DE102015222673A1

DE102015222673A1 - mover

Info

Publication number: DE102015222673A1
Application number: DE102015222673.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schauz
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung eines Läufers (16; 26; 46; 96) relativ zu einem Grundkörper (1; 31; 51; 61; 81; 111), mit einem Grundkörper (1; 31; 51; 61; 81; 111), dem eine erste Magneteinrichtung zugeordnet ist und mit einem Läufer (16; 26; 46; 96), dem eine zweite Magneteinrichtung zugeordnet ist, mit einer Ansteuerungseinrichtung (12; 93), die elektrisch mit Spulen (3; 44; 53; 83) gekoppelt ist und die für eine individuelle oder gruppenweise Strombeaufschlagung der Spulen (3; 44; 53; 83) ausgebildet ist, wobei die andere Magneteinrichtung einen Supraleiter (18; 98) umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ansteuerungseinrichtung (12; 93) derart für eine Bereitstellung von Spulenströmen an die Spulen (3; 44; 53; 83) der Spulenanordnung (10, 40; 60; 70, 90) ausgebildet ist, dass von der Spulenanordnung (10, 40; 60; 70, 90) ein elektromagnetisches Wanderfeld für eine feld-asynchrone Bewegung oder eine feld-synchrone Bewegung des Läufers (16; 26; 46; 96) gegenüber dem Grundkörper (1; 31; 51; 61; 81; 111) bereitstellbar ist.The invention relates to a movement device for moving a rotor (16; 26; 46; 96) relative to a base body (1; 31; 51; 61; 81; 111), comprising a base body (1; 31; 51; 61; 81; 111) to which a first magnetic device is associated and comprising a rotor (16; 26; 46; 96) to which a second magnetic device is associated with a drive device (12; 93) electrically connected to coils (3; 44; 53; 83) and which is designed for individual or group-wise current application of the coils (3; 44; 53; 83), the other magnetic device comprising a superconductor (18; 98). According to the invention, the drive device (12; 93) is designed in such a way for providing coil currents to the coils (3; 44; 53; 83) of the coil arrangement (10, 40; 60; 70, 90) that of the coil arrangement (10, 40; 60; 70, 90) an electromagnetic traveling field for a field-asynchronous movement or a field-synchronous movement of the rotor (16; 26; 46; 96) relative to the base body (1; 31; 51; 61; 81 ; 111) can be provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung eines Läufers relativ zu einem Grundkörper, mit einem Grundkörper, dem eine erste Magneteinrichtung zugeordnet ist und mit einem Läufer, dem eine zweite Magneteinrichtung zugeordnet ist, wobei die erste Magneteinrichtung und die zweite Magneteinrichtung für eine gegenseitige magnetische Wechselwirkung zur berührungsfreien Bereitstellung von Schwebekräften und Bewegungskräften vom Grundkörper auf den Läufer ausgebildet sind, wobei die eine Magneteinrichtung an einer der anderen Magneteinrichtung zugewandten Oberfläche mit einer Spulenanordnung versehen ist, mit einer Ansteuerungseinrichtung, die elektrisch mit den Spulen der Spulenanordnung gekoppelt ist und die für eine individuelle oder gruppenweise Strombeaufschlagung der Spulen zur Bereitstellung von elektromagnetischen Feldern ausgebildet ist, wobei die andere Magneteinrichtung einen Supraleiter umfasst.The invention relates to a movement device for moving a rotor relative to a base body, with a base body, which is associated with a first magnetic means and with a rotor, which is associated with a second magnetic means, wherein the first magnetic means and the second magnetic means for a mutual magnetic interaction contactless provision of levitation forces and movement forces from the base body to the rotor are formed, wherein the one magnetic device is provided on one of the other magnetic device surface facing with a coil arrangement, with a drive device which is electrically coupled to the coils of the coil assembly and for an individual or In groups, current is applied to the coils for the provision of electromagnetic fields, wherein the other magnetic device comprises a superconductor.

Eine solche Bewegungseinrichtung kann beispielsweise in der Art einer Magnetschwebebahn realisiert werden, wie sie aus der US 4,979,445 bekannt ist. Dabei ist vorgesehen, einen Zug längs einer C-förmig profilierten Schiene schweben zu lassen, wobei die hierfür notwendigen Schwebekräfte, Vortriebskräfte und Führungskräfte kontaktlos durch magnetische Wechselwirkung zwischen Supraleitern und elektrischen Spulen bereitgestellt werden. Hierzu sind an der C-förmig profilierten Schiene mehrere langgestreckte Spulen angeordnet, die mit Supraleitern in magnetische Wechselwirkung stehen, die ihrerseits am Zug angeordnet sind.Such a movement device can be realized for example in the manner of a magnetic levitation train, as it is known from the US 4,979,445 is known. It is provided to levitate a train along a C-shaped profiled rail, the necessary levitation forces, propulsive forces and management forces are provided contactless by magnetic interaction between superconductors and electric coils. For this purpose, a plurality of elongated coils are arranged on the C-shaped profiled rail, which are in magnetic interaction with superconductors, which in turn are arranged on the train.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bewegungseinrichtung bereitzustellen, die eine vorteilhafte Bewegungseinleitung auf den Läufer und eine besonders kompakte Aufbauweise ermöglicht.The object of the invention is to provide a movement device which allows an advantageous movement initiation on the rotor and a particularly compact construction.

Diese Aufgabe wird für eine Bewegungseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Ansteuerungseinrichtung derart für eine Bereitstellung von Spulenströmen an die Spulen der Spulenanordnung ausgebildet ist, dass von der Spulenanordnung ein elektromagnetisches Wanderfeld oder mehrere, insbesondere synchron zueinander bewegte, Wanderfelder für eine feld-asynchrone Bewegung oder eine feld-synchrone Bewegung des Läufers gegenüber dem Grundkörper bereitstellbar sind.This object is achieved for a movement device of the type mentioned with the features of claim 1. It is provided that the drive means is designed for providing coil currents to the coils of the coil assembly, that of the coil assembly an electromagnetic traveling field or more, in particular synchronously moving, traveling fields for a field-asynchronous motion or a field-synchronous movement of the Runner over the main body are available.

Hierbei wird davon ausgegangen, dass zumindest einige der Spulen der Spulenanordnung durch die Ansteuerungseinrichtung individuell angesteuert werden können, um zumindest Bewegungskräfte auf den oder die Läufer ausüben zu können und damit eine Bewegung des Läufers oder der Läufer längs wenigstens eines Bewegungswegs hervorrufen können. Die Bereitstellung von Schwebekräften kann wahlweise ebenfalls durch die Spulenanordnung, insbesondere durch statisch mit Strom beaufschlagte Spulengruppen, oder durch zusätzliche magnetische Wechselwirkungen zwischen den Magneteinrichtungen bereitgestellt werden. Für die zusätzlichen magnetischen Wechselwirkungen kann beispielsweise eine Permanentmagnetanordnung vorgesehen sein, die entweder dem Läufer oder dem Grundkörper zugeordnet ist und die für eine statische magnetische Wechselwirkung mit dem Supraleiter ausgebildet ist.It is assumed here that at least some of the coils of the coil arrangement can be controlled individually by the control device in order to be able to exert at least movement forces on the runner and thus cause a movement of the runner or the runners along at least one movement path. Optionally, the provision of levitation forces can also be provided by the coil arrangement, in particular by statically energized coil groups, or by additional magnetic interactions between the magnet means. For example, a permanent magnet arrangement can be provided for the additional magnetic interactions, which is assigned to either the rotor or the base body and which is designed for a static magnetic interaction with the superconductor.

In Abhängigkeit von der Anordnung und Ansteuerung der Spulen kann genau ein Bewegungsweg vorgegeben sein, beispielsweise wenn sämtliche Spulen der Spulenanordnung am Grundkörper entlang dieses einen Bewegungswegs aneinandergereiht angeordnet sind. Alternativ kann vorgesehen sein, die Spulen am Läufer anzubringen oder in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen am Grundkörper verteilt anzuordnen, so dass bei geeigneter Ansteuerung durch die Ansteuerungseinrichtung mehrere Bewegungswege für den Läufer vorgegeben werden können.Depending on the arrangement and control of the coils exactly one path of movement may be predetermined, for example, when all the coils of the coil assembly are arranged on the main body along this one movement path lined up. Alternatively, it may be provided to mount the coils on the rotor or to arrange them distributed in two mutually perpendicular spatial directions on the base body so that, given suitable control by the control device, a plurality of movement paths can be predetermined for the rotor.

Bei dem Supraleiter handelt es sich vorzugsweise um einen Typ II-Supraleiter, der auch als Hochtemperatursupraleiter bezeichnet wird und beispielsweise aus Yttriumbariumkupferoxid (YBCO) hergestellt sein kann. Der Supraleiter weist supraleitende Eigenschaften auf, sobald er auf oder unter eine materialspezifische Sprungtemperatur abgekühlt wird, die exemplarisch bei Yttriumbariumkupferoxid im Bereich von 92 Kelvin liegt.The superconductor is preferably a type II superconductor, also referred to as a high temperature superconductor, which may be made of, for example, yttrium barium copper oxide (YBCO). The superconductor exhibits superconducting properties as soon as it is cooled to or below a material-specific critical temperature, which is exemplified by yttrium barium copper oxide in the region of 92 Kelvin.

Für eine feld-asynchrone Betriebsweise der Bewegungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Supraleiter in seinem supraleitenden Zustand keine in maßgeblicher Weise an einer magnetischen Wechselwirkung mit den elektromagnetischen Wanderfeldern beteilige Magnetfeldprägung aufweist. Vorzugsweise wird der Supraleiter in diesem Fall zumindest bereichsweise, insbesondere für den späteren Wirkungsbereich des Wanderfelds, ohne Einfluss eines externen Magnetfelds auf oder unter seine Sprungtemperatur abgekühlt und weist damit auch keine eingeprägten Flussschläuche/Pinnig als Magnetfeldprägung auf. Bei einer derartigen Konditionierung des Supraleiters beruhen die magnetischen Wechselwirkungen zwischen den elektromagnetischen Wanderfeldern und dem Supraleiter auf einer Verdrängung der elektromagnetischen Wanderfelder durch den Supraleiter. Dabei ist eine Fortbewegung der elektromagnetischen Wanderfelder längs des für den Läufer vorgesehenen Bewegungswegs mit einer Wandergeschwindigkeit und/mit einer Bewegungsrichtung vorgesehen, die von einer momentanen Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Läufers längs des Bewegungswegs abweicht. Für eine Beschleunigung des Läufers ist vorgesehen, ein oder mehrere elektromagnetische Wanderfelder mit einer Wandergeschwindigkeit, die abweichend, insbesondere größer, als eine Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers ist, in derjenigen Bewegungsrichtung bereitzustellen, in die der Läufer beschleunigt werden soll. Für eine Abbremsung des Läufers ist hingegen vorgesehen, ein oder mehrere elektromagnetische Wanderfelder entweder in gleicher Bewegungsrichtung wie die Bewegung des Läufers, jedoch mit geringerer Wandergeschwindigkeit oder entgegen der Bewegungsrichtung des Läufers bereitzustellen. Entscheidend ist es, dass sowohl bei der Beschleunigung als auch bei der Abbremsung des Läufers durch das oder die Wanderfelder, die den Läufer mit einer gewissen, insbesondere frei wählbaren, Differenzgeschwindigkeit passieren, aufgrund der magnetischen Wechselwirkung mit dem Läufer jeweils Kraftimpulse auf den Läufer ausgeübt werden, die auf der Feldverdrängung durch den Supraleiter beruhen und die zu der gewünschten Bewegungsänderung für den Läufer führen.For a field-asynchronous operation of the movement device, it is provided that the superconductor in its superconducting state has no magnetic field embossing involved in a significant manner in a magnetic interaction with the electromagnetic traveling fields. Preferably, in this case, the superconductor is at least partially, in particular for the later range of action of the traveling field, cooled without influence of an external magnetic field on or below its transition temperature and thus has no embossed flow tubes / Pinnig as magnetic field embossing. In such a conditioning of the superconductor, the magnetic interactions between the traveling electromagnetic fields and the superconductor based on a displacement of the electromagnetic traveling fields through the superconductor. In this case, a propagation of the electromagnetic traveling fields along the movement path provided for the runner with a traveling speed and / or with a movement direction is provided, which is dependent on a momentary movement speed and / or movement direction of the Runner deviates along the path of movement. For an acceleration of the rotor is provided, one or more electromagnetic traveling fields with a traveling speed, which is different, in particular greater than a speed of movement of the rotor, to provide in the direction of movement in which the rotor is to be accelerated. For a deceleration of the rotor, however, is provided to provide one or more electromagnetic traveling fields either in the same direction of movement as the movement of the rotor, but with a lower traveling speed or against the direction of movement of the rotor. It is crucial that in both the acceleration and the deceleration of the rotor by the one or more traveling fields that pass the rotor with a certain, especially arbitrary, differential speed, due to the magnetic interaction with the rotor each force pulses are exerted on the rotor , which are based on the field suppression by the superconductor and lead to the desired change in movement for the runner.

Demgegenüber ist für eine feld-synchrone Betriebsweise der Bewegungseinrichtung vorgesehen, ein oder mehrere Wanderfelder bereitzustellen, deren Wandergeschwindigkeit und Bewegungsrichtung identisch mit der Bewegung des Läufers ist. Ferner ist hierbei der Supraleiter mit einer oder mehreren Magnetfeldprägungen versehen, durch die definierte Anziehungskräfte oder Abstoßungskräfte gegenüber den elektromagnetischen Wanderfeldern hervorgerufen werden können, die von den Spulen bereitgestellt werden.In contrast, for a field-synchronous operation of the moving means is provided to provide one or more traveling fields whose traveling speed and direction of movement is identical to the movement of the rotor. Furthermore, in this case, the superconductor is provided with one or more magnetic field impressions, can be caused by the defined attractive forces or repulsive forces against the electromagnetic traveling fields, which are provided by the coils.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Supraleiter zumindest bereichsweise eine Magnetfeldprägung aufweist, die auf eine feld-synchrone Bewegung des Läufers mit den elektromagnetischen Feldern der Spulen angepasst ist. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Supraleiter mehrere Magnetfeldprägungen mit einer Teilung, also einer regelmäßigen Beabstandung in einer Raumrichtung oder in zwei zueinander senkrechten Raumrichtungen aufweist, die einer Teilung der Spulen in der Bewegungsrichtung entspricht, insbesondere hierzu identisch ist. Dabei können benachbart angeordnete Magnetfeldprägungen im Supraleiter jeweils auf gegensinnig ausgerichtete Magnetfelder zurückgehen, die während einer Abkühlungsphase des Supraleiters auf oder unter seine Sprungtemperatur auf den Supraleiter eingewirkt haben, um die Magnetprägebereiche hervorzurufen. Durch diese Maßnahme kann eine besonders effiziente Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und der Spulenanordnung für die feld-synchrone Bewegung des Läufers bewirkt werden.In an advantageous development of the invention, it is provided that the superconductor at least partially has a magnetic field embossing, which is adapted to a field-synchronous movement of the rotor with the electromagnetic fields of the coils. Particularly advantageously, it is provided that the superconductor has a plurality of magnetic field embossings with a pitch, ie a regular spacing in a spatial direction or in two mutually perpendicular spatial directions, which corresponds to a pitch of the coils in the direction of movement, in particular identical thereto. In this case, adjacently arranged magnetic field impressions in the superconductor can each go back to oppositely oriented magnetic fields, which acted during a cooling phase of the superconductor on or below its transition temperature on the superconductor to cause the Magnetprägebereiche. By this measure, a particularly efficient interaction between the superconductor and the coil assembly for the field-synchronous movement of the rotor can be effected.

Vorteilhaft ist es, wenn die Spulen der Spulenanordnung in einer ersten Erstreckungsrichtung mit einer ersten Teilung und in einer zweiten Erstreckungsrichtung mit einer zweiten Teilung flächig angeordnet sind und wenn eine Erstreckung der Spule in der jeweiligen Erstreckungsrichtung im Wesentlichen der Teilung der Spulenanordnung in der jeweiligen Erstreckungsrichtung entspricht. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Spulen der Spulenanordnung mit ihrer jeweils größten Fläche eine gemeinsame, insbesondere ebene, Oberfläche ausbilden. Ferner wird vorzugsweise davon ausgegangen, dass die Spulen jeweils die gleiche, insbesondere regelmäßige, Gestalt aufweisen. Vorzugsweise sind die Spulen jeweils ringförmig, insbesondere mit einer kreisförmigen oder quadratischen oder rechteckigen, Hüllkurve ausgebildet. Wicklungsachsen benachbarter Spulen sind zumindest im Wesentlichen, insbesondere genau, parallel zueinander ausgerichtet. Wahlweise sind die Spulenachsen senkrecht oder parallel zur Oberfläche ausgerichtet, die durch die Spulenanordnung bestimmt wird. Die kompakte Bauweise wird dadurch erzielt, dass die Spulen der Spulenanordnung in einem vorgegebenen, festen Raster angeordnet sind, das auch als Matrix oder Array bezeichnet werden kann. Abstände zwischen den Wicklungsachsen benachbarter Spulen sind in einer vorgebbaren Erstreckungsrichtung jeweils gleich gewählt, so dass die Spulen in dieser Erstreckungsrichtung eine gleiche Teilung aufweisen. Vorzugsweise sind die Spulen derart in dem Raster angeordnet, dass sie in einer ersten Erstreckungsrichtung eine erste Teilung und in einer zur ersten Erstreckungsrichtung senkrechten zweiten Erstreckungsrichtung eine zweite Teilung aufweisen. Hieraus resultiert, dass die Spulenanordnung einen Flächenbereich der Magneteinrichtung im Wesentlichen lückenlos überdeckt. Vorzugsweise sind Zwischenräume zwischen den benachbarten Spulen sind so gewählt, dass sich die Magnetfelder benachbarter Spulen bei gleichzeitiger Strombeaufschlagung zumindest bereichsweise überschneiden, um eine vorteilhafte magnetische Wechselwirkung mit der anderen Magneteinrichtung zu begünstigen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass benachbart angeordnete Spulen der Spulenanordnung unmittelbar aneinander angrenzen. Mit einer derartigen Spulenanordnung wird eine Magneteinrichtung bereitgestellt, die eine hohe elektromagnetische Leistungsdichte aufweist. Dementsprechend wird bei kompakter Bauform der Spulenanordnung die Bereitstellung hoher Magnetkräfte für die magnetische Wechselwirkung mit der anderen Magneteinrichtung ermöglicht, so dass zuverlässig die gewünschte Relativbewegung des Läufers gegenüber dem Grundkörper ermöglicht wird. Aufgrund der Ausgestaltung der anderen Magneteinrichtung als Supraleiter werden magnetische Wechselwirkungen zwischen den beiden Magneteinrichtungen ermöglicht, die zum einen gegebenenfalls zur Bereitstellung einer Schwebekraft auf den Läufer und zum anderen zur Bereitstellung von Vortriebskräften auf den Läufer dienen können. Grundsätzlich wird für die Bewegungseinrichtung davon ausgegangen, dass der Supraleiter eine Temperatur auf oder unterhalb seiner materialspezifischen Sprungtemperatur aufweist, so dass er supraleitende Eigenschaften hat. Bei dem Supraleiter handelt es sich um einen Hochtemperatursupraleiter (Typ-II-Supraleiter). Ein solcher Hochtemperatursupraleiter kann im supraleitenden Zustand, abhängig von einer Beaufschlagung mit einem äußeren Magnetfeld während der Abkühlung auf oder unterhalb seiner Sprungtemperatur, entweder ohne eine Magnetfeldprägung eine Verdrängung eines von außen angelegten magnetischen Felds bewirken oder ein während der Abkühlung angelegtes äußeres Magnetfeld als Magnetfeldprägung „speichern“. Bei einer solchen „Speicherung“ eines äußeren Magnetfelds wird der Supraleiter einer Änderung dieses äußeren Magnetfelds entgegen, solange die Sprungtemperatur nicht wieder überschritten wird. Ein Betrieb der Bewegungseinrichtung kann in einer Umgebung erfolgen, in der ohnehin Temperaturen herrschen, die gleicher oder kleiner einer materialspezifischen Sprungtemperatur des Supraleiters sind, beispielsweise bei Einsatz der Bewegungseinrichtung in einer chemischen, biologischen oder biochemischen Analyseeinrichtung. Alternativ kann vorgesehen werden, dem Supraleiter eine individuelle Kühleinrichtung zuzuordnen, beispielsweise in Form einer elektrisch betreibbaren Kältemaschine oder eines Tanks, in dem ein verflüssigtes Gas, insbesondere Stickstoff, gespeichert ist.It is advantageous if the coils of the coil arrangement in a first extension direction with a first pitch and in a second extension direction with a second pitch are arranged flat and when an extension of the coil in the respective extension direction substantially corresponds to the pitch of the coil assembly in the respective extension direction , In this case, it is assumed that the coils of the coil arrangement with their respective largest surface form a common, in particular flat, surface. Furthermore, it is preferably assumed that the coils each have the same, in particular regular, shape. Preferably, the coils are each annular, in particular formed with a circular or square or rectangular envelope. Winding axes of adjacent coils are at least substantially, in particular exactly, aligned parallel to each other. Optionally, the coil axes are oriented perpendicular or parallel to the surface determined by the coil arrangement. The compact design is achieved in that the coils of the coil assembly are arranged in a predetermined, fixed grid, which can also be referred to as a matrix or array. Distances between the winding axes of adjacent coils are in each case selected to be the same in a predeterminable extent direction, so that the coils have an equal pitch in this direction of extent. Preferably, the coils are arranged in the grid such that they have a first pitch in a first extension direction and a second pitch in a second extension direction perpendicular to the first extension direction. This results in that the coil arrangement covers a surface area of the magnetic device substantially completely. Preferably, gaps between the adjacent coils are chosen so that the magnetic fields of adjacent coils overlap at least partially with simultaneous application of current, in order to favor a favorable magnetic interaction with the other magnet device. Particularly preferably, it is provided that adjacently arranged coils of the coil arrangement adjoin one another directly. With such a coil arrangement, a magnetic device having a high electromagnetic power density is provided. Accordingly, with a compact design of the coil arrangement, the provision of high magnetic forces for the magnetic interaction with the other magnet device is made possible so that the desired relative movement of the rotor relative to the main body is reliably made possible. Due to the design of the other magnetic device as a superconductor magnetic interactions between the allows both magnetic devices, which may be used to provide a levitation force on the rotor, on the one hand, and on the other to provide propulsive forces on the runner. Basically, it is assumed for the moving device that the superconductor has a temperature at or below its material-specific transition temperature, so that it has superconducting properties. The superconductor is a high-temperature superconductor (type II superconductor). Such a high-temperature superconductor may, in the superconducting state, cause displacement of an externally applied magnetic field, or impart an external magnetic field applied as a magnetic field during cooling, upon cooling at or below its transition temperature during cooling at or below its transition temperature ". With such a "storage" of an external magnetic field, the superconductor counteracts a change in this external magnetic field as long as the transition temperature is not exceeded again. An operation of the movement device can take place in an environment in which temperatures prevail which are equal to or less than a material-specific transition temperature of the superconductor, for example when the movement device is used in a chemical, biological or biochemical analysis device. Alternatively it can be provided to associate the superconductor with an individual cooling device, for example in the form of an electrically operable refrigerating machine or a tank in which a liquefied gas, in particular nitrogen, is stored.

Zweckmäßig ist es, wenn die Spulen jeweils in Spulengruppen, insbesondere in gleicher Gruppengröße, längs einer Achse angeordnet sind und dass die jeweilige Achse parallel zu einem Bewegungsweg des Läufers angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann von Interesse, wenn der Läufer längs eines einzigen, vorgebbaren Bewegungswegs, insbesondere einer geraden oder gekrümmten Bahn, bewegt werden soll. Durch die jeweils gruppenweise längs einer Achse, die ihrerseits parallel zum Bewegungsweg ausgerichtet ist, angeordneten Spulen können sowohl die Schwebekräfte auf den Läufer als auch die Vortriebskräfte auf den Läufer bereitgestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine längs des Bewegungswegs angeordnete erste Gruppe von Spulen eine ungerade Anzahl von Spulen umfasst und dass die Spulen elektrisch derart angesteuert werden, dass sie vorwiegend zur Bereitstellung der Schwebekräfte dienen. Eine zweite Gruppe von Spulen kann hingegen elektrisch derart angesteuert werden, dass sie vorwiegend zur Bereitstellung von Vortriebskräften dienen. Exemplarisch kann vorgesehen werden, dass die Spulen der ersten Gruppe mit einem Dauerstrom beaufschlagt werden, so dass diese ein konstantes Magnetfeld bereitstellen, das in Wechselwirkung mit der anderen Magneteinrichtung die benötigten Schwebekräfte hervorruft. Demgegenüber kann beispielhaft vorgesehen werden, dass die Spulen der zweiten Spulengruppe mit variablen Strömen beaufschlagt werden, um beispielsweise ein magnetisches Wanderfeld in Richtung der vorgesehenen Bewegung des Läufers bereitzustellen. Eine inverse Beaufschlagung der beiden Gruppen von Spulen mit den vorstehend beschriebenen statischen und dynamischen Strömen kann alternativ vorgesehen sein.It is expedient if the coils are each arranged in coil groups, in particular in the same group size, along an axis and that the respective axis is arranged parallel to a path of movement of the rotor. Such an arrangement is of particular interest when the traveler is to be moved along a single, predetermined travel path, in particular a straight or curved path. By the groups in each case along an axis, which in turn is aligned parallel to the path of movement, arranged coils both the levitation forces on the rotor and the propulsive forces can be provided on the rotor. For example, it can be provided that a first group of coils arranged along the movement path comprises an odd number of coils and that the coils are electrically controlled in such a way that they serve predominantly to provide the levitation forces. On the other hand, a second group of coils can be driven electrically in such a way that they predominantly serve to provide propulsive forces. By way of example, provision can be made for the coils of the first group to be subjected to a continuous current so that they provide a constant magnetic field which, in interaction with the other magnet device, causes the required levitation forces. In contrast, it can be provided, by way of example, that the coils of the second coil group are subjected to variable currents in order, for example, to provide a magnetic traveling field in the direction of the intended movement of the rotor. An inverse loading of the two groups of coils with the above-described static and dynamic currents may alternatively be provided.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der Spulengruppen genau eine Spule umfasst und/oder der Bewegungsweg gekrümmt ausgebildet ist, so dass die erste Erstreckungsrichtung jeweils durch einen Abstand zwischen Spulenachsen benachbart angeordneter Spulen bestimmt wird. Bei einer Ausgestaltung der Spulengruppen mit jeweils nur einer Spule ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich eine Permanentmagnetanordnung längs des Bewegungswegs vorgesehen ist, die vorzugsweise für eine Bereitstellung von Schwebekräften dient, während die Spulenanordnung in erster Linie oder ausschließlich zur Bereitstellung von Vortriebskräften genutzt wird. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Bewegungsweg zumindest abschnittsweise gekrümmt, insbesondere kreisförmig, ausgebildet ist. Bei einem gekrümmten, insbesondere kreisförmigen, Bewegungsweg ist vorgesehen, dass die Erstreckungsrichtung jeweils als Abstand von Mittelachsen zweier benachbart längs des Bewegungswegs angeordneter Spulen bestimmt ist und eine Teilung der Spulen in dieser ersten Erstreckungsrichtung konstant ist. Sofern in jeder der Spulengruppen mehr als eine Spule enthalten sein sollte, ist die zweite Erstreckungsrichtung jeweils quer zum Bewegungsweg ausgerichtet. Bei einer geraden Anzahl von Spulen in der Spulengruppe sind die Spulen jeweils symmetrisch beidseits des Bewegungswegs angeordnet. Bei einer ungeraden Anzahl von Spulen in der jeweiligen Spulengruppe ist jeweils die mittlere Spule zentrisch auf dem Bewegungsweg angeordnet. Eine solche Anordnung der Spulen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mit der Spulenanordnung und dem Supraleiter ein elektrisch betreibbarer Rotationsmotor geschaffen werden soll, bei dem ein kreisförmiger Bewegungsweg vorgesehen ist. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass den längs des kreisförmigen Bewegungswegs angeordneten Spulen radial innenliegend und/oder radial außenliegend eine ebenfalls kreisförmig ausgebildete Permanentmagnetanordnung zugeordnet ist. Bei einer solchen Anordnung der Spulen kann ebenfalls wahlweise eine feld-asynchrone oder feld-synchrone Betriebsweise vorgesehen werden.In an advantageous development of the invention, it is provided that each of the coil groups comprises exactly one coil and / or the movement path is curved, so that the first extension direction is determined in each case by a distance between coil axes arranged adjacent coil. In an embodiment of the coil groups with only one coil, it is advantageous if in addition a permanent magnet arrangement is provided along the path of movement, which preferably serves for providing levitation forces, while the coil arrangement is used primarily or exclusively for the provision of propulsive forces. Additionally or alternatively, it can be provided that the movement path is curved at least in sections, in particular circular. In the case of a curved, in particular circular, movement path, it is provided that the extension direction is determined in each case as a distance from central axes of two coils arranged adjacent to one another along the movement path and a pitch of the coils in this first extension direction is constant. If more than one coil should be contained in each of the coil groups, the second extension direction is aligned transversely to the movement path. With an even number of coils in the coil group, the coils are each arranged symmetrically on either side of the path of travel. In the case of an odd number of coils in the respective coil group, the middle coil is in each case arranged centrically on the path of movement. Such an arrangement of the coils is particularly advantageous when the coil assembly and the superconductor, an electrically operable rotary motor is to be created, in which a circular path of movement is provided. By way of example, provision can be made for the coils arranged along the circular path of movement to be associated with a likewise circular design of a permanent magnet arrangement radially inward and / or radially outward. In such an arrangement of the coils also optionally a field-asynchronous or field-synchronous operation can be provided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Teilung und die zweite Teilung gleich sind. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn eine freie Beweglichkeit des Läufers gegenüber dem Grundkörper erzielt werden soll, beispielsweise wenn die Bewegungseinrichtung als X-Y-Positioniereinheit eingesetzt werden soll, um mit Hilfe des Läufers daran aufgenommene Werkstücke oder Proben an unterschiedliche Orte zu transportieren, wobei der Bewegungsweg für den Läufer frei wählbar sein soll. Durch die Identität der ersten Teilung und der zweiten Teilung kann bei geeigneter Ansteuerung der Spulenanordnung eine Bewegung des Läufers in eine der beiden, vorzugsweise senkrecht zueinander ausgerichteten, Erstreckungsrichtungen der Spulenanordnung oder alternativ eine überlagerte Bewegung des Läufers längs der beiden Erstreckungsrichtungen erzielt werden. Ergänzend oder alternativ kann eine Rotationsbewegung des Läufers um eine normal zur Oberfläche des Grundkörpers ausgerichtete Rotationsachse erzielt werden. In a further embodiment of the invention, it is provided that the first pitch and the second pitch are the same. This is of particular interest when free movement of the rotor relative to the base body is to be achieved, for example when the movement device is to be used as an XY positioning unit in order to transport workpieces or samples received thereon to different locations with the aid of the rotor Movement path for the runner should be freely selectable. By means of the identity of the first graduation and the second graduation, with suitable control of the coil arrangement, a movement of the rotor in one of the two, preferably mutually perpendicular, directions of extension of the coil arrangement or alternatively a superimposed movement of the rotor along the two extension directions can be achieved. Additionally or alternatively, a rotational movement of the rotor can be achieved around a rotation axis aligned normal to the surface of the main body.

Vorzugsweise ist der einen Magneteinrichtung, insbesondere der mit der Spulenanordnung versehenen Magneteinrichtung, eine Permanentmagnetanordnung zugeordnet, die für eine statische Bereitstellung eines auf die andere Magneteinrichtung gerichteten Magnetfelds ausgebildet ist. Mit Hilfe der Permanentmagnetanordnung kann eine Vereinfachung der Spulenanordnung erzielt werden, da diejenigen Spulen, die vorwiegend oder ausschließlich für die Bereitstellung von Schwebekräften auf den Läufer vorgesehen sind, vollständig oder teilweise durch die Permanentmagnetanordnung ersetzt werden können. Hierdurch entfällt beispielsweise die Notwendigkeit zur Ansteuerung der entsprechenden Spulen, so dass die Ansteuereinrichtung einfacher ausgebildet werden kann und der Energieverbrauch der Bewegungseinrichtung reduziert wird. Ferner kann bei geeigneter Auswahl der Permanentmagnete eine noch kompaktere Bauweise für den Grundkörper erreicht werden. Im Gegenzug muss gegebenenfalls in Kauf genommen werden, dass eine Bewegung des Läufers zumindest in denjenigen Bereichen, in denen die Permanentmagnetanordnung vorgesehen ist, durch die geometrische Ausgestaltung der Permanentmagnetanordnung und die korrespondierende Ausgestaltung der anderen Magneteinrichtung auf eine vorgegebene Bewegungsbahn beschränkt ist und nicht frei gewählt werden kann. Exemplarisch kann der Grundkörper auch eine Kombination von Abschnitten mit Permanentmagnetanordnung und Abschnitten ohne Permanentmagnetanordnung aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn eine Bewegung des Läufers entlang von vorgegebenen Bewegungswegen gewünscht ist und lediglich an einer oder mehreren Orten längs des Bewegungswegs Verzweigungen vorgesehen sind, die eine freie Bewegungsmöglichkeit für den Läufer erfordern. An diesen Orten ist vorzugsweise ein Abschnitt ohne Permanentmagnetanordnung vorgesehen, so dass durch geeignete Ansteuerung der Spulenanordnung an diesem Ort beispielsweise eine Weichenfunktion verwirklicht werden kann. Ergänzend oder alternativ kann an diesem Ort auch eine Rotation des Läufers um eine normal zur Oberfläche der Magneteinrichtung ausgerichtete Rotationsachse erfolgen. Dies ist vorteilhaft, wenn ein beispielsweise rechteckig ausgeführter Läufer längs eines Bewegungswegs vor der Verzweigung mit seiner längsten Kante parallel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet sein soll und nach der Verzweigung mit seiner längsten Kante quer zur Bewegungsrichtung ausgerichtet sein soll.The one magnetic device, in particular the magnetic device provided with the coil arrangement, is preferably associated with a permanent magnet arrangement which is designed for a static provision of a magnetic field directed at the other magnetic device. With the aid of the permanent magnet arrangement, a simplification of the coil arrangement can be achieved since those coils which are provided predominantly or exclusively for the provision of levitation forces on the rotor can be completely or partially replaced by the permanent magnet arrangement. This eliminates, for example, the need to control the corresponding coils, so that the drive device can be made simpler and the energy consumption of the moving device is reduced. Furthermore, with a suitable selection of the permanent magnets, an even more compact design for the main body can be achieved. In return, if necessary, it must be accepted that movement of the rotor, at least in those areas in which the permanent magnet arrangement is provided, is restricted to a predetermined trajectory by the geometrical configuration of the permanent magnet arrangement and the corresponding configuration of the other magnet apparatus and not freely chosen can. By way of example, the main body can also have a combination of sections with a permanent magnet arrangement and sections without a permanent magnet arrangement. This is of particular interest when a movement of the rotor along predetermined paths of movement is desired and only at one or more locations along the path of travel branches are provided which require a free movement possibility for the runner. At these locations, a section without a permanent magnet arrangement is preferably provided, so that by suitable control of the coil arrangement at this location, for example, a switch function can be realized. Additionally or alternatively, at this location, a rotation of the rotor about a normal to the surface of the magnetic device aligned rotational axis take place. This is advantageous if, for example, a rectangular runner is to be aligned along a path of movement in front of the branch with its longest edge parallel to the direction of movement and after the branch with its longest edge should be aligned transversely to the direction of movement.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der, vorzugsweise als Hochtemperatursupraleiter, insbesondere aus Yttriumbariumkupferoxid (YBCO – YBa₂Cu₃O₇) hergestellte, Supraleiter in einem supraleitenden Zustand mehrere flächig verteilt angeordnete Magnetprägebereiche aufweist. Als Magnetprägebereiche werden Oberflächen- oder Volumenbereiche des Supraleiters verstanden, die während einer Abkühlung des Supraleiters auf oder unterhalb seiner materialspezifischen Sprungtemperatur mit einem vorgebbaren äußeren Magnetfeld beaufschlagt wurden und bei Beibehaltung oder weiterer Unterschreitung der Sprungtemperatur nachfolgenden Veränderungen dieses äußeren Magnetfelds entgegenwirken. Diese Eigenschaft von Hochtemperatursupraleitern können für die Bewegungseinrichtung dahingehend genutzt werden, dass magnetische Wechselwirkungen zwischen den beiden Magneteinrichtungen derart aufeinander abgestimmt werden, dass zu jedem Zeitpunkt eine vorgebbare Ausrichtung des Läufers gegenüber dem Grundkörper gegeben ist. Exemplarisch kann vorgesehen werden, Randbereiche des Supraleiters in einer Weise magnetisch zu prägen, die für eine Längsführung des Läufers entlang eines geraden oder gekrümmten Bewegungswegs vorteilhaft ist, während zentrale Bereiche des Supraleiters in einer Weise magnetisch geprägt werden, die zur Ausbildung von Vortriebskräften zwischen den beiden Magneteinrichtungen vorteilhaft ist oder ohne eine Magnetprägung ausgebildet sind.In an advantageous development of the invention, it is provided that the superconductor, preferably made of high-temperature superconductor, in particular of yttrium barium copper oxide (YBCO-YBa ₂ Cu ₃ O ₇ ), has a plurality of magnetic embossing regions distributed in a superconducting state. Magnetic embossing regions are surface or volume regions of the superconductor which have been subjected to a predeterminable external magnetic field at or below its material-specific critical temperature during cooling of the superconductor and counteract subsequent changes in this external magnetic field while maintaining or further undershooting the critical temperature. This property of high-temperature superconductors can be used for the movement device to the effect that magnetic interactions between the two magnetic devices are matched to one another such that at any time a predetermined orientation of the rotor relative to the base body is given. By way of example, provision can be made for magnetically embossing edge regions of the superconductor in a manner which is advantageous for a longitudinal guidance of the rotor along a straight or curved path of movement, while magnetically embossing central regions of the superconductor in a manner which generates propulsive forces between the two Magnetic devices is advantageous or are formed without a magnetic embossing.

Bevorzugt sind benachbart zueinander angeordnete Magnetprägebereiche des Supraleiters jeweils mit einer korrespondierenden magnetischen Prägung, insbesondere mit einander entgegengesetzter magnetischer Polarität geprägt. Eine derartige gegenpolige magnetische Prägung benachbarter Magnetprägebereiche ist insbesondere für diejenigen Abschnitte des Supraleiters von Interesse, die in magnetischer Wechselwirkung mit der anderen Magneteinrichtung zur Ausbildung von Vortriebskräften bei einer feld-synchronen Betriebsweise dienen sollen. Vorzugsweise wird eine Ortsauflösung für die Bewegung des Läufers gegenüber dem Grundkörper durch die Teilung der Magnetprägebereiche mit einander entgegengesetzter magnetischer Polarität und durch die Teilung der Spulenanordnung in der Erstreckungsrichtung des Bewegungswegs bestimmt.Magnetic embossing regions of the superconductor which are arranged adjacent to one another are each preferably embossed with a corresponding magnetic embossing, in particular with mutually opposite magnetic polarity. Such opposite polarity magnetic embossing of adjacent magnetic embossing areas is of particular interest for those sections of the superconductor which are intended to act in magnetic interaction with the other magnetic device to form propulsive forces in a field-synchronous mode of operation. Preferably, a spatial resolution for the movement of the rotor relative to the main body determined by the division of the magnetic embossing regions with opposite magnetic polarity and by the pitch of the coil arrangement in the direction of extension of the movement path.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetprägebereiche in einer Teilung angeordnet sind, die einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung der Spulenanordnung in der jeweiligen Erstreckungsrichtung entspricht. Diese Ausgestaltung der Magnetfeldprägebereiche kann beispielsweise angewendet werden, wenn eine feld-synchrone Betriebsweise für die Bewegungseinrichtung vorgesehen ist, bei der keine Ortsabweichung zwischen dem von der Spulenanordnung bereitgestellten elektromagnetischen Wanderfeld und der tatsächlichen Position der zugeordneten Magnetprägebereiche des Supraleiters vorgesehen ist.In a further embodiment of the invention, it is provided that the magnetic embossing regions are arranged in a division which corresponds to an integer multiple of the pitch of the coil arrangement in the respective extension direction. This embodiment of the magnetic field embossing regions can be used, for example, if a field-synchronous mode of operation is provided for the movement device, in which no positional deviation is provided between the traveling electromagnetic field provided by the coil arrangement and the actual position of the associated magnetic embossing regions of the superconductor.

Vorteilhaft ist es, wenn die erste Magneteinrichtung die Spulenanordnung umfasst und wenn die Spulenanordnung in der ersten Erstreckungsrichtung eine Ausdehnung aufweist, die größer als eine Ausdehnung des Supraleiters, insbesondere der Magnetprägebereiche, in dieser Erstreckungsrichtung ist, und dass die Spulenanordnung in der zweiten Erstreckungsrichtung eine Ausdehnung aufweist, die einer Ausdehnung des Supraleiters, insbesondere der Magnetprägebereiche, in dieser Erstreckungsrichtung zumindest im Wesentlichen entspricht, wobei der Supraleiter der zweiten Magneteinrichtung zugeordnet ist. Eine derartige Konfiguration der Magneteinrichtungen ist vorteilhaft, wenn eine Bewegung des Läufers gegenüber dem Grundkörper längs eines exakt vorgegebenen Bewegungswegs vorgesehen ist. Dabei wirken die beiden Magneteinrichtungen wie ein Schienensystem, bei dem der Läufer gegenüber dem Grundkörper genau einen, insbesondere linearen, Freiheitsgrad der Bewegung aufweist. Sofern die erste Magneteinrichtung zusätzlich zur Spulenanordnung auch eine Permanentmagnetanordnung aufweist, kann vorzugsweise vorgesehen werden, dass in den längs des Bewegungswegs angeordneten Spulengruppen jeweils eine oder mehrere der Spulen durch Permanentmagnete ersetzt werden. Vorzugsweise ersetzen die Permanentmagnete innerhalb der jeweiligen Spulengruppe jeweils eine oder mehrere der Spulen in einer Weise, dass bei Betrachtung mehrerer Spulengruppen eine Verbindungslinie zwischen dem oder den jeweiligen Permanentmagneten der Spulengruppen dem vorgegebenen Bewegungsweg für den Läufer entspricht.It is advantageous if the first magnetic device comprises the coil arrangement and if the coil arrangement has an extension in the first extension direction which is greater than an extension of the superconductor, in particular the magnetic embossing regions, in this direction of extent, and in that the coil arrangement has an extension in the second extension direction which at least substantially corresponds to an extent of the superconductor, in particular of the magnetic embossing regions, in this direction of extent, the superconductor being assigned to the second magnet device. Such a configuration of the magnetic devices is advantageous when a movement of the rotor relative to the base body is provided along a precisely predetermined path of movement. The two magnetic devices act like a rail system, in which the rotor relative to the base body has exactly one, in particular linear, degree of freedom of movement. If the first magnetic device also has a permanent magnet arrangement in addition to the coil arrangement, it can preferably be provided that in each case one or more of the coils are replaced by permanent magnets in the coil groups arranged along the movement path. Preferably, the permanent magnets within the respective coil group each replace one or more of the coils in such a way that when a plurality of coil groups are considered, a connecting line between the one or more permanent magnets of the coil groups corresponds to the predetermined path of travel for the rotor.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Magneteinrichtung die Spulenanordnung umfasst und dass die Spulenanordnung in zwei zueinander senkrechten Erstreckungsrichtungen jeweils eine Ausdehnung aufweist, die größer als eine Ausdehnung, des Supraleiters, insbesondere der Magnetprägebereiche des Supraleiters, in der jeweiligen Erstreckungsrichtung ist, wobei der Supraleiter der zweiten Magneteinrichtung zugeordnet ist. Hierdurch wird eine Bewegung des Läufers relativ zum Grundkörper in zwei zueinander senkrechten Erstreckungsrichtungen ermöglicht. Exemplarisch kann auch hier vorgesehen sein, dass einzelne Spulen der Spulenanordnung durch Permanentmagnete ersetzt werden. Dies kann beispielsweise an Positionen des Grundkörpers vorgesehen werden, an denen ein Läufer aufgrund einer Bearbeitung eines am Läufer aufgenommenen Werkstücks länger verweilt. Dadurch kann zumindest die Schwebekraft mit Hilfe eines oder mehrerer Permanentmagneten bereitgestellt werden, so dass an diesen Positionen keine dauerhafte Bereitstellung von Spulenstrom zur Aufrechterhaltung des Schwebezustands vorgesehen werden muss.In an advantageous development of the invention, it is provided that the first magnetic device comprises the coil arrangement and that the coil arrangement in each case has an extension in two mutually perpendicular extension directions which is greater than an extension of the superconductor, in particular the magnetic embossing regions of the superconductor, in the respective extension direction wherein the superconductor is associated with the second magnetic device. As a result, a movement of the rotor is made possible relative to the base body in two mutually perpendicular extension directions. By way of example, it can also be provided here that individual coils of the coil arrangement are replaced by permanent magnets. This can be provided, for example, at positions of the main body on which a rotor lingers longer due to a machining of a workpiece received on the rotor. As a result, at least the levitation force can be provided by means of one or more permanent magnets, so that at these positions no permanent provision of coil current must be provided to maintain the floating state.

Bevorzugt sind die Spulen der Spulenanordnung und die Magnetprägebereiche des Supraleiters jeweils auf Kreisbahnen angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Magneteinrichtungen derart aufeinander abgestimmt, dass eine Rotation des Läufers um genau eine senkrecht zur Oberfläche der anderen Magneteinrichtung ausgerichteten Rotationsachse vorgesehen ist und der Läufer in der Art eines Rotors eines Elektromotors betrieben werden kann.Preferably, the coils of the coil assembly and the magnetic embossing regions of the superconductor are each arranged on circular paths. Preferably, the two magnetic devices are matched to one another such that a rotation of the rotor is provided by exactly one axis of rotation oriented perpendicular to the surface of the other magnetic device and the rotor can be operated in the manner of a rotor of an electric motor.

Vorteilhaft ist es, wenn der Ansteuerungseinrichtung ein Positionssensor zugeordnet ist, der für eine Ermittlung einer Position des Läufers gegenüber dem Grundkörper ausgebildet ist und der ein positionsabhängiges Positionssignal an die Ansteuerungseinrichtung bereitstellt. Mit Hilfe des Positionssensors kann die Ansteuerungseinrichtung die Ansteuerung der Spulenanordnung zur Bereitstellung von feld-asynchronen oder feld-synchronen Wanderfeldern in einer geregelten Betriebsweise abhängig von der Position des Läufers vornehmen.It is advantageous if the control device is associated with a position sensor which is designed to determine a position of the rotor relative to the base body and which provides a position-dependent position signal to the control device. With the aid of the position sensor, the drive device can carry out the control of the coil arrangement for the provision of field-asynchronous or field-synchronous traveling fields in a controlled mode of operation depending on the position of the rotor.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Ansteuerungseinrichtung derart für eine Bereitstellung von Spulenströmen an die Spulen der Spulenanordnung ausgebildet ist, dass von der Spulenanordnung ein elektromagnetisches Wanderfeld oder mehrere synchron zueinander bewegte Wanderfelder für eine asynchrone Linearbewegung und/oder eine asynchrone Rotationsbewegung des Läufers gegenüber dem Grundkörper bereitstellbar sind.In this case, it is advantageous for the drive device to be designed for providing coil currents to the coils of the coil arrangement, such that an electromagnetic traveling field or a plurality of synchronously traveling fields for asynchronous linear movement and / or asynchronous rotational movement of the rotor relative to the base body are available.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:Preferred embodiments of the invention are shown in the drawing. Hereby shows:

1 eine als plattenförmiger Grundkörper ausgebildete Magneteinrichtung für eine erste Ausführungsform einer Bewegungseinrichtung, mit einer Spulenanordnung, deren Spulen in zwei zueinander senkrechten Erstreckungsrichtungen jeweils in gleicher Teilung angeordnet sind, 1 a magnetic device designed as a plate-shaped base body for a first embodiment of a movement device, with a coil arrangement whose coils are arranged in two mutually perpendicular directions of extension in each case in the same pitch,

2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Grundkörpers gemäß der 1, 2 an enlarged sectional view of the body according to the 1 .

3 eine als quadratischer Läufer ausgebildete Magneteinrichtung für die erste Ausführungsform der Bewegungseinrichtung, wobei der Läufer einen Supraleiter umfasst, der eine erste Anordnung von Magnetprägebereichen aufweist, 3 a magnetic device designed as a square rotor for the first embodiment of the movement device, the rotor comprising a superconductor having a first arrangement of magnetic embossing regions,

4 eine Schnittdarstellung des Läufers gemäß der 3, 4 a sectional view of the rotor according to the 3 .

5 eine Variante des Läufers gemäß der 3 und 4 mit einer zweiten Anordnung von Magnetprägebereichen, 5 a variant of the runner according to the 3 and 4 with a second arrangement of magnetic embossing areas,

6 eine Draufsicht auf eine als plattenförmiger Grundkörper ausgebildete Magneteinrichtung für eine zweite Ausführungsform einer Bewegungseinrichtung, mit einer Spulenanordnung, deren Spulen in einer Erstreckungsrichtung jeweils in gleicher Teilung angeordnet sind, wobei die Spulenanordnung beidseitig jeweils von einer Permanentmagnetanordnung berandet ist, 6 4 a top view of a magnetic device designed as a plate-shaped base body for a second embodiment of a movement device, with a coil arrangement whose coils are arranged in the same pitch in an extension direction, wherein the coil arrangement is bounded on both sides by a permanent magnet arrangement,

7 eine Draufsicht auf eine als rechteckiger Läufer ausgebildete Magneteinrichtung für die zweite Ausführungsform der Bewegungseinrichtung, wobei der Läufer als Supraleiter ausgeführt ist und eine vorgegebene Anordnung von Magnetprägebereichen aufweist, 7 a plan view of a trained as a rectangular rotor magnet device for the second embodiment of the moving device, wherein the rotor is designed as a superconductor and has a predetermined arrangement of Magnetprägebereichen,

8 eine Variante der Magneteinrichtung gemäß der 1 mit größerer Flächenerstreckung, 8th a variant of the magnetic device according to the 1 with larger areal extent,

9 eine Variante der Magneteinrichtungen gemäß der 6, bei der den Permanentmagnetanordnungen jeweils noch ferromagnetische Flusssammlerleisten zugeordnet sind, 9 a variant of the magnetic devices according to the 6 in which, in each case, ferromagnetic flux collector strips are assigned to the permanent magnet arrangements,

10 eine als plattenförmiger Grundkörper ausgebildete Magneteinrichtung für eine dritte Ausführungsform einer Bewegungseinrichtung, mit einer Spulenanordnung, deren Spulen entlang einer Kreisbahn in jeweils gleicher Teilung angeordnet sind, wobei die Spulenanordnung jeweils randseitig von einer Permanentmagnetanordnung berandet ist, 10 a magnetic device designed as a plate-shaped main body for a third embodiment of a movement device, with a coil arrangement whose coils are arranged along a circular path in each case the same pitch, wherein the coil arrangement is bordered in each case at the edge by a permanent magnet arrangement,

11 eine als runder Läufer ausgebildete Magneteinrichtung für die dritte Ausführungsform der Bewegungseinrichtung, wobei der Läufer bereichsweise als Supraleiter ausgeführt ist und die supraleitenden Bereiche für eine exemplarisch feld-synchrone Betriebsweise eine vorgegebene Anordnung von Magnetprägebereichen aufweisen, und 11 a trained as a round rotor magnet device for the third embodiment of the movement device, wherein the rotor is partially designed as a superconductor and the superconducting regions for an exemplary field-synchronous operation, a predetermined arrangement of Magnetprägeereichen, and

12 eine Bewegungseinrichtung, bei der mehrere Grundkörper als Bahnabschnitte für die exemplarisch gemäß der 7 ausgebildeten Läufer zusammengefügt sind. 12 a movement device in which a plurality of base bodies as track sections for the exemplary according to the 7 trained runners are joined together.

Ein in den 1 und 2 dargestellter Grundkörper 1 ist als Bestandteil einer nicht dargestellten Bewegungseinrichtung ausgebildet und dient zur variablen, dynamischen Bereitstellung magnetischer Felder. One in the 1 and 2 illustrated basic body 1 is designed as part of a movement device, not shown, and serves for the variable, dynamic provision of magnetic fields.

Exemplarisch umfasst der Grundkörper 1 gemäß der Darstellung der 2 eine Trägerplatte 2, auf der eine Vielzahl von Spulen 3 angeordnet ist, die eine Spulenanordnung 10 bilden. Beispielhaft ist die Trägerplatte 2 rechteckig ausgebildet und die Spulen 3 sind im Hinblick auf ihren Spulendurchmesser 4 und ihre Anordnung auf der Trägerplatte 2 derart abgestimmt, dass sie eine größte Oberfläche der Trägerplatte 2 zumindest nahezu vollständig bedecken. Für die weitere Beschreibung wird davon ausgegangen, dass eine längste Kante der Trägerplatte 2 eine erste Erstreckungsrichtung 5 bestimmt, während eine kürzere Kante der Trägerplatte 2, die zusammen mit der längsten Kante 5 die größte Oberfläche der Trägerplatte 2 berandet, eine zweite Erstreckungsrichtung 6 bestimmt. Ferner ist exemplarisch vorgesehen, dass Mittelachsen 7 benachbart angeordneter Spulen 3 längs der ersten Erstreckungsrichtung 5 mit einer ersten Teilung 8 angeordnet sind und längs der zweiten Erstreckungsrichtung 6 mit einer zweiten Teilung 9 angeordnet sind. Beispielhaft sind bei der Spulenanordnung 10, die von den Spulen 3 auf der Trägerplatte 2 gebildet wird, die erste Teilung 8 und die zweite Teilung 9 identisch gewählt.Exemplary includes the main body 1 according to the representation of 2 a carrier plate 2 on which a variety of coils 3 is arranged, which is a coil arrangement 10 form. An example is the carrier plate 2 rectangular and the coils 3 are in terms of their bobbin diameter 4 and their arrangement on the carrier plate 2 tuned so that they have a largest surface of the support plate 2 at least almost completely cover. For further description, it is assumed that a longest edge of the carrier plate 2 a first extension direction 5 determined, while a shorter edge of the support plate 2 that together with the longest edge 5 the largest surface of the carrier plate 2 bounded, a second extension direction 6 certainly. Furthermore, it is provided by way of example that central axes 7 adjacent arranged coils 3 along the first extension direction 5 with a first division 8th are arranged and along the second direction of extent 6 with a second division 9 are arranged. By way of example, the coil arrangement 10 that from the coils 3 on the carrier plate 2 is formed, the first division 8th and the second division 9 chosen identically.

Die schematisch dargestellten Spulen 3 sind als Drahtspulen ausgeführt, wobei der Spulendraht beispielhaft jeweils als kreisringförmige Spulenwicklung 13 auf einen Spulenkörper 11 gewickelt ist, dessen nach außen offener, U-förmig profilierter Querschnitt in der 2 zu erkennen ist. Alternativ sind die Spulen bei einer nicht dargestellten Ausführungsform freitragend ohne Spulenkörper ausgebildet.The coils shown schematically 3 are designed as wire coils, wherein the coil wire, for example, each as an annular coil winding 13 on a bobbin 11 is wound, the outwardly open, U-shaped profiled cross-section in the 2 can be seen. Alternatively, the coils are cantilevered in a non-illustrated embodiment without bobbin.

Die Spulen 3 sind über nicht dargestellte elektrische Anschlussleitungen einzeln mit einer Ansteuerungseinrichtung 12 verbunden, die als nicht näher dargestellte elektronische Schaltung auf bzw. in der als elektrische Leiterplatte / gedruckte Schaltung ausgeführten Trägerplatte 2 ausgebildet ist. Die Ansteuerungseinrichtung 12 ist beispielhaft für eine gesteuerte Bereitstellung von Spulenströmen an die einzelnen Spulen 3 vorgesehen. The spools 3 are not shown via electrical connection lines individually with a control device 12 connected to the non-illustrated electronic circuit on or in the electrical circuit board / printed circuit running carrier plate 2 is trained. The driving device 12 is exemplary of a controlled provision of coil currents to the individual coils 3 intended.

Die Bereitstellung von Spulenströmen an die Spulen 3 kann exemplarisch in der Weise erfolgen, dass jeweils randseitig angeordnete Spulengruppen 22, 23, deren Mittelachsen 7 parallel zu einer Verbindungsachse 15 angeordnet sind, die ihrerseits parallel zur ersten Erstreckungsrichtung 5 ausgerichtet ist, gleichzeitig und dauerhaft mit elektrischer Energie beaufschlagt werden, um hierdurch eine Schwebekraft für den nachstehend näher beschriebenen Läufer 16 bereitzustellen. Ferner werden die längs der ersten Erstreckungsachse 5 angeordneten Spulen 3 einer weiteren, zentral angeordneten Spulengruppe 24 in zeitlicher Abfolge nacheinander mit, vorzugsweise jeweils in Betrag und Polung gleichen, Spulenströmen beaufschlagt, so dass sich ein Wandermagnetfeld einstellt, das sich längs der ersten Erstreckungsachse 5 mit einer vorgebbaren Wandergeschwindigkeit bewegt und eine Bewegungsrichtung längs eines Bewegungswegs 14 bestimmt. Ein derartiges Wandermagnetfeld dient dazu, einen beispielsweise in den 3 bis 5 dargestellten Läufer 16, 26, der eine als Supraleiter 18 ausgebildete Magneteinrichtung beinhaltet, in Richtung der Erstreckungsachse 5 längs der Trägerplatte 2 zu bewegen. Dabei ist der Supraleiter als Typ-II-Supraleiter 18 exemplarisch bereichsweise ohne und bereichsweise mit Magnetprägebereichen ausgebildet.The provision of coil currents to the coils 3 can be done by way of example in such a way that each edge arranged coil groups 22 . 23 whose central axes 7 parallel to a connection axis 15 are arranged, in turn, parallel to the first direction of extent 5 is aligned, simultaneously and permanently acted upon by electrical energy, thereby a levitation force for the rotor described in more detail below 16 provide. Furthermore, the along the first extension axis 5 arranged coils 3 another, centrally arranged coil group 24 in succession with, preferably in magnitude and polarity same, applied to coil currents, so that adjusts a traveling magnetic field, along the first extension axis 5 moved at a predeterminable walking speed and a direction of movement along a path of movement 14 certainly. Such a traveling magnetic field serves a, for example, in the 3 to 5 illustrated runners 16 . 26 , one as a superconductor 18 formed magnetic device includes, in the direction of the extension axis 5 along the carrier plate 2 to move. The superconductor is a type II superconductor 18 by way of example partially without and partially formed with Magnetprägebereichen.

Bevorzugt ist vorgesehen, den Grundkörper 1 mit der darin aufgenommenen Spulenanordnung 10 in Kombination mit einem Läufer 16, wie er in den 3 und 4 dargestellt ist oder einem Läufer 26, wie er in der 5 dargestellt ist, einzusetzen. Die Läufer 16 und 26 weisen beide jeweils die in der Schnittdarstellung der 4 für den Läufer 16 gezeigte, beispielhafte Aufbauweise auf. It is preferably provided, the main body 1 with the coil assembly received therein 10 in combination with a runner 16 as he is in the 3 and 4 is shown or a runner 26 as he is in the 5 is shown to insert. The runners 16 and 26 both have the same in the sectional view of 4 for the runner 16 shown, exemplary structure on.

Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Läufer 16 eine exemplarisch quadratisch ausgebildete Stützplatte 17 und eine an der Stützplatte 17 befestigte Magneteinrichtung aufweist, die als Supraleiter 18 ausgebildet ist. An der Stützplatte kann beispielsweise ein nicht näher dargestellter Werkstückhalter angeordnet sein, der zur Aufnahme eines mit dem Läufer 16, 26 zu transportierenden, nicht dargestellten Werkstücks ausgebildet ist.As an example, it is provided that the runner 16 an exemplary square trained support plate 17 and one on the support plate 17 attached magnetic device, which is used as a superconductor 18 is trained. On the support plate, for example, a non-illustrated workpiece holder may be arranged to receive a with the runner 16 . 26 is formed to be transported, not shown workpiece.

Bei dem Supraleiter 18 handelt es sich rein exemplarisch um einen Typ-II-Supraleiter, der in der Lage ist, während eines Abkühlungsvorgangs auf oder unterhalb seiner materialspezifischen Sprungtemperatur von außen aufgeprägte Magnetfelder gewissermaßen zu „speichern“. Der Supraleiter 18 wirkt bei Beibehaltung oder Unterschreitung der materialspezifischen Sprungtemperatur auftretenden Veränderungen der von außen aufgeprägten Magnetfelder durch Reaktionskräfte entgegen. Mit diesen Eigenschaften können am Supraleiter 18 mit Hilfe eines nicht dargestellten Programmiermagneten oder mit Hilfe einer geeigneten elektrischen Ansteuerung der Spulenanordnung 10 die rein symbolisch dargestellten randseitigen Magnetprägebereiche 19 ausgebildet werden. Ein zentraler Bereich 20 des Supraleiters 18 ist hingegen frei von einer Magnetprägung und ist vorzugsweise auf die Breitenausdehnung der Spulengruppe 24 angepasst.In the superconductor 18 it is purely exemplary to a type II superconductor, which is able to "store" during a cooling process at or below its material-specific transition temperature externally imprinted magnetic fields in a sense. The superconductor 18 counteracts changes in the externally impressed magnetic fields due to reaction forces when maintaining or falling below the material-specific transition temperature. With these properties can be found on the superconductor 18 with the aid of a programming magnet, not shown, or with the aid of a suitable electrical control of the coil arrangement 10 the purely symbolically represented marginal magnetic embossing areas 19 be formed. A central area 20 of the superconductor 18 is, however, free of a magnetic embossing and is preferably on the width dimension of the coil group 24 customized.

Beispielsweise wird der Supraleiter 18 während der Abkühlung auf oder unter seine Sprungtemperatur mit nicht dargestellten Abstandshaltern auf den Grundkörper 1 aufgelegt und die beiden randseitigen Spulengruppen 22, 23 der Spulenanordnung 10 werden mit konstanten Spulenströmen beaufschlagt, um in gewünschter Weise äußere Magnetfelder an den Supraleiter 18 bereitzustellen und damit die erforderliche Magnetprägung zu bewirken. Nach Erreichen der materialspezifischen Sprungtemperatur des Supraleiters 18 und darauffolgender Beibehaltung oder Unterschreitung der Sprungtemperatur stellen sich nach Entfernen der nicht dargestellten Abstandshalter zwischen den beiden dauerhaft bestromten randseitigen Spulengruppen 22, 23 und den Magnetprägebereichen 19 des Supraleiters 18 magnetische Wechselwirkungen ein, die zu Schwebekräften auf den Läufer 16 führen und eine dauerhafte Einhaltung eines nicht dargestellten Schwebespalts in einer zu den beiden Erstreckungsrichtungen 5, 6 senkrechten Raumrichtung zwischen dem Läufer 16 und dem Grundkörper 1 gewährleisten.For example, the superconductor 18 during cooling to or below its critical temperature with spacers, not shown, on the body 1 applied and the two edge coil groups 22 . 23 the coil arrangement 10 are applied with constant coil currents to desirably external magnetic fields to the superconductor 18 to provide and thus cause the required magnetic embossing. After reaching the material-specific transition temperature of the superconductor 18 and subsequent retention or undershooting of the transition temperature arise after removal of the spacers, not shown, between the two permanently energized marginal coil groups 22 . 23 and the magnetic embossing areas 19 of the superconductor 18 magnetic interactions, leading to levitation forces on the runner 16 lead and a permanent compliance with a floating gap, not shown in one of the two directions of extension 5 . 6 vertical spatial direction between the runner 16 and the body 1 guarantee.

Bei der vorstehend beschriebenen Ansteuerung der zentralen Spulengruppe 24 stellen sich zwischen dem ohne eine Magnetprägung ausgebildeten zentralen Bereich 20 des Supraleiters 18 und Wandermagnetfeldern, die von der Spulenanordnung 10 durch geeignete Ansteuerung von der Ansteuerungseinrichtung 12 bereitgestellt werden, aufgrund der magnetischen Wechselwirkungen Bewegungskräfte auf den Läufer 16 ein, die zu einer Bewegung des Läufers 16 gegenüber dem Grundkörper 1 längs der ersten Erstreckungsrichtung 5 des Grundkörpers 1 führen. Diese Bewegungskräfte beruhen auf einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem möglicherweise zunächst ruhenden Läufer 16 und einer Wandergeschwindigkeit der Wandermagnetfelder und führen zu Kraftimpulsen auf den Läufer 16, so dass dieser beschleunigt wird und längs des Bewegungswegs 14 verfahren wird. Diese Art der Einleitung von Bewegungskräften auf den Läufer 16 wird als feld-asynchrone Betriebsart bezeichnet, da keine Übereinstimmung zwischen der Wandergeschwindigkeit der Wandermagnetfelder und der Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers vorliegt, und auch nicht zwingend angestrebt ist.In the above-described control of the central coil group 24 place themselves between the trained without a magnetic embossing central area 20 of the superconductor 18 and traveling magnetic fields generated by the coil assembly 10 by suitable control of the control device 12 be provided due to the magnetic interactions of moving forces on the runner 16 one, leading to a movement of the runner 16 opposite the main body 1 along the first extension direction 5 of the basic body 1 to lead. These motive forces are based on a speed difference between the possibly initially stationary runner 16 and a traveling speed of the traveling magnetic fields and lead to power pulses on the rotor 16 so that it accelerates and along the path of movement 14 is moved. This kind of initiation of motive forces on the runner 16 is referred to as field-asynchronous mode, since there is no match between the traveling speed of the traveling magnetic fields and the moving speed of the rotor, and is not necessarily sought.

Beispielhaft ist beim Läufer 26 eine andere Anordnung der Magnetprägebereiche 29, 30 vorgesehen, bei der Läufer 26 jeweils benachbarte Magnetprägebereiche 29, 30 gegensinnig gepolt sind. Dementsprechend ist für eine lineare Relativbewegung des Läufers 26 gegenüber dem Grundkörper 1 gemäß einer feld-synchronen Betriebsweise entlang der ersten Erstreckungsrichtung 5 eine zyklisch variierende Strombeaufschlagung sämtlicher Spulen 3 der jeweiligen Spulengruppen vorgesehen. Damit trägt jeder der Magnetprägebereiche 29, 30 sowohl zur Bereitstellung von Schwebekräften als auch von Vortriebskräften bei. Sofern die Ansteuerungseinrichtung 12 eine individuelle Ansteuerung der Spulen 3 ermöglicht, können auch andere, nicht dargestellte, Anordnungen der Magnetprägebereiche 19, 20, 29, 30 in Abhängigkeit von den Spulenmagnetfeldern des Grundkörpers 1 genutzt werden.An example is the runner 26 another arrangement of the magnetic embossing areas 29 . 30 provided in the runner 26 each adjacent magnetic embossing areas 29 . 30 are poled in opposite directions. Accordingly, for a linear relative movement of the rotor 26 opposite the main body 1 according to a field-synchronous operation along the first extension direction 5 a cyclically varying current loading of all coils 3 provided the respective coil groups. This carries each of the magnetic embossing areas 29 . 30 both to provide levitation and propulsive forces. If the driving device 12 an individual control of the coils 3 allows, other, not shown, Arrangements of the magnetic embossing areas 19 . 20 . 29 . 30 as a function of the coil magnetic fields of the basic body 1 be used.

Der in 6 dargestellte Grundkörper 31 weist neben einer Spulenanordnung 40, die eine längs der Erstreckungsrichtung 35 aufgereihte Gruppe von Spulen 33 umfasst, jeweils randseitig angeordnete Permanentmagnetanordnungen 41, 42 auf. Beide Permanentmagnetanordnungen 41, 42 sind jeweils parallel zur zweiten Erstreckungsrichtung 36 magnetisiert. Exemplarisch weisen Südpole von Permanentmagneten 43 der Permanentmagnetanordnung 41 auf die Spulenanordnung 40, während Nordpole von Permanentmagneten 44 der Permanentmagnetanordnung 42 in Richtung der Spulenanordnung 40 weisen. The in 6 illustrated basic body 31 points next to a coil arrangement 40 , one along the extension direction 35 lined up group of coils 33 includes, each edge arranged permanent magnet arrangements 41 . 42 on. Both permanent magnet arrangements 41 . 42 are each parallel to the second direction of extent 36 magnetized. By way of example, south poles of permanent magnets 43 the permanent magnet arrangement 41 on the coil assembly 40 while north poles of permanent magnets 44 the permanent magnet arrangement 42 in the direction of the coil arrangement 40 point.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass nur eine Polart wahlweise der Nordpol oder der Südpol, in Richtung des Läufers weist.In one embodiment, not shown, it is provided that only one pole either the north pole or the south pole, pointing in the direction of the rotor.

Die Aufgabe der Permanentmagnetanordnungen 41, 42 gemäß der 6 liegt darin, in Wechselwirkung mit geeignet „programmierten“ Magnetprägebereichen 48 des in 7 dargestellten Läufers 46 die gewünschten Schwebekräfte bereitzustellen, die für eine Schweben des Läufers 46 in einem vorgebbaren Abstand zum Grundkörper 31 notwendig sind, insbesondere dann, wenn der Läufer 46 ein nicht näher dargestelltes Werkstück trägt. Angesichts der exemplarisch randseitigen Anbringung der Permanentanordnungen 41, 42 am Grundkörper 31 sind am Läufer 46 korrespondierend jeweils außenliegende Gruppen von Magnetprägebereichen 48 auf die Magnetisierung der jeweiligen Permanentmagnete 43, 44 „programmiert“. Demgegenüber ist ein innenliegender Bereich 49 des Läufers 46 ohne Magnetprägebereiche ausgebildet, um eine besonders vorteilhafte Wechselwirkung mit den Wandermagnetfeldern der Spulenanordnung 40 in der feld-asynchronen Betriebsweise gewährleisten zu können und hierdurch die benötigte Vortriebskraft auf den Läufer 46 bereitstellen zu können. Alternativ kann bei einer nicht dargestellten Ausführungsform vorgesehen werden, im innenliegenden Bereich des Läufers programmierte Bereiche vorzusehen, wie dies aus der 5 hervorgeht, um eine feld-synchrone Betriebsweise zu ermöglichen. Aufgrund der statischen Magnetfelder der Permanentanordnungen 41, 42 wird für den Läufer 46 gemäß der 6 ein geradliniger Bewegungsweg 38 parallel zur ersten Erstreckungsrichtung 35 bestimmt.The task of the permanent magnet arrangements 41 . 42 according to the 6 is in interaction with suitably "programmed" magnetic embossing areas 48 of in 7 shown runner 46 to provide the desired levitation forces necessary for hovering the runner 46 at a predeterminable distance to the main body 31 are necessary, especially if the runner 46 carries a workpiece not shown in detail. In view of the exemplary edge-side attachment of the permanent arrangements 41 . 42 at the base body 31 are at the runner 46 Corresponding outer groups of Magnetprägebereichen 48 on the magnetization of the respective permanent magnets 43 . 44 "Programmed". In contrast, an internal area 49 of the runner 46 formed without Magnetprägebereiche to a particularly advantageous interaction with the traveling magnetic fields of the coil assembly 40 To ensure in the field-asynchronous operation and thereby the required driving force on the rotor 46 to be able to provide. Alternatively, it can be provided in an embodiment, not shown, provided in the inner region of the rotor programmed areas, as shown in 5 resulting in a field-synchronous operation. Due to the static magnetic fields of the permanent arrangements 41 . 42 will be for the runner 46 according to the 6 a straight-line path of movement 38 parallel to the first direction of extent 35 certainly.

Der in 8 dargestellte Grundkörper 51 weist prinzipiell den gleichen Aufbau wie der Grundkörper 1 auf und unterscheidet sich lediglich durch seine Größe und die Anzahl der Spulen 53 seiner Spulenanordnung 60. Bei Verwendung dieses Grundkörpers 51 mit einem der Läufer 16, 26 kann der jeweilige Läufer 16, 26 bei geeigneter Ansteuerung der Spulenanordnung 60 frei wählbar längs der ersten Erstreckungsrichtung 55 und/oder längs der zweiten Erstreckungsrichtung 56 bewegt werden und gegebenenfalls auch um eine Rotationsachse gedreht werden, die parallel zu einer der Mittelachsen 57 der Spulen 53 ausgerichtet ist. Somit ist eine Bewegung des Läufers 16, 26 nicht auf einen vorgegebenen Bewegungsweg festgelegt.The in 8th illustrated basic body 51 basically has the same structure as the main body 1 on and differs only by its size and the number of coils 53 its coil arrangement 60 , When using this body 51 with one of the runners 16 . 26 can the respective runner 16 . 26 with suitable control of the coil arrangement 60 freely selectable along the first extension direction 55 and / or along the second direction of extent 56 be moved and possibly also rotated about an axis of rotation, which is parallel to one of the central axes 57 the coils 53 is aligned. Thus, a movement of the runner 16 . 26 not set to a given path of movement.

Bei dem in 9 dargestellten Grundkörper 61 handelt es sich um eine Variante des Grundkörpers 31, wie er in der 6 dargestellt ist. Dabei entspricht die Spulenanordnung 70 einer Verdopplung der Spulenanordnung 40. Im Unterschied zu diesem Grundkörper 31 sind beim Grundkörper 61 die Permanentmagnetanordnungen 71, 72 jeweils von Flusssammlerleisten 75 berandet. Exemplarisch ist vorgesehen, dass längste Kanten der Flusssammlerleisten parallel zur ersten Erstreckungsrichtung 65 und quer zur zweiten Erstreckungsrichtung 66 ausgerichtet sind. Die Flusssammlerleisten 75 dienen zur Konzentration der magnetischen Flüsse der Permanentmagnete 73 und 74 und ermöglichen im Vergleich zum Grundkörper 31 bei gleichem Bauvolumen eine höhere magnetische Flussdichte, so dass bei Verwendung des in 7 dargestellten Läufers 46 eine höhere Tragkraft gewährleistet ist, ohne dass hierzu Änderungen am Läufer 46 erforderlich sind. Der Bewegungsweg 76 ist aufgrund der Wirkung der Permanentmagnetanordnungen 71, 72 parallel zur ersten Erstreckungsrichtung 65 ausgerichtet.At the in 9 illustrated basic body 61 it is a variant of the basic body 31 as he is in the 6 is shown. In this case, the coil arrangement corresponds 70 a doubling of the coil arrangement 40 , In contrast to this basic body 31 are at the base body 61 the permanent magnet arrangements 71 . 72 each from river collector bars 75 bounded. By way of example, it is provided that the longest edges of the flow collector strips are parallel to the first extension direction 65 and transverse to the second direction of extent 66 are aligned. The river collector bars 75 serve to concentrate the magnetic fluxes of the permanent magnets 73 and 74 and allow compared to the main body 31 at the same volume of construction, a higher magnetic flux density, so that when using the in 7 shown runner 46 a higher load capacity is ensured without this changes the runner 46 required are. The path of movement 76 is due to the effect of the permanent magnet arrangements 71 . 72 parallel to the first direction of extent 65 aligned.

Der in 10 dargestellte Grundkörper 81 weist prinzipiell die gleiche Aufbauweise wie der Grundkörper 31 auf, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die Spulen 83 kreisförmig mit gleicher Winkelteilung bezogen auf einen Kreismittelpunkt angeordnet sind. Dementsprechend sind nicht dargestellte Mittelachsen benachbarter Spulen 83 in gleicher Teilung zueinander angeordnet. Die Spulen 83 bestimmen einen kreisförmigen Bewegungsweg 94 für den in 11 dargestellten Läufer 96. Exemplarisch ist vorgesehen, dass den Spulen 83 der Spulenanordnung 90 sowohl radial innenliegend als auch radial außenliegend jeweils eine ringförmig ausgebildete Permanentmagnetanordnung 91, 92 zugeordnet ist. Exemplarisch sind die Permanentmagnetanordnungen 91, 92 jeweils als axial magnetisierte Ringmagnete ausgebildet, so dass an der in 10 sichtbaren Oberseite des Grundkörpers 81 beispielsweise jeweils der Nordpol der Permanentmagnetanordnungen 91, 92 zu sehen ist.The in 10 illustrated basic body 81 basically has the same structure as the main body 31 but differs in that the coils 83 are arranged circular with the same angular pitch with respect to a circle center. Accordingly, central axes, not shown, of adjacent coils 83 arranged in the same pitch to each other. The spools 83 determine a circular path of movement 94 for the in 11 illustrated runners 96 , As an example, it is provided that the coils 83 the coil arrangement 90 both radially inwardly and radially outwardly each have a ring-shaped permanent magnet arrangement 91 . 92 assigned. Exemplary are the permanent magnet arrangements 91 . 92 each formed as axially magnetized ring magnets, so that at the in 10 visible top of the body 81 for example, in each case the north pole of the permanent magnet arrangements 91 . 92 you can see.

Der Läufer 96 weist exemplarisch den gleichen Durchmesser wie der Grundkörper 81 auf und ist grundsätzlich in gleicher Weise wie der Läufer 16 gemäß der Darstellung der 4 aufgebaut. Abweichend vom Aufbau des Läufers 16 ist beim Läufer 96 eine Segmentierung des Supraleiters 98 in kreisringförmige Abschnitte vorgesehen, wobei zwischen den Supraleiter-Segmenten 98 jeweils Füllelemente 101 angeordnet sind, so dass der Läufer 96 eine im Wesentlichen ebene Oberfläche aufweist. Exemplarisch ist ferner vorgesehen, dass das die Supraleiter-Segmente 98 für eine feld-synchrone Betriebsweise radial innenliegenden und radial außen liegend jeweils in axialer Richtung „programmierte“, auf die Permanentmagnetanordnungen 91, 92 abgestimmte Magnetprägebereiche 99 aufweisen. Ferner weisen die Supraleiter-Segmente 98 zwischen diesen Magnetprägebereichen 99 zirkular „programmierte“ Magnetprägebereiche 100, die auf Wandermagnetfelder der Spulenanordnung 90 abgestimmt sind, auf und die bei einer nicht dargestellten Ausführungsform auf genau einen Magnetprägebereich reduziert sein kann. Vorzugsweise ist der Läufer 36 ohne eine Bereitstellung von Spulenströmen an die Spulenanordnung 90 schwebend frei drehbeweglich gegenüber dem Grundkörper gelagert. Bei einer Bereitstellung von Spulenströmen an die Spulenanordnung 90 tritt zusätzlich eine magnetische Wechselwirkung zwischen den Magnetprägebereichen 100 und den Wandermagnetfeldern der Spulenanordnung 90 auf, durch die eine Drehmomenteinleitung auf den Läufer 96 bewirkt werden kann. Damit kann eine nicht dargestellte Bewegungseinrichtung gebildet werden, die in der Art eines Elektromotors betreibbar ist. Wird diese Anordnung synchron oder asynchron und somit ohne eine Magnetfeldprägung im Bereich des Wanderfeldes betrieben, ist es vorteilhaft, wenn der Ansteuerungseinrichtung 93 ein Positionssensor 95 zugeordnet ist, der zur, exemplarisch kontaktlosen, Erfassung einer relativen Position des Läufers 96 gegenüber dem Grundkörper 81 ausgebildet ist und ein entsprechendes Positionssignal an die Ansteuerungseinrichtung 93 bereitstellt. Hierdurch kann ein geregelter Betrieb für die Spulenanordnung 90 vorgesehen werden.The runner 96 exemplarily has the same diameter as the main body 81 on and is basically the same as the runner 16 according to the representation of 4 built up. Deviating from the structure of the runner 16 is with the runner 96 a segmentation of the superconductor 98 provided in annular sections, wherein between the superconductor segments 98 each filling elements 101 are arranged so that the runner 96 has a substantially planar surface. By way of example, it is further provided that this is the superconductor segments 98 for a field-synchronous operation radially inward and radially outward lying respectively in the axial direction "programmed" on the permanent magnet arrangements 91 . 92 coordinated magnetic embossing areas 99 exhibit. Further, the superconductor segments 98 between these magnetic embossing areas 99 Circular "programmed" magnetic embossing areas 100 , which are based on traveling magnetic fields of the coil arrangement 90 are matched, and which may be reduced in one embodiment not shown to exactly one magnetic embossing area. Preferably, the runner 36 without providing coil currents to the coil assembly 90 hovering freely rotatably mounted relative to the body. In a provision of coil currents to the coil assembly 90 In addition, a magnetic interaction occurs between the magnetic embossing areas 100 and the traveling magnetic fields of the coil assembly 90 on, through which a torque introduction to the rotor 96 can be effected. Thus, a movement device, not shown, can be formed, which is operable in the manner of an electric motor. If this arrangement is operated synchronously or asynchronously and thus without magnetic field embossing in the region of the traveling field, it is advantageous if the driving device 93 a position sensor 95 is assigned to the, by way of example contactless, detection of a relative position of the rotor 96 opposite the main body 81 is formed and a corresponding position signal to the control device 93 provides. This allows a controlled operation for the coil assembly 90 be provided.

Bei dem in 12 dargestellten Grundkörper 111 handelt es sich um eine Kombination von mehreren in der 1 dargestellten Grundkörpern 1. Bei einer exemplarischen Verwendung eines oder mehrerer Läufer 16 können nicht eingezeichnete Bewegungswege für die Läufer 16 abschnittsweise fest vorgegeben und abschnittsweise frei gewählt werden. Exemplarisch sind die Läufer 16 derart auf den Grundkörper 111 abgestimmt, dass sie in denjenigen Bereichen des Grundkörpers 111, in denen mehrere Grundkörper 1 aneinander grenzen, durch geeignete Strombeaufschlagung der Spulen 3 sowohl linear als auch rotatorisch bewegt werden können. Damit können die Läufer 16 in diesem Bereich des Grundkörpers 11 bei geeigneter Ansteuerung der zugeordneten Spulenanordnung 10 frei entlang der Erstreckungsrichtungen 5 und 6 bewegt werden und gegebenenfalls auch um eine parallel zu einer Mittelachsen einer Spulen 3 ausgerichtete Rotationsachse rotiert werden. At the in 12 illustrated basic body 111 it is a combination of several in the 1 represented basic bodies 1 , In an exemplary use of one or more runners 16 can not draw motion paths for the runners 16 fixed in sections and freely selected in sections. Exemplary are the runners 16 so on the body 111 that they are in those areas of the main body 111 in which several basic body 1 adjacent to each other, by suitable current application of the coils 3 can be moved both linearly and rotationally. This allows the runners 16 in this area of the body 11 with suitable control of the associated coil arrangement 10 free along the extension directions 5 and 6 be moved and possibly also one parallel to a central axis of a coil 3 aligned rotational axis to be rotated.

Somit kann der Grundkörper 111 beispielsweise in der Art einer Weiche und/oder Drehscheibe genutzt werden, indem er längs der Grundkörper 1 zugeführte Läufer 16 zu den anderen, ebenfalls angekoppelten Grundkörpern 1 bewegt und gegebenenfalls eine Rotation der Läufer 16 herbeiführt, um diese in geeigneter Weise gegenüber den jeweiligen Grundkörpern 11 auszurichten, wie dies in der 12 durch die Pfeile auf den Läufer 16 angedeutet wird. Mit einer derartigen Kombination von Grundkörpern 1 zu dem exemplarisch dargestellten Grundkörper 111 kann somit eine Bewegungseinrichtung geschaffen werden, mit deren Hilfe Läufer 16 entlang fest vorgegebener und/oder frei wählbarer Bewegungswege bewegt werden können. Thus, the main body 111 for example, be used in the manner of a switch and / or turntable by moving along the main body 1 supplied runners 16 to the other, also coupled basic bodies 1 moves and optionally a rotation of the runners 16 brought about to this in a suitable manner with respect to the respective basic bodies 11 to align, as in the 12 through the arrows on the runner 16 is hinted at. With such a combination of basic bodies 1 to the exemplified basic body 111 Thus, a movement device can be created, with the help of runners 16 along fixed predetermined and / or freely selectable movement paths can be moved.

Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Magnetprägebereiche 19, 20, 29, 30, 48, 49 und 50 der Läufer 16, 26 und 46 die gleiche Teilung wie die Spulenanordnungen 10, 40, 60 der zugeordneten Grundkörper 1, 31, 51 aufweisen. Eine derartige Teilung der Magnetprägebereiche 19, 20, 29, 30, 48, 49 und 50 ist für eine Aufbringung von Bewegungs- oder Antriebskräften auf die jeweiligen Läufer 16, 26 und 46 bei einer feld-synchronen Betriebsart vorteilhaft, insbesondere wenn ein ausschließlich gesteuerter Betrieb für die jeweiligen Spulenanordnungen 10, 40, 60 vorgesehen sein soll. As an example, it is provided that the magnetic embossing areas 19 . 20 . 29 . 30 . 48 . 49 and 50 the runner 16 . 26 and 46 the same pitch as the coil arrangements 10 . 40 . 60 the assigned basic body 1 . 31 . 51 exhibit. Such a division of the magnetic embossing areas 19 . 20 . 29 . 30 . 48 . 49 and 50 is for an application of motive or driving forces on the respective runners 16 . 26 and 46 in a field-synchronous mode advantageous, especially if an exclusively controlled operation for the respective coil arrangements 10 . 40 . 60 should be provided.

Unter Einbeziehung eines Signals eines Positionssensors 95, wie er im Zusammenhang mit dem Grundkörper 81 offenbart ist, kann eine geregelte Ansteuerung der Spulenanordnung 90 vorgesehen werden, um wahlweise eine feld-synchrone oder eine feld-asynchrone Betriebsweise vorzusehen. Es versteht sich, dass auch für die Grundkörper 1, 31, 51 und 61 und die zugeordneten Läufer 16, 26, 46 bei Verwendung eines nicht dargestellten Positionssensors ebenfalls ein geregelter Betrieb der jeweiligen Spulenanordnung 10, 40, 60 möglich ist.Including a signal from a position sensor 95 as he relates to the main body 81 can be disclosed, a controlled drive of the coil assembly 90 be provided to provide either a field-synchronous or a field-asynchronous operation. It is understood that even for the main body 1 . 31 . 51 and 61 and the assigned runners 16 . 26 . 46 when using a position sensor, not shown, also a controlled operation of the respective coil assembly 10 . 40 . 60 is possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 4979445 [0002]

Claims

Movement device for moving a runner ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ) relative to a body ( 1 ; 31 ; 51 ; 61 ; 81 ; 111 ), with a basic body ( 1 ; 31 ; 51 ; 61 ; 81 ; 111 ), which is associated with a first magnetic device and with a rotor ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ), to which a second magnetic device is assigned, wherein the first magnetic device and the second magnetic device for a mutual magnetic interaction for the non-contact provision of levitation forces and movement forces from the main body ( 1 ; 31 ; 51 ; 61 ; 81 ; 111 ) on the runner ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ), wherein the one magnetic device on one of the other magnetic device facing surface with a coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ), with a control device ( 12 ; 93 ) electrically connected to coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) and for individual or group-wise current application of the coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) is provided for the provision of electromagnetic fields, wherein the other magnetic device comprises a superconductor ( 18 ; 98 ), characterized in that the driving device ( 12 ; 93 ) for providing coil currents to the coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) is formed by the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) an electromagnetic traveling field or a plurality, in particular synchronously to each other moving, traveling fields for a field-asynchronous motion or a field-synchronous movement of the rotor ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ) relative to the main body ( 1 ; 31 ; 51 ; 61 ; 81 ; 111 ) are available.

Movement device according to claim 1, characterized in that the superconductor ( 18 ; 98 ) at least partially has a magnetic field embossing, which is based on a field-synchronous movement of the rotor ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ) with the electromagnetic fields of the coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) is adjusted.

Moving device according to claim 1 or 2, characterized in that the coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) in a first extension direction ( 5 ; 35 ; 55 ; 65 ) with a first pitch and in a second span ( 6 ; 36 ; 56 ; 66 ) are arranged flat with a second pitch and that an extension of the coil ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) in the respective extension direction substantially the division ( 8th . 9 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) corresponds in the respective extension direction.

Movement device according to claim 3, characterized in that the coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) are each arranged in coil groups, in particular in the same group size, along an axis and that the respective axis parallel to a movement path ( 14 ; 38 ; 76 ; 94 ) of the runner ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ) is arranged.

Moving device according to claim 3, characterized in that each of the coil groups exactly one coil ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) and / or the movement path ( 14 ; 38 ; 76 ; 94 ) is curved, so that the first extension direction ( 5 ; 35 ; 55 ; 65 ) each by a distance between coil axes adjacent arranged coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) is determined.

Movement device according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the first pitch ( 8th ) and the second division ( 9 ) are equal and / or that an extension of the coil in the respective extension direction substantially the division ( 8th . 9 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) corresponds in the respective extension direction.

Moving device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the one magnetic device, in particular the one with the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ), a permanent magnet arrangement ( 41 . 42 ; 71 . 72 ; 91 . 92 Assigned, which is designed for a static provision of a magnetic field directed to the other magnetic device.

Movement device according to one of the preceding claims, characterized in that, preferably as a high-temperature superconductor, in particular from YBa ₂ Cu ₃ O ₇ prepared superconductor ( 18 ; 98 ) in a superconducting state, a plurality of distributed magnetic embossing regions ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ) having.

Moving device according to claim 8, characterized in that adjacent magnetic embossing regions ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ) of the superconductor ( 18 ; 98 ) are each embossed with a corresponding magnetic imprint, in particular with opposite magnetic polarity.

Moving device according to claim 6 or 7, characterized in that the magnetic embossing areas ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ) in a division ( 8th . 9 ), which are an integer multiple of the division ( 8th . 9 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) corresponds in the respective extension direction.

Movement device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the first magnetic device, the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) and that the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) in the first Extension direction ( 5 ; 35 ; 55 ; 65 ) has an extent greater than an extension of the superconductor ( 18 ; 98 ), in particular the magnetic embossing areas ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ), in this direction ( 5 ; 35 ; 55 ; 65 ), and that the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) in the second direction of extension ( 6 ; 36 ; 56 ; 66 ) has an extension which corresponds to an expansion of the superconductor ( 18 ; 98 ), in particular the magnetic embossing areas ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ), in this direction ( 6 ; 36 ; 56 ; 66 ) at least substantially, wherein the superconductor ( 18 ; 98 ) is associated with the second magnetic device.

Movement device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the first magnetic device, the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) and that the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) in each case in two mutually perpendicular directions of extension has an extension which is greater than an extension of the superconductor ( 18 ; 98 ), in particular the magnetic embossing areas ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ) of the superconductor ( 18 ; 98 ), in the respective direction of extent, wherein the superconductor ( 18 ; 98 ) is associated with the second magnetic device.

Movement device according to one of the preceding claims, characterized in that the coils ( 3 ; 44 ; 53 ; 83 ) of the coil arrangement ( 10 . 40 ; 60 ; 70 . 90 ) and the magnetic embossing areas ( 29 . 30 ; 48 . 49 . 50 ; 99 . 100 ) of the superconductor ( 18 ; 98 ) are each arranged on circular paths.

Moving device according to one of the preceding claims, characterized in that the driving device ( 12 ; 93 ) a position sensor ( 95 ) associated with a determination of a position of the runner ( 16 ; 26 ; 46 ; 96 ) relative to the main body ( 1 ; 31 ; 51 ; 61 ; 81 ; 111 ) is formed and the a position-dependent position signal to the drive means ( 12 ; 93 ).