DE102019005796A1 - drive - Google Patents

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DE102019005796A1 DE102019005796.1A DE102019005796A DE102019005796A1 DE 102019005796 A1 DE102019005796 A1 DE 102019005796A1 DE 102019005796 A DE102019005796 A DE 102019005796A DE 102019005796 A1 DE102019005796 A1 DE 102019005796A1
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Alfred Brühn
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Wenn auf relativ kleinem Raum über eine deutliche, aber nicht zu große Distanz (z.B. einige Millimeter) eine Kraft auf mindestens einen anzutreibenden Bewegt-Magneten, der mit einem Rotor oder Schlitten verbunden ist, ausgeübt werden soll, sind notwendige Magnetfeldstärken mit einem Elektromagnet oft nur mit großem technischen Aufwand und hohem Energieeintrag zu erreichen. Dagegen sind über die hier geforderten Distanzen mit modernen Dauermagneten auch große Kräfte ohne zusätzlichen Energieeintrag in die Felderzeugung übertragbar.Wenn die auf einem kreisförmigen oder linearen Stator angeordneten Antriebsmagnete mit untereinander festliegenden Drehlagen (von einem Primärantrieb, z.B. Elektro-, Pneumatik-, Hydraulik-Motor angetrieben) mit gleicher Geschwindigkeit synchron rotieren, können große Kräfte und Drehmomente auf Rotoren und/oder Schlitten übertragen werden. Durch die vorab festgelegten Drehlagen der Antriebsmagnete ist ein geringer Kraft und/oder Energieaufwand dafür erforderlich.Antrieb für Rotoren und/oder Schlitten mittels Magnetfelder über vorhandene Zwischenräume mit Wänden und Luftspalten in Gefäße hinein und/oder über Wände hinweg. Es können z.B. sterile und/oder kontaminierte Bereiche mit einem Verbraucher (Rotor, Schlitten, usw.) von Normalbereichen mit dem Antrieb getrennt gehalten werden. Der Nutzungsbereich kann von molekularen/atomaren Größenordnungen bis zu Antrieben für Großanlagen reichen.If a force is to be exerted on at least one moving magnet to be driven, which is connected to a rotor or slide, in a relatively small space over a clear, but not too large distance (e.g. a few millimeters), the necessary magnetic field strengths with an electromagnet are often only to achieve with great technical effort and high energy input. On the other hand, over the distances required here, with modern permanent magnets, even large forces can be transferred into the field generation without additional energy input. If the drive magnets are arranged on a circular or linear stator with mutually fixed rotational positions (from a primary drive, e.g. electric, pneumatic, hydraulic motor driven) rotate synchronously at the same speed, large forces and torques can be transmitted to rotors and / or slides. Due to the previously determined rotational positions of the drive magnets, little force and / or energy is required for this. Drive for rotors and / or slides by means of magnetic fields through existing spaces with walls and air gaps into vessels and / or across walls. For example, sterile and / or contaminated areas with a consumer (rotor, slide, etc.) can be kept separate from normal areas with the drive. The area of use can range from molecular / atomic orders of magnitude to drives for large systems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebskonzept unter Einsatz von Dauermagneten, um anzutreibende Elemente (Rührkörper, Rotoren, Läufer, Schlitten, ..) in Bewegung zu versetzen und mit diesen anzutreibenden Elementen Arbeit zu verrichten, wobei Antrieb und die anzutreibenden Elemente auf unterschiedlichen Seiten einer definierten Grenze, Wand oder Zwischenschicht liegen.The invention relates to a drive concept using permanent magnets to set elements to be driven (agitators, rotors, runners, slides, ...) in motion and to do work with these elements to be driven, the drive and the elements to be driven being on different sides of a defined limit , Wall or intermediate layer.

Unter anderem stellt die Erfindung damit einen Antrieb für im Inneren eines Gefäßes liegende Rotor-Elemente (Rührkörper, Rotoren, ..) dar, die von einer außerhalb des Gefäßes liegenden Stator-Anordnung mittels magnetischer Kraftkopplung in rotierende Bewegung versetzt werden können und im Gefäß Arbeit verrichten, wobei zwischen den im Außenraum liegenden Stator-Magneten und den im Innenraum liegenden Rotor-Magneten deutliche Zwischenräume liegen, insbesondere Luftspalte und/oder Zwischenwände.Among other things, the invention thus represents a drive for rotor elements (agitators, rotors, ...) located inside a vessel, which can be set in rotating motion by a stator arrangement located outside the vessel by means of magnetic force coupling and work in the vessel perform, with clear gaps between the stator magnets located in the outer space and the rotor magnets located in the inner space, in particular air gaps and / or partition walls.

Unter anderem stellt die Erfindung damit einen Linearantrieb für eine auf der anderen Seite einer Wand liegende Anordnung (Läufer, Schlitten, ..) dar, die mittels magnetischer Kraftkopplung in lineare translatorische Bewegung versetzt werden und Arbeit verrichten kann, wobei zwischen den Antriebs- und Bewegungsmagneten deutliche Zwischenräume, insbesondere Luftspalte und/oder Zwischenwände liegen.Among other things, the invention thus represents a linear drive for an arrangement (runner, slide, ...) lying on the other side of a wall, which can be set into linear translational movement by means of magnetic force coupling and can do work, with the drive and movement magnets between the drive and movement magnets clear spaces, in particular air gaps and / or partition walls.

Magnetisch gekoppelte Rühreinrichtungen sind im Stand der Technik in vielfältiger Form bekannt, u.a. die Magnetrührer als Laborgeräte.Magnetically coupled stirring devices are known in various forms in the prior art, including the magnetic stirrers as laboratory devices.

Dabei werden auf dem Stand der Technik die zwischen Magnetpolen sich ausbildenden Kräfte genutzt, um Kraft und Drehmoment von einem Antriebsmagneten auf einen mit einem Magneten verbundenen (Rühr-)Körper zu übertragen. Bei üblichen Magnetrührern der Labortechnik wird z.B. außerhalb eines Gefäßes ein motorangetrieben rotierender Antriebsmagnet genutzt, um ein magnetisches Drehfelder im Inneren des Gefäßes zu erzeugen. Auf dem Stand der Technik werden als primäre Antriebe oftmals Elektromotoren eingesetzt.In the prior art, the forces that develop between magnetic poles are used to transmit force and torque from a drive magnet to a (stirring) body connected to a magnet. With conventional magnetic stirrers in laboratory technology, e.g. a motor-driven rotating drive magnet is used outside of a vessel in order to generate a magnetic rotating field inside the vessel. In the prior art, electric motors are often used as primary drives.

Bei einer Anordnung eines üblichen Magnetrührers der Labortechnik des Stands der Technik ist die Zuordnung von Elementen zu einem Rotor oder zu einem Stator im Sinne des Gegenstands dieser Erfindung allerdings nur eingeschränkt herzustellen. Bei einer hier im Focus stehenden Anordnung stellt der im Gefäß rotierende Rührkörper den Innenraum-Rotor dar. Eine bezüglich dieses Rotors als Stator zu bezeichnende Anordnung von der eine Kraftwirkung auf den Rotor übertragen wird, also ein bezüglich dieses Rotors nicht rotierendes Element existiert bei einem üblichen Magnetrührer der Labortechnik nicht, weil dort i.a. der Antriebsmagnet parallel zum Rührmagneten liegt und beide zusammen eine gemeinsame Rotationsbewegung ausführen. Der im üblichen Magnetrührer der Labortechnik des Stands der Technik zum primären Antrieb, also zum Motor gehörende Stator ist nicht als Stator im Sinne dieser Erfindung zu sehen. In the case of an arrangement of a conventional magnetic stirrer in laboratory technology of the prior art, however, the assignment of elements to a rotor or to a stator within the meaning of the subject matter of this invention can only be established to a limited extent. In an arrangement in focus here, the stirring body rotating in the vessel represents the interior rotor. An arrangement to be referred to as a stator with regard to this rotor, from which a force is transmitted to the rotor, that is to say an element that does not rotate with respect to this rotor, exists in a conventional one Magnetic stirrers in laboratory technology are not, because there ia the drive magnet is parallel to the stirring magnet and both together perform a common rotational movement. The stator belonging to the primary drive, that is to say to the motor, in the usual magnetic stirrer in laboratory technology of the prior art is not to be seen as a stator in the sense of this invention.

Vergleichbare magnetische Drehfelder können auch von Spulenanordnungen erzeugt werden, die geeignet angesteuert werden. In diesem Fall stellt ein Rührkörper in einem Gefäß wieder den Innenraum-Rotor dar, die Spulenanordnung ist eine bezüglich dieses Rotors als Stator zu bezeichnende Anordnung. Von dieser Stator-Anordnung wirkt auf den Rotor eine antreibende Kraft, die Stator-Anordnung bewegt sich aber bezüglich des definierten Rotors nicht rotierend mit diesem mit, ist also ein bezüglich dieses Rotors nicht rotierendes Element.Comparable rotating magnetic fields can also be generated by coil arrangements that are suitably controlled. In this case, a stirring body in a vessel again represents the interior rotor, the coil arrangement is an arrangement that can be referred to as a stator in relation to this rotor. A driving force acts on the rotor from this stator arrangement, but the stator arrangement does not rotate with the defined rotor with respect to it, and is therefore an element which does not rotate with respect to this rotor.

Die derart bei Magnetrührern der Labortechnik erzeugten magnetischen Drehfelder üben eine Mitnahmekraft bzw. ein Drehmoment auf einen in das Gefäß eingelegten, mit einem Magneten verbundenen Rührkörper aus, der in eine rotierende Bewegung versetzt wird und dadurch das Medium im Gefäß rührt. Bei gegebener Konstruktion des Rührkörpers muss eine definierte Mindestdrehkraft (genauer ein Mindestdrehmoment) sicherstellen, dass der Rührkörper im Medium mit der jeweils gewünschten Umdrehungszahl rotieren kann. Diese Kraft muss zu jedem Zeitpunkt ausreichen, um das in Drehrichtung vor dem Rührkörper liegende Medium nach vorn zu schieben oder seitlich zu verdrängen, muss also gegen den (sich i.a. nichtlinear verhaltenden) Widerstand des Mediums arbeiten. Die zur Drehung des Rührkörpers im Medium benötigte Kraft muss letztendlich durch das auf den Rührmagneten wirkende Magnetfeld aufgebracht werden.The magnetic rotating fields generated in this way with magnetic stirrers in laboratory technology exert a drag force or torque on a stirring body placed in the vessel and connected to a magnet, which is set in a rotating movement and thereby stirs the medium in the vessel. Given the design of the agitator body, a defined minimum torque (more precisely a minimum torque) must ensure that the agitator body can rotate in the medium at the required number of revolutions. This force must be sufficient at all times to push the medium in front of the agitator body in the direction of rotation forwards or to displace it to the side, i.e. it must work against the resistance of the medium (which is generally non-linear). The force required to rotate the stirring body in the medium must ultimately be applied by the magnetic field acting on the stirring magnet.

Spulenanordnungen können die mit Dauermagneten im Nahbereich erreichbaren Kraftwirkungen im gegebenen Rahmen nur mit einem hohen technischen Aufwand und mit einem oft sehr hohen Energieaufwand erreichen, so dass rotierende Dauermagnete mit großer Feldstärke bezüglich der Kraftkopplung sowohl energetisch als auch konzeptionell an sich eine gute Lösung darstellen. Allerdings nimmt die Kraftwirkung eines Magneten mit zunehmender Entfernung (bereits im geringen Millimeterbereich) sehr schnell ab.Coil arrangements can only achieve the force effects that can be achieved with permanent magnets in the close range within the given framework with a high technical effort and often with a very high expenditure of energy, so that rotating permanent magnets with high field strengths with regard to the force coupling represent a good solution both energetically and conceptually. However, the force of a magnet decreases very quickly with increasing distance (even in the small millimeter range).

Bei allen Konstruktionen muss aber der räumliche Abstand zwischen den Antriebsmagneten und dem Magneten im angetriebenen Rührkörper (Rührmagnet) überbrückt werden; ein Abstand der i.a. nicht wesentlich verkleinert werden kann. Die Wand eines Gefäßes oder der für die Rotation des Antriebsmagneten freizuhaltende Zwischenraum oder der Raum für eine Heizung muss vom Magnetfeld überbrückt werden (oft etliche Millimeter). Dieser Abstand begrenzt aber auch die mit magnetischen Feldern übertragbaren Kraftwirkungen erheblich.In all constructions, however, the spatial distance between the drive magnets and the magnet in the driven stirring body (stirring magnet) must be bridged; a distance that generally cannot be reduced significantly. The wall of a vessel or the space or space to be kept free for the rotation of the drive magnet for heating, the magnetic field must be bridged (often several millimeters). However, this distance also considerably limits the force effects that can be transmitted with magnetic fields.

Aus der DE102014004705B4 der Anmelderin ist ein Magnetrührer bekannt, bei dem die Kraft starker Dauermagnete genutzt wird, um einen Antrieb zwischen einem Rührmagnet und den Antriebsmagneten, die quer zu ihrer jeweiligen Rotationsachse magnetisiert im Außenraum des Gefäßes kreisförmig um die Rotationsachse des Rührmagneten herum angeordnet sind, zu realisieren. Die Distanz zwischen Antriebs-Magnet und Rühr-Magnet kann dort klein gehalten werden, wodurch die auf den Rührkörper wirkende Kraft sehr groß werden kann. Konstruktiv bedingt liegen die Rotationsebenen der Antriebsmagnete und die des Rührmagneten beim Antrieb der DE102014004705B4 nicht parallel.From the DE102014004705B4 The applicant is aware of a magnetic stirrer in which the force of strong permanent magnets is used to implement a drive between a stirring magnet and the drive magnets, which are magnetized transversely to their respective rotational axis in the outer space of the vessel in a circular manner around the rotational axis of the stirring magnet. The distance between the drive magnet and the stirring magnet can be kept small there, as a result of which the force acting on the stirring body can be very large. Due to the design, the planes of rotation of the drive magnets and those of the stirring magnet are located when driving the DE102014004705B4 not parallel.

Anders als bei der DE102014004705B4 liegen bei den hier im Fokus stehenden Antrieben die Rotationsachse des Rotormagneten und die Rotationsachsen der Antriebsmagneten i.W. aber parallel. Dadurch liegen auch die Ebenen, in denen die Rotationsbewegungen stattfinden (Rotationsebenen), i.W. parallel zueinander oder stimmen sogar überein.Unlike the DE102014004705B4 In the case of the drives in focus here, however, the axis of rotation of the rotor magnet and the axes of rotation of the drive magnets are generally parallel. As a result, the planes in which the rotational movements take place (rotational planes) are largely parallel to one another or even match.

Diese derart geometrisch definierten Lagen und Relationen z.B. der jeweiligen Rotationsachsen zueinander sind als „im Wesentlichen“ zu verstehen, das heißt, Drehachsen der Antriebsmagnete, die z.B. als „parallel zur Drehachse des Rührmagneten liegend“ beschrieben werden, erfüllen diese Bedingung funktionell auch dann noch, wenn sie nicht genau, sondern nur „in etwa parallel liegen, und u.U. sogar dann noch, wenn ein Winkel von z.B. 45° vorliegt, aber immer noch eine Komponente einer Projektion dieser Achsen auf die - funktionell beschriebene - parallele Achse diese Eigenschaft beisteuern kann. Wesentlich ist also, dass in einer tatsächlichen Anordnung eine beschriebene „parallel liegende Achse“ mit der dadurch beschriebenen Funktionalität ein „Parallelliegen der Achsen“ evtl. nur noch deshalb erfüllt, weil eine wesentliche Komponente der tatsächlichen Lage dies erfüllt.These geometrically defined positions and relationships, e.g. of the respective axes of rotation to one another, are to be understood as "essentially", that is, axes of rotation of the drive magnets, which are described, for example, as "lying parallel to the axis of rotation of the stirring magnet", functionally fulfill this condition, if they are not exactly, but only "roughly parallel, and possibly even if there is an angle of 45 °, for example, but a component of a projection of these axes onto the - functionally described - parallel axis can contribute this property. It is therefore essential that in an actual arrangement a described "parallel axis" with the functionality described thereby fulfills a "parallel axis" only because an essential component of the actual position fulfills this.

Auf dem Stand der Technik sind Motoren das übliche Mittel der Wahl für Antriebsaufgaben. Daher sind Antriebskonzepte mit außerhalb eines Gefäßes (z.B. einem Glasrohr) liegenden Spulen bekannt, die Kraft auf einen innen liegenden Rotor übertragen sollen. Von bekannten Motorkonstruktionen abgeleitet, werden dazu oft einfach nur Rotor und Stator bekannter Motorkonstruktionen auf die beiden Seiten der Zwischenwand des Gefäßes gelegt. Derartige Konstruktionen können aber auf Grund der zu überbrückenden großen Luft- bzw. Wegstrecken eine mit Motoren vergleichbare Leistung nicht aufbringen. Zwar sind Luftspalte nicht zu vermeiden, wenn sich eine bewegte Anordnung an einer unbewegten Anordnung ohne Reibung vorbeibewegen soll, aber die bei Elektromotoren zum Erreichen sehr hoher Kräfte und Drehmomente gegebene Möglichkeit, die Luftspalte konstruktiv sehr klein und deutlich unter einem Millimeter zu halten, ist hier nicht gegeben.In the prior art, motors are the usual means of choice for drive tasks. Therefore, drive concepts with coils located outside a vessel (e.g. a glass tube) are known, which are intended to transfer power to an internal rotor. Derived from known motor designs, the rotor and stator of known motor designs are often simply placed on the two sides of the intermediate wall of the vessel. However, due to the large air or travel distances to be bridged, such constructions cannot provide a performance comparable to that of motors. It is true that air gaps cannot be avoided if a moving arrangement is to move past an immovable arrangement without friction, but this is where the possibility of keeping the air gaps structurally very small and well below a millimeter in order to achieve very high forces and torques is possible not given.

Bei den hier im Focus der Erfindung stehenden Betrachtungen des Gegenstands der Erfindung ist zur Abgrenzung zum Stand der Technik also zu beachten, dass größere Luftspalte, Gefäßwände oder eine einen Magnetfluss nicht gut leitende Strecke im Kraftübertragungsweg liegen können. Die dabei zu überbrückenden Strecken liegen oberhalb von einem Millimeter bis zu Zentimetern oder sogar mehr. Der zur Verfügung stehende Raum-Nutzbereich wird zudem als eingeschränkt betrachtet, der es nicht erlaubt, sehr große Spulen als Elektromagnete einzusetzen.In the considerations of the subject matter of the invention, which are the focus of the invention here, it should be noted that larger air gaps, vessel walls or a path that does not conduct a magnetic flux well can lie in the power transmission path. The distances to be bridged are from one millimeter to centimeters or even more. The available space usable area is also considered to be restricted, which does not allow very large coils to be used as electromagnets.

In diesem technischen Rahmen ist es Aufgabe der Erfindung, einen sich (bezügliche einer anzutreibenden Einheit) außerhalb einer trennenden Wand befindenden kraftvollen Antrieb für eine anzutreibende Einheit anzugeben, wobei eine magnetische Kraftkopplung von außen über die Wand zusätzlich zu einem (u.U. mehrteiligen) Luftspalt hinweg vom Antriebsmagneten auf die anzutreibende Einheit (mit Magneten, im Folgenden „Bewegt- oder Rotor-Magneten“) erreicht werden muss. Anzutreibende Einheiten sollen hier insbesondere, aber nicht nur, Rotoren, insbesonere Innenraumrotoren oder Schlitten eines Linear-Antriebs sein.In this technical context, the object of the invention is to provide a powerful drive for a unit to be driven (with respect to a unit to be driven) outside a separating wall, with a magnetic force coupling from the outside via the wall in addition to a (possibly multi-part) air gap away from the Drive magnets on the unit to be driven (with magnets, hereinafter "moving or rotor magnets") must be reached. Units to be driven should in particular, but not exclusively, be rotors, in particular interior rotors or slides of a linear drive.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Details des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the characterizing details of claim 1.

Insbesondere dadurch, dass

  • - eine Kraftübertragung zwischen
    • ◯ den Bewegt-Magneten (Rotor-, Innenraum-, Rühr-, Schlittenmagnete) und
    • ◯ den Antriebs-Magneten eines außerhalb der Wand eines Gefäßes (z.B. eines evtl. längeren Rohres) liegenden Stators,
    im Wesentlichen durch starke Dauermagnete erfolgt, wobei
  • - die Antriebs-Magnete als Dauermagnete
    • ◯ auf einem Kreis um das Gefäß herum liegen
    • ◯ oder auf parallel geführten Linien angeordnet sind (linear geführte Schlitten), und
  • - diese Antriebs-Magnete
    • ◯ bei einer insgesamt für alle Antriebs-Magnete festgelegten Drehlagenzuordnung
    • ◯ untereinander drehgekoppelt sind und
    • ◯ alle Antriebs-Magnete zusammen (oder zumindest gruppenweise zusammen) in einer einheitlichen Richtung rotieren.
In particular because
  • - a power transmission between
    • ◯ the moving magnet (rotor, interior, stirring, slide magnets) and
    • ◯ the drive magnet of a stator located outside the wall of a vessel (e.g. a possibly longer pipe),
    essentially takes place through strong permanent magnets, whereby
  • - the drive magnets as permanent magnets
    • ◯ lie on a circle around the vessel
    • ◯ or are arranged on parallel lines (linearly guided carriages), and
  • - these drive magnets
    • ◯ with a rotational position assignment that is defined for all drive magnets
    • ◯ are rotatably coupled to one another and
    • ◯ all drive magnets rotate together (or at least in groups) in a uniform direction.

Die Rotationsachse eines (Innenraum-)Rotor-Magneten und die Rotationsachsen der Antriebs-Magnete liegen i.W. parallel zueinander; beim Linearantrieb ist diese Sichtweise nicht unbedingt relevant. Alternative Antriebs- und Ausführungsformen erfindungsgemäßer Auslegungen werden in Nebenansprüchen angeführt.The axis of rotation of an (interior) rotor magnet and the axes of rotation of the drive magnets are generally located. parallel to each other; this view is not necessarily relevant for linear drives. Alternative drive and embodiments of designs according to the invention are given in the dependent claims.

Die Erfindung geht von den Erkenntnissen aus,

  • - dass mit starken Dauermagneten über die hier in Frage stehenden Distanzen (Millimeter, Zentimeter) selbst dann starke Kraftwirkungen von einem Antriebsmagneten auf einen Bewegt-Magneten übertragen werden können, wenn keine zusätzliche Energie für die unmittelbare Kraftentwicklung bereitgestellt wird,
  • - dass im vorgesehenen Rahmen (mit dem gegebenen Raumbereich) vergleichbare Kraftwirkungen mit Elektromagneten (Spulen) wenn überhaupt, dann nur unter Einsatz sehr hoher Energien und mit einem sehr hohen technischen Aufwand erreicht werden können,
  • - dass Magnetfelder von starken Antriebs-Dauermagneten, die
    • ◯ mit zueinander definiert eingerichteter und dann
    • ◯ untereinander festliegenden Dreh-Lage
    • ◯ gemeinsam gleichartig rotieren,
    große Kräfte, Drehmomente und mechanische Leistung über die hier in Frage stehenden Distanzen hinweg von einer Antriebsseite auf Bewegt-Magnete eines anzutreibenden Elements auf der anderen Seite übertragen können,
  • - dass trotz evtl. sehr großer Magnetkraftwirkungen zwischen benachbart liegenden sehr starken Antriebs-Dauermagneten durch definiert zueinander eingestellte Drehlagen der Antriebs-Dauermagneten nur ein relativ geringer Kraft- und Energieaufwand von einem primären Antrieb aufzubringen ist, um mechanische Leistung über die hier in Frage stehenden Distanzen auf einen Bewegt-Magneten (Rotor oder Schlitten) zu übertragen
The invention is based on the knowledge
  • - that with strong permanent magnets over the distances in question (millimeters, centimeters), strong force effects can be transmitted from a drive magnet to a moving magnet even if no additional energy is provided for the direct force development,
  • - that within the envisaged framework (with the given spatial area) comparable force effects with electromagnets (coils), if at all, can only be achieved using very high energies and with a very high technical effort,
  • - that magnetic fields from strong drive permanent magnets that
    • ◯ with a defined set up and then
    • ◯ fixed rotary position among each other
    • ◯ rotate together in the same way,
    Can transfer large forces, torques and mechanical power over the distances in question from one drive side to moving magnets of a driven element on the other side,
  • - that despite possibly very large magnetic force effects between adjacent very strong permanent drive magnets, only a relatively small amount of force and energy needs to be applied by a primary drive in order to achieve mechanical power over the distances in question here due to the rotational positions of the permanent drive magnets set in a defined manner to be transmitted to a moving magnet (rotor or slide)

Der letzte Punkt dieser Erkenntnisaufzählung erscheint banal, ist aber ein ganz wesentlicher Punkt: In erfindungsgemäßen Anordnungen können die eingesetzten Antriebs-Dauermagnete u.U. relativ eng beieinander liegen, können durch diese Nähe sehr große Kräfte aufeinander ausüben und sich daher mit entsprechend großen Kräften aneinander festhalten und sich damit gegen den primären Antrieb stemmen. Bei geeignet angeordneten und in der Drehbeziehungs-Phasenlage untereinander genau eingestellten, gemeinsam rotierenden Dauermagneten ist aber, selbst bei Nutzung von extrem starken Dauermagneten, nur ein erstaunlich geringer Kraft- und Energieaufwand des primären Antriebs nötig, um die gesamte Anordnung in Betrieb zu nehmen und im Betrieb zu halten.The last point of this list of findings seems banal, but it is a very important point: In the arrangements according to the invention, the drive permanent magnets used can under certain circumstances be relatively close to one another, can exert very large forces on one another due to this proximity and therefore hold on to one another with correspondingly large forces use it to press against the primary drive. However, if the permanent magnets are suitably arranged and precisely adjusted to one another in the rotational relationship phase position, jointly rotating permanent magnets, even when using extremely strong permanent magnets, only an astonishingly low expenditure of force and energy is required by the primary drive to put the entire arrangement into operation and in To keep operation.

Die tatsächlich effektive Nutzleistungsübertragung kann im Betrieb z.B. über die elektrische Leistung des primären Antriebs auch nachgewiesen werden: Der Energieaufwand für Reibung und andere Verluste (auch Wirbelstromverluste) muss natürlich immer aufgebracht werden. Aber die Leistungsaufnahme des primären Antriebs während des Betriebs, einmal ohne das eigentliche Verbraucher-Element (Rotor, Rührkörper, Schlitten) gemessen und einmal mit dem eigentlichen Verbraucher-Element unter Last gemessen, ergibt in der Differenz den nur für den eigentlichen Zielvorgang zusätzlich aufgewendeten Leistungsaufwand. Der nur für die eigentliche Zielarbeit am Verbraucher aufzubringende und derart messbare Aufwand zeigt einen effizient arbeitenden Antriebsmechanismus zur Übertragung mechanisch definierter Leistung über die hier in Frage stehenden Distanzen auf einen Bewegt-Magneten (Rotor oder Schlitten). Die Erkenntnis, dass ein primärer Antrieb relativ wenig Kraft und Energie aufbringen muss, um den Betrieb einer erfindungsgemäßen, geeignet ausgelegten und gut eingestellten Anordnung aufrecht zu erhalten, fordert in konkreten Ausgestaltungen der Erfindung die genaue physikalische Analysen des Leistungsflusses und der Verluste heraus (insbesondere auch zur Vermeidung von z.B. Wirbelstromverlusten).The actually effective transfer of useful power can also be proven during operation, e.g. via the electrical power of the primary drive: The energy expenditure for friction and other losses (including eddy current losses) must of course always be used. But the power consumption of the primary drive during operation, measured once without the actual consumer element (rotor, agitator, slide) and once measured with the actual consumer element under load, results in the difference in the additional power expenditure only for the actual target process . The effort that has to be invested in the actual target work on the consumer and that can be measured in this way shows an efficiently working drive mechanism for transmitting mechanically defined power over the distances in question to a moving magnet (rotor or slide). The knowledge that a primary drive has to generate relatively little force and energy in order to maintain the operation of a suitably designed and well-adjusted arrangement according to the invention calls for precise physical analyzes of the power flow and the losses in specific embodiments of the invention (in particular also to avoid eddy current losses, for example).

Im Rahmen dieser Erfindung erfolgt der Kraft- bzw. Energie- bzw. Leistungsfluss generell in der folgenden Reihenfolge:

  • - Unter Nutzung einer primären Energieform wird ein primärer Antrieb eingesetzt; das kann z.B. ein Elektromotor (in jeder Motorform, also z.B. Schrittmotor, DC-Motor, usw.) sein, ein Druckluftmotor (in jeder Form, auch z.B. ein Druckluft-Schrittmotor), ein Hydraulikmotor, aber auch ein geringstufiger Schrittschaltmotor-Mechanismus oder ein handgetriebener Kurbelantrieb, usw.;
  • - dieser primäre Antrieb versetzt über eine geeignete mechanische Anordnung (Ketten, Riemen, Zahnräder, Getriebe, usw.) starke Dauermagnete als Antriebs-Magnete (im Folgenden nur noch Antriebsmagnete) in Rotation, wobei diese Antriebs-Magnete
    • ◯ Rotationsachsen an fest definierten Positionen auf einem Stator haben und
    • ◯ zuvor untereinander in eine definierte Rotations-(Phasenlagen-)Zuordnung gebracht worden sind;
  • - die Magnetfelder dieser rotierenden Antriebsmagnete wirken kraftübertragend über die größeren Zwischenräume (Luftspalt, Gefäßwand, usw.) auf (Bewegt-)Dauermagnete, die mit einem Verbraucher (Rotor, Schlitten, usw.) auf der anderen Seite des jeweiligen Zwischenraums verbunden sind, wodurch
  • - diese (Bewegt-)Dauermagnete mit Verbraucher (Rotoren, Schlitten, ..) in Bewegung gesetzt werden und damit dort die eigentliche Ziel-Arbeit verrichten.
In the context of this invention, the power or energy or power flow generally occurs in the following order:
  • - Using a primary form of energy, a primary drive is used; this can be, for example, an electric motor (in any form of motor, e.g. stepper motor, DC motor, etc.), a compressed air motor (in any form, including e.g. a compressed air stepper motor), a hydraulic motor, but also a low-speed stepper motor mechanism or a hand-operated crank drive, etc .;
  • - This primary drive uses a suitable mechanical arrangement (chains, belts, gears, gears, etc.) to move strong permanent magnets as drive magnets (in the following only Drive magnets) in rotation, these drive magnets
    • ◯ have axes of rotation at fixed positions on a stator and
    • ◯ have previously been brought into a defined rotation (phase position) assignment;
  • - The magnetic fields of these rotating drive magnets transmit force via the larger spaces (air gap, vessel wall, etc.) to (moving) permanent magnets that are connected to a consumer (rotor, slide, etc.) on the other side of the respective space, whereby
  • - These (moving) permanent magnets with consumers (rotors, slides, ...) are set in motion and thus do the actual target work there.

In dieser Kette des Energieflusses ist die Energieübertragung über einen größeren Zwischenraum (Luftspalt, Gefäßwand, usw.) die zu lösende erfindungsgemäße Aufgabe, die unter Nutzung der Magnetfelder von starken Dauermagneten gelöst wird, weil im hier gegeben Rahmen (kleine Raumbereiche, Distanzen im deutlichen Millimeterbereich, eine begrenzte Energiebereitstellung, usw.) eine geeignet große Kraftentfaltung nur mit modernen Dauermagneten möglich ist und diese daher genutzt werden soll. Die Zwischenraumgrößen sind nicht reduzierbar, weil andere Gründe (z.B. eine evtl. notwendige Abgrenzung von sterilen oder kontaminierten Bereichen, die Eleganz und Einfachheit etablierter Geräte oder Prozesse oder Handhabungen, usw.) das nicht zulassen oder das nicht ratsam ist.In this chain of energy flow, the energy transfer over a larger space (air gap, vessel wall, etc.) is the task to be solved according to the invention, which is achieved using the magnetic fields of strong permanent magnets, because within the given framework (small spatial areas, distances in the clear millimeter range , a limited supply of energy, etc.) a suitably large power development is only possible with modern permanent magnets and this should therefore be used. The gap sizes cannot be reduced because other reasons (e.g. a possibly necessary demarcation of sterile or contaminated areas, the elegance and simplicity of established devices or processes or handling, etc.) do not allow this or it is not advisable.

Wie am Beispiel eines Rotor-Antriebs gezeigt werden kann, kann zwischen den innen liegenden angetriebenen Rotormagneten und außen liegenden antreibenden Antriebsmagneten ein mit Zahnradfunktionen vergleichbarer Kopplungsmechanismus gesehen werden. Im entwickelten Modell wird die formschlüssige Kraftübertragung kämmender Zahnräder durch periodisch sich wiederholende Kraftübertragungen von sich abstoßenden und anziehenden Magnetpolen ersetzt.As can be shown using the example of a rotor drive, a coupling mechanism comparable to gearwheel functions can be seen between the inner driven rotor magnets and the outer driving drive magnets. In the developed model, the positive power transmission of meshing gears is replaced by periodically repeating power transmissions from repelling and attracting magnetic poles.

Ausgehend von Beispielen der Antriebe für rotierende Rotoren können Antriebe für linear bzw. translatorisch bewegte Schlitten dargestellt werden. Das kann z.B. durch Abwicklung einer rotierenden erfindungsgemäßen Anordnung auf eine Ebene bzw. auf eine lineare Struktur geschehen.Based on examples of the drives for rotating rotors, drives for linear or translationally moved carriages can be represented. This can be done, for example, by unrolling a rotating arrangement according to the invention on a plane or on a linear structure.

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass bei den hier beschriebenen Anordnungen die Bewegt-Magnete i.a. auch geführt werden müssen, d.h., dass auch die Rotor- bzw. Schlitten-Bewegt-Magnete in Grenzen festgelegte Rotationsachsen haben; die zum Stator gehörenden Antriebs-Magnete werden ohnehin geführt. Dem Fachmann wird das nachvollziehbar sein, weil in Anordnungen, wie z.B. die der , ein Rotor-Magnet in der hier dargestellten Weise, gewissermaßen frei schwebend, so gar nicht liegenbleiben könnte; zwei der hier in Interaktion tretenden Magnetpole würden sich stets so weit aneinander annähern, dass ein Zustand minimaler Energie erreicht wird. Ein Rotormagnet muss also (i.a. durch Fixierung seiner Drehachse) zumindest ungefähr in der dargestellten Lage gehalten werden.At this point it should be pointed out that in the arrangements described here, the moving magnets generally also have to be guided, ie that the rotor or slide moving magnets also have defined axes of rotation within limits; the drive magnets belonging to the stator are guided anyway. This will be understandable to a person skilled in the art, because in arrangements such as those of the , a rotor magnet in the manner shown here, floating freely, so to speak, could not stay where it was; two of the magnetic poles interacting here would always approach each other so far that a state of minimal energy is reached. A rotor magnet must therefore be held at least approximately in the position shown (generally by fixing its axis of rotation).

Die Erfindung soll anhand der angefügten Abbildungen erläutert werden:

  • stellt zum Stand der Technik zwei Antriebsformen von Magnetrührern dar, die einen vergleichbaren Rotor-Stator-Bezug aufweisen können.
  • zeigt als Beispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs einen Stator mit vier außen liegenden Antriebs-Magneten und zeigt zur grundsätzlichen Zustandsabfolge dieses erfindungsgemäßen Antriebs das Feld, das im Inneren auf einen Rotor wirken würde.
  • zeigt als weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs einen Stator mit 16 außen liegenden Antriebs-Magneten und einen innen liegenden Stabmagneten als Rotor und zeigt die Stadien der Bewegungszustände nach Lageänderungen von jeweils 45°.
  • zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs; hier hat der Antrieb einen Stator mit acht außen liegende Antriebs-Magneten, einen innen liegenden Stabmagneten als Rotor (bzw. einen Rotor mit 2 Stabmagneten mit wechselnder Polarität); gezeigt werden Stadien der Bewegungszustände nach Lageänderungen von jeweils 45°;
  • zeigt ein weiteres Beispiel mit einem Stator mit 16 außen liegenden Antriebsmagneten und 4 innen liegende Stabmagneten als Rotor mit wechselnder Polarität und zeigt eine Drehbewegung von 22,5°.
  • soll helfen, die Antriebsbedingungen, insbesondere den benötigten Krafteintrag in eine erfindungsgemäße Anordnung zu analysieren, insbesondere die Drehmomentanforderungen an den Primärantrieb, der die Antriebs-Magnete antreibt, und definiert damit einen Teil der Einstellbedingungen für die Antriebs-Magnete.
  • und b zeigen weitere Beispiele von erfindungsgemäßen Antrieben durch Variation der Anzahl der Magnete im Rotor und/oder der Anzahl der Antriebsmagnete im Stator auf der Außenwand.
  • hilft die Zahnrad-Analogie für einen erfindungsgemäßen Antrieb darzustellen.
  • zeigt die Entwicklung eines Linearantriebs durch Abbildung eines erfindungsgemäßen Rotorantriebs auf eine lineare Struktur.
  • stellt eine erfindungsgemäße Mehrfach-Antriebsanordnung dar. Antriebs-Magnete sind in den Kreuzungspunkten einer Matrix angeordnet, die Rotoren in den Zwischenräumen antreiben. 1 zeigt das Konstruktionsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs mit zwei Rotoren für ein oder zwei Probenröhrchen, durch das die Matrixanordnung der 0 funktionell einfacher nachvollziehbar dargestellt werden kann.
  • 2 zeigt, wie ein erfindungsgemäßer Antrieb bei einem längeren Gefäß, z.B. einem Rohr, eingesetzt werden kann, indem der Antrieb mit einer Zangenbewegung das Rohr umschließt. zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs einen Antrieb für eine Transportschraube innerhalb eines Rohres für eine Verdampfereinrichtung.
The invention is to be explained with reference to the attached figures:
  • represents two drive forms of magnetic stirrers in relation to the state of the art, which can have a comparable rotor-stator relationship.
  • shows, as an example of a drive according to the invention, a stator with four external drive magnets and shows, for the basic sequence of states of this drive according to the invention, the field that would act on a rotor inside.
  • shows a stator as a further example of a drive according to the invention 16 external drive magnets and an internal bar magnet as a rotor and shows the stages of the movement states after changes in position of 45 ° each.
  • shows another example of a drive according to the invention; Here the drive has a stator with eight external drive magnets, an internal bar magnet as a rotor (or a rotor with 2 bar magnets with alternating polarity); Stages of the states of motion are shown after changes in position of 45 ° each;
  • shows another example with a stator 16 external drive magnets and 4 internal bar magnets as a rotor with alternating polarity and shows a rotary movement of 22.5 °.
  • is intended to help analyze the drive conditions, in particular the required force input into an arrangement according to the invention, in particular the torque requirements for the primary drive that drives the drive magnets, and thus defines part of the setting conditions for the drive magnets.
  • and b show further examples of drives according to the invention by varying the number of magnets in the rotor and / or the number of drive magnets in the stator on the outer wall.
  • helps to illustrate the gear analogy for a drive according to the invention.
  • shows the development of a linear drive by mapping a rotor drive according to the invention onto a linear structure.
  • shows a multiple drive arrangement according to the invention. Drive magnets are arranged at the intersection points of a matrix, which drive rotors in the spaces. 1 shows the construction example of a drive according to the invention with two rotors for one or two sample tubes, through which the matrix arrangement of the 0 can be represented functionally more easily and comprehensibly.
  • 2 shows how a drive according to the invention can be used in a longer vessel, for example a pipe, in that the drive encloses the pipe with a tong movement. shows, as a further application example of the drive according to the invention, a drive for a transport screw within a tube for an evaporator device.

zeigt zur Abgrenzung der Erfindung zum Stand der Technik zwei im Laborbereich vorkommende Antriebsformen von Magnetrührern, die mit dem Gegenstand der Erfindung geometrisch vergleichbare Rotor-Stator-Bezüge aufweisen können: Der im Inneren eines Gefäßes zu denkende, rotierende Rührkörper (2) stellt jeweils den Rotor dar. Die Rotationsachsen (1) der in und gleich bezeichneten Rührkörper (2) liegen vergleichbar und werden hier als Innenraum-Rotoren gesehen. Sie rotieren um ihre jeweilige Rotationsachse (1) in gleicher Richtung (3); die Magnetpole dieses Rotors sind mit N (für Nordpol) und S (für Südpol) angegeben. shows two types of drive types of magnetic stirrers occurring in the laboratory area, which can have geometrically comparable rotor-stator references to the subject of the invention: The rotating stirring body (to be imagined inside a vessel) 2 ) represents the rotor. The axes of rotation ( 1 ) the in and identically designated agitator body ( 2 ) are comparable and are seen here as interior rotors. They rotate around their respective axis of rotation ( 1 ) in the same direction ( 3 ); the magnetic poles of this rotor are indicated with N (for north pole) and S (for south pole).

Bei reinen Spulenantrieben ( wird durch eine geeignete Ansteuerung (5) der Spulen (4) (die den hier so gesehenen Stator im Außenbereich darstellen) ein rotationsveränderliches Magnetfeld erzeugt, an dem sich der Rotor (2) ausrichtet und dem er folgen kann. Die auf den Rotor übertragbare Kraft wird durch die mit den Spulen des Stators erzeugte Magnetfeldstärke und von der zwischen diesen Spulen und dem Rotor befindlichen Luftspaltlänge bestimmt. Das Problem dieser Anordnung ist, dass die von diesen Spulen erzeugten Feldenergien sich fast vollständig in den unvermeidlichen Luftspalten (oder in den Materialien) konzentrieren. Die Erzeugung einer mit Dauermagneten vergleichbaren Kraft über die zwischen dem Anker der Spule und dem Rührmagneten liegende Distanz erfordert u.U. sehr große Ströme und kann i.a. bei hier im Focus stehenden Anordnungen vergleichbare Kräfte nicht unproblematisch (Wärme) bereitstellen.For pure coil drives ( is activated by a suitable control ( 5 ) of the coils ( 4th ) (which represent the stator seen here in the outer area) generates a rotationally variable magnetic field on which the rotor ( 2 ) and which he can follow. The force that can be transmitted to the rotor is determined by the magnetic field strength generated with the coils of the stator and by the length of the air gap between these coils and the rotor. The problem with this arrangement is that the field energies generated by these coils are almost entirely concentrated in the inevitable air gaps (or in the materials). The generation of a force comparable to that of permanent magnets over the distance between the armature of the coil and the stirring magnet may require very large currents and can generally not unproblematically provide comparable forces (heat) with arrangements in focus here.

Zum mit dargestellten Antrieb für einen Magnetrührer wird auf die DE102014004705B3 verwiesen. Bei dem Antrieb der DE102014004705B3 sind die quer zu ihrer Rotationsachse (18) (19) magnetisierten Antriebsmagnete (13) (14) (17) kreisförmig um die Rotationsachse (1) des Rührmagneten herum angeordnet und rotieren (15) (16) senkrecht zur Rotationsachse (1) des Rotors; das ist bei erfindungsgemäßen Anordnungen dieser Anmeldung nicht der Fall.For with shown drive for a magnetic stirrer is on the DE102014004705B3 referenced. When driving the DE102014004705B3 are transverse to their axis of rotation ( 18th ) ( 19th ) magnetized drive magnets ( 13 ) ( 14th ) ( 17th ) circular around the axis of rotation ( 1 ) of the stirring magnet arranged around and rotate ( 15th ) ( 16 ) perpendicular to the axis of rotation ( 1 ) of the rotor; this is not the case with the inventive arrangements of this application.

Obwohl nicht stillstehend, können die Antriebsmagnete dieser (und auch erfindungsgemäßer) Anordnungen aber einem Stator im Sinne der obigen Definition zugeordnet werden: Eine bezüglich des Rotors (Rührmagnet) als Stator zu bezeichnende Einheit ist eine bezüglich des Rotors nicht (mit- oder gleichartig) rotierende funktionelle Einheit, von der eine Kraftwirkung (über Magnetfelder) auf den Rotor übertragen wird.Although not stationary, the drive magnets of these (and also according to the invention) arrangements can be assigned to a stator in the sense of the above definition: A unit that is referred to as a stator with respect to the rotor (stirring magnet) is one that does not rotate (co-or similarly) with respect to the rotor functional unit from which a force (via magnetic fields) is transmitted to the rotor.

Das ist bei den erfindungsgemäßen Anordnungen dieser Anmeldung der Fall.This is the case with the inventive arrangements of this application.

Die mit der Anordnung der von den Antriebsmagneten (14) auf den Rührmagneten (2) übertragenen Kräfte können sehr groß werden, können aber in dieser Form z.B. nicht einen in einem (evtl. langen) röhrenförmigen Gefäß liegenden Rotor (2) antreiben.The one with the arrangement of the from the drive magnets ( 14th ) on the stirring magnet ( 2 ) transmitted forces can be very large, but in this form cannot, for example, a rotor lying in a (possibly long) tubular vessel ( 2 ) drive.

Um das zu erreichen, sind erfindungsgemäß die Bewegungen des Rotors und der sich ebenfalls rotierend bewegenden Antriebsmagnete in eine gemeinsame bzw. in parallel liegende Ebene(n) zu legen; dadurch liegen auch die Rotationsachsen des Rotors und die Rotationsachsen der Antriebsmagnete des Stators i.W. parallel.In order to achieve this, according to the invention the movements of the rotor and the likewise rotating drive magnets are to be placed in a common or in parallel plane (s); as a result, the axes of rotation of the rotor and the axes of rotation of the drive magnets of the stator are mainly located. parallel.

zeigt schematisch die Funktion eines Stators der erfindungsgemäßen neuen Antriebsform auf einen im zentralen Inneren liegenden Rotor (in nicht dargestellt; hier wird durch die jeweilige Pfeilrichtung (26) (27) (28) (29) nur die Feldrichtung des auf einen Rotor wirkenden magnetischen Feldes dargestellt):

  • Bezüglich eines solchen Rotors,
    • - der im Zentrum einer Anordnung liegt,
      • ◯ die als Antriebseinheit für den Rotor zu sehen ist,
      • ◯ die hier aus vier Magneten (20) (21) (22) (23) besteht (und den Stator bildet),
      • ◯ die nicht mit dem Rotor mitrotiert bzw. nicht gleichartig mit dem Rotor rotiert,
      • ◯ die das Innere eines Gefäßes mit dem darin liegenden Rotor umschließt und
      • ◯ von der eine über Magnetfelder vermittelte Antriebskraft auf den Rotor ausgeht, ist die Anordnung der vier Magnete (20) (21) (22) (23) als Stator abzugrenzen und als Stator zu bezeichnen, auch wenn die hier vier Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23) dieses Stators selbst alle (in einer gleichen Richtung) um ihre jeweils eigene Rotationsachse rotieren (also selbst nicht still stehen, aber auf einer am Stator fixierten Rotationsachse fest positioniert stehen).
shows schematically the function of a stator of the new drive form according to the invention on a rotor located in the central interior (in not shown; the direction of the arrow ( 26th ) ( 27 ) ( 28 ) ( 29 ) only the field direction of the magnetic field acting on a rotor is shown):
  • Regarding such a rotor,
    • - which is in the center of an arrangement,
      • ◯ which can be seen as the drive unit for the rotor,
      • ◯ the four magnets here ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) consists (and forms the stator),
      • ◯ which does not rotate with the rotor or does not rotate in the same way with the rotor,
      • ◯ which encloses the inside of a vessel with the rotor inside and
      • ◯ from which a driving force mediated by magnetic fields exerts on the rotor is the arrangement of the four magnets ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) as a stator and to designate it as a stator, even if the four drive magnets ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) all of this stator itself rotate (in the same direction) around its own rotation axis (i.e. do not stand still, but are firmly positioned on a rotation axis fixed to the stator).

Das auf den im Zentrum liegenden Rotor wirkende magnetische Feld wird in jeweils mit Pfeil (26) (27) (28) (29) angedeutet. Bei der in links dargestellten Ausrichtung der Magnete (20) (21) (22) (23) ergibt der Feldverlauf der beiden oben und unten liegenden Magnete (20) (21) z.B. die dargestellte Feldrichtung (26). Ein Rotormagnet würde sich an diesem Feld (26) ausrichten, so dass von oben nach unten eine Polabfolge (N-S)-(N-S)-(N-S) mit maximaler Kraftwirkung auf den Rotor entsteht. Die bezüglich dieser Feldrichtung (26) seitlich liegenden Magnete (22) (23) liegen (z.B. durch ein geeignetes Getriebe zwangsgeführt) so, dass die Südpole der benachbart liegenden oberen drei Magnete (22) (20) (23) in der oberen Hälfte der Stator-Anordnung zusammenliegen. Die Nordpole der benachbart liegenden unteren drei Magnete (22) (21) (23) liegen ebenso gemeinsam in der unteren Hälfte der Stator-Anordnung zusammen. In diesen Bereichen ergeben sich vom Standpunkt des Rotors aus gesehen nicht einzelne Pole, sondern gewissermaßen Pol-Zonen. Das unterstützt die auf den Rotor wirkende Kraft insgesamt zusätzlich, weil so auch die seitlich liegenden Magnete (22) (23) einen kraftübertragenden Magnetkreis mit dem Rotor bilden. Dabei wird zudem die zum Antrieb der Stator-Magnete benötigte Kraft geringer.The magnetic field acting on the rotor in the center is shown in each with an arrow ( 26th ) ( 27 ) ( 28 ) ( 29 ) indicated. At the in Orientation of the magnets shown on the left ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) results in the field profile of the two magnets above and below ( 20th ) ( 21st ) e.g. the displayed field direction ( 26th ). A rotor magnet would be at this field ( 26th ) so that a pole sequence (NS) - (NS) - (NS) is created from top to bottom with maximum force acting on the rotor. The relative to this field direction ( 26th ) side magnets ( 22nd ) ( 23 ) are (e.g. positively driven by a suitable gear) so that the south poles of the adjacent upper three magnets ( 22nd ) ( 20th ) ( 23 ) lie together in the upper half of the stator arrangement. The north poles of the adjacent lower three magnets ( 22nd ) ( 21st ) ( 23 ) are also together in the lower half of the stator arrangement. From the point of view of the rotor, these areas do not result in individual poles, but to a certain extent pole zones. This additionally supports the force acting on the rotor, because it also supports the magnets ( 22nd ) ( 23 ) form a force-transmitting magnetic circuit with the rotor. The force required to drive the stator magnets is also lower.

Drehen sich die Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23) der Anordnung ( links) bei fixierter Drehachse rechts (24) herum, dann geht die Lage der Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23) nach einer Drehung von 90° in die Lage der rechts daneben liegenden Anordnung mit einer ebenfalls um 90°, aber in umgekehrter Richtung, nach links gedrehten Feldrichtung über. Der Nordpol des ganz oben liegenden Antriebsmagneten (20) (25) hat sich auf die rechte Seite gedreht, der Südpol auf die linke Seite.If the drive magnets rotate ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) the arrangement ( left) with fixed axis of rotation right ( 24 ) around, then the position of the drive magnets ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) after a rotation of 90 ° into the position of the arrangement on the right with a field direction also rotated by 90 °, but in the opposite direction, to the left. The north pole of the drive magnet at the very top ( 20th ) ( 25th ) has turned on its right side, the south pole on its left side.

Dabei hat sich der Stator selbst nicht bewegt.The stator itself did not move.

Man kann durch Vergleich erkennen, dass sich diese neue Lage der Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23) und die Lage der oben definierten Pol-Zonen (Nord- oder Südpol-Zonen) des im Zentrum sich ausgebildeten Felds (27) auch nur dadurch ergeben haben könnte, dass das Bild der Anordnung links insgesamt um 90° nach links gedreht worden ist. Die neue Ausrichtung der Antriebs-Magnete ergibt die neue Feldrichtung (27). Ein innen liegender Rotormagnet wird sich an dieser neuen Feldrichtung (27) ausrichten, wird also eine Drehung um 90° gegenüber der vorherigen Situation ( links) ausgeführt haben. Die bezüglich dieser neu gegeben Feldrichtung (27) seitlich liegenden Magnete (25) liegen wieder so, dass jeweils drei Südpole gemeinsam zusammenliegen und ebenso wieder drei Nordpole gemeinsam zusammenliegen.One can see by comparison that this new position of the drive magnets ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) and the position of the above defined pole zones (north or south pole zones) of the field formed in the center ( 27 ) could only have resulted from the fact that the picture of the arrangement left has been rotated a total of 90 ° to the left. The new alignment of the drive magnets results in the new field direction ( 27 ). An internal rotor magnet will move in this new field direction ( 27 ), so it will turn 90 ° compared to the previous situation ( left). The new given field direction ( 27 ) side magnets ( 25th ) are again in such a way that three south poles lie together and three north poles lie together again.

Die weiteren Darstellungen der zeigen Feldausrichtungen (28) (29) des sich im Inneren des Stators ergebenden Feldes nach jeweils einer weiteren 90°-Drehung der Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23). Man kann erkennen: Die vier nach rechts drehenden Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23) einer wie oben definierten Stator-Einrichtung erzeugen im Inneren der Anordnung ein nach links drehendes magnetisches Feld.The other representations of the show field orientations ( 28 ) ( 29 ) of the field resulting inside the stator after each further 90 ° rotation of the drive magnets ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ). You can see: The four drive magnets rotating to the right ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) a stator device as defined above generate a counter-clockwise rotating magnetic field inside the arrangement.

Ein sich bzgl. der oben definierten Stator-Anordnung im Inneren befindender an das Magnetfeld gekoppelter Rotor führt eine Drehung aus, die sich vergleichbar auch ergeben könnte, wenn statt der Magnete Zahnräder angenommen werden. Würden statt der Antriebsmagnete (20) (21) (22) (23) Zahnräder eingesetzt und statt des an das magnetische Feld (26) (27) (28) (29) gekoppelten Rotors ebenfalls ein Zahnrad, dann würden so angeordnete (kämmende) Zahnräder vergleichbare Bewegungs- und Kraftübertragungsformen aufweisen. Der Vergleich mit Zahnrädern geht weit und kann gut begründet werden.A rotor coupled to the magnetic field inside with respect to the stator arrangement defined above executes a rotation which could also result in a comparable manner if gears are assumed instead of the magnets. If instead of the drive magnets ( 20th ) ( 21st ) ( 22nd ) ( 23 ) Gears are used and instead of the magnetic field ( 26th ) ( 27 ) ( 28 ) ( 29 ) coupled rotor also has a gear, then (meshing) gears arranged in this way would have comparable forms of movement and force transmission. The comparison with gears goes far and can be well justified.

Als wesentlich soll zur noch festgehalten werden, dass sowohl die Antriebsmagnete des Stators als auch die angetriebenen Rotor-Magnete parallel liegende Rotationsachsen bzw. parallel liegende Rotationsebenen aufweisen. Die Rotationsbewegung der Antriebsmagnete im Außenraum von z.B. einem Gefäß oder Rohr wird durch Kraftkopplung zwischen Magnetpolen auf die Rotationsbewegung des Rotor-Magneten im Innenraum übertragen.As essential to It should also be stated that both the drive magnets of the stator and the driven rotor magnets have parallel axes of rotation or parallel planes of rotation. The rotational movement of the drive magnets in the outer space of a vessel or pipe, for example, is transferred to the rotational movement of the rotor magnet in the inner space by force coupling between magnetic poles.

(Vergleichbar kann bei einem translatorischen bzw. linearen Antrieb die Rotationsbewegung der Antriebsmagnete auf einem linearen Stator auf der einen Seite einer Wand auf die lineare Bewegung eines Bewegt-Magneten an einem Schlitten auf der anderen Seite einer Wand übertragen werden).(Comparably, with a translational or linear drive, the rotational movement of the drive magnets on a linear stator on one side of a wall can be transferred to the linear movement of a moving magnet on a slide on the other side of a wall).

Die Bewegung aller Magnete des Stators erfolgt synchron; rotiert ein Antriebsmagnet in einer bestimmten Richtung (rechts oder links herum) um einen bestimmten Winkel, so bewegen sich alle Magnete des Rotors synchron gleichartig um den gleichen Winkel.All magnets in the stator move synchronously; If a drive magnet rotates in a certain direction (to the right or to the left) by a certain angle, all magnets of the rotor move synchronously and in the same way by the same angle.

Für die Antriebsfunktion ist die Winkellage wichtig, in der die untereinander drehgekoppelten Antriebsmagnete zueinander stehen, was durch die Darstellung einer definierten Startposition angegeben werden kann. Eine solche Startposition wird während des Betriebs periodisch immer wieder durchlaufen.For the drive function, the angular position is important in which the drive magnets, which are rotatably coupled to one another, are located, which is achieved by showing a defined starting position can be specified. Such a starting position is passed through periodically again and again during operation.

Bezüglich einer zu definierenden Startposition gibt es mehrere Möglichkeiten:

  • - Die n Antriebsmagnete auf dem Außenkreis können zunächst so angeordnet werden, dass (gedacht) immer der gleiche Pol (Nord- oder Südpol) der Antriebsmagnete vom Zentrum weg nach außen zeigt, aus dieser so nur theoretisch gegebenen Zwischenposition können die Antriebsmagnete dann jeweils um den Winkel 360/n gegenüber dem Vorgänger-Antriebsmagneten weiter in einer Richtung gedreht werden, bis der Kreis vollendet ist.
  • - Die n Antriebsmagnete auf dem Außenkreis können konstruktiv so angeordnet werden, dass die n Antriebsmagnete um jeweils einen Winkel 360/n gegenüber dem Vorgänger-Antriebsmagneten in einer Richtung gedreht sind.
  • - Die n Antriebsmagnete auf dem Außenkreis können konstruktiv so angeordnet werden, dass sie absolut gesehen gegenüber einem Marker-Magnet (z.B. oberster Magnet) um den Winkel 360/n in einer Richtung gedreht sind.
There are several options for a start position to be defined:
  • - The n drive magnets on the outer circle can initially be arranged in such a way that (imagined) the same pole (north or south pole) of the drive magnets always points outwards from the center; from this intermediate position, which is only theoretically given, the drive magnets can then each around the Angle 360 / n can be rotated further in one direction compared to the previous drive magnet until the circle is completed.
  • - The n drive magnets on the outer circle can be structurally arranged in such a way that the n drive magnets are each rotated in one direction by an angle 360 / n with respect to the previous drive magnet.
  • - The n drive magnets on the outer circle can be structurally arranged in such a way that, viewed in absolute terms, they are rotated by the angle 360 / n in one direction compared to a marker magnet (e.g. top magnet).

In einer damit definierten Startposition werden die Antriebs-Magnete jetzt durch eine geeignete technische Maßnahme (Zahnräder, Getriebe, Ketten, usw.) aneinander gekoppelt. Alle Antriebs-Magnete bewegen sich ab jetzt gemeinsam synchron und stets zugleich, in gleicher Richtung, mit gleicher Winkelgeschwindigkeit.In a starting position defined in this way, the drive magnets are now coupled to one another using a suitable technical measure (gear wheels, gears, chains, etc.). From now on, all drive magnets move together synchronously and always at the same time, in the same direction, with the same angular speed.

Dies stellt insgesamt den Stator dar. Der konkrete Aufbau des Stators ist für die Darstellung der Erfindung nicht wesentlich und wird daher i.a. auch nicht näher dargestellt.This represents the stator as a whole. The specific structure of the stator is not essential for the presentation of the invention and is therefore generally used. also not shown in detail.

stellt beispielhaft eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung mit 16 außen im Stator liegenden, diametral magnetisierten Ringmagneten dar (als Kreise dargestellt mit der einen Kreishälfte als Nordpol (schwarz), der anderen Kreishälfte als Südpol (weiß)). Dargestellt sind die Rotationszustände aller am Geschehen beteiligten Dauermagnete nach jeweils einer Drehung der Antriebsmagnete (und des Rotormagnets) um 45°. Die hier 16 außen liegenden Ringmagnete (z.B. (30) (31) (32)) stellen insgesamt den oben definierten Stator des Antriebs bzw. der Anordnung dar; der innen liegende Stabmagnet (33) (34) (35) (36) stellt den Rotor dar. Die Rotationsachsen aller Magnete liegen parallel und stehen hier senkrecht auf der Papierebene; die Rotationsebene ist für alle Magnete die gleiche. oben links definiert die Startposition. provides an example of a drive arrangement according to the invention 16 diametrically magnetized ring magnets lying outside in the stator (shown as circles with one half of the circle as the north pole (black), the other half of the circle as the south pole (white)). The rotation states of all permanent magnets involved in the event are shown after each rotation of the drive magnets (and the rotor magnet) by 45 °. This one 16 external ring magnets (e.g. ( 30th ) ( 31 ) ( 32 )) represent the stator of the drive or the arrangement as defined above; the internal bar magnet ( 33 ) ( 34 ) ( 35 ) ( 36 ) represents the rotor. The axes of rotation of all magnets are parallel and are perpendicular to the plane of the paper; the plane of rotation is the same for all magnets. top left defines the start position.

Dargestellt wird nur das Prinzipielle des erfindungsgemäßen Gedanken. Nicht dargestellt sind daher z.B. die Führung der Magnete, also keine Halterung oder Fixierung der Rotationsachsen, z.B. durch Achsen, Kugellager, usw. und auch nicht die Rotationskopplung der Antriebsmagnete untereinander, z.B. durch ein Getriebe, einen Ketten- oder Zahnriemenzug, usw.Only the principle of the inventive idea is shown. The guidance of the magnets, i.e. no mounting or fixing of the rotational axes, e.g. by means of axes, ball bearings, etc., and also not the rotational coupling of the drive magnets with one another, e.g. by a gear unit, a chain or toothed belt train, etc., are therefore not shown.

Die Mittelpunkte der Kreise, durch die die Rotationsachsen der außen liegenden Antriebsmagnete (z.B. diametral magnetisierte Ringmagnete) gehen, liegen auf einem (nicht näher dargestellten) Kreis, der z.B. ein (nicht dargestelltes) Gefäß oder Rohr umschließen kann. Man kann sich hier vorstellen, dass ein in die Papierebene senkrecht eintauchendes Rohr den Rotor (also den Stabmagnet (33)) umschließt, dass also der Rotor (33) im Inneren liegt, die Antriebs-Magnete (z.B. (30) (31) (32) (40) (41) (42)) aber außerhalb dieses Rohres liegen.The centers of the circles through which the axes of rotation of the external drive magnets (eg diametrically magnetized ring magnets) pass lie on a circle (not shown) which can enclose a vessel or tube (not shown), for example. One can imagine here that a tube plunging vertically into the plane of the paper drives the rotor (i.e. the bar magnet ( 33 )) so that the rotor ( 33 ) is inside, the drive magnets (e.g. ( 30th ) ( 31 ) ( 32 ) ( 40 ) ( 41 ) ( 42 )) but lie outside this tube.

Zwischen einem Antriebsmagnet (31) und dem Rotormagnet (33) liegen also die Rohrwand und auf beiden Seiten der Rohrwand auch noch Luftspalte. Über diesen Zwischenraum hinweg sollen die magnetischen Felder der Antriebsmagnete (30) (31) (32) (40) (41) (42) die gewünschte Kraftwirkung auf den Stator-Magnet (33) haben. Zwischen den Polen der Dauermagnete (33) eines Rotors (Rotormagnete) und den Polen der Dauermagnete auf dem Stator (Statormagnete, Antriebsmagnete) liegt also ein von magnetischen Feldern für die Kraftübertragung mindestens zu überbrückender Zwischenraum von z.B. einigen Millimetern.Between a drive magnet ( 31 ) and the rotor magnet ( 33 ) there are therefore the pipe wall and also air gaps on both sides of the pipe wall. The magnetic fields of the drive magnets ( 30th ) ( 31 ) ( 32 ) ( 40 ) ( 41 ) ( 42 ) the desired force effect on the stator magnet ( 33 ) to have. Between the poles of the permanent magnets ( 33 ) of a rotor (rotor magnets) and the poles of the permanent magnets on the stator (stator magnets, drive magnets) there is a gap of at least a few millimeters to be bridged by magnetic fields for power transmission.

Magnetpole sind in erkennbar durch eine schwarze Füllung (z.B. für einen magnetischen Nordpol) bzw. durch eine weiß gelassene Fläche (z.B. für einen magnetischen Südpol). Die drei oberen Magnete (30) (31) (32) der Darstellung links oben zeigen mit ihrem Nordpol i.W. nach außen vom Zentrum weg, die drei Südpole zeigen im Wesentlichen in Richtung des Nordpols des Rotors (33).Magnetic poles are in recognizable by a black filling (e.g. for a magnetic north pole) or by an area left white (e.g. for a magnetic south pole). The three upper magnets ( 30th ) ( 31 ) ( 32 ) the representation Top left point with their north pole largely outwards away from the center, the three south poles essentially point in the direction of the north pole of the rotor ( 33 ).

Nach außen hin würde sich jede dieser Anordnungen der selbst wie ein Dauermagnet verhalten: Die Anordnung der links oben weist z.B. einen nach oben gerichteten Nordpol und einen nach unten gerichteten Südpol auf. Während eines Betriebs mit rotierenden Antriebs- und Rotormagneten scheint sich die (anzunehmende Wirkung des Rotormagneten) nur nach außen zu verlängern; von außen kann die Wirkung eines rotierenden Stabmagneten (mit Bauch) gesehen werden, dessen Ausrichtung i.W. der Richtung des Rotormagneten entspricht.Outwardly, each of these arrangements would be the behave like a permanent magnet: the arrangement of the top left has, for example, an upward north pole and a downward south pole. During operation with rotating drive and rotor magnets, the (assumed effect of the rotor magnet) only seems to extend outwards; From the outside, the effect of a rotating bar magnet (with a belly) can be seen, the orientation of which largely corresponds to the direction of the rotor magnet.

Mit der hier in links oben dargestellten Lage der Stator-Antriebsmagnete (z.B. (30) (31) (32)) bilden die mit ihren Südpolen i.W. nach innen zeigenden, in der oberen Zone der Anordnung liegenden Antriebsmagnete nach innen gewissermaßen eine „Südpolzone“ (37) (gestrichelt hervorgehoben) aus, die eine sehr große Kraft auf den Nordpol des Rotormagneten (33) ausübt. Gleichermaßen bilden die mit ihren Nordpolen nach innen zeigenden Antriebsmagnete (40) (41) (42) unten nach innen gewissermaßen eine „Nordpolzone“ (38) (gepunktet hervorgehoben) aus, die eine sehr große Kraft auf den Südpol des Rotormagneten (33) ausübt.With the one here in Position of the stator drive magnets shown above on the left (e.g. ( 30th ) ( 31 ) ( 32 )) form those with their southern poles mostly inward pointing drive magnets in the upper zone of the arrangement inwardly a "south pole zone" ( 37 ) (highlighted with dashed lines), which have a very large force on the north pole of the rotor magnet ( 33 ) exercises. Likewise, with their north poles pointing inwards, the drive magnets ( 40 ) ( 41 ) ( 42 ) downwards towards the inside, so to speak, a "North Pole zone" ( 38 ) (highlighted with dots), which have a very large force on the south pole of the rotor magnet ( 33 ) exercises.

Die N-S-N-S-Feldlinienfolge vom obersten Antriebsmagnet (31) über den Rotormagnet (33) weiter zum unteren Antriebsmagnet (41) kann unter Einsatz moderner Magnete (z.B. Neodyn-Magnete) sehr große Kräfte auf den Rotormagneten ausüben. Der Rotormagnet würde sich (ohne Änderung der Stator-Antriebsmagnete) mit sehr großer Kraft dagegen wehren, ihn aus dieser Lage herauszubewegen,The NSNS field line sequence from the top drive magnet ( 31 ) via the rotor magnet ( 33 ) further to the lower drive magnet ( 41 ) can exert very large forces on the rotor magnet using modern magnets (eg neodyn magnets). The rotor magnet would (without changing the stator drive magnets) resist moving it out of this position with very great force,

Nach außen äußert sich die gesamte Anordnung (also die Wirkung aller Magnete zusammen gesehen) wie ein vergrößerter Gesamtmagnet. Obwohl also an sich keine großräumige Rotation der Anordnung erfolgt, sondern nur kleinräumige Rotationen der an einem Stator sitzenden Antriebsmagnete, verhält sich die Gesamtanordnung großräumig wie ein rotierender langer, sehr starker Stabmagnet. Aus diesem Grund kann - als Randbemerkung - mit einem im Außenraum liegenden Magnetfeldsensor auf die Soll-Lage des Rotormagneten bzw. des Rotors geschlossen werden. Weitere Konsequenzen sind hier gegeben und nützlich.Outwardly, the entire arrangement (i.e. the effect of all magnets seen together) expresses itself like an enlarged overall magnet. Although there is no large-scale rotation of the arrangement, but only small-scale rotations of the drive magnets located on a stator, the overall arrangement behaves in a large-scale like a rotating long, very strong bar magnet. For this reason - as a side note - the target position of the rotor magnet or the rotor can be deduced from a magnetic field sensor located in the outer space. Further consequences are given and useful here.

Der Abstand, in dem die Antriebsmagnete (z.B. (31) und (32)) auf dem Umkreis auf dem Stator zueinander liegen, ist für die Ausgestaltung des Antriebs wichtig, da dicht benachbart liegende Antriebsmagnete erhebliche Kräfte untereinander austauschen können. Zum Beispiel werden die oben liegenden Magnete (30) (31) (32) mit sehr großer Kraft versuchen, eine andere Lage als die hier dargestellte (die zuvor eingestellt worden ist) einzunehmen; eine hier nicht dargestellte mechanische Vorrichtung (z.B. ein Getriebe aus Zahnrädern, Zahnriemen- oder Ketten, usw.) verhindert das aber und hält alle hier gezeigten Antriebsmagnete in der dargestellten Lage. Der benötigte primäre Antrieb treibt die 16 Antriebsmagnete in dieser Rotationslage, alle zusammen und zugleich, alle in die gleiche Richtung (also rechts oder links herum) und alle mit der gleichen Dreh- bzw. Winkelgeschwindigkeit an.The distance at which the drive magnets (e.g. ( 31 ) and ( 32 )) are on the circumference of each other on the stator, is important for the design of the drive, since closely adjacent drive magnets can exchange considerable forces with each other. For example, the magnets on top ( 30th ) ( 31 ) ( 32 ) try with great force to adopt a different position than the one shown here (which has been previously set); a mechanical device not shown here (for example a gear made of toothed wheels, toothed belts or chains, etc.) prevents this and keeps all drive magnets shown here in the position shown. The required primary drive drives the 16 Drive magnets in this rotational position, all together and at the same time, all in the same direction (i.e. right or left) and all with the same rotational or angular speed.

Eine zu große Kraft zwischen benachbart liegenden Antriebsmagneten sollte aber vermieden werden; das wird unten noch genauer analysiert; liegen sie zu eng beieinander, dann behindern sie sich u.U.However, too great a force between adjacent drive magnets should be avoided; this is analyzed in more detail below; if they are too close together, they may hinder each other.

Die jeweilige Größe der Antriebsmagnete und deren Anzahl bestimmt bei einem evtl. zwingend zwischen den Antriebsmagneten einzuhaltenden Abstand den minimal möglichen Umkreis des Stators. Konstruktiv kann es daher Sinn machen, die hier immer nur einer Ebene zugeordneten Antriebsmagnete evtl. auch in unterschiedlichen Ebenen (evtl. in Form mehrerer Teilantriebe) anzuordnen. Auch kann es sinnvoll sein, Teile der Stator-Antriebsmagnete zusammen mit einem Teil der Rotormagnete in unterschiedlichen Ebenen anzuordnen. Eine erfindungsgemäße Antriebskonstruktion kann also auf diese Weise in mehrere Teilantriebe aufgeteilt werden, was zusätzlich von Nutzen sein kann.The respective size of the drive magnets and their number determine the minimum possible circumference of the stator in the case of a distance that may have to be maintained between the drive magnets. In terms of design, it can therefore make sense to arrange the drive magnets, which are always assigned to only one level, possibly also in different levels (possibly in the form of several partial drives). It can also be useful to arrange parts of the stator drive magnets together with some of the rotor magnets in different planes. A drive construction according to the invention can thus be divided into several partial drives in this way, which can also be useful.

Die Größe der Antriebsmagnete kann praktisch von sehr groß, z.B. Magnete im DezimeterBereich, über Zentimeter, bis in den technisch jeweils noch gut beherrschbaren Millimeter- oder Submillimeterbereich hinein reichen; aber auch über diese Grenzen hinaus sind Konstruktionen denkbar, die unterhalb dieser Bereiche bis in molekulare und atomare Bereiche hinein reichen. Das ist für die Darstellung der erfindungsgemäßen Gedanken vorerst i.W. unerheblich.The size of the drive magnets can practically range from very large, e.g. magnets in the decimeter range, over centimeters, to the millimeter or submillimeter range that is technically still easily controllable; But also beyond these limits, constructions are conceivable that extend below these areas into molecular and atomic areas. For the time being, this is primarily important for the presentation of the inventive concept. irrelevant.

zeigt Stadien der Rotorbewegung nach Änderungen der Lage von jeweils 45 Grad. Die Rotationsachsen der Magnete stehen alle senkrecht auf der Zeichenebene, die damit auch die Rotationsebene der Magnete darstellt. Drehbewegungen führen die rotationsgekoppelten Antriebsmagnete auf dem Stator alle gleichzeitig in gleicher Weise mit gleicher Geschwindigkeit zusammen aus; die Antriebmagnete drehen sich hier alle z.B. nach rechts. Der oberste Antriebsmagnet mit der oben links dargestellten Anfangslage (31) geht nach einer Drehung von 45° nach rechts zunächst in die Lage (43) der rechts davon liegenden Darstellung über, nach einer weiteren 45°-Drehung in die Lage (44) und weiter in die Lage (45) über. shows stages of rotor movement after changes in position of 45 degrees each. The axes of rotation of the magnets are all perpendicular to the plane of the drawing, which thus also represents the plane of rotation of the magnets. The rotationally coupled drive magnets on the stator all perform rotary movements simultaneously in the same way at the same speed; the drive magnets all rotate here, for example to the right. The top drive magnet with the starting position shown on the top left ( 31 ) first moves to position ( 43 ) over the illustration to the right of it, after another 45 ° turn into position ( 44 ) and further in the position ( 45 ) over.

Man kann erkennen: Nach der ersten 45°-Drehbewegung nach rechts hat sich die gesamte Darstellung der Anordnung der links in die daneben liegende Anordnung geändert. Dabei haben sich die Positionen der Antriebs-Magnete (d.h. die Lage der Rotationachsen) auf dem Stator natürlich nicht geändert. Die Auswirkung kann man trotzdem am einfachsten interpretieren, wenn man von einer der Darstellungen zur jeweils links daneben liegenden dargestellten Anordnung übergeht und sich vorstellt, dass jeweils die gesamte Anordnung um 45° nach links gedreht worden ist. Zudem kann man so auch erkennen, dass sich dabei die Gesamtanordnung jeweils wie ein großer Magnet insgesamt um den jeweiligen Drehwinkel gedreht zu haben scheint. Die Rotation der Antriebsmagnete um einen definierten Winkel nach rechts hat also hier eine Drehbewegung des Rotormagneten um diesen Winkel nach links zur Folge.You can see: After the first 45 ° rotation to the right, the entire representation of the arrangement of the changed to the arrangement on the left. The positions of the drive magnets (ie the position of the axes of rotation) on the stator have of course not changed. The easiest way to interpret the effect is to move from one of the representations to the arrangement shown on the left and imagine that the entire arrangement has been rotated 45 ° to the left. In addition, it can also be seen that the overall arrangement appears to have rotated around the respective angle of rotation like a large magnet. The rotation of the drive magnets through a defined angle to the right has one here Rotation of the rotor magnet by this angle to the left results.

Von außen betrachtet kann man also bei einer so gegeben Anordnung zwar auf die Soll-Lage des Innenmagneten (des Rotors) schließen, kann aber aus dem Außenfeld - das einem Stabmagneten zu entsprechen scheint - nichts über den zugrundeliegenden Mechanismus im Inneren aussagen.Seen from the outside, with such an arrangement, one can infer the nominal position of the inner magnet (the rotor), but from the outer field - which seems to correspond to a bar magnet - nothing can say anything about the underlying mechanism inside.

Nach einer weiteren 45°-Drehung liegt der Rotormagnet schließlich ebenfalls um 90° gedreht vor. Die zuvor dargestellten Nordpol- (38) bzw. Südpolzonen (37) der links oben liegen nicht mehr vor, aber durch die nach rechts gedrehten Antriebsmagnete sind neue Magnetpollagen entstanden, durch die jetzt neue Nordpol- (39) bzw. Südpolzonen (49) den Rotormagneten mit neuer Lage und großer Kraft fixieren. zeigt die Bewegungsreihenfolge für eine volle Umdrehung der Stator-Antriebs-Magnete nach rechts mit der daraus resultierenden vollen Umdrehung des Rotor-Magneten nach links.After another 45 ° rotation, the rotor magnet is finally also rotated by 90 °. The North Pole ( 38 ) or south pole zones ( 37 ) of the The top left is no longer available, but the drive magnets turned to the right have created new magnetic poles, which now create new north pole ( 39 ) or south pole zones ( 49 ) fix the rotor magnet with a new position and great force. shows the sequence of movements for a full turn of the stator drive magnets to the right with the resulting full turn of the rotor magnet to the left.

zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs: Hier hat der Antrieb einen Stator mit acht außen liegenden Antriebs-Magneten und einen innen liegenden Stabmagneten (51) als Rotor (alternativ kann man einen Rotor mit 2 Stabmagneten mit wechselnder Polarität darin sehen); gezeigt werden wieder Stadien der Bewegungszustände nach Lageänderungen von jeweils 45°. Diese zeigt (zur Analyse der Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Antriebe) lediglich eine gegenüber halbierte Anzahl an Antriebsmagneten. shows another example of a drive according to the invention: Here the drive has a stator with eight external drive magnets and an internal bar magnet ( 51 ) as a rotor (alternatively you can see a rotor with 2 bar magnets with alternating polarity); Stages of the states of motion are shown again after changes in position of 45 ° each. These shows (to analyze the possibilities of the drives according to the invention) only one opposite halved number of drive magnets.

Ein einzelner Stabmagnet (51) als Rotor kann aufgefasst werden als Spezialfall eines Rotors mit zwei (als gerade Zahl) zentral zusammengefügten Stabmagneten mit wechselnder Polarität der beiden nach außen zeigenden Stabmagnete. Diese beiden Stabmagnete teilen den Umkreis durch zwei und damit den Umkreis in Anschnitte von 180° auf, die acht Antriebsmagnete teilen den Umkreis in acht gleiche Abschnitte zu je 45° auf. Alternativ: Zwei aufeinander folgende gleichnamige Pole des Rotors (hier nur einmal vorhanden) teilen den Umkreis durch eins und teilen damit den Umkreis in Anschnitte von 360° auf, die 8 Antriebsmagnet teilen den Umkreis in 8 gleiche Abschnitte zu je 45° auf.A single bar magnet ( 51 ) as a rotor can be understood as a special case of a rotor with two (as an even number) centrally joined bar magnets with alternating polarity of the two bar magnets pointing outwards. These two bar magnets divide the circumference into two and thus the circumference into sections of 180 °, the eight drive magnets divide the circumference into eight equal sections of 45 ° each. Alternatively: Two consecutive poles of the same name of the rotor (here only available once) divide the circumference by one and thus divide the circumference into sections of 360 °, the 8 drive magnets divide the circumference into 8 equal sections of 45 ° each.

Wie man hier wieder sehen kann: Der Rotor (51) dieser Anordnung bewegt sich um 45° nach links, wenn sich die Antriebsmagnete (alle zusammen) um 45° nach rechts bewegt haben. Wie oben schon gezeigt, kann man sich vorstellen, dass eine Drehung der Darstellung der gesamten Anordnung um 45° nach links erfolgt ist (ohne dass sich der Stator wirklich bewegt hat). Durchdenkt man das wie zuvor, so erkennt man, dass auch hier eine vollständige Drehung der Antriebsmagnete um 360° nach rechts eine vollständige Drehung des Rotors um 360° nach links zur Folge hat.As you can see here again: The rotor ( 51 ) in this arrangement moves 45 ° to the left when the drive magnets (all together) have moved 45 ° to the right. As already shown above, one can imagine that the representation of the entire arrangement has been rotated by 45 ° to the left (without the stator actually moving). If you think through this as before, you will see that a complete rotation of the drive magnets by 360 ° to the right results in a complete rotation of the rotor by 360 ° to the left.

Die Übersetzung der Drehzahl ist also die gleiche wie zuvor bei der Anordnung der , aber jetzt liegen die Antriebsmagnete (z.B. (50) (53) (54)) weiter auseinander. An der Stabilität der Lage des Rotors bzw. an der Kraftentwicklung durch das Magnetfeld der Antriebsmagnete (50) (53) (54) auf den Rotor-Magneten (51) sind i.W. nur zwei Antriebsmagnete (50) (52) beteiligt, obwohl die N-S-N-Polabfolge der Magnete (50) (51) (52) i.W. die gleiche wie in ist. Da weniger Antriebs-Magnete beteiligt sind, ist die übertragene Kraft aber auch etwas kleiner.The translation of the speed is the same as before with the arrangement of the , but now the drive magnets (e.g. (50) (53) (54)) are further apart. The stability of the position of the rotor or the development of force through the magnetic field of the drive magnets ( 50 ) (53) (54) on the rotor magnets ( 51 ) are basically only two drive magnets ( 50 ) (52) even though the NSN pole sequence of the magnets ( 50 ) (51) (52) largely the same as in is. Since fewer drive magnets are involved, the transmitted force is also somewhat smaller.

Etwas anderes kann man hier ebenfalls im Ansatz erkennen: Die Antriebsmagnete der und in dieser liegen außen auf einem Stator; diese werden von einem primären Antrieb (nicht dargestellt) zur Rotation angetrieben. Kehrt man die Kraftübertragung einmal gedanklich um und stellt sich einen Antrieb des Rotormagneten vor (die Stator-Magnete sind dabei weiterhin, wie beschrieben, rotationsgekoppelt), dann würden nach einer Drehung des Rotors (33) in die Lage des Rotors (34) ( ) auch die Magnete auf dem Stator versuchen, in die dargestellte Lage zu kommen, denn diese stellte ja ganz offensichtlich die Lage mit niedrigster potentieller Energie dar. Wie bei kämmenden Zahnrädern kann also die Kraftflussrichtung unter bestimmten Bedingungen auch umgekehrt werden.Something else can also be seen in the approach here: the drive magnets of the and in this lie outside on a stator; these are driven to rotate by a primary drive (not shown). If one mentally reverses the power transmission and imagines a drive for the rotor magnet (the stator magnets are still rotationally coupled, as described), then after a rotation of the rotor ( 33 ) into the position of the rotor ( 34 ) ( ) The magnets on the stator also try to get into the position shown, because this clearly represented the position with the lowest potential energy. As with meshing gears, the direction of force flow can also be reversed under certain conditions.

zeigt als weiteres Beispiel einen Stator mit 16 außen liegenden Antriebsmagneten und zeigt dazu eine einzelne Drehbewegung von 22,5°. Der Rotor besteht aus vier zentral (65) zusammengefügten Stabmagneten (67) mit nach außen wechselnder Polarität. Es wäre alternativ möglich, die vier Stabmagnete hier zentral so zusammenzufügen, dass die nach außen zeigenden Pole alle gleich sind. shows as a further example a stator with 16 external drive magnet and shows a single rotary movement of 22nd , 5 °. The rotor consists of four centrally (65) joined bar magnets ( 67 ) with outwardly changing polarity. Alternatively, it would be possible to combine the four bar magnets centrally so that the poles pointing outwards are all the same.

Es werden die (hier mit wechselnder Polarität) nach außen zeigenden Pole des Rotors für die Kraftausbildung betrachtet.The poles of the rotor pointing outwards (here with alternating polarity) are considered for the force development.

Die Anzahl derart zentral zusammengefügte bzw. nach außen zeigende Stabmagnete kann gerade oder ungerade sein. Nur bei einer geraden Pol-Anzahl kann die Polarität der nach außen zeigenden Stabmagnete abwechseln; bei einer ungeraden Anzahl muss die Polarität aller nach außen zeigenden Stabmagnete gleich sein (entweder Nord- oder Südpol). Bei einer geraden Pol-Anzahl kann die Polarität gleich sein oder abwechselnThe number of bar magnets joined together centrally or pointing outwards can be even or odd. Only with an even number of poles can the polarity of the outward-pointing bar magnets alternate; if the number is odd, the polarity of all outward-pointing bar magnets must be the same (either north or south pole). With an even number of poles, the polarity can be the same or alternate

In dieser Anordnung der teilen die vier Stabmagnete den Umkreis durch vier und teilen damit den Umkreis in Anschnitte von 90° auf, die 16 Antriebsmagnete teilen den Umkreis in 16 gleiche Abschnitte zu je 22,5° auf. Wie man auf gleiche Weise wie zuvor zeigen kann, rotiert der Rotor der Anordnung um 22,5° nach links, wenn die Antriebsmagnete (alle zusammen und einheitlich) um 22,5° nach rechts gedreht worden sind. Wie ausgeführt kann man sich vorstellen, dass eine Drehung der Gesamtanordnung um 22,5° nach links erfolgt ist, um die Darstellung der rechts zu erhalten.In this arrangement of the The four bar magnets divide the circumference by four and thus divide the circumference into sections of 90 °, the 16 Drive magnets divide the perimeter into 16 same sections of each 22nd , 5 ° on. As can be shown in the same way as before, the rotor of the assembly rotates around 22nd , 5 ° to the left when the drive magnets (all together and uniformly) around 22nd , 5 ° to the right. As stated, one can imagine that the overall arrangement is rotated around 22nd , 5 ° to the left is done to show the right to get.

Man kann der Anordnung noch mehr entnehmen: Den vier mit wechselnden Magnetpolen nach außen zeigenden Magneten des Rotors stehen vier kraftvoll anziehende gegenpolige Lagen von Antriebsmagneten des Stators gegenüber. Die sich ausbildenden magnetischen Kreise sind ansatzweise nachzuvollziehen: Hier stehen sich der linke Antriebs-Magnet (66) und der linke Rotormagnet (67) und ebenso der rechte Antriebs-Magnet (69) und der rechte Rotormagnet (spiegelbildlich) kraftübertragend gegenüber; diese Stellen sind aber nicht Teil des gleichen magnetischen Kreises. Dem magnetischen Kreis, den der obere Antriebsmagnet (63) über den Rotor (65) mit dem rechten seitlichen Antriebs-Magneten (69) und einem außen geführten Magnetfeldanteil (62) ausbildet, entspricht spiegelbildlich der Kreis auf der linken Seite, der über Rotormagnet (67) und den links liegenden Antriebsmagneten (66) läuft. Gegenüber der Anordnung der bilden sich also nicht nur zwei kraftübertragende Magnetpolstellungen aus, sondern vier. Insgesamt entsteht also gegenüber der eine Verbindung mit doppelter Kraft bzw. mit doppeltem Drehmoment. Dabei verlaufen die sich ausbildenden magnetischen Kreise nicht mehr auf gerader Linie z.B. von oben nach unten. Wechselnde Magnetpole bilden magnetische Kreise auf kürzerem Weg aus.One can of the arrangement take even more: The four magnets of the rotor with alternating magnetic poles pointing outwards are opposed to four powerfully attractive opposing polarity layers of drive magnets of the stator. The magnetic circles that are formed can be understood to some extent: This is where the left drive magnet ( 66 ) and the left rotor magnet ( 67 ) and also the right drive magnet ( 69 ) and the right rotor magnet (mirror image) power-transmitting opposite; but these places are not part of the same magnetic circuit. The magnetic circuit created by the upper drive magnet ( 63 ) over the rotor ( 65 ) with the right side drive magnet ( 69 ) and an externally guided magnetic field component ( 62 ), the mirror image of the circle on the left-hand side corresponds to that of the rotor magnet ( 67 ) and the drive magnet on the left ( 66 ) running. Compared to the arrangement of the So not only two force-transmitting magnetic pole positions are formed, but four. Overall, therefore, compared to the a connection with double the force or with double the torque. The magnetic circles that are formed no longer run in a straight line, for example from top to bottom. Changing magnetic poles form magnetic circles on a shorter path.

soll helfen, Antriebsbedingungen und Anforderungen an den Primärantrieb qualitativ darzustellen und zeigt dazu oben links (insgesamt mit (70) bezeichnet) die schon zur beschriebene Anordnung mit zwei wechselnden Polen auf dem Rotor (Stabmagnet (82) als Rotor) mit acht außen liegenden Antriebsmagneten auf dem Stator. Die Funktion der Stator-Anordnung kann besser analysiert werden, wenn statt der kreisförmig dargestellten Antriebsmagnete (was unter der Annahme diametral magnetisierter Ringmagnete erfolgt) kleine Stabmagnete dargestellt werden. Zur Orientierung wird in dieser mit Kreisen (73) eine mögliche Statorkonstruktion angedeutet, die die Antriebsmagnete (76) (75) trägt und auf der die Antriebsmagnete (76) (75) (78) sich rotierend bewegen. should help to represent drive conditions and requirements on the primary drive qualitatively and shows this at the top left (overall with ( 70 ) denotes) which already for described arrangement with two alternating poles on the rotor (bar magnet ( 82 ) as a rotor) with eight external drive magnets on the stator. The function of the stator arrangement can be better analyzed if small bar magnets are shown instead of the drive magnets shown in a circle (which is done assuming diametrically magnetized ring magnets). For orientation purposes this with circles ( 73 ) a possible stator construction indicated, which the drive magnets ( 76 ) ( 75 ) and on which the drive magnets ( 76 ) ( 75 ) ( 78 ) move in a rotating manner.

Wie man in erkennen kann, stimmen Lage und Richtung der Magnete in den beiden Darstellungen (70) (80) überein: Der Antriebsmagnet (76) in der oberen Darstellung (70) entspricht dem Antriebsmagnet (75) in der unteren Darstellung (80); der Rotormagnet (82) in der oberen Darstellung (70) entspricht dem Rotormagnet (81) in der unteren Darstellung (80); die sonst halbkreisförmigen Pole (76) werden hier (75) durch kleine miteinander verbundene Kreise dargestellt; die Pollagen sind gleich und gleich gekennzeichnet (Schwarz = Nordpol, weiß = Südpol), die Ausrichtung der Magnete ist gleich (76) (75), die Bewegungen sind durch Vergleich erkennbar. Die Antriebsmagnete des Stators sind, z.B. mittels Zahnriemen, Kette oder Zahnräder (Getriebe), drehgekoppelt, so dass alle Antriebsmagnete stets zusammen die gleiche Drehbewegung ausführen. Die Pol-Lagen sind jetzt nachvollziehbar:

  • Überlässt man die Antriebsmagnete sich selbst, dann würden sich diese (ohne Rotormagnet) etwa so einstellen, wie das in rechts oben (71) zu sehen ist: Die Antriebsmagnete würden eine Nord-Süd-Nord-Polabfolge auf kürzestem Weg entlang eines Kreises auf dem Stator ausbilden (71); der Nordpol eines jeden Magneten (72) (73) (74) würde auf den Südpol des nächstliegenden Nachbars zeigen, so dass sich alle Magnete im Kreis ausrichten. Werden die Antriebsmagnete in diesem Zustand jetzt rotationsgekoppelt (d.h. sie müssten diesen Zustand immer wieder durchlaufen), dann hätte ein primärer Antrieb, der die Antriebsmagnete in Rotation versetzen soll, ein sehr großes Drehmoment dafür bereitzustellen. Alle Magnete würden sich mit großer Kraft gleichzeitig dagegen wehren, aus der Lage (71) herausgedreht zu werden und je näher die Antriebsmagnete dabei benachbart liegen, desto stärker wäre die dafür zu überwindende Kraft. Eine solche Anordnung mit derart eingestellten drehgekoppelten Antriebsmagneten wäre im Sinne der Erfindung sinn- und funktionslos.
How to get in the position and direction of the magnets are correct in the two representations ( 70 ) ( 80 ) match: The drive magnet ( 76 ) in the illustration above ( 70 ) corresponds to the drive magnet ( 75 ) in the figure below ( 80 ); the rotor magnet ( 82 ) in the illustration above ( 70 ) corresponds to the rotor magnet ( 81 ) in the figure below ( 80 ); the otherwise semicircular poles ( 76 ) will be here ( 75 ) represented by small interconnected circles; the pole positions are identically and identically marked (black = north pole, white = south pole), the orientation of the magnets is the same ( 76 ) ( 75 ), the movements can be recognized by comparison. The drive magnets of the stator are rotatably coupled, for example by means of toothed belts, chains or gear wheels (gear), so that all drive magnets always perform the same rotational movement together. The pole positions are now understandable:
  • If you left the drive magnets to their own devices, then they would adjust (without the rotor magnet) as shown in top right ( 71 ) can be seen: The drive magnets would form a north-south-north pole sequence on the shortest path along a circle on the stator ( 71 ); the north pole of each magnet ( 72 ) ( 73 ) ( 74 ) would point to the south pole of the closest neighbor, so that all magnets align in a circle. If the drive magnets are now rotationally coupled in this state (ie they would have to go through this state again and again), then a primary drive, which is supposed to set the drive magnets in rotation, would have to provide a very large torque for it. All magnets would defend themselves with great force at the same time, from the position ( 71 ) to be unscrewed and the closer the drive magnets are, the stronger the force to be overcome would be. Such an arrangement with rotationally coupled drive magnets set in this way would be meaningless and functionless within the meaning of the invention.

Das gilt nicht für erfindungsgemäß richtig eingestellte Antriebs-Magnete (80): Hier kann man erkennen, dass sich bei erfindungsgemäß eingestellten Lagen der untereinander gekoppelten Antriebsmagnete die vom Primärantrieb zu überwindende Kraft auf ein Minimum reduziert. untere Zeile plausibilisiert das: In Mitte (insgesamt mit (84) bezeichnet) verbinden eingezeichnete Striche Magnetpole, die sich auf Grund ihrer Nachbarschaft stark abstoßen: In der oberen Hälfte stoßen sich die drei Südpole der dort benachbart liegenden Magnete (77) (78) (79), in der unteren Hälfte die drei dort benachbart liegenden Nordpole besonders stark ab. Die von rechts (79) und links (77) auf den jeweils mittleren Pol (Magnet (78)) abstoßend wirkenden Kräfte neutralisieren sich lokal gerade, so dass auf den oberen Magneten kein nennenswertes Drehmoment aus diesen beiden abstoßenden Kräften entstehen wird.This does not apply to drive magnets correctly set according to the invention ( 80 ): Here you can see that with the positions of the mutually coupled drive magnets set according to the invention, the force to be overcome by the primary drive is reduced to a minimum. lower line makes it plausible: In Middle (overall with ( 84 ))) drawn lines connect magnetic poles that strongly repel each other due to their proximity: In the upper half, the three south poles of the adjacent magnets ( 77 ) ( 78 ) ( 79 ), in the lower half the three neighboring north poles are particularly pronounced. The one from the right ( 79 ) and left ( 77 ) on the respective middle pole (magnet ( 78 )) forces acting repulsively neutralize each other locally, so that no significant torque will arise from these two repulsive forces on the upper magnet.

Die umgekehrt vom mittleren Magneten (78) auf die seitlichen Magnete abstoßend wirkenden Kräfte (77) (79) neutralisieren sich ebenfalls (allerdings nicht lokal): Die nach links gerichtete abstoßende Kraft (77) bewirkt an dem dort liegenden Magneten (76) ein rechtsherum wirkendes Drehmoment, die nach rechts gerichtete abstoßende Kraft (79) bewirkt an dem dort liegenden Magneten (87) ein linksherum wirkendes Drehmoment; auch wenn diese Kräfte im Einzelnen sehr groß sein können, würde der primäre Antrieb das durch die Rotationskopplung nicht merken. Das gleiche gilt für die abstoßenden Kräfte der unteren drei Antriebs-Magnete.The reverse of the middle magnet ( 78 ) forces acting repulsively on the side magnets ( 77 ) ( 79 ) also neutralize each other ( but not locally): The repulsive force directed to the left ( 77 ) causes the magnet located there ( 76 ) a torque acting to the right, the repulsive force directed to the right ( 79 ) causes the magnet located there ( 87 ) a left-hand torque; Even if these forces can be very large in detail, the primary drive would not notice this due to the rotational coupling. The same applies to the repulsive forces of the lower three drive magnets.

Und das gilt generell: Auf Grund der Symmetrie der Anordnung werden sich global alle der in etwa gleich großen Kräfte gegenseitig i.W. aufheben. Aus den abstoßenden Kräften ist also auf Grund der Symmetrie dieser erfindungsgemäßen Anordnung kein großer Widerstand gegen den primären Antriebs zu erwarten, die Antriebsmagnete weiter zu drehen.And this applies in general: Due to the symmetry of the arrangement, globally all of the roughly equal forces are mutually largely mutually exclusive. cancel. Due to the symmetry of this arrangement according to the invention, no great resistance against the primary drive to turn the drive magnets further is to be expected from the repulsive forces.

In der Darstellung der rechts unten (insgesamt mit (85) bezeichnet) verbinden die eingezeichneten Striche einige der sich auf Grund ihrer Nachbarschaft besonders stark anziehenden Magnetpole. In gleicher Weise wie zuvor kann man auch hier erkennen: In der oberen und unteren Hälfte der Anordnung wirken die ungleichnamigen Pole der jeweils dort benachbart liegenden drei Magnete stark anziehend aufeinander ein, neutralisieren sich aber auf Grund der erkennbaren Symmetrie gegenseitig. Die von rechts und links auf den ungleichnamigen Pol des jeweils mittleren Magneten anziehend wirkenden Kräfte neutralisieren sich lokal, so dass auf den oberen Magneten kein Drehmoment aus diesen anziehenden Kräften erwächst. Auch die umgekehrt vom ungleichnamigen Pol des mittleren Magneten auf die seitlichen Magnete wirkenden Kräfte neutralisieren sich, weil an den dort liegenden Magneten jeweils auf der einen Seite ein rechtsherum wirkendes Drehmoment entsteht und auf der anderen Seite ein linksherum wirkendes Drehmoment. Auf Grund der Symmetrie der Anordnung (bzgl. rechts- links, aber auch oben-unten) kann man wieder sehen, dass sich auch global jeweils gleich große Kräfte gegenseitig aufheben. Das gilt auch für andere Kraftwirkungs-Kombinationen Derart sich lokal und/oder global neutralisierende Kräfte gelten aber u.U. nicht für direkt benachbarte Magnete, wenn diese sehr eng beieinander stehen: In rechts (85) kompensieren sich z.B. zwar die stark anziehenden Kräfte der seitlichen Magnete auf die beiden Nachbarmagnete, weil die jeweils davon bewirkten Drehmomente sich gegenseitig aufheben und vom primären Antrieb gar nicht wahrgenommen werden. Die Wirkungen von ungleichnamigen Polen der Nachbarmagnete auf jeden der beiden hier seitlich liegenden Magnete gleichen sich aber u.U. nicht vollständig aus; hier könnten sich die Kräfte auf beiden Seiten zugleich gegen ein Weiterdrehen richten.In the representation of the bottom right (overall with ( 85 )) the lines drawn connect some of the magnetic poles that are particularly strongly attracted due to their proximity. In the same way as before, one can also see here: In the upper and lower half of the arrangement, the unlike poles of the three adjacent magnets have a strong attractive effect on one another, but neutralize one another due to the recognizable symmetry. The forces that attract the opposite pole of the respective central magnet from the right and left neutralize each other locally, so that no torque arises from these attractive forces on the upper magnet. The reverse forces acting from the opposite pole of the central magnet on the side magnets are also neutralized, because a torque acting to the right is created on one side of the magnet located there and a torque acting to the left on the other. Due to the symmetry of the arrangement (with respect to right-left, but also up-down), one can see again that globally equally large forces cancel each other out. This also applies to other combinations of forces and effects. Such locally and / or globally neutralizing forces may not apply to directly neighboring magnets if they are very close to one another: In right ( 85 ), for example, the strongly attractive forces of the side magnets on the two neighboring magnets compensate each other because the torques caused by them cancel each other out and are not even perceived by the primary drive. However, the effects of unlike poles of the neighboring magnets on each of the two magnets lying laterally here may not be completely balanced; here the forces on both sides could be directed against further turning.

Tatsächlich ist in realen Ausführungen des erfindungsgemäßen Antriebs zu sehen, dass die von einem primären Antrieb für einen kontinuierlichen Betrieb der Antriebs-Magnete aufzubringenden Kräfte erstaunlich klein sein können, wenn erfindungsgemäß die definierten Startlagen der Antriebsmagnete und definierte Mindestabstände zwischen den Antriebsmagneten auf dem außen liegenden Umkreis der Mittelpunkte der Antriebsmagnete eingehalten werden. Dabei muss stets gesehen werden, dass das durch die sich einstellenden Gleichgewichtszustände geschieht; die auftretenden Kräfte selbst können im Einzelfall sehr groß werden: Anziehende und/oder abstoßende Kräfte (z.B. in (77) (79)) von benachbarten Magneten (86) (78) oder (78) (87) werden bei sehr kleinem Abstand u.U. sehr groß, selbst wenn sich ihre Wirkungen in der Gesamtanordnung gegenseitig evtl. ganz aufheben.In fact, it can be seen in real versions of the drive according to the invention that the forces to be applied by a primary drive for continuous operation of the drive magnets can be surprisingly small if, according to the invention, the defined starting positions of the drive magnets and defined minimum distances between the drive magnets on the outer circumference the center points of the drive magnets are observed. It must always be seen that this happens through the established equilibrium states; the occurring forces themselves can be very large in individual cases: attractive and / or repulsive forces (e.g. in ( 77 ) ( 79 )) from neighboring magnets ( 86 ) ( 78 ) or ( 78 ) ( 87 ) become very large with a very small distance, even if their effects in the overall arrangement may cancel each other out completely.

und b zeigen weitere Beispiele von erfindungsgemäßen Antrieben, die durch Variation der Anzahl der Magnete im Rotor und/oder durch die Anzahl der Antriebsmagnete im Stator entstehen können. Ausgangspunkt einer Darstellungen ist jeweils bevorzugt eine Situation, in der sich der Pol eines Rotormagneten (94) dem ungleichnamigen Pol eines Antriebsmagneten (99) direkt gegenübersteht. Die Darstellungen der gehen aus den Darstellungen der dadurch hervor, dass bei einem Antrieb mit gerader Anzahl an Rotormagneten die Anzahl der Antriebs-Magnete halbiert wird; beim Beispiel des Antriebs mit drei nach außen zeigenden Rotormagneten und 12 Antriebsmagneten wird die Anzahl der Antriebs-Magnete auf 9 bzw. 6 gesenkt. and b show further examples of drives according to the invention which can be produced by varying the number of magnets in the rotor and / or by the number of drive magnets in the stator. The starting point of a representation is preferably a situation in which the pole of a rotor magnet ( 94 ) the unlike pole of a drive magnet ( 99 ) directly opposite. The representations of the go from the representations of the characterized in that in the case of a drive with an even number of rotor magnets, the number of drive magnets is halved; In the example of the drive with three outward-facing rotor magnets and 12 drive magnets, the number of drive magnets is reduced to 9 or 6.

Ein einzelner Stabmagnet (90) (91) als Rotor kann aufgefasst werden als Spezialfall eines Rotors mit zwei zentral zusammengefügten Stabmagneten abwechselnder Polarität.A single bar magnet ( 90 ) ( 91 ) as a rotor can be understood as a special case of a rotor with two centrally joined bar magnets of alternating polarity.

Nur eine gerade Anzahl an Rotormagneten (90) (91) (93) erlaubt, die nach außen zeigenden Magnetpole mit gleicher Polarität oder mit abwechselnder Polarität auszulegen. In werden bei gerader Rotor-Polzahl (90) (91) (93) nur wechselnde Polaritäten dargestellt. Bei ungerader Rotorpolzahl (92) zeigen immer gleiche Pole (Nord- oder Südpol) nach außen.Only an even number of rotor magnets ( 90 ) ( 91 ) ( 93 ) allows the outward-pointing magnetic poles to be designed with the same polarity or with alternating polarity. In are with an even number of rotor poles ( 90 ) ( 91 ) ( 93 ) only shown changing polarities. With an odd number of rotor poles ( 92 ) always point the same poles (north or south pole) to the outside.

Der Stabmagnet (90) (91) als Rotor mit n=2 nach außen zeigenden Polen, unterteilt den Umkreis vom ersten Pol des einen Typs bis zum auf dem Umkreis folgenden zweiten Pol des gleichen Typs durch den Faktor 1, teilt also (als Spezialfall) den Umkreis in Abschnitte von 360° ein. Der Rotor (92) mit n=3 nach außen zeigenden (gleichen) Polen unterteilt den Umkreis in Abschnitte vom ersten Pol des einen Typs (96) bis zum auf dem Umkreis folgenden zweiten Pol des gleichen Typs (97); das teilt hier also den Umkreis durch den Faktor 3 in Abschnitte von 120° ein. Der Rotor (93) mit n=6 nach außen zeigenden, sich abwechselnden Polen unterteilt den Umkreis vom ersten Pol des einen Typs (94) bis zum auf dem Umkreis folgenden zweiten Pol des gleichen Typs (95) ebenfalls durch den Faktor 3, teilt also ebenfalls den Umkreis in Abschnitte von 120° ein.The bar magnet ( 90 ) ( 91 ) as a rotor with n = 2 outward-pointing poles, divides the circumference from the first pole of one type to the second pole of the same type following the circumference by the factor 1 , So divides (as a special case) the perimeter into sections of 360 °. The rotor ( 92 ) with n = 3 outward pointing (same) poles divides the perimeter into sections from the first pole of one type ( 96 ) to the second pole of the same type following on the circumference ( 97 ); so that divides the perimeter here by the factor 3 in 120 ° sections. The rotor ( 93 ) with n = 6 alternating poles pointing outwards divides the circumference of the first pole of one type ( 94 ) to the second pole of the same type following on the circumference ( 95 ) also by the factor 3 , also divides the perimeter into sections of 120 °.

Bezüglich dieser dadurch gegebenen Kreisunterteilung können und werden sich die Vorgänge des Ablaufs des Antriebsvorgangs periodisch wiederholen. Folgerung: Wenn eine Darstellung insgesamt jeweils um diesen Unterteilungswinkel gedreht wird, dann wird i.a. die Darstellung selbstabbildend ineinander übergehend, d.h. gleich sein. Durch die in einem so definierten Abschnitt (98) angeordneten Antriebs-Magnete wird der definierte Abschnitt noch einmal unterteilt, hier z.B. (98) in m=4 Unterabschnitte. Mit dieser Definition unterteilen die auf dem Stator angeordneten Antriebsmagnete den Umkreis in k=m*n Abschnitte. (Für die Beispiele der sind das k1=1*8, k2=1*16, k3=3*4, k4=3*4 Abschnitte).With regard to this given circular subdivision, the processes involved in the drive process can and will repeat themselves periodically. Conclusion: If a representation is rotated by this subdivision angle, then the representation will generally merge into one another in a self-mapping manner, ie be the same. Through the in such a defined section ( 98 ) arranged drive magnets, the defined section is subdivided again, here e.g. (98) into m = 4 subsections. With this definition, the drive magnets arranged on the stator subdivide the circumference into k = m * n sections. (For the examples of the these are k 1 = 1 * 8, k 2 = 1 * 16, k 3 = 3 * 4, k 4 = 3 * 4 sections).

Zwei aufeinander folgende gleichnamige Pole des Rotors (im Fall des Stabmagnets als Rotor nur einmal vorhanden) teilen also zunächst den Umkreis in Abschnitte mit periodisch gleichen, sich wiederholenden Situationen ein. Die in jedem Abschnitt (98) (an festen Rotationspunkten auf dem Stator) liegenden Antriebs-Magnete, die in jedem Abschnitt vergleichbare Rotationsbewegungen ausführen, definieren Unterabschnitte, wodurch einerseits die Rotationsachsen der Antriebsmagnete selbst definiert werden, andererseits der eine Antriebs-Magnet (100) in die Lage des anderen Antriebs-Magneten (101) und umgekehrt überführt würde, wenn die Darstellung insgesamt um einen Abschnitt (98) rotieren würde.Two consecutive poles of the rotor with the same name (only available once in the case of the bar magnet as a rotor) divide the circumference into sections with periodically identical, repetitive situations. The in each section ( 98 ) (at fixed points of rotation on the stator) drive magnets, which perform comparable rotational movements in each section, define subsections, whereby on the one hand the axes of rotation of the drive magnets themselves are defined, on the other hand the one drive magnet ( 100 ) in the position of the other drive magnet ( 101 ) and vice versa would be transferred if the representation in total by a section ( 98 ) would rotate.

Mit dieser Definition wird das Problem umgangen, das dadurch entsteht, dass die nach außen zeigenden Pole von unterschiedlicher Anzahl und mit unterschiedlicher Pol-Folge vorliegen können. Das heißt, es besteht eine einheitliche Definition, egal wie viele Rotormagnete nach außen zeigen und ob die Polarität der aufeinander folgenden Magnete sich abwechselt (n gerade) oder stets gleich ist (n gerade oder ungerade).This definition circumvents the problem that arises from the fact that the outward-pointing poles can be present in different numbers and with different pole sequences. This means that there is a uniform definition, regardless of how many rotor magnets point outwards and whether the polarity of the successive magnets alternates (n even) or is always the same (n even or odd).

Mit dieser Darstellung der wird klar, dass und wie die Umdrehung der Rotormagnete und der Stator-Magnete zusammenhängen (der Stator selbst steht). Der Zusammenhang kann durch verschiedene Konstruktionsmerkmale definiert werden.With this representation of the it becomes clear that and how the rotation of the rotor magnets and the stator magnets are related (the stator itself is stationary). The relationship can be defined by various design features.

Allgemein kann festgehalten werden, dass der Abschnitt eines Kreises, der durch zwei aufeinander folgende gleichnamige Pole des Rotors gebildet wird, einem zugehörigen Abschnitt auf dem Stator zugeordnet werden kann, der noch einmal in m Abschnitte aufgeteilt werden kann, womit z.B. die Positionen der Antriebsmagnete gefunden werden. Eine in diesem Abschnitt vorliegende definierte Konfiguration, wird sich in den folgenden Abschnitten immer wieder wiederholen (als Spezialfall evtl. nur einmal vorkommen).In general, it can be stated that the section of a circle which is formed by two consecutive poles of the same name on the rotor can be assigned to an associated section on the stator, which can be divided again into m sections, thus finding the positions of the drive magnets, for example become. A configuration defined in this section will be repeated again and again in the following sections (as a special case it may only occur once).

Die Darstellung der reduziert gegenüber der die Anzahl der Antriebs-Magnete. Die Anordnung oben links (110) entspricht mit 4 Antriebsmagneten auf dem Stator einer mit vergleichbaren Anordnung, die mit bereits beschrieben worden ist; das zur gesagte gilt also auch hier.The representation of the reduced compared to the the number of drive magnets. The arrangement at the top left (110) corresponds to one with 4 drive magnets on the stator comparable arrangement that with has already been described; that to what has been said also applies here.

Der Antrieb oben rechts(111) zeigt acht Antriebsmagnete auf dem Stator. Man kann hier gut erkennen, dass der obere Antriebsmagnet (115), der Rotormagnet (116) und der untere Antriebsmagnet (117) eine N-S-N-Magnetpolfolge ausbilden, in der der Rotor (116) mit großer anziehender Kraft gehalten werden kann. Man kann hier zudem sehr gut erkennen, wie der Rotormagnet (116) in dieser Lage zusätzlich von abstoßenden Kräften aus der gleichnamigen Polarität der seitlich liegenden Antriebs-Magnete (118) (119) (120) gehalten wird.The drive at the top right (111) shows eight drive magnets on the stator. One can clearly see here that the upper drive magnet ( 115 ), the rotor magnet ( 116 ) and the lower drive magnet ( 117 ) form an NSN magnetic pole sequence in which the rotor ( 116 ) can be held with great attractive force. You can also see here very well how the rotor magnet ( 116 ) in this position additionally from repulsive forces from the polarity of the same name of the drive magnets ( 118 ) (119) (120) is held.

Die Anordnung Mitte links (112) weist 6 Antriebsmagnete auf dem Stator und 3 nach außen zeigende Rotormagnete auf. Man kann hier gut erkennen, dass jedem Rotormagnetpol genau ein ungleichnamiger Antriebs-Magnetpol auf dem Stator so gegenüber steht, dass eine maximale Kraftwirkung vom Stator auf den Rotor zu erwarten ist. Man kann hier zudem wieder sehr gut erkennen, wie jeder Pol eines Rotormagnets (122) in dieser Lage zusätzlich von abstoßenden Kräften aus der gleichnamigen Polarität der seitlich liegenden Antriebs-Magnete (121) auf Abstand und damit im stabilen Gleichgewicht gehalten wird. Zudem kann man hier aus den Pol-Lagen erkennen, dass die Pol-Lage des oberen Antriebs-Magneten (123), die in die Pol-Lage des Antriebs-Magneten (124) unten rechts übergehen soll, erst mit einer (gedachten) vollständigen Umdrehung der Antriebs-Magneten erreicht wird.The center left arrangement (112) has 6 drive magnets on the stator and 3 outward-facing rotor magnets. One can clearly see here that there is exactly one unlike magnetic drive pole opposite each rotor magnetic pole on the stator in such a way that a maximum force effect from the stator on the rotor can be expected. You can also see here very well how each pole of a rotor magnet ( 122 ) in this position additionally from repulsive forces from the polarity of the same name of the drive magnets ( 121 ) is kept at a distance and thus in stable equilibrium. In addition, one can see from the pole positions that the pole position of the upper drive magnet ( 123 ), which are in the pole position of the drive magnet ( 124 ) should pass at the bottom right, is only reached with one (imaginary) complete revolution of the drive magnet.

Die Anordnung Mitte rechts (113) weist 9 Antriebsmagnete auf dem Stator und 3 nach außen zeigende Rotormagnete (127) auf. Man kann wieder erkennen, dass jedem Rotormagnet genau ein Antriebs-Magnet auf dem Stator so gegenüber steht, dass eine maximale Kraftwirkung vom Stator auf den Rotor zu erwarten ist; man kann hier aber zudem sehen, dass nicht einzelne Antriebs-Magnetpole allein auf den Pol des Rotormagneten wirken, sondern mehrere Antriebs-Magnete zusammen auf den Pol des Rotormagneten einwirken: Dem Rotormagnetpol unten rechts (127) steht ein ungleichnamiger Pol eines Antriebs-Magneten (128) direkt gegenüber; die dadurch mit starker Kraft auf den Rotor-Magneten anziehende Wirkung wird hier zusätzlich unterstützt von den benachbart liegenden Antriebsmagneten (125) (126). Das wurde zur schon einmal angeführt.The middle right arrangement (113) has 9 drive magnets on the stator and 3 outward-facing rotor magnets ( 127 ) on. It can again be seen that there is exactly one drive magnet on the stator opposite each rotor magnet in such a way that a maximum force effect from the stator on the rotor can be expected; You can also see here that not individual drive magnetic poles act on the pole of the rotor magnet alone, but rather several drive magnets act together on the pole of the rotor magnet: The rotor magnetic pole at the bottom right (127) is an unlike pole of a drive magnet ( 128 ) directly opposite; the strong force that attracts the rotor magnet is also supported by the adjacent drive magnet ( 125 ) (126). That became the mentioned before.

Die Anordnung unten (114) weist 6 Antriebsmagnete auf dem Stator und 6 nach außen zeigende Rotormagnete mit wechselnder Polarität auf. Man kann wieder erkennen, dass in dieser Lage jedem Rotormagnet genau ein Antriebs-Magnet auf dem Stator so gegenüber steht, dass eine maximale Kraftwirkung vom Stator auf den Rotor zu erwarten ist (ungleichnamige Pole). Bei einer Drehung der Antriebs-Magnete auf dem Stator nach rechts entsteht hier durch die sich überlagernden Magnetfelder der Antriebsmagnete trotzdem eine Drehkraftübertragung, die den Rotor wieder nach links drehend treibt. Diese Anordnung weist in der gezeigten Lage eine besonders große Haltekraft auf, so dass diese Anordnung wie ein Schrittmotor Zonen aufweist, in denen die Anordnung relativ stabil „geparkt“ werden kann (Haltekraft).The order Below (114) has 6 drive magnets on the stator and 6 outward-facing rotor magnets with alternating polarity. You can see again that in this position there is exactly one drive magnet on the stator opposite each rotor magnet in such a way that a maximum force effect from the stator on the rotor can be expected (different poles). When the drive magnets on the stator are turned to the right, the overlapping magnetic fields of the drive magnets nevertheless result in a torque transmission that drives the rotor to rotate to the left again. This arrangement has a particularly high holding force in the position shown, so that this arrangement, like a stepping motor, has zones in which the arrangement can be “parked” in a relatively stable manner (holding force).

Anhand von kann eine Zahnrad-Analogie für einen erfindungsgemäßen Antrieb abgedeutet werden: Dazu zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs: Hier liegen auf dem Stator 12 außen liegende Antriebs-Magnete, Rotor ist ein einzelner innen liegender Stabmagnet (240) (249). Gezeigt werden zwei Stadien der Bewegungszustände (230) (231) nach einer Lageänderung von 45°. Rechts von diesen beiden Abbildungen (230) (231) werden jeweils in drei Einzelbildern (mit gleichen Rotor-Stator-Darstellungen) die sich ausbildenden Magnetpol-Zonen getrennt hervorgehoben:

  • In der oberen Darstellungszeile bilden die drei oberen Antriebs-Magnete in der dargestellten Position eine Südpol-Zone (232) und die drei unteren Antriebs-Magnete eine Nordpol-Zone (233) aus, in denen jeweils ein Pol des Rotors (240) wie in einem Potentialtopf zu liegen kommt. Eine solche Pol-Zone wird hier dadurch definiert, dass in diesem Zonen-Bereich eine Überlagerung der Magnetfelder mehrerer Magnet stattfindet, wobei sich eine bestimmte Pol-Art (Nord- oder Südpol) deutlich mehr auswirkt als die andere. Die Pol-Zonen (234) (235) (236), in denen sich gewissermaßen eine „Nordpolzone“ ausbildet und die Pol-Zonen (237) (238) (239), in denen sich gewissermaßen eine „Südpolzone“ ausbildet, werden jeweils durch drei benachbart liegende Antriebsmagnete gemeinsam ausgebildet. Dabei überlappen sich solche Pol-Zonen u.U. (vgl. die Antriebsmagnete der Pol-Zonen (232) und (234) (235)).
Based on a gear analogy can be indicated for a drive according to the invention: Another example of a drive according to the invention: Here are on the stator 12 external drive magnets, rotor is a single internal bar magnet ( 240 ) ( 249 ). Two stages of the states of motion are shown ( 230 ) ( 231 ) after a change in position of 45 °. To the right of these two images (230) (231), the developing magnetic pole zones are highlighted separately in three individual images (with the same rotor-stator representations):
  • In the upper line of the illustration, the three upper drive magnets in the position shown form a south pole zone ( 232 ) and the three lower drive magnets a north pole zone ( 233 ), in each of which one pole of the rotor ( 240 ) as it comes to rest in a potential well. Such a pole zone is defined here by the fact that the magnetic fields of several magnets are superimposed in this zone area, with one particular type of pole (north or south pole) having a significantly greater effect than the other. The pole zones ( 234 ) ( 235 ) ( 236 ), in which a "north pole zone" is formed and the pole zones ( 237 ) ( 238 ) ( 239 ), in which a "south pole zone" is formed, as it were, are each formed jointly by three adjacent drive magnets. Such pole zones may overlap (see the drive magnets of the pole zones ( 232 ) and ( 234 ) ( 235 )).

Durch eine Drehung der Antriebsmagnete um 90° nach rechts (Übergang von der oberen zu unteren Darstellungszeile) dreht die Lage des Stabmagnets (240) (249) als Rotor aus der Position der oben (230) in die Position der unten (231) um 30° nach links.By turning the drive magnets by 90 ° to the right (transition from the upper to the lower line of illustration), the position of the bar magnet rotates ( 240 ) ( 249 ) as a rotor from the position of the above ( 230 ) in the position of below ( 231 ) by 30 ° to the left.

In der unteren Darstellungszeile bilden wieder drei, jetzt etwas linkseitiger liegende, obere Antriebs-Magnete in der dargestellten Position eine Südpol-Zone (241) und drei untere, etwas rechtsseitig liegende Antriebs-Magnete eine Nordpol-Zone (242) aus, in denen wieder jeweils ein Pol des Rotors (249) wie in einem Potentialtopf zu liegen kommt. Die Pol-Zonen (243) (244) (245), in denen sich eine „Nordpolzone“ ausbildet und die Pol-Zonen (246) (247) (248), in denen sich eine „Südpolzone“ ausbildet, werden ebenfalls jeweils wieder durch benachbart liegende Antriebsmagnete gemeinsam ausgebildet. Wie ein Vergleich der oberen und der unteren Darstellungszeile der zeigt, haben sich die Lagen der Pol-Zonen links herum gedreht.In the lower line of the illustration, three upper drive magnets, now a little more to the left, form a south pole zone in the position shown ( 241 ) and three lower drive magnets on the right-hand side a north pole zone ( 242 ), in each of which one pole of the rotor ( 249 ) as it comes to rest in a potential well. The pole zones ( 243 ) ( 244 ) ( 245 ), in which a "North Pole Zone" is formed and the Pole Zones ( 246 ) ( 247 ) ( 248 ), in which a "south pole zone" is formed, are also formed together again by adjacent drive magnets. Like a comparison of the top and bottom lines of the shows, the positions of the pole zones have rotated to the left.

Stellt man sich die so definierten Pol-Zonen, in denen der Pol eines Rotormagnets wie eine Ladung in einem Potentialtopf liegt, dann kann der Potentialtopf mit einem darin eingebetteten Magnet-Pol wie ein Zahn und Zahnlücke von kämmenden Zahnrädern gesehen werden. Die entstehende Analogie ist hilfreich, wenn man z.B. die Struktur eines Rotorantriebs aus den bis auf eine lineare Struktur abbilden will:

  • zeigt den Entwurf eines Linearantriebs aus den bisher dargestellten Prinzipien einer erfindungsgemäßen Konstruktion: Ein solcher Linearantrieb kann z.B. dadurch entstehen, dass die Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Rotor und Stator mit den dort liegenden Antriebsmagneten, z.B. die Anordnung der , auf eine lineare Struktur abgebildet wird.
If one imagines the pole zones defined in this way, in which the pole of a rotor magnet lies like a charge in a potential well, then the potential well with a magnet pole embedded in it can be seen like a tooth and tooth gap of meshing gears. The resulting analogy is helpful if, for example, the structure of a rotor drive is derived from the to want to map to a linear structure:
  • shows the design of a linear drive based on the principles of a construction according to the invention presented so far: Such a linear drive can arise, for example, by showing an arrangement according to the invention with rotor and stator with the drive magnets located there, eg the arrangement of the , is mapped onto a linear structure.

Identifiziert man den oberen Magneten (50) der links mit dem Magneten (130) der , dann kann die Abbildung der kreisförmigen Struktur der auf schnell nachvollzogen werden:

  • Die Magnete (54) (50) (53) der entsprechen den Magneten (131) (130) (132) der ; der Magnet (52) wird auf die beiden Magnete (133) und (134) abgebildet (die beiden Magnete (133) und (134) stellen also jeweils den Beginn der Abbildung einer Periode dar). Die so auf die lineare Struktur der abgebildete Reihenfolge wird nach rechts und links periodisch fortgesetzt. Der Magnet (130) steht einem ungleichnamigen Pol (136) gegenüber und bildet eine starke Kraftbindung zu diesem Magnetpol aus. Die Kraftbindungen, die die Pole der beiden Magnete (133) (134) mit einem anderen ungleichnamigen Pol (135) (146) herstellen, entsprechen der Kraftbindung, die der Magnet (52) mit dem Rotormagneten (51) herstellt. Die Magnetpole (135) (136) (146) sind einem Schlitten zuzuordnen, der nicht rotierend, sondern linear angetrieben werden soll. Die Rotationsrichtung der Antriebs-Magnete aus ist die entsprechende Drehrichtung der Antriebs-Magnete in der linearen Struktur der .
If the upper magnet is identified ( 50 ) of the left with the magnet ( 130 ) of the , then the illustration of the circular structure of the on can be quickly understood:
  • The magnets ( 54 ) ( 50 ) ( 53 ) of the correspond to the magnets ( 131 ) ( 130 ) ( 132 ) of the ; the magnet ( 52 ) is applied to the two magnets ( 133 ) and ( 134 ) shown (the two magnets ( 133 ) and ( 134 ) represent the beginning of the mapping of a period). The so on the linear structure of the The sequence shown is continued periodically to the right and left. The magnet ( 130 ) stands at an unlike pole ( 136 ) opposite and forms a strong force bond to this magnetic pole. The force bonds that the poles of the two magnets ( 133 ) ( 134 ) with another unlike pole ( 135 ) ( 146 ) correspond to the force binding that the magnet ( 52 ) with the rotor magnet ( 51 ) manufactures. The magnetic poles ( 135 ) ( 136 ) ( 146 ) are to be assigned to a slide that is not rotating, but should be driven linearly. The direction of rotation of the drive magnets is the corresponding direction of rotation of the drive magnets in the linear structure of the .

Eine zweite Abbildung wird mit der unteren linearen Struktur dargestellt (die hier zur ersten Abbildung eine zweite Einzelschiene für eine Schlittenführung ausbilden soll): Dem Magneten (52) aus entspricht hier der Magnet (150), dem Magneten (55) entspricht der Magnet (151).A second figure is shown with the lower linear structure (which is supposed to form a second single rail for a slide guide for the first figure): The magnet ( 52 ) out corresponds here to the magnet ( 150 ), the magnet ( 55 ) corresponds to the magnet ( 151 ).

Die so auf die lineare Struktur der unten abgebildete Reihenfolge wird nach rechts und links periodisch fortgesetzt. Der Magnet (154) steht einem ungleichnamigen Pol (155) gegenüber und bildet eine starke Kraftbindung zu diesem Magnetpol aus. Die Kraftbindungen, die die Pole der beiden Magnete (154) (153) mit einem anderen ungleichnamigen Pol (155) (147) herstellen, entsprechen der Kraftbindung, die der Magnet (50) mit dem Rotormagneten (51) herstellt. Die Magnetpole (155) (156) (147) werden einem Schlitten zugeordnet, der linear angetrieben werden soll.The so on the linear structure of the The sequence shown below is continued periodically to the right and left. The magnet ( 154 ) stands at an unlike pole ( 155 ) opposite and forms a strong force bond to this magnetic pole. The force bonds that the poles of the two magnets ( 154 ) ( 153 ) with another unlike pole ( 155 ) ( 147 ) correspond to the force binding that the magnet ( 50 ) with the rotor magnet ( 51 ) manufactures. The magnetic poles ( 155 ) ( 156 ) ( 147 ) are assigned to a slide that is to be driven linearly.

In vergleichbarer Weise können die zuvor für rotierende Anordnungen definierten Pol-Zonen hier den Magneten (131) (130) (132) bzw. den Magneten (151) (150) (152) zugeordnet werden. Eine von den Magneten (131) (130) (132) ausgebildete Südpolzone (157) wirkt auf den Nordpol (136) und eine von den Magneten(151) (150) (152) ausgebildete Nordpolzone (158) wirkt auf den Südpol (156).In a comparable way, the pole zones previously defined for rotating arrangements can be used here for the magnet ( 131 ) ( 130 ) ( 132 ) or the magnet ( 151 ) ( 150 ) ( 152 ) be assigned. One of the magnets ( 131 ) ( 130 ) ( 132 ) developed south pole zone ( 157 ) acts on the North Pole ( 136 ) and one of the magnets ( 151 ) ( 150 ) ( 152 ) formed north pole zone ( 158 ) acts on the south pole ( 156 ).

In rechts wird dargestellt, wie z.B. die Magnetpole (136) und (156) (auf der linken Seite der Darstellung) einem (hier nicht dargestellten) Schlitten zugeordnet werden können, indem die magnetischen Kreise im Raum dargestellt und fortgesetzt werden: Beide gerade beschriebenen Abbildungen bilden linear hintereinander aufgereihte Antriebs-Magnet-Ketten aus, die jeweils alle in einer Richtung rotieren (in seitlicher Aufsicht von außen in Richtung Verbindungsachse auf die diametral magnetisierten Dauermagnete gesehen), die obere Reihe in der einen Richtung (148), die untere Reihe in der anderen Richtung (149). Dadurch werden die beiden Magnetpole, z.B. (136) (156), beide nach links transportiert.In on the right is shown how the magnetic poles ( 136 ) and ( 156 ) (on the left side of the illustration) can be assigned to a slide (not shown here) by showing and continuing the magnetic circles in space: Both of the illustrations just described form drive-magnet chains lined up linearly one behind the other, each in rotate in one direction (seen from the outside in the direction of the connection axis in the direction of the connection axis on the diametrically magnetized permanent magnets), the top row in one direction ( 148 ), the bottom row in the other direction ( 149 ). This causes the two magnetic poles, e.g. ( 136 ) ( 156 ), both transported to the left.

Ein Stabmagnet (144) realisiert z.B. die beiden Magnetpole (136) (156) im 3D-Raum: Eine Trennwand (145) trennt einen mit dem Magneten (144) verbundenen Schlitten (nicht dargestellt) von den linear angeordneten Antriebs-Magneten der beiden linearen Strukturen.A bar magnet ( 144 ) realizes e.g. the two magnetic poles ( 136 ) ( 156 ) in 3D space: a partition ( 145 ) separates one with the magnet ( 144 ) connected slide (not shown) by the linearly arranged drive magnets of the two linear structures.

Gleichwertige Kraftbeziehungen der Rotationsstruktur der und in der linearen Struktur der können jetzt durch einzeln darzustellende N-S-N-Reihenfolgen von magnetischen Kreisen nachvollzogen werden:

  • - In bilden z.B. ein erster Antriebsmagnet (50), der Rotormagnet (51) und ein zweiter Antriebsmagnet (52) einen Teil eines magnetischen Kreises mit einer sehr starken Kraftbeziehung aus.
  • - In entspricht diesem Magnetkreisabschnitt vergleichbar die Reihenfolge: erster Antriebsmagnet (130), weitergehend über die beiden Magnetpole (136) (156) und weiter zum zweiten Antriebsmagneten (150).
  • - In rechts wird das für einen Schlitten (nicht dargestellt) bzw. für einen mit dem Schlitten verbundenen Bewegt-Magneten (Stabmagnet (144)) weiter konkretisiert: der zu vergleichende Magnetkreis beginnt mit dem ersten Antriebsmagnet (143), der unter der Trennwand (145) hinten liegt, führt über den Nordpol (139) des Stabmagneten (144) entlang des Stabmagneten (144) weiter zum Südpol (137) und von dort weiter über den zweiten Antriebsmagnet (142).
Equivalent force relationships of the rotational structure of the and in the linear structure of the can now be traced through individually displayed NSN sequences of magnetic circles:
  • - In form e.g. a first drive magnet ( 50 ), the rotor magnet ( 51 ) and a second drive magnet ( 52 ) part of a magnetic circuit with a very strong force relationship.
  • - In the sequence corresponds to this magnetic circuit section: first drive magnet ( 130 ), further over the two magnetic poles ( 136 ) ( 156 ) and on to the second drive magnet ( 150 ).
  • - In on the right is that for a slide (not shown) or for a moving magnet connected to the slide (bar magnet ( 144 )) further specified: the magnetic circuit to be compared begins with the first drive magnet ( 143 ) under the partition ( 145 ) lies behind, leads over the North Pole ( 139 ) of the bar magnet ( 144 ) along the bar magnet ( 144 ) further to the South Pole ( 137 ) and from there via the second drive magnet ( 142 ).

Für einen translatorischen Transport (159) eines (hier nicht dargestellten) Schlittens, der mit dem Magneten (144) verbunden ist, sind die benötigte Drehrichtung der Antriebsmagnete vergleichbar nachzuvollziehen: In den beiden linearen Strukturen sind vorteilhafter Weise die Drehrichtung gerade so, dass eine normale Achsenverbindung (138) mit jeweils zwei diametral magnetisierten Ringmagneten (140) (141) an den Achsendungen dies gerade richtig sichert. Ein Schlitten kann mehrfach mit Stabmagneten (144) in einer geeigneten Distanz verbunden sein und kann dadurch mit großen Kräften beschleunigt werden. Mehrfach in definierten Abständen auf einem Schlitten angebrachte Stabmagnete (in gleicher oder in wechselnden Richtungen) repräsentieren hier z.B. die Pole (135) (155) bzw. (136) (156) bzw. (146) (147).For a translational transport ( 159 ) a slide (not shown here) which is connected to the magnet ( 144 ) is connected, the required direction of rotation of the drive magnets can be reproduced in a comparable way: In the two linear structures, the direction of rotation is advantageously just such that a normal axis connection ( 138 ) with two diametrically magnetized ring magnets each ( 140 ) ( 141 ) on the axle endings ensures this is just right. A slide can be used several times with bar magnets ( 144 ) connected at a suitable distance and can therefore be accelerated with great forces. Multiple bar magnets attached to a slide at defined intervals (in the same or in alternating directions) represent the poles ( 135 ) ( 155 ) or. ( 136 ) ( 156 ) or. ( 146 ) ( 147 ).

Abschließend sollen einige Anwendungen des erfindungsgemäßen Antriebs mit rotierenden Antriebsmagneten auf einer Stator-Anordnung dargestellt werden:

  • stellt eine erfindungsgemäße Mehrfach-Antriebsanordnung in Form einer Matrix dar: Hier sind die Antriebs-Magnete (kreisförmig; Nordpole schwarz gekennzeichnet, z.B. (175) (176) (177) (178)) in den Kreuzungspunkten einer Matrix angeordnet. Rotoren sind hier Stabmagnete (Nordpole sind wieder schwarz gekennzeichnet, z.B. (174)), die als Rührkörper in Rührgefäßen (179), die in den jeweiligen Zellen-Zwischenräumen angeordnet sind und ein Medium rühren. Ein Vergleich mit der Darstellung zur zeigt, dass für jeden Rührmagnet eine vollständige Antriebseinheit mit vier Antriebsmagneten vorliegt, wobei jeder im Inneren der Matrix liegende Antriebsmagnet Teil eines Antriebs von 4 Rührkörpern ist. Es entsteht ein Mehrfach-Antrieb, von dem hier vier Zustände der Bewegungsabfolge gezeigt werden (die Zustandsdarstellungen sind insgesamt bezeichnet mit (170) (171) (172) (173)): Jeweils vier Magnete (175) (176) (177) (178) in den Ecken jeder Einzelzelle bilden eine Antriebsstruktur gemäß für ein Innenraum-Röhrchen (179) aus. Es entsteht für jedes Röhrchen jeweils ein vollständiger Antrieb durch die angrenzenden, in den Zwischenräumen positionierten Magnete (175) (176) (177) (178); die von links nach rechts fortschreitend dargestellten Situationen sind aufeinanderfolgende Zustände jeweils nach einer Drehung der Antriebs-Magnete um 90°. In ersten Zustand (170) liegt z.B. der Magnet (200) oben links in der Anordnung so wie dargestellt. Alle Antriebsmagnete rotieren gemeinsam so, dass nach 90° der Zustand in die Darstellung (171) übergeht und der Magnet (201) oben links jetzt so liegt, wie das die Darstellung (171) zeigt; das geht so weiter, so dass der Magnet oben links nacheinander die gezeigten Lagen (202) und (203) annimmt. Die Funktion jeder dieser Zellen ist mit bereits beschrieben worden.
Finally, some applications of the drive according to the invention with rotating drive magnets on a stator arrangement will be presented:
  • represents a multiple drive arrangement according to the invention in the form of a matrix: Here the drive magnets (circular; north poles marked in black, e.g. ( 175 ) ( 176 ) ( 177 ) ( 178 )) arranged at the crossing points of a matrix. The rotors are bar magnets here (north poles are again marked in black, e.g. ( 174 )), which are used as stirring bodies in stirred vessels ( 179 ), which are arranged in the respective cell gaps and stir a medium. A comparison with the illustration for shows that for everyone Stirrer magnet is a complete drive unit with four drive magnets, with each drive magnet located inside the matrix being part of a drive of 4 stirring bodies. A multiple drive is created, of which four states of the sequence of movements are shown here (the state representations are designated as a whole with ( 170 ) ( 171 ) ( 172 ) ( 173 )): Four magnets each ( 175 ) ( 176 ) ( 177 ) ( 178 ) in the corners of each individual cell form a drive structure according to for an indoor tube ( 179 ) out. For each tube, a complete drive is created by the adjacent magnets positioned in the gaps ( 175 ) ( 176 ) ( 177 ) ( 178 ); the situations shown progressively from left to right are successive states after the drive magnets have rotated 90 °. In first state ( 170 ) e.g. the magnet ( 200 ) at the top left in the arrangement as shown. All drive magnets rotate together so that after 90 ° the state is shown in the illustration ( 171 ) passes and the magnet ( 201 ) at the top left is now as shown in the illustration ( 171 ) shows; this continues, so that the magnet at the top left follows the positions shown ( 202 ) and ( 203 ) assumes. The function of each of these cells is with has already been described.

1 zeigt das Konstruktionsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs für zwei Rotoren für ein oder zwei Probenröhrchen, das aus der Matrixanordnung der und abgeleitet werden kann bzw. das die Funktion der einzelnen Zellenantriebe der noch einmal besser verdeutlichen kann: Ein Motor (nicht dargestellt) treibt z.B. einen Zahnriemen (166) an, dieser die Antriebsmagnete (160)-(165). Die Antriebsmagnete übertragen eine Rührleistung in die Probenröhrchen (167) (168) auf die dort liegenden Rotoren. Jeweils vier Antriebsmagnete (160)-(161)-(163)-(164) bzw. (161)-(164)-(162) -(165) bilden eine Zelle aus nach. Die zwischengeschalten Rollen (169) dienen nur der Riemenführung, könnten aber selbst Teil eines erfindungsgemäßen zweiten Antriebs sein, z.B. um zwei gegenläufig rotierende Rührkörper im Probenröhrchen gegeneinander arbeiten zu lassen. 1 shows the construction example of a drive according to the invention for two rotors for one or two sample tubes, which is derived from the matrix arrangement of FIG and can be derived or that the function of the individual cell drives can once again make it clearer: A motor (not shown) drives e.g. a toothed belt ( 166 ), this the drive magnets (160) - (165). The drive magnets transmit a stirring power to the sample tube ( 167 ) ( 168 ) on the rotors lying there. Four drive magnets (160) - (161) - (163) - (164) or (161) - (164) - (162) - (165) each form a cell to. The intermediate roles ( 169 ) are only used to guide the belt, but could themselves be part of a second drive according to the invention, for example to allow two counter-rotating agitators in the sample tube to work against one another.

deutet an, wie ein erfindungsgemäßer Antrieb bei einem längeren Gefäß, z.B. einem Rohr, eingesetzt bzw. angebracht werden kann: Die um ein Rohr (184) herum zu legende funktionelle Struktur der ist mit links (180) noch einmal, eine technisch realisierbare Form mit Mitte (181) dargestellt: Von den kämmenden Zahnrädern hat jedes zweite in dieser Kette liegende Zahnrad (182) (183) eine jeweils benötigte gleiche Drehrichtung (182) (183) und kann daher je mit einem Magneten (186) (187) verbunden sein. Da diese Struktur um das Rohr mit dem innen liegenden Rotor (185) herumgelegt werden muss, kann z.B. die Gesamtstruktur in zwei Hälften (188) (189) zerlegt und z.B. durch einen Klappmechanismus bequem um das Rohr herumgelegt werden. indicates how a drive according to the invention can be used or attached to a longer vessel, e.g. a pipe: The one around a pipe ( 184 ) functional structure of the is with Left ( 180 ) once again, a technically feasible form with Middle ( 181 ): Of the meshing gears, every second gear in this chain has ( 182 ) ( 183 ) the same direction of rotation required in each case ( 182 ) ( 183 ) and can therefore each with a magnet ( 186 ) ( 187 ) be connected. Since this structure is around the tube with the inner rotor ( 185 ) has to be laid around, the whole structure can be divided into two halves ( 188 ) ( 189 ) can be dismantled and conveniently placed around the pipe, for example using a folding mechanism.

Erkennbar könnten auch zwei Antriebe realisiert werden indem jeweils jedes zweite Zahnrad als Gruppe zusammengefasst und einen Antrieb zugeordnet wird.As can be seen, two drives could also be implemented by combining every second gear as a group and assigning a drive.

zeigt als weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs einen Antrieb für eine Transportschraube (Archimedische Schraube) (190), die sich innerhalb eines Rohres (191) befinden kann und z.B. für eine Verdampfer-Einrichtung genutzt werden soll. Eine solche Archimedische Schraube (190), die auf einer Achse (192) mit Stabmagneten (193) an den Achsenden (in unten isoliert dargestellt) befestigt ist, kann in das Innere eines Rohrgefäßes (191) eingeschoben werden, das mit Seitenabschlüssen (194) dicht verschlossen werden kann und damit den Verdampfungsraum darstellt. Die verschlossene Anordnung kann insgesamt durch einen erfindungsgemäßen Antrieb in Rotation versetzt werden; es kann aber auch nur die Anordnung der archimedischen Schraube im Inneren des Rohres (191) durch einen erfindungsgemäßen Antrieb von außen in Rotation versetzt werden. shows as a further application example of the drive according to the invention a drive for a transport screw (Archimedean screw) ( 190 ) that are inside a pipe ( 191 ) and should be used, for example, for an evaporator device. Such an Archimedean screw ( 190 ), which are on an axis ( 192 ) with bar magnets ( 193 ) at the axle ends (in shown below in isolation), can be inserted into the interior of a tubular vessel ( 191 ) can be inserted, the side ends ( 194 ) can be tightly closed and thus represents the evaporation space. The closed arrangement can be set in rotation as a whole by a drive according to the invention; but it can also just be the arrangement of the Archimedean screw inside the tube ( 191 ) are set in rotation from the outside by a drive according to the invention.

Es können auch Kombinationen solcher Anordnungen ausgestaltet werden, z.B. indem die innen liegende Archimedische Schraube von einem ersten erfindungsgemäßen Antrieb und das Rohr selbst (z.B. mittels in die Abschlusselemente (194) eingearbeitete Magnete) von einem zweiten erfindungsgemäßen Antrieb angetrieben werden.Combinations of such arrangements can also be designed, for example by inserting the Archimedean screw located inside from a first drive according to the invention and the tube itself (for example by means of the closing elements ( 194 ) incorporated magnets) are driven by a second drive according to the invention.

Zum Abschluss soll noch einmal explizit darauf hingewiesen werden, dass der primäre Antrieb von beliebiger Art sein kann. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Antriebs ist davon geprägt, dass mehrere, in spezifischer Weise miteinander gekoppelte, rotierende Antriebsmagnete mit ihren Magnetfeldern Antriebskräfte auf Rotor- oder Schlittenmagnete übertragen. Dass dafür ein primärer Antrieb notwendig ist, wurde beschrieben und auch, dass dieser primäre Antrieb von beliebiger Art sein kann, z.B. ein elektrischer, ein Druckluft- oder ein Hydraulik- Motor. Wie auch beschrieben, kann die Bewegungen der Antriebsmagnete in kleinen oder relativ großen Schritten erfolgen, z.B. in einem 22,5°-Raster oder feiner oder grober (z.B. 45°, 90°). Wenn z.B. eine druckluftgetriebene Schritt-Motor-Konstruktion in einem solchen Raster die Anordnung an Antriebsmagneten um jeweils diesen Winkel weiterdrehen kann (was träge erfolgen wird) dann kann eine erfindungsgemäße Anordnung auch ohne die Notwendigkeit elektrischer Energie betrieben werden. Das erweitert Anwendungsmöglichkeiten erfindungsgemäßer Antriebe ganz erheblich.To conclude, it should once again be explicitly pointed out that the primary drive can be of any type. The effect of the drive according to the invention is characterized by the fact that several rotating drive magnets, which are coupled to one another in a specific manner, transmit drive forces with their magnetic fields to rotor or slide magnets. It has been described that a primary drive is necessary for this, and also that this primary drive can be of any type, e.g. an electric, compressed air or hydraulic motor. As also described, the movements of the drive magnets can be made in small or relatively large steps, e.g. in a 22.5 ° grid or finer or coarser (e.g. 45 °, 90 °). If, for example, a stepper motor construction driven by compressed air can rotate the arrangement of drive magnets further by this angle in such a grid (which will take place slowly) then an arrangement according to the invention can also be operated without the need for electrical energy. This considerably expands the application possibilities of drives according to the invention.

Die Beschreibung erfindungsgemäßer Anordnungen stellte i.W. größere Bewegungsräume in den Vordergrund (i.a. Distanzen, die größer sind, als zwischen mindestens zwei Antriebsmagneten vorliegen). Bezüglich des Bewegungsfreiraums der Rotor- oder Schlittenmagnete (und damit insgesamt der Rotoren bzw. Schlitten) ist daher anzumerken, dass die von den Antriebsmagneten auf die Rotor- oder Schlittenmagnete übertragenen Bewegungen sehr kleine Bewegungsdistanzen (z.B. Zitterbewegungen, Vibrationen, usw.), aber auch größere Distanzen umfassen können. Bei Rotationsbewegungen sind kleine Rotorbewegungen durch kleine Hin- und Her-Bewegungen der Antriebsmagnete erreichbar, bzgl. großer Bewegungen kann die einzelne Umdrehungsbewegung des Rotors durch periodische Fortsetzung des Vorgangs beliebig verlängert werden, Ebenso sind kleine Translationsbewegungen eines Schlittens (z.B. Rüttel- oder Schüttel-Bewegungen) durch kleine Hin- und Her-Bewegungen der Antriebsmagnete möglich. Beschleunigte Bewegungen sind aber auf die Schienenabschnitte beschränkt, in denen rotierende Antriebsmagnete vorliegen. In Anordnungen mit geschlossener Schienenführung können aber beschleunigte Bewegungen als periodische Fortsetzung des Vorgangs einer Periode wieder beliebig lang werden. Derart größere lineare Bewegungsdistanzen, also die Länge, über die der Antrieb auf einen geführten Schlitten kraftübertragend funktioniert, können z.B. den Umfang von Spielzeuganlagen in Wohnräumen haben, könnten aber durchaus auch die Dimensionen von Achterbahnen eines Vergnügungsparks annehmen. Die als Antriebs-Magnete einzusetzenden Dauermagnete wären im letzten Fall sicher sehr groß, aber der mit anderen Techniken für einen derartigen Antrieb benötigte Energieaufwand ist das sicher auch.The description of the arrangements according to the invention placed largely larger movement spaces in the foreground (generally distances that are greater than are present between at least two drive magnets). With regard to the freedom of movement of the rotor or carriage magnets (and thus the rotors or carriage as a whole), it should be noted that the movements transferred from the drive magnets to the rotor or carriage magnets are very small movement distances (e.g. trembling movements, vibrations, etc.), but also can cover greater distances. In the case of rotational movements, small rotor movements can be achieved by small back and forth movements of the drive magnets, with regard to large movements, the individual rotational movement of the rotor can be extended as required by periodic continuation of the process, as are small translational movements of a slide (e.g. shaking or shaking movements ) possible by small back and forth movements of the drive magnets. However, accelerated movements are limited to the rail sections in which rotating drive magnets are present. In arrangements with a closed rail guide, however, accelerated movements as a periodic continuation of the process of a period can again be of any length. Such larger linear movement distances, i.e. the length over which the drive functions to transmit power to a guided slide, can, for example, have the size of toy systems in living rooms, but could also take on the dimensions of roller coasters in an amusement park. The permanent magnets to be used as drive magnets would be very large in the latter case, but the energy expenditure required for such a drive with other technologies is certainly also.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014004705 B4 [0011, 0012]DE 102014004705 B4 [0011, 0012]
  • DE 102014004705 B3 [0031]DE 102014004705 B3 [0031]

Claims (11)

Antrieb mit einer Kraftübertragung durch Magnetfelder von Dauermagneten (50) (52) (53) (54) (55) als Antriebs-Magnete auf mindestens einen Dauermagneten (51) als Bewegt-Magnet eines anzutreibenden Elements, für Elemente rotierender Bewegung (Rotoren (51)) und/oder Elemente translatorischer Bewegung (Schlitten (144)), dadurch gekennzeichnet, dass die als Antriebsmagnete eingesetzten Dauermagnete (50) (52) (53) (54) (55) / (131) (130) (132) / (151) (150) (152) von einen Primärantrieb derart in rotierende Bewegung versetzt werden, dass alle Antriebsmagnete mit gleicher Geschwindigkeit gemeinsam synchron in gleicher Weise rotieren.Drive with a power transmission through magnetic fields from permanent magnets (50) (52) (53) (54) (55) as drive magnets to at least one permanent magnet (51) as a moving magnet of an element to be driven, for elements of rotating movement (rotors (51 )) and / or elements of translational movement (carriage (144)), characterized in that the permanent magnets (50) (52) (53) (54) (55) / (131) (130) (132) / used as drive magnets (151) (150) (152) are set in rotating motion by a primary drive in such a way that all drive magnets rotate together and synchronously at the same speed. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Antriebsmagnete (50) (52) (53) (54) (55) / (131) (130) (132) / (151) (150) (152) untereinander in einer definierten Rotationslage gekoppelt sind.Drive after Claim 1 , characterized in that the rotating drive magnets (50) (52) (53) (54) (55) / (131) (130) (132) / (151) (150) (152) are coupled to one another in a defined rotational position . Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen der rotierenden Antriebsmagnete (50) (52) (53) (54) (55) / (131) (130) (132) / (151) (150) (152) definierten Positionen auf einem Stator zugeordnet sind.Drive after Claim 1 or 2 , characterized in that the axes of rotation of the rotating drive magnets (50) (52) (53) (54) (55) / (131) (130) (132) / (151) (150) (152) defined positions on a stator assigned. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Primärantrieb Elektromotoren, Pneumatische Motoren oder hydraulische Motoren genutzt werden.Drive after at least one of the Claims 1 to 3 , characterized in that electric motors, pneumatic motors or hydraulic motors are used as the primary drive. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (122) durch zentral befestigte Stabmagnete mit radial nach außen zeigenden Magnetpolen (127) gebildet wird, wobei mit n=2 ein einzelner Stabmagnet (116) vorliegt.Drive after at least one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the rotor (122) is formed by centrally attached bar magnets with radially outwardly pointing magnetic poles (127), with n = 2 a single bar magnet (116) being present. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachsen und die Rotationsebenen der Antriebsmagnete (50) (52) (53) (54) (55) und des Rotormagneten (51) i.W. parallel liegen.Drive after at least one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the axes of rotation and the planes of rotation of the drive magnets (50) (52) (53) (54) (55) and the rotor magnet (51) are largely parallel. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zuvor in eine definierte Phasenlagenzuordnung gebrachten Antriebsmagnete (50) (52) (53) (54) (55) durch geeignete mechanische Anordnung wie Ketten, Riemen, Zahnräder, Getriebe, usw. rotationsgekoppelt sind.Drive after at least one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the drive magnets (50) (52) (53) (54) (55) previously brought into a defined phase position assignment are rotationally coupled by suitable mechanical arrangements such as chains, belts, gears, gears, etc. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsstruktur mit 4 Antriebsmagneten (175) (176) (177) (178) mehrfach und/oder sich wiederholend angeordnet wird, wobei ein Antriebsmagnet (175) auf mehrere Rührkörper (174) zugleich wirken kann, wodurch ein Mehrfachantrieb für mehrere Rührkörper in einer Matrixstruktur ( ) ausbildet wird.Drive after at least one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a drive structure with 4 drive magnets (175) (176) (177) (178) is arranged several times and / or repetitively, whereby a drive magnet (175) can act on several stirring bodies (174) at the same time, whereby a multiple drive for several agitators in a matrix structure ( ) is trained. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmagnete (50) (52) (53) (54) (55) auf einem Stator für den Antrieb der Elemente rotierender Bewegung (Rotoren (51)) ( ) auf eine lineare Struktur ( ) eines Antriebs (131) (130) (132) / (151) (150) (152) für Elemente translatorischer Bewegung (Schlitten (144)) abgebildet werden und die Minimalperiode des Antrieb (50) (52) (53) (54) (55) der Elemente rotierender Bewegung (Rotoren (51)) nach rechts und links periodisch fortgesetzt wird.Drive after at least one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the drive magnets (50) (52) (53) (54) (55) on a stator for driving the elements of rotating movement (rotors (51)) ( ) to a linear structure ( ) a drive (131) (130) (132) / (151) (150) (152) for elements of translational movement (carriage (144)) and the minimum period of the drive (50) (52) (53) (54 ) (55) of the elements of rotating movement (rotors (51)) to the right and left is continued periodically. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der translatorischen Antrieb für einen Schlitten (144) gebildet wird aus zwei parallel verlaufenden linearen Strukturen mit entlang der beiden linearen Strukturen angeordneten Antriebsmagneten (131) (130) (132) und (151) (150) (152), die drehgekoppelt synchron rotieren und mindestens ein mit einem Schlitten verbundener Stabmagnet (144) diese beiden linear angeordneten Antriebs-Strukturen überbrückt, so dass die Rotationsachsen der Antriebsmagnete und die Längsachse des mit dem Schlitten verbundenen Stabmagnet parallel liegen.Drive after at least one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the translational drive for a slide (144) is formed from two parallel linear structures with drive magnets (131) (130) (132) and (151) (150) (152) arranged along the two linear structures, which rotate in a rotationally coupled synchronous manner and at least one bar magnet (144) connected to a slide bridges these two linearly arranged drive structures so that the axes of rotation of the drive magnets and the longitudinal axis of the bar magnet connected to the slide are parallel. Antrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb genutzt wird, um über Trennwände zu kontaminierten oder sterilen Raumbereichen Kräfte und/oder Drehmomente auf anzutreibende Elemente mit mindestens einem DauerMagneten (51) (144) zu übertragen.Drive after at least one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the drive is used to transmit forces and / or torques to driven elements with at least one permanent magnet (51) (144) via partition walls in contaminated or sterile room areas.
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