving parts susceptible to wear is present and / or that the miniaturization of such systems impossible or only possible with enormous effort is. These disadvantages can at least in part by the use of colloidal magnetic Overcome liquids become. Colloidal magnetic fluids (hereinafter also Called ferrofluids) undergo a change of shape, position and pressure in the presence of a magnetic field. By using ferrofluids On the one hand, drive media can be - compared to conventional ones Systems - easier Construction of such systems can be realized, on the other hand is at appropriate design no lubrication between each other Parts necessary.
Aus der Literatur sind mehrere Lösungen bekannt, bei denen ein elektromagnetisches Feld eine Änderung der Oberflächenkontur einer magnetischen Flüssigkeit hervorruft, die zur translatorischen Bewegung (im Weiteren auch Fortbewegung genannt) eines oder mehrerer auf der Fluidoberfläche oder im Fluid liegenden nichtmagnetischen Gegenstandes führt.Out The literature has several solutions known in which an electromagnetic field is a change the surface contour a magnetic fluid causes the translational movement (hereinafter also Called locomotion) of one or more on the fluid surface or in the fluid lying non-magnetic object leads.
Im
nächstliegenden
Stand der Technik wird ein sich örtlich änderndes
elektromagnetisches Feld beispielsweise durch eine zeitlich versetzte
Erregung von kaskadiert angeordneten Elektromagneten erzeugt, was
eine zeitabhängige
Druck-, Form- und
Lageänderung
des Ferrofluids an unterschiedlichen Stellen bewirkt und dadurch
eine wandernde Welle auf der Ferrofluidoberfläche erzeugt. Beispielsweise werden
in der
Weitere
Beispiele, wo ein sich örtlich änderndes
elektromagnetisches Feld zum Fortbewegen eines Gegenstandes führt, sind
beispielsweise aus
Des
Weiteren sind mehrere Lösungen
aus der Literatur bekannt, beispielsweise ein Fördersystem aus
Die genannten Lösungen haben den Nachteil, dass das Erzeugen eines sich örtlich ändernden Magnetfeldes, beispielsweise durch die Verwendung von mehreren Elektromagneten oder durch das Bewegen von permanent- bzw. elektromagnetischen Funktionselementen einen großen Kosten- und Steuerungsaufwand erfordert. Durch die Vielzahl notwendiger Bauelemente ist die Miniaturisierung derartiger Systeme erheblich erschwert. Weiterhin ist für diese Systeme charakteristisch, dass das Ferrofluid nicht lagefixiert ist und dementsprechend diese Systeme nur in waagerechter Position verwendbar sind.The mentioned solutions have the disadvantage that generating a locally changing magnetic field, for example, by the use of multiple electromagnets or by moving permanent or electromagnetic functional elements a big Cost and control effort required. Due to the large number of necessary ones Components is the miniaturization of such systems considerably difficult. Furthermore, for these systems are characteristic that the ferrofluid is not fixed in position and accordingly these systems are only in a horizontal position are usable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum translatorischen Bewegen von nichtmagnetischen Gegenständen anzugeben, mit denen die beschriebenen Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise überwunden werden.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a device and to provide a method for translationally moving non-magnetic objects, with which overcome the disadvantages described in a simple and cost-effective manner become.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch die Merkmale des ersten Patentanspruches und verfahrensseitig durch die Merkmale des neunten Patentanspruches gelöst.According to the invention this Task device side by the features of the first claim and procedurally by the features of the ninth claim solved.
Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen zwei bis acht gekennzeichnet, während bevorzugte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Patentansprüchen zehn bis vierzehn angegeben sind.preferred Further embodiments of the device according to the invention are in the claims two to eight marked while preferred further embodiments of the method according to the invention in the claims ten to fourteen are specified.
Erfindungsgemäß wird die Fortbewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes durch ein Ferrofluid hervorgerufen, dessen Oberflächenkontur und Druck (im Weiteren auch Zustandsparameter genannt) periodisch alternierend in der Bewegungsrichtung in mehreren Segmenten gleichzeitig, örtlich sich wiederholend, geändert werden.According to the invention Movement of the non-magnetic article through a ferrofluid caused, the surface contour and Pressure (also called state parameter in the following) periodically alternating in the direction of movement in several segments at the same time, repeating locally, changed become.
Das Ferrofluid ist durch ein inhomogenes, vorzugsweise permanent vorhandenes, örtlich festes Magnetfeld lagegebunden (im Weiteren auch magnetisches Sekundärfeld bzw. dauermagnetische Vorspannung des Ferrofluids genannt), dessen Feldrichtung vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des nichtmagnetischen Gegenstandes ist. Das magnetische Sekundärfeld weist in der Bewegungsrichtung nacheinander angeordnete Abschnitte mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität auf.The ferrofluid is position-bound by an inhomogeneous, preferably permanent, localized magnetic field (hereinafter also referred to as secondary magnetic field or permanently magnetic bias of the ferrofluid), the field of which is tion is preferably perpendicular to the direction of movement of the non-magnetic article. The secondary magnetic field has successively arranged portions of alternately opposite polarity in the direction of movement.
Die Änderung der Zustandsparameter wird durch ein örtlich festes, vorzugsweise homogenes Magnetfeld mit periodisch (zeitlich) alternierend ändernden Betrag und/oder Richtung bewirkt, das im Weiteren auch als magnetisches Primärfeld bzw. Steuergröße U(t), bzw. dessen Wert mit U genannt wird.The change the state parameter is fixed by a local, preferably homogeneous magnetic field with periodically (temporally) alternating changing Amount and / or direction causes the hereinafter also as magnetic primary field or control variable U (t), or whose value is called U.
Das Fortbewegen des auf der Ferrofluidoberfläche oder im Ferrofluid liegenden nichtmagnetischen Gegenstands wird infolge der Änderung der Zustandsparameter und zudem dadurch erreicht, dass eine Asymmetrie in der Geometrie des nichtmagnetischen Gegenstandes und/oder im zeitlichen Verlauf der Steuergröße innerhalb einer Periode vorhanden ist.The Moving the lying on the Ferrofluidoberfläche or in the ferrofluid non-magnetic object is due to the change of state parameters and also achieved by having an asymmetry in geometry of the non-magnetic article and / or over time the tax size within a period exists.
Vorzugsweise wird das magnetische Primärfeld mit einem einzigen Elektromagneten und das magnetische Sekundärfeld mit kaskadiert angeordneten Dauermagneten mit in Bewegungsrichtung abwechselnd entgegengesetzter Polarisation erzeugt.Preferably becomes the magnetic primary field with a single electromagnet and the secondary magnetic field with cascaded permanent magnets alternately with in the direction of movement generated opposite polarization.
Das magnetische Primär- und Sekundärfeld sind vorzugsweise zueinander parallel gerichtet. Die jeweiligen Feldrichtungen werden im Späteren auch mit den Zeichen + und – gekennzeichnet.The magnetic primary and secondary field are preferably directed parallel to each other. The respective field directions will be in the later also marked with the characters + and -.
Das Fortbewegen des nichtmagnetischen Gegenstandes wird durch die zeitlich periodisch alternierende Änderung des örtlich festen, vorzugsweise homogenen Magnetfeldes, des magnetischen Primärfeldes bzw. der Steuergröße U(t), erreicht. Im Weiteren wird in der Bezeichnung magnetisches Primärfeld bzw. Steuergröße U(t) auch dessen zeitabhängiges Verhalten berücksichtigt.The Moving the non-magnetic object is by the time periodically alternating change of the local solid, preferably homogeneous magnetic field, the magnetic primary field or the control variable U (t), reached. Furthermore, in the designation magnetic primary field or Control variable U (t) also its time-dependent Behavior taken into account.
Das magnetische Primärfeld bzw. die Steuergröße U(t) wird im Weiteren als symmetrisch bezeichnet, wenn deren zeitlicher Verlauf innerhalb einer Periode mit der Periodendauer T für zwei, zeitlich nacheinander folgende, entgegengesetzte Feldrichtungen, die mit +U(t) und –U(t) bezeichnet werden, gleich ist, und, wenn vorhanden, zwischen +U(t) und –U(t) gleich lange Pausen vorliegen. Abweichende Funktionen für das magnetische Primärfeld bzw. die Steuergröße U(t) werden als asymmetrisch bezeichnet.The magnetic primary field or the control variable U (t) is hereinafter referred to as symmetrical, if their temporal Course within a period with the period T for two, consecutively following, opposite field directions, those with + U (t) and -U (t) are equal, and if present, between + U (t) and -U (t) equally long pauses exist. Different functions for the magnetic primary field or the control variable U (t) are called asymmetric.
Diejenige Zeit innerhalb einer Periode, während der die Feldrichtung des magnetischen Primärfeldes sich nicht ändert (keine Vorzeichenänderung von U(t)), wird als Sequenz, die Lageänderung des nichtmagnetischen Gegenstandes während dieser Zeit als Bewegungssequenz, genannt.the one Time within a period while the field direction of the primary magnetic field does not change (no Sign change from U (t)), is called sequence, the change in position of the non-magnetic Object during this time as a movement sequence, called.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigt:Further Details and advantages of the invention are the following description part in which the invention with reference to the accompanying drawings is explained in more detail. It shows:
Zunächst werden
notwendige Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines
in
Anschließend wird
das erfindungsgemäße Verfahren
für zwei
mögliche
Ausführungsformen
mit Hilfe der
In
Die Vorrichtung besteht aus folgenden wesentlichen Elementen:
- – ein
Elektromagnet mit der y-Richtung als Feldrichtung, bestehend aus
Spule
1 , Spulenkörper6 und Eisenkern7 , mit welchem das periodisch zeitlich alternierend sich ändernde, im Bewegungsbereich bb annähernd homogene magnetische Primärfeld (Bx≈0, Bz≈0) erzeugt wird; - – das
inhomogene magnetische Sekundärfeld
bildende dauermagnetische Segmente gleicher Polarisation
2 , welche in der Bewegungsrichtung mit der Breite b nacheinander entgegengesetzt, abwechselnd in die positive und negative y-Richtung polarisiert, angeordnet werden; - – das
Ferrofluid
3 , dessen Zustandsparameter, bewirkt durch das magnetische Primärfeld, periodisch zeilich alternierend in der Bewegungsrichtung in mehreren Segmenten gleichzeitig, örtlich sich wiederholend, ändern; - – nichtmagnetischer
Gegenstand
4 , welcher infolge der periodisch alternierenden Änderung der Zustandsparameter des Ferrofluids im Bewegungsbereich bb fortbewegt wird; - – Führungselemente
5 , die ein seitlich geführtes Fortbewegen des nichtmagnetischen Gegenstands ermöglichen.
- - An electromagnet with the y-direction as a field direction, consisting of coil
1 , Bobbin6 and iron core7 , with which the magnetic primary field (Bx≈0, Bz≈0), which varies in periodically alternating fashion and is approximately homogeneous in the movement region bb, is generated; - - The inhomogeneous magnetic secondary field forming permanent magnetic segments of the same polarization
2 which are successively arranged in the direction of movement of width b successively polarized alternately in the positive and negative y-directions; - - the ferrofluid
3 whose state parameter, caused by the magnetic primary field, periodically alternately in the direction of movement in several segments at the same time, locally repeated, change; - - non-magnetic object
4 which is propagated as a result of the periodically alternating change of the state parameters of the ferrofluid in the movement region bb; - - Guide elements
5 which allow lateral movement of the non-magnetic article.
In
Der
in
Beim Vorhandensein eines magnetischen Primärfeldes wird die vertikale Komponente des Magnetfeldes By und somit auch der Betrag des Magnetfeldes B über den Dauermagnetsegmenten abhängig von derer Orientierung und vom Vorzeichen der Steuergröße U(t) abwechselnd stärker bzw. schwächer. Sowohl im Magnetfeld, als auch in den Zustandsparametern des über den Dauermagneten liegenden Ferrofluids tritt in diesem Fall, unabhängig vom Vorzeichen der Steuergröße U(t) in der x-Richtung eine Periodizität der Breite b2 auf.At the Presence of a magnetic primary field becomes the vertical one Component of the magnetic field By and thus also the magnitude of the magnetic field B over dependent on the permanent magnet segments from its orientation and from the sign of the control variable U (t) alternately stronger or weaker. Both in the magnetic field, as well as in the state parameters of the above Permanent magnet lying ferrofluid occurs in this case, regardless of Sign of the control variable U (t) in the x direction a periodicity the width b2.
Die
Zustände
I in
Aufgrund
der zueinander abwechselnden Polarisation der Dauermagnetsegmente
mit dem Abstand b in der Bewegungsrichtung ist b2 = 2·b und
die Versetzung zwischen den Zuständen
I und II b3 = b (s. vergrößerte schematische
Darstellung der Ferrofluidkontur in der x-y-Ebene für U = 0,
U3 und U6 in
Nach einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Fortbewegung des nichtmagnetischen Gegenstands durch seine nichtsymmetrische geometrische Form und durch das vorzugsweise symmetrische magnetische Primärfeld des unter dauermagnetischer Vorspannung stehenden Ferrofluids definiert. Die Merkmale des Funktionsprinzips nach diesem Verfahren sind:
- – dass ein symmetrisches Primärfeld hinreichend zur Bewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes ist,
- – dass benachbarte Dauermagnetsegmente in der Bewegungsrichtung abwechselnd entgegengesetzt polarisiert angeordnet sind und die gleiche Breite in der Bewegungsrichtung aufweisen,
- – dass eine, in der Bewegungsrichtung geführte, Fortbewegung realisiert wird,
- – dass eine geometrische Asymmetrie des nichtmagnetischen Gegenstands am Kontaktbereich zwischen Ferrofluid und dem nichtmagnetischen Gegenstand zu dessen Fortbewegung zwingend erforderlich ist,
- – dass die Geometrie des bewegten Gegenstands zur konstanten Breite b der Dauermagnetsegmente in Bewegungsrichtung angepasst wird.
- That a symmetrical primary field is sufficient for the movement of the non-magnetic object,
- - That adjacent permanent magnet segments are arranged alternately polarized in the direction of movement and have the same width in the direction of movement,
- That a, guided in the direction of movement, locomotion is realized,
- That a geometrical asymmetry of the non-magnetic object is absolutely necessary at the contact area between the ferrofluid and the non-magnetic object for its movement,
- - That the geometry of the moving object is adapted to the constant width b of the permanent magnet segments in the direction of movement.
In
Bedingt
durch die vorhandene geometrische Asymmetrie der Ausführungsbeispiele
nach
Folgend
aus dem Funktionsprinzip nach dieser ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Kontaktbereiche
Zur
Erklärung
der translatorischen Bewegung eines nichtmagnetischen Gegenstands
nach dieser ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine periodische rechteckförmige
zweipolige elektromagnetische Erregung U(t) mit der Periodendauer
T, wie in
In
Sicht der Fortbewegung sind drei Phasen (I, II und III) zu unterscheiden.
Zur Beschreibung der translatorischen Bewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes
werden aus
Ein
Vorzeichenwechsel der Steuergröße U(t) bzw.
die Umkehr der Feldrichtung des magnetischen Primärfeldes
zwischen t0 und t1 bewirkt eine Änderung
des Magnetfeldes im Bereich des Ferrofluids. Es findet eine Umverteilung
und Änderung
des Druckes im Ferrofluid statt, die auch die Änderung der Oberflächenkontur
des Ferrofluids zur Folge hat. Wenn die nichtsymmetrischen Teile
des Gegenstands, wie beispielsweise schräg angeordnete Borsten, über solchen
dauermagnetischen Segmenten im Ferrofluid liegen, in denen die Umkehr
der Feldrichtung U(t) eine Druckerhöhung im Ferrofluid bewirkt, wird
vom Ferrofluid eine solche resultierende Kraft auf die Borsten und
somit auf den Gegenstand ausgeübt,
wonach in Phase I eine Verschiebung des nichtmagnetischen Gegenstandes
aus der in
An dieser Lage weist das Magnetfeld und der Druck im Ferrofluid ein lokales Minimum auf, somit ist die vom Ferrofluid auf den Gegenstand ausgeübte resultierende Kraft an dieser Position am kleinsten. Nach dieser Phase erfolgt deshalb in Phase III bei weiterhin konstant bleibendem magnetischen Primärfeld keine weitere Fortbewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes. Er bleibt auch nach dem Einstellen des magnetischen Primärfeldes an der gleichen Position, weil das Magnetfeld, der Ferrofluiddruck und somit auch die vom Ferrofluid auf den Gegenstand ausgeübte resultierende Kraft an dieser Position auch ohne elektromagnetische Erregung ein lokales Minimum aufweist. Eine Fortbewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes aus dieser Lage in die gleiche horizontale Richtung kann mit einem Vorzeichenwechsel der Steuergröße U(t), nach dem gleichen Schema wie oben beschrieben, erreicht werden. Zur translatorischen Bewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes ist nach jeder Bewegungssequenz eine Umkehr in der Feldrichtung des magnetischen Primärfeldes notwendig.At this position includes the magnetic field and the pressure in the ferrofluid local minimum, so that is the ferrofluid on the object exercised resulting Force at this position smallest. After this phase takes place therefore in phase III with magnetic constant remaining primary field no further movement of the non-magnetic object. He remains even after setting the magnetic primary field in the same position, because the magnetic field, the ferrofluid pressure and thus also the ferrofluid exerted on the article resulting Force at this position even without electromagnetic excitation a local Minimum. A locomotion of the non-magnetic object from this position in the same horizontal direction can with a Sign change of the control variable U (t), according to the same scheme as described above. For the translational movement of the non-magnetic object is a reversal in the field direction after each motion sequence of the magnetic primary field necessary.
Die wichtigsten aufeinander abzustimmenden Einflussfaktoren aus Sicht der Fortbewegung sind: Art und Menge des Ferrofluids, Breite b eines dauermagnetischen Segments gleicher Polarisation in der Bewegungsrichtung, Geometrie und Masse des bewegten Gegenstands, Reibung zwischen bewegtem Gegenstand und seitlichen Führungselementen, Homogenität des magnetischen Primärfeldes, zeitlicher Verlauf der Steuergröße U(t), Größe des magnetischen Sekundärfeldes, Verhältnis zwischen dem magnetischen Primär- und dem magnetischen Sekundärfeld. Durch diese Faktoren kann die Fortbewegung, bzw. die mittlere Geschwindigkeit der Fortbewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes beeinflusst werden.The most important interacting factors from the perspective of locomotion are: type and quantity of ferrofluid, width b of one Permanent magnetic segment of the same polarization in the direction of movement, geometry and mass of the moving object, friction between the moving object and lateral guide elements, homogeneity of the magnetic primary field, time course of the control variable U (t), size of the magnetic secondary field, ratio between the primary magnetic and the secondary magnetic field. By these factors, the locomotion, or the average speed of locomotion of the non-magnetic object can be influenced.
Nach einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes durch ein auf das unter dauermagnetischer Vorspannung stehenden Ferrofluids einwirkendes asymmetrisches magnetisches Primärfeld definiert.To a second embodiment the method according to the invention is the movement of the non-magnetic object by a on the acting under permanent magnet biasing ferrofluid asymmetric magnetic primary field Are defined.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist bei dieser Ausführungsform das asymmetrische magnetische Primärfeld zum Fortbewegen des nichtmagnetischen Gegenstandes zwingend notwendig und der Kontaktbereich zwischen nichtmagnetischem Gegenstand und Ferrofluid vorzugsweise geometrisch symmetrisch, beispielsweise eine ebene Fläche. Die Dauermagnetsegmente unterschiedlicher Polarisation sind bei dieser Ausführungsform zueinander geneigt angeordnet.in the Difference to the first embodiment of the inventive method is in this embodiment the asymmetric primary magnetic field for advancing the non-magnetic article imperative and the contact area between non-magnetic Object and ferrofluid preferably geometrically symmetric, For example, a flat surface. The permanent magnet segments of different polarization are at this embodiment arranged inclined to each other.
Die Lageänderung des nichtmagnetischen Gegenstandes pro Erregungsperiode steht bei dieser Ausführungsform nicht im unmittelbaren Zusammenhang mit der Breite b der Dauermagnetsegmenten, so dass eine in Bewegungsrichtung ungeführte Bewegung realisiert wird.The change of position of the non-magnetic article per excitation period is attached this embodiment not directly related to the width b of the permanent magnet segments, so that an unguided movement in the direction of movement is realized.
Resultierend aus dem asymmetrischen magnetischen Primärfeld und aus der zueinander geneigten Anordnung der Dauermagnetsegmente ist die vom Ferrofluid ausgeübte resultierende Kraft auf den bewegten nichtmagnetischen Gegenstand im dynamischen Fall für beide Feldrichtungen unterschiedlich groß. Dieser Kraftunterschied bewirkt das Fortbewegen des nichtmagnetischen Gegenstandes, wenn das asymmetrische magnetische Primärfeld, das zeitabhängige Verhalten des Ferrofluids sowie die Trägheit dieses Gegenstandes aufeinander entsprechend abgestimmt werden. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit des nichtmagnetischen Gegenstandes kann mit der Frequenz des magnetischen Primärfeldes beeinflusst werden.resultant from the asymmetric primary magnetic field and from each other inclined arrangement of the permanent magnet segments is that of ferrofluid practiced resulting force on the moving non-magnetic object in the dynamic case for both field directions vary in size. This difference in power causes the moving of the non-magnetic object when the asymmetric magnetic primary field, the time-dependent behavior of the ferrofluid as well as the inertia this object be coordinated with each other. The speed of movement of the non-magnetic object can be influenced by the frequency of the primary magnetic field.
Für diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man zwischen zwei Varianten unterschieden. Bei einer ersten Variante wird die Fortbewegung des nichtmagnetischen Gegenstands durch ein asymmetrisches Primärfeld realisiert, das zwei entgegengesetzte Feldrichtungen aufweist. In diesem Fall kann eine Richtungsänderung in der translatorischen Bewegung des nichtmagnetischen Gegenstandes allein durch eine entsprechende Änderung des magnetischen Primärfeldes realisiert werden. Vorzugsweise soll in diesem Fall die Massenverteilung des nichtmagnetischen Gegenstandes über dem Kontaktbereich gleichmäßig sein.For this embodiment the method according to the invention one can distinguish between two variants. At a first Variant becomes the locomotion of the non-magnetic object through an asymmetric primary field realized that has two opposite field directions. In This case may be a change of direction in the translational movement of the non-magnetic object solely by a corresponding change of the magnetic primary field will be realized. Preferably, in this case, the mass distribution of the non-magnetic article should be uniform over the contact area.
Die zweite Variante der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt einen Sonderfall dar, bei dem das magnetische Primärfeld nur eine Feldrichtung aufweist.The second variant of the second embodiment the method according to the invention represents a special case in which the magnetic primary field only has a field direction.
Hierbei kennzeichnen Umax bzw. –Umax jeweils die maximalen Größen des magnetischen Primärfeldes für die jeweiligen Feldrichtungen, t bezeichnet die Zeit.in this connection indicate Umax or -Umax each the maximum sizes of magnetic primary field for the respective field directions, t denotes the time.
In
In
den
- 11
- SpuleKitchen sink
- 22
- Dauermagnetsegment gleicher PolarisationPermanent magnet segment same polarization
- 33
- Ferrofluidferrofluid
- 44
- nichtmagnetischer Gegenstandnonmagnetic object
- 55
- Führungselementguide element
- 66
- Spulenkörperbobbins
- 77
- Eisenkerniron core
- 88th
- Oberflächenkontur des Ferrofluidssurface contour of the ferrofluid
- 99
- Borstenbristles
- 1010
- Kontaktbereich zwischen Ferrofluid und bewegtem nichtmagnetischen Gegenstandcontact area between ferrofluid and moving non-magnetic object
- 1111
- Stellgliedactuator
- aa
- Neigungswinkeltilt angle
- a2a2
- Neigungswinkeltilt angle
- bb
- Breite eines Dauermagnetsegments gleicher Polarisation in der Bewegungsrichtungwidth a permanent magnet segment of the same polarization in the direction of movement
- b2b2
- Breite eines ferrofluidischen Segments beim Vorhandensein des Primärfeldeswidth a ferrofluidic segment in the presence of the primary field
- bbbb
- Bewegungsbereichrange of motion
- brbr
- Richtung der Fortbewegung des Gegenstandsdirection the movement of the object
- tt
- ZeitTime
- TT
- Periodendauerperiod
- uu
- Verschiebung des nichtmagnetischen Gegenstandes in Bewegungsrichtung (x-Richtung)shift of the non-magnetic object in the direction of movement (x direction)
- UU
- Wert der Steuergrößevalue the tax quantity
- U(t)U (t)
- Funktion der Steuergröße über der Zeitfunction the tax size over the Time
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200710044442 DE102007044442B4 (en) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Apparatus and method for translationally moving non-magnetic articles |
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- 2007-09-14 DE DE200710044442 patent/DE102007044442B4/en not_active Expired - Fee Related
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DE102007044442A1 (en) | 2009-03-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140401 |