DE102015225611A1

DE102015225611A1 - Permanent magnet assembly

Info

Publication number: DE102015225611A1
Application number: DE102015225611.1A
Authority: DE
Inventors: Frohmut Rösch
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN107017073A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Permanentmagnetanordnung mit einer Vielzahl von quaderförmig ausgebildeten Permanentmagneten (2, 3, 4, 5, 6, 7), die entlang von Matrixspalten (15; 72, 73, 74) und entlang von Matrixzeilen (14; 82, 83, 84) zu einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, wobei die Permanentmagnete (2, 3, 4, 5, 6, 7) jeweils parallel zu einer ihrer Außenkanten magnetisiert sind und in den Matrixspalten (15; 72, 73, 74) und/oder in den Matrixzeilen (14; 82, 83, 84) als Halbach-Anordnung (8, 9) aus wenigstens drei aneinandergereihten Permanentmagneten (2, 3, 4, 5, 6, 7) ausgebildet sind und wobei benachbarte Halbach-Anordnungen (8, 9) einen Abstand (10, 11) zueinander aufweisen, der einer Teilung (12) aneinandergereihter Permanentmagnete (2, 3, 4, 5, 6, 7) der Halbach-Anordnung entspricht, um Zwischenräume (16) zwischen den Halbach-Anordnungen zu bilden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in wenigstens einem der Zwischenräume (16) ein Permanentmagnet (2, 3, 4, 5, 6, 7) angeordnet ist.The invention relates to a permanent magnet arrangement having a multiplicity of parallelepiped-shaped permanent magnets (2, 3, 4, 5, 6, 7) which are arranged along matrix columns (15, 72, 73, 74) and along matrix lines (14, 82, 83, 84) are arranged to a two-dimensional matrix, wherein the permanent magnets (2, 3, 4, 5, 6, 7) are each magnetized parallel to one of its outer edges and in the matrix columns (15; 72, 73, 74) and / or in the matrix rows (14; 82, 83, 84) are formed as Halbach arrangement (8, 9) of at least three juxtaposed permanent magnets (2, 3, 4, 5, 6, 7) and wherein adjacent Halbach arrangements (8, 9 ) have a distance (10, 11) to each other which corresponds to a pitch (12) of juxtaposed permanent magnets (2, 3, 4, 5, 6, 7) of the Halbach arrangement to form spaces (16) between the Halbach arrangements , According to the invention it is provided that in at least one of the intermediate spaces (16) a permanent magnet (2, 3, 4, 5, 6, 7) is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Permanentmagnetanordnung mit einer Vielzahl von quaderförmig ausgebildeten Permanentmagneten, die entlang von Matrixspalten und entlang von Matrixzeilen zu einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind, wobei die Permanentmagnete jeweils parallel zu einer ihrer Außenkanten magnetisiert sind und in den Matrixspalten und/oder in den Matrixzeilen als Halbach-Anordnung aus wenigstens drei aneinandergereihten Permanentmagneten ausgebildet sind und wobei benachbarte Halbach-Anordnungen einen Abstand zueinander aufweisen, der mindestens einer Teilung aneinandergereihter Permanentmagnete der Halbach-Anordnung entspricht, um Zwischenräume zwischen den Halbach-Anordnungen zu bilden.The invention relates to a permanent magnet arrangement having a multiplicity of parallelepiped-shaped permanent magnets which are arranged along matrix columns and along matrix rows into a two-dimensional matrix, wherein the permanent magnets are each magnetized parallel to one of their outer edges and in the matrix columns and / or in the matrix rows Halbach arrangement of at least three juxtaposed permanent magnets are formed and wherein adjacent Halbach arrangements have a distance from one another which corresponds to at least one pitch of juxtaposed permanent magnets of the Halbach arrangement to form spaces between the Halbach arrangements.

Die US 8,009,001 B1 offenbart eine sogenannte Hyper-Halbach-Permanentmagnetanordnung zweiter Ordnung, die eine Vielzahl von benachbart zueinander angeordneten Permanentmagneten umfasst und eine rechteckige Matrix mit Zeilen und Spalten bildet, in denen die jeweiligen Magnetfelder einer ersten Reihe von Permanentmagneten so angeordnet sind, dass sie eine herkömmliche Halbach-Anordnung ersten Ordnung bestimmen und in denen in einer Spaltenrichtung der Permanentmagnetanordnung die jeweiligen Magnetfelder der Permanentmagnete einer zweiten und jeder folgenden Reihe der Permanentmagnetanordnung jeweils im Gegenuhrzeigersinn gedreht um eine Achse senkrecht zur Spaltenrichtung durch aufeinanderfolgende 90-Grad-Drehungen relativ zu denen der unmittelbar vorhergehenden Zeile ausgerichtet sind.The US 8,009,001 B1 discloses a so-called second-order hyper-Halbach permanent magnet arrangement comprising a plurality of adjacent permanent magnets and forming a rectangular array with rows and columns in which the respective magnetic fields of a first row of permanent magnets are arranged to be a conventional half-axis. In a column direction of the permanent magnet arrangement, the respective magnetic fields of the permanent magnets of a second and each subsequent row of the permanent magnet arrangement are respectively counterclockwise rotated about an axis perpendicular to the column direction by successive 90 degree rotations relative to those of the immediately preceding row are.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Permanentmagnetanordnung bereitzustellen, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The object of the invention is to provide a permanent magnet arrangement which has a high efficiency.

Diese Aufgabe wird für eine Permanentmagnetanordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass in wenigstens einem der Zwischenräume ein Permanentmagnet angeordnet ist. Durch das Ausfüllen eines oder mehrerer Zwischenräume in der Permanentmagnetanordnung kann eine Optimierung einer Flussdichteverteilung und/oder eines absoluten Betrags des von der Permanentmagnetanordnung bereitgestellten magnetischen Flusses erreicht werden. Vorzugsweise entspricht ein Abstand zwischen benachbarten Halbach-Anordnungen einem ganzzahligen Vielfachen einer Teilung aneinandergereihter Permanentmagnete der Halbach-Anordnung.This object is achieved for a permanent magnet arrangement of the type mentioned with the features of claim 1. It is provided that in at least one of the interspaces, a permanent magnet is arranged. By filling one or more gaps in the permanent magnet assembly, optimization of a flux density distribution and / or an absolute amount of the magnetic flux provided by the permanent magnet assembly can be achieved. Preferably, a distance between adjacent Halbach arrangements corresponds to an integer multiple of a pitch of juxtaposed permanent magnets of the Halbach arrangement.

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

Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Magnetisierung des Permanentmagneten, der in einem der Zwischenräume angeordnet ist, quer zu einer Erstreckung der Matrixspalten und Matrixzeilen ausgerichtet ist. Hierunter ist eine Magnetisierung zu verstehen, die senkrecht, orthogonal oder rechtwinklig zu den Magnetsierungen der umliegend angeordneten Permanentmagnete der Halbach-Anordnung ausgerichtet ist.It is preferably provided that a magnetization of the permanent magnet, which is arranged in one of the intermediate spaces, is oriented transversely to an extension of the matrix columns and matrix rows. This is to be understood as a magnetization which is oriented perpendicularly, orthogonally or at right angles to the magnetizations of the peripherally arranged permanent magnets of the Halbach arrangement.

Zweckmäßig ist es, wenn Permanentmagnete der Halbach-Anordnungen, deren Magnetisierung quer zur Erstreckung der Matrixspalten und Matrixzeilen ausgerichtet ist, als gemeinsame Knoten von zwei zueinander senkrecht ausgerichteten Halbach-Anordnungen innerhalb der zweidimensionalen Matrix dienen. Hierdurch wird hinsichtlich der Halbach-Anordnungen eine vorteilhafte Ausnutzung derjenigen Permanentmagnete erreicht, die quer zur Erstreckung der Matrixspalten und Matrixzeilen ausgerichtet sind. Diese Permanentmagnete sind jeweils an Kreuzungen rechtwinklig zueinander ausgerichteter Halbach-Anordnungen angeordnet und bilden somit einen gemeinsamen Knoten für die beiden sich kreuzenden Halbach-Anordnungen.It is expedient if permanent magnets of the Halbach arrangements whose magnetization is oriented transversely to the extension of the matrix columns and matrix rows serve as common nodes of two mutually vertically aligned Halbach arrangements within the two-dimensional matrix. As a result, with regard to the Halbach arrangements, an advantageous utilization of those permanent magnets is achieved which are oriented transversely to the extension of the matrix columns and matrix rows. These permanent magnets are arranged in each case at intersections of Halbach arrangements oriented at right angles to each other and thus form a common node for the two intersecting Halbach arrangements.

Vorteilhaft ist es, wenn in wenigstens einem der Zwischenräume ein Permanentmagnet angeordnet ist, dessen Magnetisierung längs der Erstreckung der Matrixspalten oder längs der Matrixzeilen ausgerichtet ist und der gleichsinnig zu genau einem angrenzenden Permanentmagnet magnetisiert ist. Dabei ist vorgesehen, dass dieser Permanentmagnet angrenzend zu anderen, ebenfalls längs der Erstreckung der Matrixspalten oder längs der Matrixzeilen magnetisierten Permanentmagneten angeordnet ist, wobei lediglich die Magnetisierung genau eines weiteren angrenzenden Permanentmagneten identisch mit der Magnetisierung des im Zwischenraum angeordneten Permanentmagneten ist. Exemplarisch ist vorgesehen, dass der im Zwischenraum angeordnete Permanentmagnet in der Mitte einer kreuzförmig ausgebildeten Permanentmagnetgruppe angeordnet ist.It is advantageous if a permanent magnet is arranged in at least one of the intermediate spaces, whose magnetization is aligned along the extension of the matrix columns or along the matrix rows and which is magnetized in the same direction to exactly one adjacent permanent magnet. It is provided that this permanent magnet is arranged adjacent to other, also along the extension of the matrix columns or along the matrix lines magnetized permanent magnet, wherein only the magnetization of exactly one other adjacent permanent magnet is identical to the magnetization of the permanent magnet arranged in the space. By way of example, it is provided that the permanent magnet arranged in the intermediate space is arranged in the middle of a cross-shaped permanent magnet group.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass mehrere in den Zwischenräumen angeordnete, insbesondere sämtliche in den Zwischenräumen angeordnete, Permanentmagnete spaltenweise und/oder zeilenweise eine quer zur Erstreckung der Matrixspalten und Matrixzeilen ausgerichtete Magnetisierung aufweisen. Wahlweise kann vorgesehen sein, dass nur ein Teil der Zwischenräume mit Permanentmagneten bestückt ist, die eine quer zur Erstreckung der Matrixspalten und Matrixzeilen ausgerichtete Magnetisierung aufweisen oder dass sämtliche der Zwischenräume mit derartig magnetisierten Permanentmagneten bestückt sind.It is preferably provided that a plurality of permanent magnets arranged in the intermediate spaces, in particular all the permanent magnets disposed in the interstices, have, in columns and / or in rows, magnetization oriented transversely to the extension of the matrix columns and matrix rows. Optionally, it may be provided that only a part of the intermediate spaces is equipped with permanent magnets which have a magnetization oriented transversely to the extension of the matrix columns and matrix rows, or that all of the intermediate spaces are equipped with such magnetized permanent magnets.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die in den Zwischenräumen angeordneten Permanentmagnete spaltenweise und/oder zeilenweise gleichsinnig magnetisiert sind. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass jeweils spaltenweise in den Zwischenräumen angeordnete Permanentmagnete gleichsinnig magnetisiert sind und dass benachbarte Spalten von Permanentmagneten, die in den Zwischenräumen angeordnet sind, gegensinnig magnetisiert sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sämtliche in den Zwischenräumen angeordneten Permanentmagneten die gleiche magnetische Orientierung aufweisen. In a further embodiment of the invention, it is provided that the permanent magnets arranged in the intermediate spaces are magnetized in columns in the same direction and / or in rows in the same direction. By way of example, provision can be made for permanent magnets which are arranged in columns in the intermediate spaces to be magnetized in the same direction and for adjacent columns of permanent magnets which are arranged in the intermediate spaces to be magnetized in opposite directions. It is preferably provided that all the permanent magnets arranged in the intermediate spaces have the same magnetic orientation.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass in Zwischenräumen zwischen zeilenweise angeordneten Halbach-Anordnungen jeweils zeilenweise gleichsinnig magnetisierte Permanentmagnete angeordnet sind, die Permanentmagnetzeilen bilden, und dass Permanentmagnete benachbarter Permanentmagnetzeilen gleichsinnig magnetisiert sind. It is preferably provided that in each case in-between magnetized permanent magnets are arranged in interspaces between line-wise arranged Halbach arrangements, which form permanent magnet rows, and that permanent magnets of adjacent permanent magnet rows are magnetized in the same direction.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Zwischenräumen zwischen zeilenweise benachbart angeordneten Halbach-Anordnungen jeweils zeilenweise aneinandergereihte Permanentmagnete mit quer zur Erstreckung der Matrixspalten und Matrixzeilen ausgerichteter, gleichsinniger Magnetisierung angeordnet sind. Hierdurch werden die zeilenweise angeordneten Halbach-Anordnungen jeweils durch Permanentmagnetreihen voneinander beabstandet, wobei diese Permanentmagnetreihen sich ebenfalls jeweils über eine gesamte Matrixzeile erstrecken und vorzugsweise aus identisch ausgebildeten und ausgerichteten Permanentmagneten zusammengestellt sind.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that in each case between row-wise adjacently arranged Halbach arrangements each line by line lined up permanent magnets are arranged with transversely to the extension of the matrix columns and matrix lines aligned, same direction magnetization. As a result, the row-wise arranged Halbach arrangements are each spaced from each other by permanent magnet rows, these permanent magnet rows likewise each extend over an entire matrix row and are preferably composed of identically designed and aligned permanent magnets.

Zweckmäßig ist es, wenn eine Anzahl von Matrixspalten gleich einer Anzahl von Matrixzeilen ist und dass sich Halbach-Anordnungen entlang von Außenkanten der Matrix erstrecken. Hierdurch lassen sich vorteilhafte Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Halbach-Anordnungen erzielen, die in einer homogenen Flussdichteverteilung mit einem überdurchschnittlich hohen Betrag der maximalen Flussdichte resultieren und damit den gewünschten hohen magnetischen Wirkungsgrad für die Permanentmagnetanordnung gewährleistenIt is expedient if a number of matrix columns is equal to a number of matrix rows and that Halbach arrangements extend along outer edges of the matrix. As a result, advantageous interactions between the individual Halbach arrangements can be achieved which result in a homogeneous flux density distribution with an above-average amount of the maximum flux density and thus ensure the desired high magnetic efficiency for the permanent magnet arrangement

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:Advantageous embodiments of the invention are illustrated in the drawing. Hereby shows:

1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 1 a schematic plan view of a first embodiment of a permanent magnet arrangement,

2 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 2 a schematic plan view of a second embodiment of a permanent magnet arrangement,

3 eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 3 a schematic plan view of a third embodiment of a permanent magnet arrangement,

4 eine schematische Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 4 1 is a schematic plan view of a fourth embodiment of a permanent magnet arrangement,

5 eine schematische Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 5 a schematic plan view of a fifth embodiment of a permanent magnet arrangement,

6 eine schematische Draufsicht auf eine sechste Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 6 a schematic plan view of a sixth embodiment of a permanent magnet arrangement,

7 eine schematische Draufsicht auf eine siebte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 7 a schematic plan view of a seventh embodiment of a permanent magnet arrangement,

8 eine schematische Draufsicht auf eine achte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, 8th a schematic plan view of an eighth embodiment of a permanent magnet arrangement,

9 eine schematische Draufsicht auf eine neunte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung, und 9 a schematic plan view of a ninth embodiment of a permanent magnet arrangement, and

10 eine schematische Draufsicht auf eine zehnte Ausführungsform einer Permanentmagnetanordnung. 10 a schematic plan view of a tenth embodiment of a permanent magnet assembly.

Für die nachstehende Beschreibung der 1 bis 10 wird rein exemplarisch davon ausgegangen, dass sämtliche der Permanentmagnete 2 bis 7 jeweils kubisch ausgeführt sind und in einer gemeinsamen Ebene, die der Darstellungsebene der 1 bis 10 entspricht, angeordnet sind. Ferner wird rein exemplarisch davon ausgegangen, dass die Permanentmagnete 2 bis 7 unmittelbar angrenzend zueinander, insbesondere in direktem körperlichen Kontakt zueinander, angeordnet sind und jeweils den gleichen magnetischen Fluss bereitstellen.For the description below the 1 to 10 is purely exemplary assumed that all of the permanent magnets 2 to 7 are executed cubically and in a common plane, the representation of the 1 to 10 corresponds, are arranged. Furthermore, it is purely exemplary assumed that the permanent magnets 2 to 7 immediately adjacent to each other, in particular in direct physical contact with each other, are arranged and each provide the same magnetic flux.

Beispielhaft sind alle in den 1 bis 10 dargestellten, unterschiedlichen Ausführungsformen von Permanentmagnetanordnungen 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 und 91 als 7×7-Matrix ausgebildet, umfassen also rein exemplarisch maximal neunundvierzig in nachstehend näher beschriebenen Matrixzeilen und Matrixspalten angeordnete Permanentmagnete 2 bis 7. Nicht dargestellte Ausführungsformen von Permanentmagnetanordnungen weisen quadratische Grundflächen oder rechteckige Grundflächen mit abweichender Anzahl von Permanentmagneten auf.All are exemplary in the 1 to 10 illustrated, different embodiments of permanent magnet arrangements 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 . 81 and 91 formed as a 7 × 7 matrix so include purely exemplary maximum of forty-four arranged in the matrix lines and matrix columns described in more detail below permanent magnets 2 to 7 , Not shown embodiments of permanent magnet arrangements have square bases or rectangular bases with different numbers of permanent magnets.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der einzelnen Permanentmagnete 2 bis 7 und ihrer Positionierung innerhalb der jeweiligen Permanentmagnetanordnung 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 und 91 werden in allen Figuren diejenigen Permanentmagnete mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, deren Magnetisierung die gleiche Orientierung aufweist. Ferner wird im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen der 1 bis 8 davon ausgegangen, dass zwischen den aus dem Stand der Technik bekannten Halbach-Anordnungen 8, 9, die gekreuzt zueinander angeordnet sind, Zwischenräume 16 vorgesehen sind. Diese Zwischenräume 16 sind gemäß den Ausführungsbeispielen der 1 bis 8 an Matrixpositionen 2/2, 2/4, 2/6, 4/2, 4/4, 4/6, 6/2, 6/4, 6/6 vorgesehen, wobei die vorgenannten Matrixpositionen ausgehend von dem in den jeweiligen 1 bis 9 dargestellten linken unteren Permanentmagnet 2 ermittelt werden. Dementsprechend sind in der 1 rein exemplarisch die in den jeweiligen Ecken der Permanentmagnetanordnung 1 vorgesehenen Permanentmagnete 2, 3 mit den Matrixpositionen 1/1, 1/7, 7/1 und 7/7 bezeichnet. Ferner sind die Ausrichtungen der Permanentmagnete, die in den Zwischenräumen 16 angeordnet sind, rein exemplarisch. Die jeweiligen Permanentmagnete können auch mit anderer räumlicher Ausrichtung in den jeweiligen Zwischenräumen 16 angeordnet werden.To simplify the description of the individual permanent magnets 2 to 7 and their positioning within each Permanent magnet assembly 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 . 81 and 91 In all figures, those permanent magnets are provided with the same reference numeral whose magnetization has the same orientation. Furthermore, in connection with the embodiments of the 1 to 8th assumed that between the Halbach arrangements known from the prior art 8th . 9 , which are arranged crossed to each other, spaces 16 are provided. These spaces 16 are according to the embodiments of the 1 to 8th at matrix positions 2/2, 2/4, 2/6, 4/2, 4/4, 4/6, 6/2, 6/4, 6/6 provided, wherein the aforementioned matrix positions starting from the in the respective 1 to 9 illustrated left lower permanent magnet 2 be determined. Accordingly, in the 1 purely exemplary in the respective corners of the permanent magnet arrangement 1 provided permanent magnets 2 . 3 labeled with the matrix positions 1/1, 1/7, 7/1 and 7/7. Further, the orientations of the permanent magnets are in the spaces between 16 are arranged, purely exemplary. The respective permanent magnets can also be used with different spatial orientation in the respective spaces 16 to be ordered.

Da sich die in den 1 bis 10 dargestellten, unterschiedlichen Ausführungsformen von Permanentmagnetanordnungen 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91 und 101 jeweils nur durch die Anordnung der einzelnen Permanentmagnete 2 bis 7 voneinander unterscheiden, werden in der nachstehenden Beschreibung dieser unterschiedlichen Ausführungsformen stets die gleichen Bezugszeichen für die Permanentmagnete 2 bis 7 benutzt. Since the in the 1 to 10 illustrated, different embodiments of permanent magnet arrangements 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 . 81 . 91 and 101 in each case only by the arrangement of the individual permanent magnets 2 to 7 In the following description of these different embodiments, the same reference numerals will always be used for the permanent magnets 2 to 7 used.

Bei den Permanentmagneten 2 bis 7 wird rein exemplarisch davon ausgegangen, dass die Pfeilrichtung die Magnetisierungsrichtung innerhalb der jeweiligen Permanentmagnete 2 bis 7 symbolisiert. Dabei ist beim Permanentmagnet 2, der quer zur Darstellungsebene der 1 bis 7 magnetisiert ist, lediglich die Pfeilspitze sichtbar, während beim Permanentmagnet 3, der ebenfalls quer zur Darstellungsebene der 1 bis 7 magnetisiert ist, lediglich das Pfeilende sichtbar ist. Rein exemplarisch umfassen sämtliche der Ausführungsformen von Permanentmagnetanordnungen 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71 und 81, wie sie in den 1 bis 8 dargestellt sind, jeweils wenigstens eine der Halbach-Anordnungen 8, 9, die beispielhaft aus jeweils sieben Permanentmagneten aus der Gruppe der Permanentmagnete 2 bis 7 gebildet sind. With the permanent magnets 2 to 7 is purely exemplary assumed that the direction of the arrow, the magnetization direction within the respective permanent magnets 2 to 7 symbolizes. It is the permanent magnet 2 which is transverse to the representation plane of the 1 to 7 is magnetized, only the arrowhead visible, while the permanent magnet 3 , which is also transverse to the representation level of 1 to 7 magnetized, only the arrow end is visible. By way of example only, all of the embodiments of permanent magnet arrangements include 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 and 81 as they are in the 1 to 8th are shown, in each case at least one of the Halbach arrangements 8th . 9 , the example of seven permanent magnets from the group of permanent magnets 2 to 7 are formed.

Für die weitere Beschreibung der Permanentmagnetanordnungen 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71 und 81 wird davon ausgegangen, dass parallel zueinander ausgerichtete Halbach-Anordnungen 8, 9 jeweils einen Abstand 10, 11 zueinander aufweisen, der einer Teilung 12 zwischen den einzelnen Permanentmagenten 2 bis 7 entspricht. Ferner ist rein beispielhaft vorgesehen, dass sich Halbach-Anordnungen 8 jeweils längs einer Matrixzeile 14 erstrecken, während sich Halbach-Anordnungen 9 jeweils längs einer Matrixspalte 15 erstrecken.For the further description of the permanent magnet arrangements 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 and 81 It is assumed that parallel aligned Halbach arrangements 8th . 9 each one distance 10 . 11 to each other, of a division 12 between the individual permanent magents 2 to 7 equivalent. Furthermore, it is provided purely by way of example that Halbach arrangements 8th each along a matrix line 14 extend while Halbach arrangements 9 each along a matrix column 15 extend.

Bei den Ausführungsformen von Permanentmagnetanordnungen 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71 und 81 gemäß den 1 bis 8 ist ferner vorgesehen, dass sich die Halbach-Anordnungen 8, 9 jeweils einfach oder mehrfach kreuzen, wobei die Halbach-Anordnungen 8, 9 derart angeordnet sind, dass die Knoten oder Kreuzungen der Halbach-Anordnungen 8, 9 jeweils durch quer zu den Matrixzeilen 14 und den Matrixspalten 15 magnetisierte Permanentmagnete 2, 3 gebildet werden. Aufgrund dieser gekreuzten Anordnung der Halbach-Anordnungen 8, 9 ergeben sich jeweils zwischen benachbart angeordneten Halbach-Anordnungen 8, 9 sowohl in Richtung der Matrixzeilen 14 als auch in Richtung der Matrixspalten 15 Zwischenräume 16, die in den nachstehend näher beschriebenen Ausführungsformen der Permanentmagnetanordnungen 1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 zumindest teilweise mit unterschiedlich ausgerichteten Permanentmagneten 2 bis 7 ausgefüllt sind.In the embodiments of permanent magnet arrangements 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 and 81 according to the 1 to 8th It is further contemplated that the Halbach arrangements 8th . 9 each one or more times cross, the Halbach arrangements 8th . 9 are arranged such that the nodes or intersections of the Halbach arrangements 8th . 9 each through transverse to the matrix rows 14 and the matrix columns 15 magnetized permanent magnets 2 . 3 be formed. Because of this crossed arrangement of Halbach arrangements 8th . 9 each result between adjacent arranged Halbach arrangements 8th . 9 both in the direction of the matrix lines 14 as well as in the direction of the matrix columns 15 interspaces 16 , which in the embodiments of the permanent magnet arrangements described in more detail below 1 . 21 . 31 . 41 . 51 . 61 . 71 . 81 at least partially with differently oriented permanent magnets 2 to 7 are filled.

Bei der in 1 dargestellten Permanentmagnetanordnung 1 sind nur außenliegende Zwischenräume 16, also diejenigen Zwischenräume 16, die den geringsten Abstand zu Eckbereichen der Permanentmagnetanordnung 1 aufweisen, mit Permanentmagneten 2, 3 bestückt, während innenliegende Zwischenräume 16 freigehalten sind. Die Magnetisierungen der in den außenliegenden Zwischenräumen 16 angeordneten Permanentmagneten 2, 3 sind derart gewählt, dass längs einer Diagonalen 17 bzw. 18 benachbart angeordnete Permanentmagnete 2, 3 jeweils eine gegensinnige Magnetisierung aufweisen.At the in 1 shown permanent magnet arrangement 1 are only external spaces 16 So those spaces 16 , which is the smallest distance to corner regions of the permanent magnet arrangement 1 have, with permanent magnets 2 . 3 equipped, while internal gaps 16 are kept free. The magnetizations of in the outer spaces 16 arranged permanent magnets 2 . 3 are chosen such that along a diagonal 17 respectively. 18 adjacent arranged permanent magnets 2 . 3 each have an opposite magnetization.

Bei der in 2 dargestellten Permanentmagnetanordnung 21 sind sämtliche Zwischenräume 16 mit Permanentmagneten 2 bestückt.At the in 2 shown permanent magnet arrangement 21 are all spaces 16 with permanent magnets 2 stocked.

Bei der in 3 dargestellten Permanentmagnetanordnung 31 sind die außenliegenden Zwischenräume 16 mit Permanentmagneten 2 bestückt, während die übrigen, innenliegenden Zwischenräume 16 mit Permanentmagneten 3 bestückt sind.At the in 3 shown permanent magnet arrangement 31 are the outer spaces 16 with permanent magnets 2 stocked, while the remaining, interior spaces 16 with permanent magnets 3 are equipped.

Bei der in 4 dargestellten Permanentmagnetanordnung 41 handelt es sich um eine Variante der Permanentmagnetanordnung 1 gemäß der 1, bei der zusätzlich zu den Permanentmagneten 2, 3 in den außenliegenden Zwischenräumen 16 auch die innenliegenden Zwischenräume 16 mit Permanentmagneten 4 bis 7 bestückt sind. Dabei ist eine Magnetisierung der Permanentmagnete 4 bis 7, die in den innenliegenden Zwischenräumen 16 angeordnet sind, jeweils gleichsinnig zur Magnetisierung der Permanentmagnete 4 bis 7 der jeweils benachbart außenliegend angebrachten Halbach-Anordnungen 8, 9 ausgerichtet.At the in 4 shown permanent magnet arrangement 41 it is a variant of the permanent magnet arrangement 1 according to the 1 in addition to the permanent magnets 2 . 3 in the outer spaces 16 also the inside spaces 16 with permanent magnets 4 to 7 are equipped. Here is a magnetization of the permanent magnets 4 to 7 that in the interior spaces 16 are arranged, in each case in the same direction to the magnetization of the permanent magnets 4 to 7 each one adjacent outboard mounted Halbach assemblies 8th . 9 aligned.

Bei der in 5 dargestellten Permanentmagnetanordnung 51 handelt es sich um eine Variante der Permanentmagnetanordnung 41 gemäß der 4, bei der abweichend von der Ausführungsform gemäß der 4 die in den innenliegenden Zwischenräumen 16 angeordneten Permanentmagnete 4 bis 7 bezogen auf einen innenliegenden, ohne Permanentmagnet 2 bis 7 verbliebenen Zwischenraum 16 eine zirkulare, jeweils um 90 Grad abweichende Magnetisierung aufweisen.At the in 5 shown permanent magnet arrangement 51 it is a variant of the permanent magnet arrangement 41 according to the 4 in which, unlike the embodiment according to the 4 those in the interior spaces 16 arranged permanent magnets 4 to 7 based on an internal, without permanent magnet 2 to 7 remaining space 16 have a circular, each deviating by 90 degrees magnetization.

Bei der in 6 dargestellten Permanentmagnetanordnung 61 handelt es sich ebenfalls um eine Variante der Permanentmagnetanordnung 41 gemäß der 4, bei der abweichend von der Ausführungsform gemäß der 4 die in den innenliegenden Zwischenräumen 16 angeordneten Permanentmagnete 4 bis 7 jeweils mit einer normal zu einer benachbart angeordneten Außenkante 62 bis 65 ausgerichteten Magnetisierung versehen sind.At the in 6 shown permanent magnet arrangement 61 it is also a variant of the permanent magnet arrangement 41 according to the 4 in which, unlike the embodiment according to the 4 those in the interior spaces 16 arranged permanent magnets 4 to 7 each with a normal to an adjacently arranged outer edge 62 to 65 aligned magnetization are provided.

Bei der in 7 dargestellten Permanentmagnetanordnung 71 ist vorgesehen, dass in den Zwischenräumen 16 der zweiten Matrixspalte 72 die Permanentmagnete 5 und in der sechsten Matrixspalte 74 die Permanentmagnete 4 angeordnet sind, während in der vierten Matrixspalte 73 die Permanentmagnete 6, 7 angeordnet sind.At the in 7 shown permanent magnet arrangement 71 is provided that in the interstices 16 the second matrix column 72 the permanent magnets 5 and in the sixth matrix column 74 the permanent magnets 4 are arranged while in the fourth matrix column 73 the permanent magnets 6 . 7 are arranged.

Bei der in 8 dargestellten Permanentmagnetanordnung 81 sind in den zweiten, vierten und sechsten Matrixzeilen 82, 83, 84 jeweils zeilenweise gleichartig magnetisierte Permanentmagnete 2 bzw. 3 angeordnet.At the in 8th shown permanent magnet arrangement 81 are in the second, fourth and sixth matrix lines 82 . 83 . 84 in each case line-like magnetized permanent magnets 2 respectively. 3 arranged.

Bei der in 9 dargestellten Permanentmagnetanordnung 91 sind rein exemplarisch jeweils abwechselnd Halbach-Anordnungen 8 und Permanentmagnetreihen 92, 93, 94 zeilenweise angeordnet. Dabei umfassen die Permanentmagnetreihen 92 und 94 jeweils zeilenweise angeordnete Permanentmagnete 3, während die Permanentmagnetreihe 93 zeilenweise angeordnete Permanentmagnete 2 umfasst. Bei der in 10 dargestellten Permanentmagnetanordnung 101 sind rein exemplarisch zeilenweise ausgerichtete Halbach-Anordnungen 8 vorgesehen. Zwischen den Halbach-Anordnungen 8 sind exemplarisch Permanentmagnetreihen 102, 103, 104, 105 ebenfalls zeilenweise angeordnet. Dabei umfasst die Permanentmagnetreihe 102 rein exemplarisch aneinander gereihte Permanentmagnete 3. Die unmittelbar an die Permanentmagnetreihe 102 angrenzende Permanentmagnetreihe 103 umfasst beispielhaft aneinander gereihte Permanentmagnete 4. Dementsprechend sind die jeweils angrenzenden Halbach-Anordnungen 8 um eine doppelte Teilung der Permanentmagnete innerhalb der Halbach-Anordnung 8 voneinander beabstandet.At the in 9 shown permanent magnet arrangement 91 are purely exemplary in each case alternately Halbach arrangements 8th and permanent magnet rows 92 . 93 . 94 arranged line by line. In this case, the permanent magnet rows comprise 92 and 94 each line-wise arranged permanent magnets 3 while the permanent magnet series 93 Line by line arranged permanent magnets 2 includes. At the in 10 shown permanent magnet arrangement 101 are purely exemplary line by line aligned Halbach arrangements 8th intended. Between the Halbach arrangements 8th are exemplary permanent magnet series 102 . 103 . 104 . 105 also arranged line by line. In this case, the permanent magnet series comprises 102 purely exemplarily juxtaposed permanent magnets 3 , The directly to the permanent magnet series 102 adjacent permanent magnet series 103 includes exemplary juxtaposed permanent magnets 4 , Accordingly, the respective adjacent Halbach arrangements 8th by a double division of the permanent magnets within the Halbach arrangement 8th spaced apart.

Die von einer Halbach-Anordnung 8 getrennten Permanentmagnetreihen 104 und 105 umfassen aneinandergereihte Permanentmagnete 7.The of a Halbach arrangement 8th separate permanent magnet rows 104 and 105 include juxtaposed permanent magnets 7 ,

Durch die reihenweise Anordnung von Permanentmagneten zwischen den Halbach-Anordnungen können bei einer nicht dargestellten Ausführungsform als Variante der Ausführungsform gemäß der 10 die Permanentmagnete der Halbach-Anordnungen und der benachbarten Permanentmagnetreihen in Zeilenrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Ergänzend oder alternativ können bei einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform als weitere Variante der Ausführungsform gemäß der 10 benachbarte Permanentmagnetreihen mit um 90 Grad versetzt zueinander ausgerichteter Magnetsierung versehen sein und jeweils durch Halbach-Anordnungen getrennt angeordnet sein.The row-wise arrangement of permanent magnets between the Halbach arrangements can, in a non-illustrated embodiment as a variant of the embodiment according to the 10 the permanent magnets of the Halbach arrangements and the adjacent rows of permanent magnets can be arranged offset to one another in the row direction. Additionally or alternatively, in a likewise not illustrated embodiment as a further variant of the embodiment according to the 10 adjacent permanent magnet rows with offset by 90 degrees to each other aligned magnetization and be arranged separately by Halbach arrangements.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US8009001 B1 [0002]

Claims

Permanent magnet arrangement with a multiplicity of parallelepiped-shaped permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ), which run along matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) and along matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) are arranged to a two-dimensional matrix, wherein the permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) are each magnetized parallel to one of their outer edges and in the matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) and / or in the matrix rows ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) as a Halbach arrangement ( 8th . 9 ) of at least three juxtaposed permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) and adjacent Halbach arrangements ( 8th . 9 ) a distance ( 10 . 11 ) of at least one division ( 12 ) juxtaposed permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) of the Halbach arrangement ( 8th . 9 ) corresponds to spaces ( 16 ) between the Halbach arrangements ( 8th . 9 ), characterized in that in at least one of the spaces ( 16 ) a permanent magnet ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) is arranged.

Permanent magnet arrangement according to claim 1, characterized in that a magnetization of the permanent magnet ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) located in one of the interstices ( 16 ), transverse to an extension of the matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) and matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 ) is aligned.

Permanent magnet arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) of the Halbach arrangements ( 8th . 9 ) whose magnetization transversely to the extent of the matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) and matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ), as common nodes of two mutually perpendicular Halbach arrangements ( 8th . 9 ) within the two-dimensional matrix.

Permanent magnet arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in at least one of the intermediate spaces ( 16 ) a permanent magnet ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) whose magnetization along the extension of the matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) or along the matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) and the same direction, in particular to exactly one, adjacent permanent magnet ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) a Halbach arrangement ( 8th . 9 ) is magnetized.

Permanent magnet arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that several in the intermediate spaces ( 16 ), in particular all in the spaces ( 16 ), permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) column by column and / or row by row transverse to the extension of the matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) and matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) have aligned magnetization.

Permanent magnet arrangement according to claim 5, characterized in that in the spaces ( 16 ) arranged permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) are magnetized in columns and / or in rows in the same direction.

Permanent magnet arrangement according to one of the preceding claims, that in interspaces ( 16 ) between row-wise arranged Halbach arrangements ( 8th ) each linewise in the same direction magnetized permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) are arranged, the permanent magnet lines ( 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ), and that permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) of adjacent permanent magnet lines ( 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) are magnetized in the same direction.

Permanent magnet arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in intermediate spaces ( 16 ) between line-wise adjacent Halbach devices ( 8th . 9 ) in each case line by line permanent magnets ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 ) with transverse to the extension of the matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) and matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) aligned, same direction magnetization are arranged.

Permanent magnet arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a number of matrix columns ( 15 ; 72 . 73 . 74 ) equal to a number of matrix lines ( 14 ; 82 . 83 . 84 . 92 . 93 . 94 ; 102 . 103 . 104 . 105 ) and that Halbach arrangements ( 8th . 9 ) along outer edges ( 62 . 63 . 64 . 65 ) of the matrix.