DE102018214102A1

DE102018214102A1 - Elektromagnetischer Linearaktuator

Info

Publication number: DE102018214102A1
Application number: DE102018214102.9A
Authority: DE
Inventors: Ron Jagodzinski
Original assignee: Nui Lab GmbH
Current assignee: Nui Lab GmbH
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-02-27
Also published as: US11967875B2; EP3841660A1; WO2020038988A1; KR20210043587A; US20210328492A1

Abstract

Ein elektromagnetischer Linearaktuator (1) der ein erstes und ein zweites Element aufweist. Bei dem einen Element handelt es sich um einen magnetischen Oszillator (10) mit zumindest einem Magnet (12), und bei dem anderen Element handelt es sich um einen magnetischen Stator (40) mit zumindest einem Magnet (42). Die beiden Elemente sind relativ linear zueinander beweglich und die Magnetisierungsrichtungen des Oszillators (10) und des Stators (40) sind parallel. Entweder der Stator (40) hat zwei sich gegenüberliegende identische Statorpole (44, 46), oder der Oszillator (10) hat zwei sich gegenüberliegende identische Oszillatorpole (14, 16). Ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung mittels eines Aktuators (1). Entweder erfolgt ein derartiges Magnetisieren eines Stators (40) des Aktuators (1), dass der Stator (40) zwei sich gegenüberliegend identische Statorpole (44, 46) aufweist, oder es erfolgt ein derartiges Magnetisieren eines Oszillators (10) des Aktuators (1), dass der Oszillator (10) zwei sich gegenüberliegend identische Oszillatorpole (14, 16) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Linearaktuator sowie ein Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung, insbesondere einer Vibration, mittels eines Aktuators.
Linearaktuatoren werden standardmäßig eingesetzt, um mechanische Bewegungen zu erzeugen. Bei einer mechanischen Bewegung handelt es sich vorzugsweise um eine fortwährende lineare Bewegung, beispielsweise einer Auslenkung von Objekten relativ zueinander. Hierdurch kann z.B. die Funktion eines Linearmotors ausgeführt werden und somit Objekte beispielsweise in Translationsbewegungen versetzt werden. Auch ist es möglich, mithilfe der mechanische Bewegung eine Vibration und somit ein haptisches- (und/oder akustisches Signal) zu erzeugen. Weitergehend besteht mittels elektromagnetischer Aktuatoren die Möglichkeit, einzelne, singuläre lineare Bewegungen zu vollziehen. Hierdurch können beispielsweise ein Stellglieder geschaffen werden und somit die Funktion eines Schalters oder eines Ventils ausgelöst werden.
Gegenwärtig werden häufig Solenoid-Aktuatoren als Linearaktuatoren eingesetzt. Ein beispielhafter Solenoid-Aktuator 100 des Stands der Technik ist in 1 dargestellt. Der Solenoid-Aktuator 100 weist einen Stator 40 und einen innerhalb dieses Stators angeordneten Oszillator 10 auf. Der Stator 40 weist einen, als Spule ausgeführten, Elektromagnet 42 in Form eines Hohlzylinders mit kreisförmiger Grundfläche auf. Demgegenüber weist der Oszillator 10 einen Permanentmagneten 12 auf, der eine massive Kreiszylinderform hat. Der Permanentmagnet 12 ist als Stabmagnet mit einem Pol 14, in Form eines Südpols, auf der einen Seite und einem entgegengesetzten Pol 16, in Form eines Nordpols, auf der anderen Seite. Bei einer Magnetisierung des Elektromagneten 42, insbesondere bei einem Stromfluss durch die Spule, weist dieser an der einen Seite einen Magnetpol 44 und an der anderen Seite einem dem ersten Magnetpol entgegengesetzten Magnetpol 46 auf. In dargestellter Ausführungsform ist die Spule derart stromdurchflossen, dass der Pol 44 ein Nordpol und der Pol 46 ein Südpol ist. Demnach weisen Permanentmagnete 12 und Elektromagnete 42 lineare Magnetisierungsrichtungen auf, die parallel zueinander sind und einander liegen, jedoch, gemäß der Richtung, entgegengesetzt sind. Aufgrund der Anziehung entgegengesetzter Pole des Permanentmagneten 12 und des Elektromagneten 42 bewegt sich der Permanentmagnet entlang des Pfeils 60 relativ zum Elektromagnet 42. Hierdurch erfolgt eine mechanische Bewegung, die beispielsweise für die Funktion eines Stellglieds verwendet werden kann. Wird, nach einer, insbesondere vollständigen, Bewegung des Permanentmagneten 12 in Pfeilrichtung 60, die Richtung des Stromflusses durch den Elektromagneten 42 umgekehrt, so wechselt Nord- und Südpol des Elektromagneten 42. Hierdurch kommt es zu einer Umkehr der Bewegungsrichtung 60 des Permanentmagneten 12. Erfolgt eine fortwährende Änderung der Stromrichtung, so wird der Oszillator 10 mit Permanentmagnet 12 in Oszillation relativ zum Stator 40 mit Elektromagnet 42 versetzt. Mittels dieser fortwährenden mechanischen Bewegung kann beispielsweise eine Vibration erzeugt werden.
Derartige Linearaktuatoren des Stands der Technik zeichnen sich durch eine einfache Fertigung und/oder Montage mit einfacher Lagerung des Magneten aus. Weitergehend verfügen sie über eine gleichbleibende Feldintensität unabhängig von der Magnetposition. Nichtsdestotrotz weisen derartige Linearaktuatoren zahlreiche Nachteile auf. So ist beispielsweise lediglich eine geringe Feldintensität zwischen Magnet und Spule gegeben. Weitergehend liegt eine geringe Wicklungszahl bei konstantem Widerstand vor. Dies liegt daran, dass der elektrische Widerstand u. a. abhängig von der Drahtlänge der Spule, die Feldstärke jedoch abhängig von der Windungszahl ist.
Aufgabe der Erfindung ist es einen optimierten elektromagnetischen Linearaktuator zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung, insbesondere einer Vibration zu schaffen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen elektromagnetischen Linearaktuator gemäß Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung gemäß Anspruch 20.
Der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator weist ein erstes und ein zweites Element auf. Bei einem der Elemente, insbesondere bei dem ersten Element, handelt es sich um einen magnetischen Oszillator mit zumindest einem Magnet. Bei dem anderen Element, insbesondere bei dem zweiten Element handelt es sich um einen magnetischen Stator mit zumindest einem Magnet. Bei dem mindestens einem Magnet des Oszillators und/oder des Stators kann es sich einerseits um einen Magnet handeln, der bereits im Ausgangszustand magnetisiert ist und somit ein Nordpol und ein Südpol aufweist. Andererseits kann es sich jedoch auch um eine Vorrichtung wie beispielsweise einen Elektromagneten handeln, die im Ausgangszustand noch keine Magnetisierung aufweist. Hierbei erfolgt die Magnetisierung erst durch einen weiteren Schritt, der dafür sorgt, dass ein Magnetfeld gebildet wird. Handelt es sich hierbei beispielsweise um einen Elektromagnet in Form einer Spule, so bildet ein Stromfluss durch die Spule das Magnetfeld. Weist der Oszillator und/oder der Stator mehrere Magnete auf, so ist es bevorzugt, dass jeweils alle Magnete des Oszillators und/oder des Stators parallele Magnetisierungsrichtungen aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, dass die Magnetisierungsrichtungen ineinander liegen und somit identisch, jedoch richtungsunabhängig sind. Das erste Element und das zweite Element sind relativ zueinander linear beweglich ausgebildet. Kommt es somit beispielsweise zu einer relativen Anziehung oder Abstoßung des ersten und des zweiten Elements, so bewegt sich das erste Element und das zweite Element relativ zueinander, vorzugsweise aufeinander zu bzw. voneinander weg. Die Magnetisierungsrichtungen des Oszillators und des Stators sind parallel zueinander. Besonders bevorzugt ist, dass die Magnetisierungsrichtungen des Oszillators und des Stators ineinander liegen. Ineinanderliegend meint hierbei erneut, dass die Magnetisierungsrichtungen identisch jedoch richtungsunabhängig sind. Entweder der Stator oder der Oszillator weist zwei sich gegenüberliegende identische Pole auf. Bei identischen Polen handelt es sich entweder um zwei Südpole oder zwei Nordpole. Gegenüberliegend meint hierbei insbesondere, dass die beiden Pole aneinander anliegen und derart eine gegengepolte Anordnung vorliegt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beispielsweise weist entweder der Stator oder der Oszillator zwei gegengepolte Magnete auf. Hierbei liegen sich die beiden Nordpole oder die beiden Südpole dieser beiden Magnete, beispielsweise stirnseitig gegenüber, so dass sich die beiden Magnete abstoßen. Ein Entfernen der beiden Magnete relativ zueinander aufgrund der Abstoßung kann vorzugsweise durch eine Fixierung der beiden Magnete relativ zueinander verhindert werden. Eine Alternative oder zusätzliche Definition zu den sich entweder gegenüberliegenden identischen Statorpolen oder Oszillatorpolen besteht darin, dass entweder der Oszillator oder der Stator mittig einen singulären Pol aufweist. Somit verfügt der Oszillator oder der Stator mittig lediglich über einen Nordpol oder einen Südpol.
Bevorzugt ist es, dass der elektromagnetische Linearaktuator derart ausgeführt ist, dass eine Änderung der Magnetisierung von Stator oder Oszillator erfolgt. Aufgrund der Änderung der Magnetisierung von Stator oder Oszillator kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Oszillator und Stator und somit vorzugsweise zu einer mechanischen Bewegung. Besonders bevorzugt ist es, dass der elektromagnetische Linearaktuator derart ausgeführt ist, dass diese Magnetisierungsänderung andauernd bzw. fortlaufend erfolgt. Weist somit beispielsweise der Stator oder der Oszillator Elektromagnete auf, so ist der elektromagnetische Linearaktuator derart ausgeführt, dass der Stromfluss durch die Elektromagnete umgekehrt wird und folglich die Pole der Elektromagnete wechseln. Die Änderung der Magnetisierung, vorzugsweise die Änderung des Stromflusses, erfolgt insbesondere mittels einer oder mehrerer Stromquellen und/oder einer oder mehrerer Steuereinrichtungen, die der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator in bevorzugter Ausführungsform aufweist. Bei den Stromquellen kann es sich beispielsweise um Batterien und/oder Akkus und/oder das Stromnetz handeln.
Es ist bevorzugt, dass das erste Element zumindest teilweise innerhalb des zweiten Elements angeordnet ist. Insbesondere ist hierbei das erste Element vollständig innerhalb des zweiten Elements angeordnet, so dass die Außenabmaße des ersten Elements vollständig innerhalb der Innenabmaße des zweiten Elements angeordnet sind. Handelt es sich bei dem zweiten Element beispielsweise um einen Hohlzylinder, so befindet sich das erste Element, das vorzugsweise als Vollzylinder ausgeformt ist, innerhalb der inneren Mantelfläche des Hohlzylinders und steht nicht über die beiden Grundflächen des Hohlzylinders hinaus. Bei einer nur teilweisen Anordnung des ersten Elements innerhalb des zweiten Elements umfasst das zweite Element das erste Element vorzugsweise zumindest umfangsmäßig. Handelt es sich hierbei beispielsweise bei dem zweiten Element erneut um einen Hohlzylinder, so befindet sich das erste Element, vorzugsweise ausgeformt als Vollzylinder, innerhalb der inneren Mantelfläche des Hohlzylinders, also umfangsmäßig umfasst vom zweiten Element, jedoch ist es möglich, dass das erste Element beispielsweise an einer oder beiden Grundflächen aus dem Hohlzylinder heraussteht.
In bevorzugter Ausführungsform ist das erste Element im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Zylinderform entspricht hierbei insbesondere einer Kreiszylinderform, jedoch sind auch sonstige Zylinderformen wie beispielsweise Quader- oder Prismenformen möglich. Bevorzugt ist es, dass das erste Element die magnetischen Pole im Bereich der Zylindergrundflächen, vorzugsweise im Zentrum der Zylindergrundflächen, aufweist. Bei der zylinderförmigen Ausgestaltung des ersten Elements ist es bevorzugt, dass das erste Element eine axiale Magnetisierung, vorzugsweise entlang der sich gemäß der Höhe erstreckenden Symmetrieachse des Zylinders, aufweist.
Das zweite Element ist in bevorzugter Ausführungsform im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Die Hohlzylinderform entspricht hierbei insbesondere einer hohlen Kreiszylinderform, jedoch sind auch sonstige hohle Zylinderformen wie beispielsweise Quader- oder Prismenformen, möglich. Bevorzugt ist es, dass das zweite Element die magnetischen Pole im Bereich der Zylindergrundflächen, vorzugsweise im Zentrum der Zylindergrundflächen, aufweist. Bei der hohlzylinderförmigen Ausgestaltung des zweiten Elements ist es bevorzugt, dass das zweite Element eine axiale Magnetisierung, vorzugsweise entlang der sich gemäß der Höhe erstreckenden Symmetrieachse des Hohlzylinders, aufweist.
Bei einer zylinderförmigen Ausgestaltung des ersten Elements und einer hohlzylinderförmigen Ausgestaltung des zweiten Elements, ist es bevorzugt, dass das erste Element und das zweite Element koaxial zueinanderstehen.
Insbesondere handelt es sich bei zumindest einem der Magnete, vorzugsweise dem mindestens einem Oszillatormagnet um einen Permanentmagnet. Ein Permanentmagnet wird auch als Dauermagnet bezeichnet. Der Permanentmagnet kann insbesondere in Form eines Stabmagneten, bevorzugt zylinderförmig und besonders bevorzugt kreiszylinderförmig ausgestaltet sein.
Bevorzugt ist es, dass es sich bei zumindest einem der Magnete, insbesondere dem mindestens einen Statormagnet, um ein Elekromagnet handelt. Als Elektromagnet wird hierbei insbesondere die Ausführung als Spule bevorzugt.
In bevorzugter Ausführungsform weist das zweite Elemente zumindest zwei stirnseitig und koaxial zueinander angeordnete Magnete auf. Die Magnete sind hierbei bevorzugt als Hohlzylinder und besonders bevorzugt als Hohlkreiszylinder ausgestaltet. Die Magnete sind bei der stirnseitigen und koaxialen Anordnung vorzugsweise gegengepolt zueinander ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, dass das zweite Element exakt zwei Magnete aufweist.
Insbesondere weist der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator mindestens ein Abschlusselement einseitig, vorzugsweise im äußeren Abschlussbereich des Linearaktuators auf. Besonders bevorzugt ist, dass der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator jeweils mindestens ein Abschlusselement beidseitig des elektromagnetischen Linearaktuators aufweist. Das mindestens eine Abschlusselement befindet sich insbesondere angeordnet am äußeren Endbereich des zweiten Elements. Bei der Anordnung am äußeren Endbereich des zweiten Elements ist es bevorzugt, dass das Abschlusselement stirnseitig des zweiten Elements angeordnet ist.
Das mindestens eine Abschlusselement weist bevorzugt mindestens einen Magnet auf. Der Magnet ist hierbei vorzugsweise axialmagnetisiert und die Magnetisierungsrichtung liegt insbesondere parallel, besonders bevorzugt ineinander, zu den Magnetisierungsrichtungen des Oszillators und/oder des Stators. Der mindestens eine Magnet des mindestens einen Abschlusselements ist bevorzugt als Elektromagnet ausgeführt.
Bei der Ausführung des mindestens einen Abschlusselements mit mindestens einem Magnet ist es bevorzugt, dass dieser Magnet jeweils gleichgepolt oder gegengepolt zu den Pol des Elements, insbesondere des zweiten Elements, an dem dieses Abschlusselement angeordnet ist. Liegt somit beispielsweise das Abschlusselement an dem zweiten Element, vorzugsweise ausgeführt als Stator an, so liegen sich zwei identische entgegengesetzte Pole des Abschlusselements und des zweiten Elements gegenüber.
Handelt es sich bei dem mindestens einem Magnet des mindestens einen Abschlusselements um einen Elektromagnet, so ist es bevorzugt, dass der Elektromagnet eine derartig alternierende Polarität aufweist, dass die Änderung der Polarität jeweils synchron zu der Änderung des Elements ist, an dem das Abschlusselement angeordnet ist. Ist hiernach beispielsweise ein Abschlusselement an dem zweiten Element angeordnet, wobei es sich bei dem zweiten Element um den Stator handelt und wechselt der Stator seine Polarität, so wechselt synchron hierzu der mindestens eine Magnet des entsprechenden Abschlusselements ebenfalls seine Polarität, so dass hierbei bevorzugt ein gegengepolter oder gleichgepolter Zustand des Abschlusselements zu dem, dem Abschlusselement zugeordneten, Element bestehen bleibt.
Es ist bevorzugt, dass das mindestens eine Abschlusselement als Deckel oder als Hohlzylinder ausgebildet ist. Das Abschlusselement ist hierbei insbesondere einstückig mit dem Element ausgebildet, an dem dieses Abschlusselement angeordnet ist. Handelt es sich bei dem Abschlusselement um einen Deckel, der beispielsweise an dem zweiten Element angeordnet ist, welches als Hohlzylinder ausgeformt ist, so ist es bevorzugt, dass der Deckel den Hohlzylinder verschließt. Bei einer einstückigen Ausgestaltung von Deckel und Hohlzylinder bilden Deckel und Hohlzylinder bevorzugt eine Art Topfform. Entspricht das zweite Element dem Stator in Spulenform, so ist hierdurch insbesondere eine Art Topf-Spule gebildet. Bei einer bevorzugten Ausbildung des elektromagnetischen Linearaktuators, bei dem das zweite Element, ausgebildet als Stator, zwei Spulen aufweist, die koaxial und stirnseitig zueinander angeordnet sind, so ist an den beiden offenen Spulenseiten jeweils ein Deckel angeordnet, so dass zwei Topfzylinder entstehen, die mit ihren offenen Seiten zueinander zugeordnet sind. Handelt es sich bei dem mindestens einen Abschlusselement um einen Hohlzylinder, so liegt dieser vorzugsweise stirnseitig und koaxial an dem Element an, an dem dieses Abschlusselement angeordnet ist. Handelt es sich bei diesem Element um einen Hohlzylinder, so wird eine Art verlängerter Hohlzylinder, mit oder ohne Unterbrechung dazwischen, erzeugt, wobei die beiden Hohlzylinder vorzugsweise den gleichen Durchmesser aufweisen. Bei der Ausgestaltung des Abschlusselements als Deckel an einem Hohlzylinder, kann ein sich innerhalb des Hohlzylinders befindliches Objekt, beispielsweise der Oszillator, den Deckel nicht durchdringen und somit den Hohlzylinder diesseitig nicht verlassen. Bei einer Ausgestaltung des Abschlusselements als Hohlzylinders hingegen kann ein innerhalb des Hohlzylinders angeordnetes Objekt, beispielsweise der Oszillator, zumindest teilweise in den Hohlzylinder des Abschlusselements eindringen und somit zumindest teilweise das diesem Abschlusselement zugeordnete Element verlassen. Es ist auch eine Kombination aus Deckel und Hohlzylinder möglich, so dass insbesondere einseitig ein Deckel und anderseitig ein Hohlzylinder angeordnet ist.
Bei geringerem Durchmesser einer Spule lassen sich bei gleicher Drahtlänge (gleichem Widerstand) mehr Windungen realisieren und somit die Feldstärke steigern. Da allerdings die Spule den Oszillator, insbesondere mit Permanentmagneten, umfasst, lässt sich dies nur an den Endbereichen des Stators realisieren. Andererseits nimmt die Feldstärke mit zunehmenden Abstand erheblich ab. Somit ist eine Umsetzung des Linearaktuators mit magnetischem Stator in Hohlzylinderform und mit Abschlusselement vorteilhaft, bspw. gegenüber einer Umsetzung mit magnetischem Stator lediglich mit Abschlusselement.
Es ist bevorzugt, dass der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung zur Schwingungsdämpfung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element aufweist. Beispielsweise kann hierdurch einerseits lediglich eine Dämpfung der Bewegung des ersten Elements relativ zum zweiten Element, beispielsweise ab einem gewissen Bewegungsradius des ersten Elements relativ zum zweiten Element, erfolgen. Andererseits ist es hierdurch auch möglich, dass die Bewegungsfreiheit des ersten Elements relativ zum zweiten Element eingeschränkt ist.
Die Schwingungsdämpfungsvorrichtung weist bevorzugt mindestens einen Schwingungsdämpfer einseitig, vorzugsweise jeweils mindestens einen Schwingungsdämpfer beidseitig, zwischen dem ersten und dem zweiten Element auf. Die einseitige bzw. beidseitige Anordnung meint hierbei die äußeren Bereiche der Elemente. Weist das zweite Element, bei dem es sich insbesondere um den Stator handelt, beispielsweise im Wesentlichen eine Hohlzylinderform auf und ist das erste Element, bei dem es sich vorzugsweise um den Oszillator, insbesondere in Form eines Zylinders, handelt, innerhalb des Hohlzylinders angeordnet, so befindet sich zumindest ein Schwingungsdämpfer im Bereich einer Grundfläche des Hohlzylinders, wobei der Schwingungsdämpfer dämpfend auf den Zylinder einwirkt. Bei dem vorstehend genannten Beispiel ist es bevorzugt, dass der Hohlzylinder an den beiden Grundflächen jeweils mindestens einen Schwingungsdämpfer aufweist, die auf den Zylinder einwirken und folglich den Zylinder dämpfend innerhalb des Hohlzylinders halten.
Bevorzugt handelt es sich bei zumindest einem der Schwingungsdämpfer um eine Feder, insbesondere ausgeführt als Schraubenfeder, oder einen Magnetdämpfer oder einen Gasdruckdämpfer oder einen Hydraulikdämpfer oder ein, insbesondere elastisches, Prallelement. Weist der elektromagnetische Linearaktuator mehrere Schwingungsdämpfer auf, so ist jegliche Kombination der Schwingungsdämpferarten möglich. Handelt es sich bei dem Schwingungsdämpfer um einen Gasdruckdämpfer, so kann dieser einen Membran aufweisen, innerhalb der das zur Dämpfung verwendete Gas angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Gasdruckdämpfer Ventile, insbesondere regelbare Ventile, aufweisen.
Bevorzugt ist es, dass der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator eine, vorzugsweise mit dem ersten Element verbundene, Schubstangenvorrichtung zur Übertragung einer Kraft von dem elektromagnetischen Linearaktuator an die Umgebung aufweist. Die Schubstangenvorrichtung besteht hierbei zumindest aus einer Schubstange, insbesondere zwei Schubstangen. Die Schubstangenvorrichtung kann beispielsweise zur Dämpfung mit außerhalb des elektromagnetischen Linearaktuators angeordneten Dämpfungselementen zusammenwirken oder wird zur Übertragung einer mechanischen Kraft an die Umgebung des elektromagnetischen Linearaktuators dienen.
Insbesondere weist das erste und/oder das zweite Element des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuators mindesten einen Eisenkern und/oder mindestens einen Eisenmantel auf. Beispielsweise ist es hierbei möglich, bei der Ausgestaltung des ersten Elements als Oszillator in Form einer oder mehrerer permanenter Stabmagnete, dass der Stabmagnet mittig einen Eisenkern aufweist oder sich zwischen zwei, beispielsweise gegengepolten, Stabmagneten ein Eisenkern befindet. Andererseits ist es, im Rahmen des Eisenmantels möglich, dass der Stabmagnet beidseitig Eisenelemente, zum Beispiel in Form von Verblendungen, aufweist.
Bevorzugt ist es, dass entweder das erste Element oder das zweite Element zumindest zwei in Reihe angeordnete gegengepolte Magnete aufweist. Folglich liegen sich bei den zumindest zwei Magneten zwei identische Pole gegenüber. In bevorzugter Ausführung ist der erfindungsgemäße elektromagnetische Linearaktuator hierbei derart ausgestaltet, dass falls das erste Element zumindest zwei in Reihe angeordnete gegengepolte Magnete aufweist, dass dann das zweite Element keine in Reihe angeordneten gegengepolte Magnete aufweist; und umgekehrt. Ist die Ausführung des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuators beispielsweise derart, dass das zweite Element zwei Spulen aufweist, die koaxial zueinander angeordnet liegen, so liegen sich zwei Nordpole oder zwei Südpole gegenüber. Sind gemäß des vorstehenden Beispiels mehr als zwei Spulen, beispielsweise drei Spulen, vorhanden, so liegen sich an den Punkten an denen die Spulen sich gegenüber liegen jeweils zwei Nordpole oder zwei Südpole gegenüber.
Es ist bevorzugt, dass entweder der Stator beidseitig außen zwei identische Starterpole aufweist, oder der Oszillator beidseitig außen zwei identische Oszillatorpole aufweist. Bei der Ausführung, bei der der Stator beidseitig außen zwei identische Starterpole aufweist, ist es bevorzugt, dass der Stator mittig insgesamt einen singulären Pol, beispielsweise aufgrund zwei sich dort gegenüberliegenden identischen Polen, aufweist. Bei der Ausführung, bei der der Oszillator beidseitig außen zwei identische Oszillatorpole aufweist, ist dies entsprechend umgekehrt. Weitergehend ist es bevorzugt, dass wenn der Stator beidseitig au-ßen zwei identische Starterpole aufweist, dass diesen identischen Starterpolen jeweils ein identischer und ein umgekehrter Oszillatorpol gegenüberstehen. Erneut ist dies bei der Ausführung, bei der der Oszillator beidseitig außen zwei identische Oszillatorpole aufweist entsprechend ausgeführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung handelt es sich insbesondere um ein Verfahren zur Erzeugung einer Vibration. Die Ausführung des Verfahrens erfolgt mittels eines Aktuators. Dieser Aktuator weist ein erstes und ein zweites Element auf, wobei es sich bei dem einen, insbesondere dem ersten, Element um einen magnetischen Oszillator mit zumindest einem Magneten, und bei dem anderen, insbesondere bei dem zweiten, Element um einen magnetischen Stator mit zumindest einem Magneten handelt. Weitergehend ist der Aktuator derart ausgeführt, dass die Magnetisierungsrichtung des Oszillators und des Stators parallel sind und vorzugsweise ineinander liegen. Das Verfahren weist den Schritt des Magnetisierens auf, wobei entweder der Stator derart magnetisiert wird, dass der Stator zwei sich gegenüberliegende identische Starterpole aufweist, oder dass der Oszillator derart magnetisiert wird, dass der Oszillator zwei sich gegenüberliegende identische Oszillatorpole aufweist. Der Schritt des Magnetisierens erfolgt vorzugsweise mittels Stromeinleitung in den mindestens einen Magnet des Oszillators bzw. in den mindestens einen Magnet des Stators, wobei es sich bei diesen Magneten insbesondere um Elektromagneten handelt. Die Stromeinleitung erfolgt bevorzugt mittels Stromquelle und/oder Steuereinrichtung. Auch ist es möglich, dass derjenige von Stator oder Oszillator, der nicht derart magnetisiert wurde, dass er zwei sich gegenüberliegende identische Pole aufweist, ebenfalls magnetisiert wird. Hierbei ist dann allerdings eine derartige Magnetisierung bevorzugt, dass sich gegenüberliegende unterschiedliche Pole oder einseitig ein Nordpol und an der anderen Seite ein Südpol ergibt.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Verfahren eine Magnetisierungsänderung entweder des Oszillators derart, dass eine Umkehr der Oszillatorpole erfolgt, oder des Stators derart, dass eine Umkehr der Statorpole erfolgt. Insbesondere ausgehend von der Ruhestellung zwischen Oszillator und Stator kann aufgrund dieser Magnetisierungsänderung eine Relativbewegung zwischen Oszillator und Stator, aufgrund der sich ändernden magnetischen Anziehung, erfolgen. Bevorzugt ist es, dass die Magnetisierungsänderung andauernd bzw. fortlaufend erfolgt, sodass eine andauernde bzw. fortlaufende Oszillation von Oszillator relativ zu Stator erfolgt.
In bevorzugter Ausführungsform weist der für das Verfahren verwendete Aktuator ferner jeweils ein insbesondere koaxial zum zweiten Element angeordnetes, Abschlusselement zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig des zweiten Elements mit mindestens einem, insbesondere axial magnetisierten Magneten auf. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt hierbei vorzugsweise der weitere Schritt der Magnetisierung dieses mindestens einen Magneten des Abschlusselements derart, dass sich entweder identische oder entgegengesetzte Pole des Abschlusselements und des zweiten Elements gegenüberstehend ergeben. Somit erfolgt eine Gleichpolung oder eine Gegenpolung des Abschlusselements bzgl. des gegenüberstehenden zweiten Elements. Bei dem mindestens einen Magneten des mindestens einen Abschlusselementes handelt es sich hierbei bevorzugt um einen Elektromagneten, insbesondere eine Spule.
Es ist bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren mittels eines vorstehenden elektromagnetischen Linearaktuators durchgeführt wird.
Ein Wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, insbesondere der Ausführungsform mit mindestens einem Abschlusselement, vorzugsweise ausgeführt als Deckel liegt darin, dass ein sehr starker Aktuator vorliegt, somit also beispielsweise intensive Vibrationen erzeugt werden können.
Weitergehend ermöglich der erfindungsgemäße Aktuator ein realistisches Klick-Empfinden insbesondere bei unbewegten, kapazitiven Bedienoberflächen. Somit kann bspw. ein Schalterverhalten, bzw. das Feedback eines Schalters oder dergleichen an einen Benutzer, mittels des erfindungsgemäßen Aktuators an Oberflächen, oder ähnlichem imitiert werden.
Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung liegt in einem Bedienelement mit einem erfindungsgemäßen Aktuator gemäß der vorstehenden Beschreibung. Hiermit können haptische und/oder akustische Signale, die der erfindungsgemäße Aktuator mittels mechanischer Bewegung, vorzugsweise Vibration, insbesondere auf die Oberfläche des Bedienelements überträgt, an einen das Bedienelement bedienenden Benutzer abgegeben werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in einem Fahrradgriff oder einer Lenkstange eines Fahrrads, mit einem erfindungsgemäßen Aktuator gemäß der vorstehenden Beschreibung. Derart lassen sich beispielsweise haptische Informationen bspw. von Navigationsgeräten oder ähnlichem an den Fahrradfahrer übermitteln.
Darüber hinaus besteht ein weiterer Aspekt der Erfindung in einem Sitzmöbel, insbesondere einem Gaming-Stuhl, mit einem erfindungsgemäßen Aktuator gemäß der vorstehenden Beschreibung. Somit kann aufgrund von haptischen Signalen an einen auf dem Sitzmöbel sitzenden Benutzer, vorzugsweise bei Computerspielen bspw. bei Schüsse, Explosionen, etc., der Immersionsgrad, insbesondere im Rahmen von virtueller Realität gesteigert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme der anliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Solenoid-Aktuators des Standes der Technik,
2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuators,
3 eine schematische Schnittansicht des elektromagnetischen Linearaktuators aus 2,
4 schematische Schnittansichten des elektromagnetischen Aktuators aus 2 in Bewegung,
5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuators,
6 eine schematische Schnittansicht des elektromagnetischen Linearaktuators aus 5,
7a bis 7g schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen des elektromagnetischen Linearaktuators, und
8a bis 8d schematische Schnittansichten weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuators.

Identische Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen identifiziert. Zur Übersichtlichkeit sind, insbesondere bei bereits vorhergehend identifizierte Elemente, nicht in allen Figuren Bezugszeichen vorgesehen. Treten identische Elemente mehrfach in einer durch eine Figur dargestellten Ausführungsform auf, beispielsweise weil ein Bauteil mehrfach vorhanden ist, so wird zwischen derartigen Elementen mittels Apostrophen unterschieden.
Der Solenoid-Aktuator 100 des Standes der Technik aus 1 wurde bereits eingangs diskutiert.
Der in 2 dargestellte elektromagnetische Linearaktuator 1 weist einen Oszillator 10 mit einem Permanentmagneten 12 auf. Der Oszillator 10 entspricht hierbei dem ersten Element des elektromagnetischen Linearaktuators 1. Der Permanentmagnet 12 weist eine Vollzylinderform, mit einem Kreis als Grundfläche, auf. An der einen Oszillatorseite 18 befindet sich der Oszillatorpol 14, wobei es sich hierbei um einen Südpol (S) handelt. Auf der anderen Oszillatorseite 20 befindet sich dementsprechend der andere Oszillatorpol 16, ausgeführt als Nordpol (N). Von der Oszillatormitte 22 geht aufgrund der Ausführung des Permanentmagneten 12 keine magnetische Anziehungskraft aus.
Der Oszillator 10 ist linear beweglich innerhalb des Stators 40, der das zweite Element darstellt, angeordnet. Die lineare Beweglichkeit ist mit Pfeil 60 dargestellt. Der Stator 40 besteht aus zwei hohlzylinderförmigen Elektromagneten 42', 42", die insbesondere als Spule ausgebildet sind. In dargestellter Ausführungsform ist der Elektromagnet 42' derart, beispielsweise mittels nicht dargestellten Stromquellen und/oder Steuereinheiten, magnetisiert, dass dieser ein auf der links dargestellten Seite einen Nordpol 44' und auf der rechten Seiten einen Südpol 46' aufweist. Koaxial und stirnseitig liegt dem Elektromagnet 42' der Elektromagnet 42" gegenüber. Der Elektromagnet 42" ist derart magnetisiert, dass dieser auf der linken Seite einen Südpol 44" und auf der rechten Seite einen Nordpol 46" aufweist. Aufgrund dieser Anordnung der Elektromagneten 42', 42" weist der Stator 40 in der Mitte zwei sich gegenüberliegende identische Statorpole 46', 44" auf, die jeweils ein Südpol sind. Demnach verfügt der Stator 40 in der Mitte 52 über einen virtuellen Statorpol in Form eines Südpols. Kommt es zu einer Änderung der Magnetisierung der beiden Elektromagnete 42', 42", sodass Nord- und Südpol jeweils ihre Position tauschen, erfolgt aufgrund der magnetischen Anziehungskraft zwischen Stator 40 und Oszillator 10 eine lineare Relativbewegung entlang der Bewegungsrichtung 60. Bei einer andauernden bzw. fortlaufenden Magnetisierungsänderung der Elektromagnete 42', 42" kommt es zu einer andauernden Oszillation, somit also zu einer andauernden Hin- und Hebewegung, relativ zwischen Oszillator 10 und Stator 40. Hierdurch wird eine mechanische Bewegung ausgelöst, die beispielsweise einer Vibration entsprechen kann.
3 zeigt den elektromagnetischen Linearaktuator 1 aus 2 in schematischer Schnittansicht. Zu sehen ist hierbei schematisch die Spule 43' des Elektromagneten 42' und die Spule 43" des Elektromagneten 42".
4 zeigt drei Zustände des elektromagnetischen Linearaktuators aus 2.

I. (4) zeigt den Ausgangszustand. Im Ausgangszustand weisen die Elektromagnete 42', 42" keine Magnetisierung auf, da sie beispielsweise nicht stromdurchflossen sind. Der Oszillator 10 mit Permanentmagnet 12 befindet sich demnach in der Ausgangslage, mittig innerhalb des Stators 40.
II. (4) zeigt einen Magnetisierungszustand der Elektromagnete 42', 42", der dem Zustand aus 2 entspricht. Aufgrund der magnetischen Anziehungskraft bewegt sich der Oszillator 10 mit Permanentmagnet 12 linear entlang der Bewegungsrichtung 62, in dargestellter Form nach links.

Im Magnetisierungszustand III. (4) ist eine Magnetisierungsänderung der Elektromagnete 42', 42" erfolgt, sodass Nordpol und Südpol jeweils ihre Position gewechselt haben. Diese Änderung führt dazu, dass der Oszillator 10 mit Permanentmagnet 12 ausgehend von der Position II. einer Linearbewegung entlang der Bewegungsrichtung 64, dargestellt nach rechts, vollzieht. Ein andauernder Wechsel zwischen dem Zustand II. und dem Zustand III. führt zu einer fortlaufenden Oszillation des Oszillators 10 innerhalb des Stators 40, sodass es zu einer mechanischen Bewegung kommt und derart beispielsweise eine Vibration erzeugt wird.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Linearaktuators, wobei diese Ausführungsform im Wesentlichen der Ausführungsform aus 2 entspricht. Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 2 weist der elektromagnetische Linearaktuator 1 aus 5 zwei Abschlusselemente 70, 72 auf. Das Abschlusselement 70 ist hierbei als Deckel ausgeführt und, vorzugsweise einstückig, mit dem Elektromagnet 42' auf der links dargestellten Seite verbunden. Elektromagnet 42' und Deckel 70 bilden demnach einen Spulen-Topf. In entsprechender Weise ist das Abschlusselement 72 mit Elektromagnet 42" ausgeführt. Wie in 6 zu sehen, weist das Abschlusselement 70 einen Elektromagnet 71, ausgeführt als Spule, auf. Der Elektromagnet 71 ist derart magnetisiert, dass das Abschlusselement 70 linksseitig dargestellt einen Südpol 74 und rechtseitig dargestellt einen Nordpol 76 aufweist. Demnach ist das Abschlusselement 70 gleichgepolt zu dem Elektromagnet 42', sodass sich der Nordpol 76 des Abschlusselements 70 gegenüberliegend dem Südpol 44' des Elektromagneten 42' befindet. Aufgrund der vorhandenen Magnetisierung des elektromagnetischen Linearaktuators 1 weist dieser linksseitig (sowie rechtseitig) einen virtuellen Südpol 78 auf. Kommt es zu einer Änderung der Magnetisierung der Elektromagnete 42', 42" (in Anlehnung an 4), so erfolgt synchron eine Magnetisierungsänderung der Elektromagnete 71, 73, sodass die Pole 74, 76, 44', 46', 44", 46", 74', 76' jeweils den umgekehrten Pol aufweisen.
Hier und auch bei anderen Ausführungsformen mit mindestens einem Abschlusselement ist neben der synchronen Magnetisierungsänderung auch lediglich eine Magnetisierungsänderung der Elektromagnete 71, 73 der Abschlusselemente 70, 72 oder der Elektromagnete 42', 42" insbesondere in Hohlzylinderform möglich.
Die Ausführungsform aus 7a entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus 6 (und 5). Im Unterschied zu der Ausführungsform aus 6 weist die Ausführungsform aus 7a jedoch ein Abschlusselement 70 mit Elektromagnet 71 auf, wobei das Abschlusselement 70 gegengepolt zu dem Elektromagnet 42' ist. Somit liegen sich bzgl. Abschlusselement 70 und Elektromagnet 42' zwei identische Pole, nämlich Südpol 76 des Abschlusselements 70 und Südpol 44' des Elektromagneten 42' gegenüber. Aufgrund der Magnetisierung des elektromagnetischen Linearaktuators 1 aus 7a verfügt dieser linksseitig (und rechtsseitig) über einen virtuellen Nordpol 78. Weitergehend befindet sich zwischen dem Abschlusselement 70 und dem Elektromagnet 42' (sowie dem Abschlusselement 72 und dem Elektromagnet 42") ein virtueller Südpol 79.
Die Ausführungsform aus 7a unterscheidet sich von der Ausführungsform der 6 im Endeffekt insbesondere aufgrund der wirkenden innenliegenden virtuellen Pole bei den Abschlusselementen, wobei es sich dargestellt um Südpole handelt. Dies führt in der Ausführungsform aus 7a zu einer etwas geringeren Effektstärke, verglichen mit der Ausführungsform von 6. Bei maximaler Auslenkung des Oszillators 10 kann dies jedoch von Vorteil sein, wenn bspw. die maximale Auslenkung nicht erreicht werden kann, z.B. aufgrund mindestens eines Dämpfers (siehe 8a - 8c).
Die Ausführungsform aus 7b entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus 7a. Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 7a ist das Abschlusselement 70 aus 7b nicht als Deckel, sondern als Hohlzylinder 70 mit Spule 71 ausgeführt. Bei einer Relativbewegung zwischen Oszillator 10 und Stator 40 kann sich folglich der Oszillator 10 aus dem Stator 40, zumindest teilweise, herausbewegen und in das Abschlusselement 70 eindringen.
Die Effektstärke der Varianten mit mindestens einem Abschlusselement 70 in Hohlzylinderform (bspw. 7b) ist wesentlich geringer als Ausführungen mit Abschlusselement in Deckelform (bspw. 7a). Die Bauform ermöglicht jedoch eine sehr einfache Montage durch die offene Ausgestaltung sowie insbesondere aufgrund eines gleichbleibenden Innendurchmessers. Zusätzlich wird ein weiches Ausschwingen des Oszillators 10 ohne zusätzliche Dämpfung ermöglicht.
Die Ausführungsform aus 7c entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus 6 (und 5). Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 6 weist der Oszillator 10 nicht nur einen Permanentmagnet 12, sondern zwei Permanentmagnete 12', 12" auf. Zwischen den beiden Permanentmagneten 12' und 12" ist zur Optimierung der Magnetkraft ein Eisenkern 30 angeordnet.
Die Ausführungsform aus 7d entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus 6 (und 5). Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 6 weist der Permanentmagnet 12 aus 7d, der insbesondere weniger breit ausgeführt ist, einen Eisenmantel, in Form von zwei Eisenmantelelementen 32', 32" beidseitig auf. Hierdurch lässt sich die Magnetisierung optimieren.
Die Ferritkerne (bspw. aus 7c und 7d) ermöglichen insbesondere die Verwirklichung von kostengünstigen Schwungmassen.
Die Ausführungsform aus 7e weist drei koaxial in Reihe angeordnete Elektromagnete 42', 42'" auf, wobei der Elektromagnet 42' gegengepolt zu dem Elektromagnet 42" und der Elektromagnet 42" gegengepolt zu dem Elektromagnet 42'" ausgeführt ist. Zwischen dem Elektromagnet 42' und dem Elektromagnet 42" stehen sich die identischen Statorpole 46', 44" gegenüber, wobei es sich jeweils um Nordpole handelt. Bezüglich der Elektromagnete 42", 42" handelt es sich bei den identischen gegenüberliegenden Statorpolen 46", 44'" um Südpole. Demnach existiert zwischen den Elektromagneten 42', 42" ein virtueller Nordpol an der Stelle 52' und zwischen dem Elektromagneten 42", 42'" ein virtueller Südpol an der Stelle 52". Der Oszillator 10 weist zwei gegengepolte Permanente 12', 12" auf, die vorzugsweise aneinander fixiert sind. Zwischen den Permanentmagneten 12', 12" liegen sich in dargestellter Ausführungsform folglich zwei Nordpole an den Oszillatorpolen 20', 18" gegenüber, wodurch ein virtueller Oszillatorpol ausgeführt als Nordpol an der Stelle 22 existiert.
Die Ausführungsform aus 7f entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus 7e. Im Unterschied zu der Ausführungsform aus 7e weist die Ausführungsform aus 7f einen Eisenkern 30 zwischen den beiden Permanentmagneten 12', 12", zur Anpassung der Magnetisierung, auf.
Die Ausführungsform aus 7g entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus 3 (und 2). Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 3 weist der Oszillator 10 aus 7g einen Permanentmagnet 12 auf, dessen Breite größer ist als die Breite des Stators 40, bzw. des Außenabstands der Elektromagnete 42', 42". Demnach steht der Oszillator 10 beidseitig aus dem Stator 40 heraus.
In der Ausführungsform aus 8a weist der elektromagnetische Linearaktuator 1 eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung bestehend aus zwei Schwingungsdämpfern 80', 80" auf. Hierbei handelt es sich in dargestellter Ausführungsform um zwei Federelemente 80', 80", die die Bewegung des Oszillators 10 relativ zum Stator 40 dämpfen. Möglich ist es, dass der Schwingungsdämpfer 80' (und/oder der Schwingungsdämpfer 80") an dem Abschlusselement 70 (72) und/oder dem Oszillator 10 und/oder dem Stator 40 angebracht, insbesondere befestigt, ist. Auch ist es möglich, dass der Schwingungsdämpfer 80' (und der Schwingungsdämpfer 80") lediglich, beispielsweise lose, zwischen Abschlusselement 70 (72) und Oszillator 10 angeordnet ist. Darüber hinaus ist es möglich, dass der Schwingungsdämpfer 80' (und der Schwingungsdämpfer 80") einen Abstand zum Abschlusselement 70 (72) und/oder zum Oszillator aufweist. Es ist auch möglich, dass lediglich einseitig ein Schwingungsdämpfer angeordnet ist. Diese Möglichkeit der lediglich einseitigen Anordnung gilt ebenfalls für die Ausführungsformen aus den 8b und 8c.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 8a weist die Ausführungsform aus 8b keine Federn als Schwingungsdämpfer, sondern Magnetdämpfer 80', 80" in den Abschlusselementen 70', 72 auf. Im Zusammenwirken mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 12 des Oszillators 10 sorgen die Magnetdämpfer 80', 80" für eine Dämpfung der Bewegung des Oszillators 10 relativ zum Stator 40.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 8b weist die Ausführungsform aus 8c keine Magnetdämpfer, sondern Druckluftdämpfer 80', 80" auf. In dargestellter Ausführungsform weisen die Druckluftdämpfer 80', 80" Ventile 82', 82" sowie dem Oszillator 10 zugeordnete Membrane 84, 84" auf. Zwischen Ventile 82' und Membran 84' (sowie zwischen Ventil 82" und Membran 84") besteht beispielsweise Druckluft, die für eine Dämpfung der Bewegung des Oszillators 10 relativ zum Stator 40 sorgt. Die Ventile 82, 82" sind hierbei vorzugsweise einstellbar ausgeführt, sodass eine variable Dämpfung erfolgen kann.
Die Ausführungsform aus 8d zeigt beidseitig des Oszillators 10 mit diesem verbundene Schubstangen 90', 90". Die Schubstange 90' erstreckt sich ausgehend vom Oszillator 10 durch eine Öffnung des Abschlusselements 70. Die Schubstange 90" erstreckt sich ausgehend vom Oszillator 10 durch eine Öffnung des Abschlusselements 72. Derart ist es möglich, eine mechanische Bewegung des Oszillators 10 an die Umgebung des elektromagnetischen Linearaktuators zu übertragen. Hierdurch kann beispielsweise in der Umgebung eine Kraft von der Schubstange abgenommen werden und/oder mit Hilfe einer nicht dargestellten Dämpfungsvorrichtung in der Umgebung des elektromagnetischen Linearaktuators eine Dämpfung vorgenommen werden. Möglich ist es, dass lediglich eine einzelne Schubstange 90', 90" vorgesehen ist.

Claims

Elektromagnetischer Linearaktuator (1) mit einem ersten Element und einem zweiten Element, wobei es sich bei dem einen, insbesondere dem ersten, Element um einen magnetischen Oszillator (10) mit zumindest einem Magnet (12), und bei dem anderen, insbesondere dem zweiten, Element um einen magnetischen Stator (40) mit zumindest einem Magnet (42) handelt, wobei die beiden Elemente relativ linear zueinander beweglich sind, und wobei die Magnetisierungsrichtungen des Oszillators (10) und des Stators (40) parallel, vorzugsweise ineinander liegend, sind, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der Stator (40) zwei sich gegenüberliegende identische Statorpole (44, 46) aufweist, oder der Oszillator (10) zwei sich gegenüberliegende identische Oszillatorpole (14, 16) aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine, insbesondere andauernde, Änderung der Magnetisierung von Stator (10) oder Oszillator (40), zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen Oszillator (10) und Stator (40).
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element, zumindest teilweise, innerhalb des zweiten Elements angeordnet ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element im Wesentlichen zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmigen ist, wobei das erste Element vorzugsweise eine axiale Magnetisierung aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element im Wesentlichen hohlzylinderförmig, insbesondere hohlkreiszylinderförmigen ist, wobei das zweite Element vorzugsweise eine axiale Magnetisierung aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei zumindest einem der Magnete (12, 42), insbesondere dem mindestens einem Oszillatormagnet (12), um einen Permanentmagnet, vorzugsweise in Form eines Stabmagneten, handelt.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei zumindest einem der Magnete (12, 42), insbesondere dem mindestens einem Statormagnet (42), um einen Elektromagnet, vorzugsweise um eine Spule, handelt.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element zumindest zwei stirnseitig und koaxial zueinander angeordnete hohlzylinderförmige, insbesondere hohlkreiszylinderförmige, Magnete (12, 42) aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens ein Abschlusselement (70, 72) einseitig, insbesondere jeweils mindestens ein Abschlusselement (70, 72) beidseitig, des zweiten Elements.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abschlusselement (70, 72) mindestens einen, vorzugsweise axial magnetisierten, Magnet (71, 73) aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet (71, 73) des Abschlusselements (70, 72) jeweils gleichgepolt oder gegengepolt zu dem Pol (14, 16, 44, 46) des Elements ist, an dem dieses Abschlusselements (70, 72) angeordnet ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Abschlusselement (70, 72) als Deckel oder als Hohlyzylinder ausgebildet ist, wobei das Abschlusselement (70, 72) insbesondere einstückig mit dem Element ausgebildet ist, an dem dieses Abschlusselements (70, 72) angeordnet ist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung zur Schwingungsdämpfung des ersten Elements gegenüber dem zweiten Element.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungsvorrichtung mindestens einen Schwingungsdämpfer (80) einseitig, vorzugsweise jeweils mindestens einen Schwingungsdämpfer (80) beidseitig, zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element, aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei zumindest einem der Schwingungsdämpfer (80) handelt um: - eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, oder - einen Magnetdämpfer, oder - einen Gasdruckdämpfer, oder - einen Hydraulikdämpfer, oder - ein, insbesondere elastisches, Prallelement
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine, vorzugsweise mit dem ersten Element verbundene, Schubstangenvorrichtung (90) zur Übertragung einer Kraft von dem elektromagnetischen Linearaktuator an die Umgebung.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element und/oder das zweite Element aufweist: mindestens einen Eisenkern (30) und/oder mindestens einen, zumindest teilweisen, Eisenmantel (32).
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass entweder das erste Element oder das zweite Element zumindest zwei in Reihe angeordnete gegengepolte Magnete (12, 42) aufweist.
Elektromagnetischer Linearaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der Stator (40) beidseitig außen zwei identische Statorpole (44, 46) aufweist, oder der Oszillator (10) beidseitig außen zwei identische Oszillatorpole aufweist.
Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung, insbesondere einer Vibration, mittels eines Aktuators (1), wobei der Aktuator aufweist: ein erstes Element und ein zweites Element, wobei es sich bei dem einen, insbesondere dem ersten, Element um einen magnetischen Oszillator (10) mit zumindest einem Magnet, und bei dem anderen, insbesondere dem zweiten, Element um einen magnetischen Stator (40) mit zumindest einem Magnet handelt, wobei die Magnetisierungsrichtungen des Oszillators (10) und des Stators (40) parallel, vorzugsweise ineinander liegend, sind, gekennzeichnet durch entweder ein derartiges Magnetisieren des Stators (40), dass der Stator (40) zwei sich gegenüberliegend identische Statorpole (44, 46) aufweist, oder ein derartiges Magnetisieren des Oszillators (10), dass der Oszillator (10) zwei sich gegenüberliegend identische Oszillatorpole (14, 16) aufweist.
Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine, insbesondere andauernde, Magnetisierungsänderung entweder des Oszillators (10) derart, dass eine Umkehr der Oszillatorpole (14, 16) erfolgt, oder des Stators (40) derart, dass eine Umkehr der Statorpole (44, 46) erfolgt, zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Oszillator (10) und Stator (40).
Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) ferner jeweils ein, insbesondere koaxial zum zweiten Element angeordnetes, Abschlusselement (70, 72) zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig des zweiten Elements mit mindestens einem, insbesondere axial magnetisierten, Magneten (71, 73), aufweist, und dass jeweils dieser mindestens eine Magnet derart magnetisiert wird, dass sich identische oder entgegengesetzte Pole (74, 76) des Abschlusselements (70, 72) und des zweiten Elements gegenüber stehen.
Verfahren zur Erzeugung einer mechanischen Bewegung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (1) nach den Merkmalen einer der Ansprüche 1 bis 19 ausgestaltet ist.