EP4032173A1 - Electromagnetic actuator - Google Patents

Electromagnetic actuator

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Publication number
EP4032173A1
EP4032173A1 EP20771816.4A EP20771816A EP4032173A1 EP 4032173 A1 EP4032173 A1 EP 4032173A1 EP 20771816 A EP20771816 A EP 20771816A EP 4032173 A1 EP4032173 A1 EP 4032173A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnets
magnet
electromagnetic actuator
actuator
another
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20771816.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ron Jagodzinski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nui Lab GmbH
Original Assignee
Nui Lab GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nui Lab GmbH filed Critical Nui Lab GmbH
Publication of EP4032173A1 publication Critical patent/EP4032173A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Definitions

  • the invention relates to an electromagnetic actuator, in particular an electromagnetic vibration actuator.
  • Actuators are used to convert electrical signals into mechanical movements.
  • a primary field of application of these actuators is the generation of haptic and / or acoustic feedback through, for example, oscillations or vibrations.
  • Electronic devices such as cell phones, tablets, touch pads, smart watches, game consoles and touch elements for switches and the like use actuators in order to give the user perceptible and / or audible feedback about information inputs and information outputs.
  • Mobile phones use vibrations, for example, on the one hand to output information in order to silently inform the user of incoming calls.
  • information can be output to the user without disturbing the environment.
  • noisy environments for example at concerts, in which acoustic signals cannot be heard, information can also be transmitted to the user in this way.
  • vibrations are used, for example, in modern cell phones with touch displays, in order to give the user feedback on his inputs.
  • Electric motors with an eccentric mass also called unbalance motors
  • the electric motor experiences an imbalance which transmits a vibration to the surface attached to the electric motor.
  • Actuators that have an electric motor need one comparatively high space requirement. Due to the design, these unbalance motors have a relatively high energy requirement and thus lead to shorter battery life when used in portable devices. In addition, electric motors have a comparatively long response time.
  • the frequency and the amplitude of the feedback, for example the vibration, of an unbalance motor are forcibly coupled to one another.
  • fast and strong or slow and weak vibrations can be generated.
  • no complex oscillations of the feedback, for example the vibration but only sinusoidal oscillations can be generated. So it is not possible to generate vibrations with the help of unbalance motors that correspond to a complex course, for example of sound waves.
  • Linear actuators and rotating actuators are also known.
  • Such actuators generally have a coil stator with a permanent magnet oscillator arranged within the coil stator.
  • the permanent magnet is set into linear or rotating oscillation, in particular a back and forth movement, due to the excitation by the at least one coil of the stator, which generally results in an imbalance. In this way, for example, a vibration can be generated.
  • Such actuators also have disadvantages.
  • a disadvantage is that the permanent magnet, in particular in relation to the at least one coil, must have a sufficient size so that there is sufficient magnetic force to generate the desired unbalance for vibrations. Consequently, there is a problem of miniaturization here.
  • actuators in particular linear actuators and rotating actuators, are influenced by magnetic objects in the vicinity, in particular by ferromagnetic objects such as, for example, ferrous objects.
  • ferromagnetic objects such as, for example, ferrous objects.
  • the object of the invention is to create an electromagnetic actuator whose usability for emitting vibrations is improved.
  • the electromagnetic actuator is in particular a vibration actuator. Accordingly, it is preferred that the actuator is designed in such a way that it generates a mechanical movement that is used to output a perceptible signal or feedback.
  • the actuator has a first object. This first object has at least one magnet.
  • the actuator also has a second object.
  • the second object has at least one magnet. It is particularly preferred that the actuator consists of the first and the second object.
  • the first object and the second object are designed to be movable relative to one another. On the one hand, the first object is an oscillator and the second object is a stator. On the other hand, it is possible that the first object is a stator and the second object is an oscillator.
  • the oscillator is defined here in particular in such a way that it oscillates with respect to the surroundings and / or with respect to a recording object, such as a smartphone.
  • a recording object such as a smartphone.
  • the stator is stationary with respect to such a recording object and / or transmits feedback to it.
  • the first object is arranged essentially within the second object. Inside here means in particular that the first object is framed or encompassed by the second object.
  • enclosing means that the first object is arranged, in particular completely, within the outer contour of the second object. This framing can either be implemented in such a way that the first object is completely enclosed or at least partially exposed.
  • the second object has the shape of a hollow cuboid, for example, then the first object, “framed” according to the definition, in particular completely, is arranged within the outer contour of the second object. It is then possible, on the one hand, for the outer walls of the hollow cuboid to completely cover the first object. On the other hand, it is possible that, for example, parts of the outer walls of the hollow cuboid are missing and / or holes are present and thus at least parts of the first object are free, in particular freely visible. To encompass, however, means that the first object, preferably in at least one plane, is at least substantially encompassed by the second object.
  • the second object can have a hollow ring, oval, rectangular or polygonal shape and this shape can thus be arranged around the first object. It is possible here, for example, that this shape is not carried out continuously. If it is, for example, a ring shape, it is possible for the ring to consist of several partial circle elements and / or to have interruptions.
  • the actuator has at least one first actuator side. On the at least one actuator side, there is a magnetic action between the first object and the second object. Accordingly, the at least one actuator side is preferably an active actuator side. It is particularly preferred that one or more magnets of the first object and one or more magnets of the second object act on one another, the magnets that act on one another preferably being opposite one another.
  • the at least one actuator side is in particular an active magnetic side. It is particularly preferred that the actuator as a whole has a first actuator side and a second actuator side. On the at least one actuator side, particularly preferably on each actuator side, there is an odd number of poles of one object, opposite an even number of poles of the other object, in particular acting on one another. For example, if the first object on a first actuator side has three poles, for example south pole, north pole, south pole, then these three poles act on opposing poles, in particular two poles, for example south pole, north pole. Acting means in particular an interaction of the poles and / or magnets with one another, preferably attracting and / or repelling one another.
  • the first object or the second object has a preferably continuous change of at least one polarity in order to move the objects relative to one another. It is preferred here that the polarity of at least one magnet of the first object or the polarity of at least one magnet of the second object changes. Thus, with this at least one magnet, the north pole and south pole change position. It is particularly preferred that the polarity of all magnets of the first object or the polarity of all magnets of the second object changes.
  • the direction of magnetization of the magnets of the first object is substantially perpendicular to the direction of magnetization of the magnets of the second object.
  • the direction of magnetization means in particular a Connecting line between the north pole and south pole of a magnet
  • the direction of magnetization is particularly preferably a directed connecting line, for example an arrow, starting from the north pole towards the south pole. If, for example, in a preferred embodiment, the second object has axial magnets and the first object has coils, it is preferred that the axial axes of the axial magnets are perpendicular to the axial axes of the coils.
  • the first object and / or the second object is structurally and / or magnetically symmetrical, in particular with respect to one or two or three planes of symmetry. It is preferred that the magnets of the first object and / or the magnets of the second object are structurally and / or magnetically symmetrical, preferably with respect to one or two or three planes of symmetry. In a particularly preferred embodiment, the first object and the second object are structurally symmetrical with respect to three planes of symmetry, but only magnetically symmetrical with respect to two planes of symmetry.
  • Magnetically symmetrical here means that the magnetization direction, in particular the arrangement of the poles, is not symmetrical with respect to a plane of symmetry, that is to say, in particular, cannot be mirrored on this plane of symmetry in order to map the opposite side.
  • the first object and / or the second object and / or the entire actuator is structurally rotationally symmetrical about at least one of the x, y and z axes and / or magnetically rotationally symmetrical about the x or z axis.
  • the magnets of one object are electromagnets, preferably coils.
  • the magnets of the other object are preferably designed as permanent magnets.
  • they are bar magnets, in particular cylinder-shaped or cuboid-shaped.
  • the magnetization of the permanent magnets is carried out axially - that is, they are axial magnets.
  • the at least one magnet of the first object is an electromagnet, in particular a coil
  • the at least one magnet of the second object is a permanent magnet.
  • the at least one magnet of the first object and the at least one magnet of the second object advantageously does not result in the actuator sticking to a magnetic, in particular ferromagnetic, environment.
  • the at least one magnet of the first object and the at least one magnet of the second object to be designed as an electromagnet, in particular as a coil.
  • the first object has a plurality of magnets. These magnets of the first object are preferably arranged parallel and / or at the same distance from one another. Equal spacing from one another means in particular that the magnets have the same spacing between them, that is to say the same spacing between one another, and / or the same core spacing, in particular the coil core spacing. The definition with regard to distance is meant here in particular in such a way that magnets lying next to one another have this same distance. If, for example, in a preferred embodiment, the first object has three magnets arranged next to one another, then the two outer magnets are in particular at the same distance from the magnet located in the middle.
  • the first object has a plurality of magnets
  • magnets arranged next to one another have, in particular, opposite directions of magnetization.
  • This definition with regard to opposite directions of magnetization is particularly preferably implemented in the case of magnets of the first object that are arranged parallel to one another and / or magnets of the first object that are magnetized parallel to one another.
  • the first object has two parallel magnets, it is preferred that the magnetization directions of these magnets are opposite, for example SN and NS.
  • the first object has three parallel magnets
  • the middle magnet has a magnetization direction opposite to the two outer magnets and consequently the two outer magnets have an identical magnetization direction, for example SN and NS and SN (or the other way around).
  • the magnet length of the at least one magnet of the second object corresponds to the core spacing, in particular the coil core spacing, of the magnets of the first object from one another.
  • the first object has a plurality of magnets, in particular a plurality of coils, the coils having an identical core spacing from one another. In particular, this advantageously results in an optimal actuator intensity.
  • the second object has two magnets opposite one another, the two magnets being arranged on both sides of the first object. Accordingly, the two magnets of the second object preferably comprise the first object. It is particularly preferred that the two magnets of the second object are arranged opposite one another with respect to the first object.
  • the two magnets of the second object have an identical or opposite direction of magnetization. If an identical magnetization direction is present, there is preferably a rotation of the first object, whereas in the case of opposing magnetization there is a linear deflection, in particular of the second object relative to the first object.
  • the actuator is designed such that the first object moves perpendicular to the magnetization direction (s) of the first object.
  • the first object rotates around itself. It is particularly preferred that the first object in the area of the at least one actuator side experiences an essentially parallel deflection to the magnetization direction (s) of the first object and / or the second object.
  • This essentially parallel deflection means in particular, that the first object moves in the area of the at least one actuator side with linear movement of the first object parallel to the magnetization direction of the first and / or the second object or with a rotational movement of the first object in the area of the at least one actuator side that is tangent to the rotation parallel to the magnetization direction (s) of the first object and / or of the second object.
  • the actuator is designed in such a way that the first object moves perpendicular to the magnetization direction (s) of the first object, or that the first object rotates around itself, the first object in particular in the area of at least one actuator side experiences a substantially parallel deflection to the magnetization direction (s) of the first object and / or of the second object.
  • the actuator is designed in such a way that there is an essentially parallel force action between the first object and the second object, in particular in the region of the at least one actuator side.
  • the effect of force here means in particular that the first object and the second object here, in particular in the area of the at least one actuator side, repel and / or attract each other.
  • the first object is mounted in a rotary and / or linear manner relative to the second object.
  • the first object has a first receiving body and / or the second object has a second receiving body.
  • the first and / or the second receiving body each receive the at least one magnet of the respective object, in particular fix it. If, for example, the first object has a receiving body and the first object has a plurality of magnets, then, preferably all, magnets of the first object are received by the receiving body and, in particular, are fixed to one another; the same applies, for example, to the second object or the second receiving body.
  • the actuator has a damping device for damping the movement of the first object relative to the second object.
  • the damping device is implemented, preferably on one side or on both sides, between the first and the second object.
  • One-sided or two-sided refers in particular to the movement sides of the oscillator.
  • the damping device has at least one damper.
  • the damper is, for example, a spring, preferably designed as a spring arm. Instead of or in combination with the spring, flexible and / or elastic damping elements are also possible as dampers.
  • the damping device is connected to the first receiving body and / or to the second receiving body, preferably in one piece, also to be referred to as integral.
  • the damping device and the first and / or the second receiving body comprise, in particular consist of, plastic.
  • a type of spring arm of the damping device is made in one piece between the first receiving body and the second receiving body.
  • the first object has three magnets and the second object has two magnets. In an alternative preferred embodiment, the first object has one magnet and the second object has two magnets. In a further alternative preferred embodiment, the first object has five magnets and the second object has four magnets.
  • two different magnetic poles of the second object are assigned to at least one, preferably each, magnetic pole of the first object opposite, these two different magnetic poles of the second object acting on the magnetic pole of the first object, in particular attracting it on the one hand and repelling it on the other.
  • at least one, preferably each, magnetic pole of the second object are assigned two different magnetic poles of the first object opposite, with these two different magnetic poles of the first object then again acting on the magnetic pole of the second object, in particular this on the one hand attract and on the other hand repel.
  • one magnetic pole of the other object is arranged centrally, in particular essentially centrally, with respect to the two opposite magnetic poles.
  • center means, in particular, an arrangement lying in between, whereby it is not necessary for one magnetic pole to lie centrally on a connecting line of the other two magnetic poles.
  • centrally or centrally means that the one magnetic pole is at the same distance from the two opposing magnetic poles.
  • the one pole and the two opposite poles are arranged approximately to one another in accordance with an isosceles triangle, the distance between one pole and the two opposite poles representing the same legs.
  • the definition corresponds to an equilateral triangle.
  • Figure 1 is a schematic, perspective view of an embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic view of a further embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention
  • FIG. 3 shows schematic views of a further embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention in two states (I, II),
  • FIG. 4 shows schematic views of a further embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention in two states (I, II),
  • FIGS. 5 to 7 are schematic views of further different embodiments according to the invention of an electromagnetic actuator
  • FIGS. 8a to 8d are schematic views of further different embodiments of an electromagnetic actuator according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of an electromagnetic actuator 10 according to the invention.
  • the electromagnetic actuator 10 has a first object 12 and a second object 16, which can be moved relative to one another along movement arrow 38.
  • Feedback is preferably generated via the movement, which, for example, can be given to the environment via the second object 16.
  • the second object 16 has two opposing magnets 18a, 18b, designed in particular as permanent magnets.
  • the magnets 18a, 18b are received by a receiving body 32 and, in particular, are firmly fixed therein. It is particularly preferred that the receiving body 32 can be connected to an object (not shown) on which feedback, such as, for example, a vibration, is to be given or passed on.
  • the two magnets 18a, 18b shown have parallel but opposite directions of magnetization 24 ', 24 "(see, for example, FIG. 2).
  • a first object 12 is movably arranged within the second object 16.
  • the first object 12 shown has three magnets, designed as coils 14a, 14b, 14c.
  • the coils 14a, 14b, 14c are fixed and thus immovable relative to one another, connected to one another (not shown), for example via a receiving body.
  • the coils 14a, 14b, 14c each have an opposite direction of magnetization lying next to one another.
  • the central coil 14b thus has a magnetization direction opposite to that of the coils 14a, 14c, the coils 14a, 14c accordingly being identical
  • the magnet 18a lies opposite the coils 14a, 14b, 14c, in particular acting.
  • magnet 18b and coils 14a, 14b, 14c are correspondingly opposite one another.
  • an odd number of poles of the one object lie opposite an even number of poles of the other object on each actuator side.
  • three poles, that is to say an odd number, of the first object 12, two poles, that is an even number, of the second object 16 are concretely opposite each other. Due to the magnetization, in particular due to the pole arrangement on the respective actuator side 20, 22, there is a linear deflection of the first object 12 relative to the second object 16 in the illustrated embodiment (see FIG. 3).
  • a coordinate system is shown in the center of the actuator 10.
  • This coordinate system can be adopted accordingly in the other embodiments, in particular in FIGS. 2 to 8.
  • the actuator and the first object 12 and the second object 16 are structurally symmetrical with respect to the XY, XZ and YZ planes.
  • the actuator 10 and the first object 12 and the second object 16 are symmetrical with respect to the XY plane.
  • the second object 16 and thus also the entire actuator 10 is not symmetrical with respect to the XZ and YZ planes.
  • the first object 12 is symmetrical with respect to the XZ plane, but not with respect to the YZ plane. Instead of not symmetrical, it is preferred, alternatively, to speak of an inverted symmetry.
  • FIG. 2 shows a further schematically illustrated embodiment of an electromagnetic actuator.
  • the embodiment here is essentially based on the embodiment from FIG. 1.
  • the embodiment from FIG. 2 does not have a receiving body 32, or this is not shown.
  • the magnets 18a, 18b of the embodiment from FIG. 2 of the actuator 10 have a magnet length Lisa.
  • the magnet length of the magnet 18a is preferably identical to that of the magnet 18b. It is particularly preferred that the magnet length Lisa is identical to the coil core spacing AKi4b, i4c between coil 14b and coil 14c. It is particularly preferred that the coil core spacing between coil 14a and coil 14b is identical to that of coil 14b and coil 14c.
  • the distances Ai4a, i4b between coil 14a and coil 14b and Ai4b, i4c between coil 14b and coil 14c are also shown.
  • FIG. 3 shows two states of a further embodiment of an actuator 10 according to the invention, the embodiments being essentially based on the embodiments from FIGS. 1 and 2.
  • the permanent magnets 18a, 18b have an identical direction of magnetization (for functional reasons) compared to states I, II, but the direction of magnetization of magnet 18a and 18b is opposite in each individual state.
  • the coils 14a, 14b, 14c, on the other hand, in state I each have an opposite direction of magnetization 24 compared to state II. It is particularly preferred that the different directions of magnetization of the coils 14a, 14b, 14c are implemented by changing the direction of current flow through the coils 14a, 14c, 14c. Due to the action, in particular the attraction as well as the repulsion, on the actuator sides 20, 22, a linear movement (see movement arrow 38) of the first object 12 relative to the second object 16 takes place downwards in state I. In the second state, however, there is a corresponding upward movement shown.
  • FIG. 4 schematically shows another embodiment of an actuator 10 according to the invention.
  • the embodiment corresponds essentially to the embodiment from FIG. 3.
  • the magnets 18a, 18b have an identical magnetization direction. Because of the effect on the actuator sides 20, 22, which differs as a result, a rotational movement takes place along movement arrow 38, with an opposite rotational movement in states I and II he follows. In other words, the first object 12 is moved back and forth relative to the second object 16 between the movement states I, II.
  • FIGS. 5 to 7 are also based on the previous embodiments.
  • FIG. 5 only has two coils 14 a, 14 b of the first object 12.
  • the magnets 18a, 18b of the second object 16 are rotated by 90 ° (compared to the previous embodiments). Because of this rotated arrangement of the magnets 18a, 18b, an odd number of poles of one object are still located opposite an even number of poles of the other object, in particular acting, on the actuator sides 20, 22.
  • two poles of the first object 12 and one pole of the second object 16 lie opposite one another on each actuator side 20, 22.
  • the outer poles of the magnets 18a, 18b preferably have no effect, preferably no effect, on the respective actuator sides 20, 22.
  • FIG. 6 an embodiment of an actuator 10 according to the invention is shown schematically, which has only one coil 14 of the first object 12.
  • FIG. 7 An embodiment of an actuator 10 according to the invention is shown schematically in FIG. 7, the first object having five coils and the second object having four magnets. These coils and magnets, in particular the respective poles, act on one another on the actuator sides 20, 22.
  • FIGS. 8a to 8d are essentially based on the embodiments in FIGS. 1 and 3.
  • the magnets 18a, 18b are firmly connected to a receiving body 32, in particular embedded therein.
  • the coils of the first object 12 are firmly connected to a second receiving body 36, in particular also embedded therein.
  • the receiving body 32 is movable relative to the second receiving body 36.
  • the embodiment shown has a connecting device 30.
  • the connecting device 30 is embodied here by four connecting holes 34. For example, by means of screws, a connection to the environment can be established via the connecting holes 34.
  • the receiving body 32 is connected to the second receiving body 36 via arms 28a, 28b.
  • This connection is preferably made in one piece. It is particularly preferred that the arms 28a, 28b are designed to be flexible.
  • the relative movement is damped via the arms 28a, 28b.
  • the arms 28a, 28b are accordingly part of a damping device 26.
  • FIG. 8c shows an alternative damping device 26.
  • two spring elements 28a, 28b are arranged between receiving body 32 and receiving body 36, which likewise damp a relative movement.
  • the damping device is implemented by two, preferably elastic, damping elements 28a, 28b.

Abstract

The invention relates to an electromagnetic actuator (10) comprising: a first object (12) having at least one magnet (14); and a second object (16) having at least one magnet (18). The first object (12) and the second object (16) can be moved relative to one another. The first object (12) is an oscillator and the second object (16) is a stator, or the first object (12) is a stator and the second object (16) is an oscillator. The first object (12) is located substantially inside the second object (16). The actuator has at least one first actuator side (20, 22) at which magnets (14, 18) of the first object (12) and of the second object (16) are operatively opposite each other. An uneven number of poles of one object lie opposite an even number of poles of the other object at said at least one actuator side (20, 22).

Description

Elektromaanetischer Aktuator Electromechanical actuator
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator, insbesondere einen elektromagnetischen Vibrationsaktuator. The invention relates to an electromagnetic actuator, in particular an electromagnetic vibration actuator.
Aktuatoren werden eingesetzt, um elektrische Signale in mechanische Bewegungen umzusetzen. Ein vorrangiges Einsatzgebiet dieser Aktuatoren ist die Erzeugung von haptischem und/ oder akustischem Feedback durch beispielsweise Schwingungen bzw. Vibrationen. Elektronische Geräte, wie beispielsweise Mobiltelefone, Tablets, Touchpads, Smartwatches, Spielekonsolen und Touchelemente für Schalter und dergleichen setzen Aktuatoren ein, um dem Benutzer ein spürbares und/ oder hörbares Feedback über Informationseingaben und Informationsausgaben zu geben. Actuators are used to convert electrical signals into mechanical movements. A primary field of application of these actuators is the generation of haptic and / or acoustic feedback through, for example, oscillations or vibrations. Electronic devices such as cell phones, tablets, touch pads, smart watches, game consoles and touch elements for switches and the like use actuators in order to give the user perceptible and / or audible feedback about information inputs and information outputs.
Mobiltelefone nutzen Vibrationen beispielsweise einerseits zur Informationsausgabe, um den Benutzer lautlos auf eingehende Anrufe hinzuweisen. In einer geräuschsensiblen Umgebung, beispielsweise in Meetings, kann hierdurch eine Informationsausgabe an den Nutzer erfolgen, ohne eine Störung der Umgebung zu erzeugen. In geräuschintensiven Umgebungen, wie beispielsweise auf Konzerten, in denen akustische Signale nicht wahrgenommen werden können, lassen sich hierdurch ebenfalls Informationen an den Benutzer übermitteln. Mobile phones use vibrations, for example, on the one hand to output information in order to silently inform the user of incoming calls. In a noise-sensitive environment, for example in meetings, information can be output to the user without disturbing the environment. In noisy environments, for example at concerts, in which acoustic signals cannot be heard, information can also be transmitted to the user in this way.
Andererseits werden Vibrationen beispielsweise in modernen Mobiltelefonen mit Touchdisplay eingesetzt, um dem Benutzer ein Feedback auf seine Eingaben zu geben. On the other hand, vibrations are used, for example, in modern cell phones with touch displays, in order to give the user feedback on his inputs.
Zur Erzeugung eines Feedbacks wird eine Vielzahl unterschiedlicher Aktuatoren eingesetzt. Häufig werden hierbei Elektromotoren mit einer exzentrischen Masse eingesetzt, auch Unwuchtmotoren genannt. Hierbei erfährt der Elektromotor eine Unwucht, die eine Vibration auf die mit dem Elektromotor befestigte Oberfläche überträgt. Aktuatoren, die einen Elektromotor aufweisen, benötigen einen vergleichsweise hohen Platzbedarf. Aufgrund der Ausgestaltung haben diese Unwuchtmotoren einen relativ hohen Bedarf an Energie und führen somit bei der Verwendung in tragbaren Geräten zu kürzeren Akkulaufzeiten. Darüber hinaus weisen Elektromotoren eine vergleichsweise hohe Reaktionszeit auf. A large number of different actuators are used to generate feedback. Electric motors with an eccentric mass, also called unbalance motors, are often used here. Here, the electric motor experiences an imbalance which transmits a vibration to the surface attached to the electric motor. Actuators that have an electric motor need one comparatively high space requirement. Due to the design, these unbalance motors have a relatively high energy requirement and thus lead to shorter battery life when used in portable devices. In addition, electric motors have a comparatively long response time.
Die Frequenz und die Amplitude des Feedbacks, beispielsweise der Vibration, eines Unwuchtmotors sind zwangsweise aneinandergekoppelt. So lassen sich beispielsweise schnelle und starke oder langsame und schwache Vibrationen erzeugen. Jedoch ist es nicht möglich, schnelle und schwache oder starke und langsame Vibrationen zu erzeugen. Mit Hilfe von Unwuchtmotoren können keine komplexen Schwingungen des Feedbacks, beispielsweise der Vibration, sondern lediglich sinusförmige Schwingungen erzeugt werden. So ist es nicht möglich, mit Hilfe von Unwuchtmotoren Schwingungen zu erzeugen, die einem komplexen Verlauf, beispielsweise von Tonwellen, entsprechen. The frequency and the amplitude of the feedback, for example the vibration, of an unbalance motor are forcibly coupled to one another. In this way, for example, fast and strong or slow and weak vibrations can be generated. However, it is not possible to generate fast and weak or strong and slow vibrations. With the help of unbalance motors, no complex oscillations of the feedback, for example the vibration, but only sinusoidal oscillations can be generated. So it is not possible to generate vibrations with the help of unbalance motors that correspond to a complex course, for example of sound waves.
Weitergehend sind lineare Aktuatoren und rotierende Aktuatoren bekannt. Derartige Aktuatoren weisen generell einen Spule-Stator mit innerhalb des Spule- Stators angeordneten Permanentmagnet-Oszillator auf. Hierbei wird der Permanentmagnet aufgrund der Anregung durch die mindestens eine Spule des Stators in lineare oder rotierende Oszillation, insbesondere eine Hin- und Herbewegung versetzt, wodurch es in der Regel zu Unwucht kommt. Hierdurch kann bspw. eine Vibration erzeugt werden. Derartige Aktuatoren weisen ebenfalls Nachteile auf. Bspw. ist ein Nachteil, dass der Permanentmagnet, insbesondere in Relation zu der mindestens einen Spule, eine ausreichende Größe aufweisen muss, so dass eine ausreichende Magnetkraft vorliegt, um die gewünschte Unwucht für Vibrationen zu erzeugen. Folglich liegt hierbei ein Miniaturisierungsproblem vor. Linear actuators and rotating actuators are also known. Such actuators generally have a coil stator with a permanent magnet oscillator arranged within the coil stator. In this case, the permanent magnet is set into linear or rotating oscillation, in particular a back and forth movement, due to the excitation by the at least one coil of the stator, which generally results in an imbalance. In this way, for example, a vibration can be generated. Such actuators also have disadvantages. For example, a disadvantage is that the permanent magnet, in particular in relation to the at least one coil, must have a sufficient size so that there is sufficient magnetic force to generate the desired unbalance for vibrations. Consequently, there is a problem of miniaturization here.
Ein weiterer Nachteil von bekannten Aktuatoren, insbesondere linearen Aktuatoren und rotierenden Aktuatoren, ist, dass diese von in der Umgebung befindlichen magnetischen Objekten, insbesondere von ferromagnetischen, wie bspw. eisenhaltigen, Objekten beeinflusst werden. Einerseits kommt es vor, dass die Aktuatorleistung hierdurch beeinträchtigt wird. Andererseits werden Aktuatoren häufig von derartigen Objekten angezogen und/oder haften an diesen an. Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Aktuator zu schaffen, dessen Einsetzbarkeit zur Vibrationsabgabe verbessert ist. Another disadvantage of known actuators, in particular linear actuators and rotating actuators, is that they are influenced by magnetic objects in the vicinity, in particular by ferromagnetic objects such as, for example, ferrous objects. On the one hand, it happens that the actuator performance is impaired as a result. On the other hand, actuators are often attracted to and / or adhere to such objects. The object of the invention is to create an electromagnetic actuator whose usability for emitting vibrations is improved.
Bei dem elektromagnetischen Aktuator handelt es sich insbesondere um einen Vibrationsaktuator. Demnach ist es bevorzugt, dass der Aktuator so ausgestaltet ist, dass dieser eine mechanische Bewegung erzeugt, die zur Abgabe eines wahrnehmbaren Signals bzw. Feedbacks dient. Der Aktuator weist ein erstes Objekt auf. Dieses erste Objekt weist mindestens einen Magnet auf. Ferner weist der Aktuator ein zweites Objekt auf. Das zweite Objekt weist mindestens einen Magnet auf. Besonders bevorzugt ist es, dass der Aktuator aus dem ersten und dem zweiten Objekt besteht. Das erste Objekt und das zweite Objekt sind relativ zueinander beweglich ausgeführt. Einerseits handelt es sich bei dem ersten Objekt um einen Oszillator und bei dem zweiten Objekt um einen Stator. Andererseits ist es möglich, dass es sich bei dem ersten Objekt um einen Stator handelt und bei dem zweiten Objekt um einen Oszillator handelt. Der Oszillator ist hierbei insbesondere derart definiert, dass dieser gegenüber der Umgebung und/oder gegenüber einem Aufnahmeobjekt, wie bspw. einem Smartphone oszilliert. Andererseits ist es hingegen bevorzugt, dass der Stator gegenüber einem derartigen Aufnahmeobjekt feststeht und/oder ein Feedback hierauf überträgt. Das erste Objekt ist im Wesentlichen innerhalb des zweiten Objekts angeordnet. Innerhalb meint hierbei insbesondere, dass das erste Objekt vom zweiten Objekt eingefasst oder umfasst wird. Einfassen meint hierbei, dass das erste Objekt, insbesondere vollkommen, innerhalb der Außenkontur des zweiten Objekts angeordnet ist. Dieses Einfassen kann hierbei entweder derart ausgeführt sein, dass das erste Objekt vollkommen umschlossen ist oder zumindest teilweise freiliegt. Weist das zweite Objekt bspw. die Form eines Hohlquaders auf, so ist das erste Objekt, gemäß Definition "eingefasst", insbesondere vollständig, innerhalb der Außenkontur des zweiten Objekts, angeordnet. Hierbei ist es dann einerseits möglich, dass die Außenwände des Hohlquaders das erste Objekt vollkommen verdecken. Andererseits ist es möglich, dass beispielsweise Teile der Außenwände des Hohlquaders fehlen und/oder Löcher vorhanden sind und somit zumindest Teile des ersten Objekts frei, insbesondere frei sichtbar, liegen. Umfassen meint hingegen, dass das erste Objekt, vorzugsweise in mindestens einer Ebene von dem zweiten Objekt, zumindest im Wesentlichen umfasst wird. Beispielsweise kann das zweite Objekt eine hohle Ring-, Oval-, Rechteck-, oder Vieleck-Form aufweisen und diese Form somit um das erste Objekt herum angeordnet sein. Möglich ist es hierbei bspw., dass diese Form nicht kontinuierlich ausgeführt ist. Handelt es sich bspw. um eine Ringform so ist es möglich, dass der Ring aus mehreren Teilkreiselementen besteht und/oder Unterbrechungen aufweist. Der Aktuator weist mindestens eine erste Aktuatorseite auf. An der mindestens einen Aktuatorseite herrscht ein magnetisches Einwirken zwischen erstem Objekt und zweitem Objekt. Bevorzugt handelt es sich demnach bei der mindestens einen Aktuatorseite um eine Aktuatorwirkseite. Besonders bevorzugt ist es, dass ein oder mehrere Magnete des ersten Objekts und ein oder mehrere Magnete des zweiten Objekts aufeinander einwirken, wobei sich die aufeinander einwirkenden Magnete bevorzugt gegenüber liegen. Bei der mindestens einen Aktuatorseite handelt es sich insbesondere um eine magnetische Wirkseite. Besonders bevorzugt ist es, dass der Aktuator insgesamt eine erste Aktuatorseite und eine zweite Aktuatorseite aufweist. An der mindestens einen Aktuatorseite, besonders bevorzugt an jeder Aktuatorseite, liegt eine ungerade Anzahl an Polen des einen Objekts, einer geraden Anzahl an Polen des anderen Objekts, insbesondere aufeinander einwirken, gegenüber. Weist beispielsweise an einer ersten Aktuatorseite das erste Objekt drei Pole, z.B. Südpol, Nordpol, Südpol, auf, so wirken diese drei Pole auf gegenüberliegende, insbesondere zwei Pole, z.B. Südpol, Nordpol, ein. Einwirken meint insbesondere eine Wechselwirkung der Pole und/oder Magnete aufeinander, vorzugsweise ein einander Anziehen und/oder ein einander Abstoßen. The electromagnetic actuator is in particular a vibration actuator. Accordingly, it is preferred that the actuator is designed in such a way that it generates a mechanical movement that is used to output a perceptible signal or feedback. The actuator has a first object. This first object has at least one magnet. The actuator also has a second object. The second object has at least one magnet. It is particularly preferred that the actuator consists of the first and the second object. The first object and the second object are designed to be movable relative to one another. On the one hand, the first object is an oscillator and the second object is a stator. On the other hand, it is possible that the first object is a stator and the second object is an oscillator. The oscillator is defined here in particular in such a way that it oscillates with respect to the surroundings and / or with respect to a recording object, such as a smartphone. On the other hand, however, it is preferred that the stator is stationary with respect to such a recording object and / or transmits feedback to it. The first object is arranged essentially within the second object. Inside here means in particular that the first object is framed or encompassed by the second object. In this context, enclosing means that the first object is arranged, in particular completely, within the outer contour of the second object. This framing can either be implemented in such a way that the first object is completely enclosed or at least partially exposed. If the second object has the shape of a hollow cuboid, for example, then the first object, “framed” according to the definition, in particular completely, is arranged within the outer contour of the second object. It is then possible, on the one hand, for the outer walls of the hollow cuboid to completely cover the first object. On the other hand, it is possible that, for example, parts of the outer walls of the hollow cuboid are missing and / or holes are present and thus at least parts of the first object are free, in particular freely visible. To encompass, however, means that the first object, preferably in at least one plane, is at least substantially encompassed by the second object. For example, the second object can have a hollow ring, oval, rectangular or polygonal shape and this shape can thus be arranged around the first object. It is possible here, for example, that this shape is not carried out continuously. If it is, for example, a ring shape, it is possible for the ring to consist of several partial circle elements and / or to have interruptions. The actuator has at least one first actuator side. On the at least one actuator side, there is a magnetic action between the first object and the second object. Accordingly, the at least one actuator side is preferably an active actuator side. It is particularly preferred that one or more magnets of the first object and one or more magnets of the second object act on one another, the magnets that act on one another preferably being opposite one another. The at least one actuator side is in particular an active magnetic side. It is particularly preferred that the actuator as a whole has a first actuator side and a second actuator side. On the at least one actuator side, particularly preferably on each actuator side, there is an odd number of poles of one object, opposite an even number of poles of the other object, in particular acting on one another. For example, if the first object on a first actuator side has three poles, for example south pole, north pole, south pole, then these three poles act on opposing poles, in particular two poles, for example south pole, north pole. Acting means in particular an interaction of the poles and / or magnets with one another, preferably attracting and / or repelling one another.
In bevorzugter Ausführung weist das erste Objekt oder das zweite Objekt einen, vorzugsweise fortlaufenden, Wechsel mindestens einer Polarität auf, um eine Bewegung der Objekte zueinander zu vollziehen. Bevorzugt ist es hierbei, dass die Polarität mindestens eines Magnets des ersten Objekts oder die Polarität mindestens eines Magnets des zweiten Objekts wechselt. Somit wechselt bei diesem mindestens einen Magnet Nordpol und Südpol die Position. Besonders bevorzugt ist es, dass die Polarität aller Magnete des ersten Objekts oder die Polarität aller Magnete des zweiten Objekts wechselt. In a preferred embodiment, the first object or the second object has a preferably continuous change of at least one polarity in order to move the objects relative to one another. It is preferred here that the polarity of at least one magnet of the first object or the polarity of at least one magnet of the second object changes. Thus, with this at least one magnet, the north pole and south pole change position. It is particularly preferred that the polarity of all magnets of the first object or the polarity of all magnets of the second object changes.
Es ist bevorzugt, dass die Magnetisierungsrichtung der Magnete des ersten Objekts im Wesentlichen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der Magnete des zweiten Objekts ist. Magnetisierungsrichtung meint hierbei insbesondere eine, Verbindungslinie zwischen Nordpol und Südpol eines Magnets Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Magnetisierungsrichtung um eine gerichtete Verbindungslinie, bspw. einen Pfeil, ausgehend vom Nordpol hin zum Südpol. Weist bspw., in einer bevorzugten Ausführungsform, das zweite Objekt Axialmagnete und das erste Objekt Spulen auf, so ist es bevorzugt, dass die Axialachsen der Axialmagnete senkrecht zu den Axialachsen der Spulen stehen. It is preferred that the direction of magnetization of the magnets of the first object is substantially perpendicular to the direction of magnetization of the magnets of the second object. The direction of magnetization means in particular a Connecting line between the north pole and south pole of a magnet The direction of magnetization is particularly preferably a directed connecting line, for example an arrow, starting from the north pole towards the south pole. If, for example, in a preferred embodiment, the second object has axial magnets and the first object has coils, it is preferred that the axial axes of the axial magnets are perpendicular to the axial axes of the coils.
In bevorzugter Ausführungsform ist das erste Objekt und/oder das zweite Objekt strukturell und/oder magnetisch symmetrisch, insbesondere bzgl. einer oder zwei oder drei Symmetrieebenen. Bevorzug ist es, dass die Magnete des ersten Objekts und/oder die Magnete des zweiten Objekts strukturell und/oder magnetisch symmetrisch, vorzugsweise bezüglich einer oder zwei oder drei Symmetrieebenen sind. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist das erste Objekt und das zweite Objekt strukturell bzgl. drei Symmetrieebenen symmetrisch, jedoch lediglich bzgl. zwei Symmetrieebenen magnetisch symmetrisch. Magnetisch symmetrisch meint hierbei, dass die Magnetisierungsrichtung, insbesondere die Anordnung der Pole, nicht bzgl. einer Symmetrieebene symmetrisch ist, also insbesondere nicht an dieser Symmetrieebene spiegelbar um die gegenüberliegende Seite abzubilden. Insbesondere ist das erste Objekt und/oder das zweite Objekt und/oder der gesamte Aktuator strukturell drehsymmetrisch um mindestens eine, der x-, y- und z-Achse und/oder magnetisch drehsymmetrisch um die x- oder z-Achse. In a preferred embodiment, the first object and / or the second object is structurally and / or magnetically symmetrical, in particular with respect to one or two or three planes of symmetry. It is preferred that the magnets of the first object and / or the magnets of the second object are structurally and / or magnetically symmetrical, preferably with respect to one or two or three planes of symmetry. In a particularly preferred embodiment, the first object and the second object are structurally symmetrical with respect to three planes of symmetry, but only magnetically symmetrical with respect to two planes of symmetry. Magnetically symmetrical here means that the magnetization direction, in particular the arrangement of the poles, is not symmetrical with respect to a plane of symmetry, that is to say, in particular, cannot be mirrored on this plane of symmetry in order to map the opposite side. In particular, the first object and / or the second object and / or the entire actuator is structurally rotationally symmetrical about at least one of the x, y and z axes and / or magnetically rotationally symmetrical about the x or z axis.
In bevorzugter Ausführung sind die Magnete des einen Objekts Elektromagnete, vorzugsweise Spulen. Die Magnete des anderen Objekts sind hierbei vorzugsweise ausgeführt als Permanentmagnete. Bei der Ausführung als Permanentmagnete ist es bevorzugt, dass es sich um, insbesondere Zylinder- oder quaderförmige, Stabmagnete handelt. Es ist bevorzugt, dass die Magnetisierung der Permanentmagnete axial ausgeführt ist - es sich also um Axialmagnete handelt. Sobald das eine und/oder das andere Objekt lediglich einen Magnet aufweist, ist es sodann bevorzugt, dass lediglich dieser eine Magnet gemäß der vorstehenden Definition ausgeführt ist. In besonders bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei dem mindestens einen Magnet des ersten Objekts um einen Elektromagnet, insbesondere eine Spule und bei dem mindestens einen Magnet des zweiten Objekts um einen Permanentmagnet. Insbesondere aufgrund der vorstehend genannten besonders bevorzugten Ausführung bzgl. der Magnete und der damit umgesetzten inneren Anordnung der Elektromagnete kommt es vorteilhaft zu keinem Anheften des Aktuators an einer magnetischen, insbesondere ferromagnetischen Umgebung. In alternativer Ausführung ist es auch möglich, dass der mindestens eine Magnet des ersten Objekts und der mindestens eine Magnet des zweiten Objekts ausgeführt ist als Elektromagnet, insbesondere als Spule. Vorzugsweise zum Wechsel der Polarität ist es bevorzugt, die Stromrichtung des an der Spule anliegenden Stroms zu ändern. Hierdurch kann insbesondere die Bewegung der Objekte zueinander erreicht werden. In a preferred embodiment, the magnets of one object are electromagnets, preferably coils. The magnets of the other object are preferably designed as permanent magnets. In the embodiment as permanent magnets, it is preferred that they are bar magnets, in particular cylinder-shaped or cuboid-shaped. It is preferred that the magnetization of the permanent magnets is carried out axially - that is, they are axial magnets. As soon as one and / or the other object has only one magnet, it is then preferred that only this one magnet is designed in accordance with the above definition. In a particularly preferred embodiment, the at least one magnet of the first object is an electromagnet, in particular a coil, and the at least one magnet of the second object is a permanent magnet. In particular due to the The above-mentioned particularly preferred embodiment with regard to the magnets and the internal arrangement of the electromagnets implemented therewith advantageously does not result in the actuator sticking to a magnetic, in particular ferromagnetic, environment. In an alternative embodiment, it is also possible for the at least one magnet of the first object and the at least one magnet of the second object to be designed as an electromagnet, in particular as a coil. To change the polarity, it is preferable to change the direction of the current applied to the coil. In this way, in particular, the movement of the objects to one another can be achieved.
Es ist bevorzugt, dass das erste Objekt mehrere Magnete aufweist. Diese Magnete des ersten Objekts sind vorzugsweise parallel und/oder mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Gleicher Abstand zueinander meint insbesondere, dass die Magnete einen gleichen Zwischenabstand, also eine gleiche Entfernung zwischen einander, und/oder einen gleichen Kernabstand, insbesondere Spulenkernabstand, aufweisen. Die Definition bzgl. Abstand ist hierbei insbesondere derart gemeint, dass nebeneinanderliegende Magnete diesen gleichen Abstand aufweisen. Weist das erste Objekt bspw. in bevorzugter Ausführung drei nebeneinander angeordnete Magnete auf, so weisen die beiden außenliegenden Magnete insbesondere den gleichen Abstand zum in der Mitte liegenden Magnet auf. It is preferred that the first object has a plurality of magnets. These magnets of the first object are preferably arranged parallel and / or at the same distance from one another. Equal spacing from one another means in particular that the magnets have the same spacing between them, that is to say the same spacing between one another, and / or the same core spacing, in particular the coil core spacing. The definition with regard to distance is meant here in particular in such a way that magnets lying next to one another have this same distance. If, for example, in a preferred embodiment, the first object has three magnets arranged next to one another, then the two outer magnets are in particular at the same distance from the magnet located in the middle.
Weist das erste Objekt in bevorzugter Ausführungsform mehrere Magnete auf, so weisen nebeneinander angeordnete Magnete insbesondere entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen auf. Diese Definition bzgl. entgegengesetzter Magnetisierungsrichtungen ist insbesondere bevorzugt bei parallel zueinander angeordneten Magneten des ersten Objekts und/oder parallel zueinander magnetisierten Magneten des ersten Objekts umgesetzt. Weist bspw. in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das erste Objekt zwei parallele Magnete auf, so ist es bevorzugt, dass die Magnetisierungsrichtungen dieser Magnete entgegengesetzt sind, beispielsweise S-N und N-S. Weist hingegen in einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel das erste Objekt drei parallele Magnete auf, so ist es bevorzugt, dass der mittlere Magnet eine entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung zu den beiden äußeren Magneten aufweist und folglich die beiden äußeren Magnete eine identische Magnetisierungsrichtung aufweisen, beispielsweise S-N und N-S und S-N (oder umgekehrt). In bevorzugter Ausführung entspricht die Magnetlänge des mindestens einen Magnets des zweiten Objekts dem Kernabstand, insbesondere dem Spulenkernabstand, der Magnete des ersten Objekts zueinander. In dieser Ausführung weist das erste Objekt mehrere Magnete, insbesondere mehrere Spulen auf, wobei die Spulen einen identischen Kernabstand zueinander aufweisen. Insbesondere liegt hierdurch vorteilhaft eine optimale Aktuatorintensität vor. If, in a preferred embodiment, the first object has a plurality of magnets, magnets arranged next to one another have, in particular, opposite directions of magnetization. This definition with regard to opposite directions of magnetization is particularly preferably implemented in the case of magnets of the first object that are arranged parallel to one another and / or magnets of the first object that are magnetized parallel to one another. If, for example, in a preferred exemplary embodiment, the first object has two parallel magnets, it is preferred that the magnetization directions of these magnets are opposite, for example SN and NS. If, on the other hand, in another preferred embodiment the first object has three parallel magnets, it is preferred that the middle magnet has a magnetization direction opposite to the two outer magnets and consequently the two outer magnets have an identical magnetization direction, for example SN and NS and SN (or the other way around). In a preferred embodiment, the magnet length of the at least one magnet of the second object corresponds to the core spacing, in particular the coil core spacing, of the magnets of the first object from one another. In this embodiment, the first object has a plurality of magnets, in particular a plurality of coils, the coils having an identical core spacing from one another. In particular, this advantageously results in an optimal actuator intensity.
Es ist bevorzugt, dass das zweite Objekt gegenüberliegend zwei Magnete aufweist, wobei die zwei Magnete beidseitig des ersten Objekts angeordnet sind. Vorzugsweise umfassen die zwei Magnete des zweiten Objekts demnach das erste Objekt. Besonders bevorzugt ist es, dass die zwei Magnete des zweiten Objekts stirnseitig gegenüberliegend bzgl. des ersten Objekts angeordnet sind. It is preferred that the second object has two magnets opposite one another, the two magnets being arranged on both sides of the first object. Accordingly, the two magnets of the second object preferably comprise the first object. It is particularly preferred that the two magnets of the second object are arranged opposite one another with respect to the first object.
In bevorzugter Ausführungsform weisen die zwei Magnete des zweiten Objekts eine identische oder entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung auf. Vorzugsweise kommt es bei Vorliegen einer identischen Magnetisierungsrichtung zu einer Rotation des ersten Objekts, wobei es hingegen bei entgegengesetzter Magnetisierung zu einer linearen Auslenkung, insbesondere von zweitem Objekt relativ zu erstem Objekt, kommt. In a preferred embodiment, the two magnets of the second object have an identical or opposite direction of magnetization. If an identical magnetization direction is present, there is preferably a rotation of the first object, whereas in the case of opposing magnetization there is a linear deflection, in particular of the second object relative to the first object.
Bevorzugt ist es, dass der Aktuator derart ausgeführt ist, dass sich das erste Objekt senkrecht zu der/zu den Magnetisierungsrichtung/en des ersten Objekts bewegt. Alternativ zu der senkrechten Bewegung ist es bevorzugt, dass das erste Objekt um sich selbst rotiert. Besonders bevorzugt ist es, dass das erste Objekt im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite eine im wesentlichen parallele Auslenkung zu der/zu den Magnetisierungsrichtung/en des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts erfährt. Mit dieser im Wesentlichen parallelen Auslenkung ist insbesondere gemeint, dass sich das erste Objekt im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite bei linearer Bewegung des ersten Objekts parallel zu der Magnetisierungsrichtung des ersten und/oder des zweiten Objekts bewegt oder bei rotatorischer Bewegung des ersten Objekts im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite, die Tangente an der Rotation parallel zu der/den Magnetisierungsrichtung/en des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass der Aktuator derart ausgeführt ist, dass sich das erste Objekt senkrecht zu der/den Magnetisierungsrichtung/en des ersten Objekts bewegt, oder, dass das erste Objekt um sich rotiert, wobei insbesondere das erste Objekt im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite, eine im Wesentlichen parallele Auslenkung zu der/den Magnetisierungsrichtung/en des ersten Objekts und/oder des zweiten Objekts erfährt. It is preferred that the actuator is designed such that the first object moves perpendicular to the magnetization direction (s) of the first object. As an alternative to the vertical movement, it is preferred that the first object rotates around itself. It is particularly preferred that the first object in the area of the at least one actuator side experiences an essentially parallel deflection to the magnetization direction (s) of the first object and / or the second object. This essentially parallel deflection means, in particular, that the first object moves in the area of the at least one actuator side with linear movement of the first object parallel to the magnetization direction of the first and / or the second object or with a rotational movement of the first object in the area of the at least one actuator side that is tangent to the rotation parallel to the magnetization direction (s) of the first object and / or of the second object. In other words, it is preferred that the actuator is designed in such a way that the first object moves perpendicular to the magnetization direction (s) of the first object, or that the first object rotates around itself, the first object in particular in the area of at least one actuator side experiences a substantially parallel deflection to the magnetization direction (s) of the first object and / or of the second object.
Es ist bevorzugt, dass der Aktuator derart ausgeführt ist, dass eine zwischen dem ersten Objekt und dem zweiten Objekt, insbesondere im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite, im Wesentlichen parallele Krafteinwirkung herrscht. Krafteinwirkung meint hierbei insbesondere, dass sich das erste Objekt und das zweite Objekt hier, insbesondere im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite, abstößt und/oder anzieht. It is preferred that the actuator is designed in such a way that there is an essentially parallel force action between the first object and the second object, in particular in the region of the at least one actuator side. The effect of force here means in particular that the first object and the second object here, in particular in the area of the at least one actuator side, repel and / or attract each other.
In bevorzugter Ausführung ist das erste Objekt relativ zum zweiten Objekt rotatorisch und/oder linear gelagert. In a preferred embodiment, the first object is mounted in a rotary and / or linear manner relative to the second object.
Bevorzugt ist es, dass das erste Objekt einen ersten Aufnahmekörper aufweist und/oder das zweite Objekt einen zweiten Aufnahmekörper aufweist. Der erste und/oder der zweite Aufnahmekörper nehmen hierbei jeweils den mindestens einen Magnet des jeweiligen Objekts auf, fixieren diesen insbesondere. Weist somit bspw. das erste Objekt einen Aufnahmekörper auf und weist das erste Objekt mehrere Magnete auf, so sind, vorzugsweise alle, Magnete des ersten Objekts vom Aufnahmekörper aufgenommen und insbesondere zueinander fixiert; das gleiche gilt bspw. für das zweite Objekt bzw. den zweiten Aufnahmekörper. It is preferred that the first object has a first receiving body and / or the second object has a second receiving body. The first and / or the second receiving body each receive the at least one magnet of the respective object, in particular fix it. If, for example, the first object has a receiving body and the first object has a plurality of magnets, then, preferably all, magnets of the first object are received by the receiving body and, in particular, are fixed to one another; the same applies, for example, to the second object or the second receiving body.
In bevorzugter Ausführung weist der Aktuator eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung der Bewegung des ersten Objekts relativ zum zweiten Objekt auf. Insbesondere ist die Dämpfungsvorrichtung, vorzugsweise einseitig oder beidseitig, zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt ausgeführt. Einseitig oder beidseitig bezieht sich hierbei insbesondere auf Bewegungsseiten des Oszillators. Besonders bevorzugt ist es, dass die Dämpfungsvorrichtung mindestens einen Dämpfer aufweist. Bei dem Dämpfer handelt es sich bspw. um eine Feder, vorzugsweise ausgeführt als Federarm. Anstelle oder in Kombination zu der Feder sind als Dämpfer auch flexible und/oder elastische Dämpfungselemente möglich. In bevorzugter Ausführung ist die Dämpfungsvorrichtung mit dem ersten Aufnahmekörper und/oder mit dem zweiten Aufnahmekörper verbunden, vorzugsweise einstückig, auch als integral zu bezeichnen, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es, dass die Dämpfungsvorrichtung sowie der erste und/oder der zweite Aufnahmekörper Kunststoff aufweisen, insbesondere daraus bestehen. Bei der Ausführung, bei der die Dämpfungsvorrichtung sowie der erste und der zweite Aufnahmekörper einstückig ausgebildet sind ist es bevorzugt, dass zwischen erstem Aufnahmekörper und zweitem Aufnahmekörper einstückig eine Art Federarm der Dämpfungsvorrichtung ausgeführt ist. In a preferred embodiment, the actuator has a damping device for damping the movement of the first object relative to the second object. In particular, the damping device is implemented, preferably on one side or on both sides, between the first and the second object. One-sided or two-sided refers in particular to the movement sides of the oscillator. It is particularly preferred that the damping device has at least one damper. The damper is, for example, a spring, preferably designed as a spring arm. Instead of or in combination with the spring, flexible and / or elastic damping elements are also possible as dampers. In a preferred embodiment, the damping device is connected to the first receiving body and / or to the second receiving body, preferably in one piece, also to be referred to as integral. It is particularly preferred that the damping device and the first and / or the second receiving body comprise, in particular consist of, plastic. In the embodiment in which the damping device and the first and second receiving bodies are designed in one piece, it is preferred that a type of spring arm of the damping device is made in one piece between the first receiving body and the second receiving body.
In bevorzugter Ausführung weist das erste Objekt drei Magnete und das zweite Objekt zwei Magnete auf. In einer alternativen bevorzugten Ausführung weist das erste Objekt einen Magnet und das zweite Objekt zwei Magnete auf. In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführung weist das erste Objekt fünf Magnete und das zweite Objekt vier Magnete auf. In a preferred embodiment, the first object has three magnets and the second object has two magnets. In an alternative preferred embodiment, the first object has one magnet and the second object has two magnets. In a further alternative preferred embodiment, the first object has five magnets and the second object has four magnets.
Es ist bevorzugt, dass zumindest einem, vorzugweise jedem, Magnetpol des ersten Objekts gegenüberliegend zwei unterschiedliche Magnetpole des zweiten Objekts zugeordnet sind, wobei diese zwei unterschiedlichen Magnetpole des zweiten Objekts auf den Magnetpol des ersten Objekts einwirken, insbesondere diesen einerseits anziehen und andererseits abstoßen. Alternativ zu der vorstehenden Definition ist es bevorzugt, dass zumindest einem, vorzugsweise jedem, Magnetpol des zweiten Objekts gegenüberliegend zwei verschiedene Magnetpole des ersten Objekts zugeordnet sind, wobei wiederum dann diese zwei verschiedenen Magnetpole des ersten Objekts auf den Magnetpol des zweiten Objekts einwirken, insbesondere diesen einerseits anziehen und andererseits abstoßen. It is preferred that two different magnetic poles of the second object are assigned to at least one, preferably each, magnetic pole of the first object opposite, these two different magnetic poles of the second object acting on the magnetic pole of the first object, in particular attracting it on the one hand and repelling it on the other. As an alternative to the above definition, it is preferred that at least one, preferably each, magnetic pole of the second object are assigned two different magnetic poles of the first object opposite, with these two different magnetic poles of the first object then again acting on the magnetic pole of the second object, in particular this on the one hand attract and on the other hand repel.
Bei der vorstehend beschriebenen Definition bzgl. der zwei unterschiedlichen Magnetpole des einen Objekts, die einem Magnetpol des anderen Objekts gegenüberliegen ist es bevorzugt, dass der eine Magnetpol des anderen Objekts mittig, insbesondere im Wesentlichen zentral, bzgl. der zwei gegenüberliegenden Magnetpole angeordnet ist. Mittig meint hierbei insbesondere eine dazwischenliegende Anordnung, wobei es nicht notwendig ist, dass der eine Magnetpol mittig auf einer Verbindungslinie der anderen beiden Magnetpole liegt. Besonders bevorzugt ist es, dass mittig bzw. zentral meint, dass der eine Magnetpol zu den beiden gegenüberliegenden Magnetpolen einen gleichen Abstand aufweist. Besonders bevorzugt ist es, dass der eine Pol sowie die beiden gegenüberliegenden Pole etwa zueinander gemäß einem gleichschenkligen Dreieck angeordnet sind, wobei der Abstand des einen Pols zu den beiden gegenüberliegenden Polen die gleichen Schenkel darstellt. Alternativ zu der gleichschenkligen Definition ist es möglich, dass die Definition einem gleichseitigen Dreieck entspricht. In the definition described above with regard to the two different magnetic poles of one object which are opposite a magnetic pole of the other object, it is preferred that one magnetic pole of the other object is arranged centrally, in particular essentially centrally, with respect to the two opposite magnetic poles. In this context, center means, in particular, an arrangement lying in between, whereby it is not necessary for one magnetic pole to lie centrally on a connecting line of the other two magnetic poles. It is particularly preferred that centrally or centrally means that the one magnetic pole is at the same distance from the two opposing magnetic poles. It is particularly preferred that the one pole and the two opposite poles are arranged approximately to one another in accordance with an isosceles triangle, the distance between one pole and the two opposite poles representing the same legs. As an alternative to the isosceles definition, it is possible that the definition corresponds to an equilateral triangle.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of a preferred embodiment with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektromagnetischen Aktuators Figure 1 is a schematic, perspective view of an embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention
Figur 2 eine schematische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektromagnetischen Aktuators FIG. 2 shows a schematic view of a further embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention
Figur 3 schematische Ansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektromagnetischen Aktuators in zwei Zuständen (I, II), FIG. 3 shows schematic views of a further embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention in two states (I, II),
Figur 4 schematische Ansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektromagnetischen Aktuators in zwei Zuständen (I, II), FIG. 4 shows schematic views of a further embodiment of an electromagnetic actuator according to the invention in two states (I, II),
Figuren 5 bis 7 schematische Ansichten weiterer verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsformen eines elektromagnetischen Aktuators, und Figuren 8a bis 8d schematische Ansichten weiterer verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsformen eines elektromagnetischen Aktuators. FIGS. 5 to 7 are schematic views of further different embodiments according to the invention of an electromagnetic actuator, and FIGS. 8a to 8d are schematic views of further different embodiments of an electromagnetic actuator according to the invention.
Ähnliche oder identische Bauteile, bzw. Elemente werden in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen, bzw. Variationen (bspw. 14 und 14a, oder 24 und 24', etc.) davon, identifiziert. Insbesondere zur verbesserten Übersichtlichkeit werden, vorzugsweise bereits identifizierte, Elemente nicht in allen Figuren mit Bezugszeichen versehen. Similar or identical components or elements are identified in the figures with the same reference symbols or variations (for example 14 and 14a, or 24 and 24 ', etc.) thereof. In particular, for improved clarity, elements that have preferably already been identified are not provided with reference symbols in all figures.
Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines elektromagnetischen Aktuators 10. Der elektromagnetische Aktuator 10 weist ein erstes Objekt 12 und ein zweites Objekt 16 auf, die relativ zueinander beweglich entlang Bewegungspfeil 38 sind. Über die Bewegung wird bevorzugt ein Feedback erzeugt, das bspw. über das zweite Objekt 16 an die Umgebung abgegeben werden kann. FIG. 1 schematically shows an embodiment of an electromagnetic actuator 10 according to the invention. The electromagnetic actuator 10 has a first object 12 and a second object 16, which can be moved relative to one another along movement arrow 38. Feedback is preferably generated via the movement, which, for example, can be given to the environment via the second object 16.
Das zweite Objekt 16 weist zwei gegenüberliegende Magnete 18a, 18b, ausgeführt insbesondere als Permanentmagnete, auf. Die Magnete 18a, 18b sind von einem Aufnahmekörper 32 aufgenommen, und insbesondere fest hierin fixiert. Besonders bevorzugt ist es, dass der Aufnahmekörper 32 mit einem nicht dargestellten Objekt verbunden werden kann, an welchem ein Feedback, wie bspw. eine Vibration, abgegeben oder weitergegeben werden soll. Dargestellt weisen die beiden Magnete 18a, 18b parallele, jedoch entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen 24', 24" (siehe beispielhaft Figur 2) auf. The second object 16 has two opposing magnets 18a, 18b, designed in particular as permanent magnets. The magnets 18a, 18b are received by a receiving body 32 and, in particular, are firmly fixed therein. It is particularly preferred that the receiving body 32 can be connected to an object (not shown) on which feedback, such as, for example, a vibration, is to be given or passed on. The two magnets 18a, 18b shown have parallel but opposite directions of magnetization 24 ', 24 "(see, for example, FIG. 2).
Innerhalb des zweiten Objekts 16 ist ein erstes Objekt 12 beweglich angeordnet. Dargestellt weist das erste Objekt 12 drei Magnete, ausgeführt als Spulen 14a, 14b, 14c auf. Die Spulen 14a, 14b, 14c sind fest und somit unbeweglich relativ zueinander, miteinander verbunden (nicht dargestellt), beispielsweise über einen Aufnahmekörper. Die Spulen 14a, 14b, 14c weisen jeweils nebeneinanderliegend eine entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung auf. Dargestellt weist somit die mittlere Spule 14b eine entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung zu der Spulen 14a, 14c auf, wobei die Spulen 14a, 14c demnach eine identischeA first object 12 is movably arranged within the second object 16. The first object 12 shown has three magnets, designed as coils 14a, 14b, 14c. The coils 14a, 14b, 14c are fixed and thus immovable relative to one another, connected to one another (not shown), for example via a receiving body. The coils 14a, 14b, 14c each have an opposite direction of magnetization lying next to one another. As shown, the central coil 14b thus has a magnetization direction opposite to that of the coils 14a, 14c, the coils 14a, 14c accordingly being identical
Magnetisierungsrichtung aufweisen. Die Magnetisierungsrichtungen der Spulen 14a, 14b, 14c sind jedoch parallel zueinander. Darüber hinaus weisen die Spulen 14a, 14b, 14c einen gleichen Abstand zueinander auf. Have direction of magnetization. The directions of magnetization of the coils 14a, 14b, 14c, however, are parallel to one another. In addition, the coils 14a, 14b, 14c are equidistant from one another.
An einer ersten Aktuatorseite 20 liegt der Magnet 18a den Spulen 14a, 14b, 14c, insbesondere einwirkend, gegenüber. Auf der gegenüberliegenden zweiten Aktuatorseite 22 liegt sich Magnet 18b und Spulen 14a, 14b, 14c entsprechend gegenüber. Je Aktuatorseite liegen in dieser (sowie in den übrigen dargestellten) Ausführungsformen eine ungerade Anzahl an Polen des einen Objekts eine geraden Anzahl an Polen des anderen Objekts gegenüber. In dieser Darstellung liegen konkret je Aktuatorseite drei Pole, also eine ungerade Anzahl, des ersten Objekts 12, zwei Polen, also eine gerade Anzahl, des zweiten Objekts 16 gegenüber. Aufgrund der Magnetisierung, insbesondere aufgrund der Polanordnung an der jeweiligen Aktuatorseite 20, 22 erfolgt in dargestellter Ausführungsform eine lineare Auslenkung des ersten Objekts 12 relativ zum zweiten Objekt 16 auf (siehe Figur 3). On a first actuator side 20, the magnet 18a lies opposite the coils 14a, 14b, 14c, in particular acting. On the opposite second actuator side 22, magnet 18b and coils 14a, 14b, 14c are correspondingly opposite one another. In this (as well as in the other illustrated embodiments) an odd number of poles of the one object lie opposite an even number of poles of the other object on each actuator side. In this illustration, three poles, that is to say an odd number, of the first object 12, two poles, that is an even number, of the second object 16 are concretely opposite each other. Due to the magnetization, in particular due to the pole arrangement on the respective actuator side 20, 22, there is a linear deflection of the first object 12 relative to the second object 16 in the illustrated embodiment (see FIG. 3).
Dargestellt ist im Zentrum des Aktuators 10 ein Koordinatensystem eingezeichnet. Dieses Koordinatensystem kann entsprechend in die übrigen Ausführungsformen, insbesondere der Figuren 2 bis 8, übernommen werden. Insbesondere mit Blick auf dieses Koordinatensystem ist der Aktuator und das erste Objekt 12 und das zweite Objekt 16 strukturell symmetrisch bzgl. der XY-, XZ-, und YZ-Ebene. Mit Blick auf die Magnetisierung hingegen ist der Aktuator 10 und das erste Objekt 12 und das zweite Objekt 16 bzgl. der XY-Ebene symmetrisch. Das zweite Objekt 16 und somit auch der gesamte Aktuator 10 ist bzgl. der XZ-, und YZ-Ebene nicht symmetrisch. Das erste Objekt 12 ist zwar bzgl. der XZ-Ebene symmetrisch jedoch nicht bzgl. der YZ-Ebene. Anstelle nicht symmetrisch kann bevorzugt, alternativ auch von einer invertierten Symmetrie gesprochen werden. A coordinate system is shown in the center of the actuator 10. This coordinate system can be adopted accordingly in the other embodiments, in particular in FIGS. 2 to 8. In particular with a view to this coordinate system, the actuator and the first object 12 and the second object 16 are structurally symmetrical with respect to the XY, XZ and YZ planes. With regard to the magnetization, however, the actuator 10 and the first object 12 and the second object 16 are symmetrical with respect to the XY plane. The second object 16 and thus also the entire actuator 10 is not symmetrical with respect to the XZ and YZ planes. The first object 12 is symmetrical with respect to the XZ plane, but not with respect to the YZ plane. Instead of not symmetrical, it is preferred, alternatively, to speak of an inverted symmetry.
Figur 2 zeigt eine weitere schematisch dargestellte Ausführungsform eines elektromagnetischen Aktuators. Die Ausführungsform basiert hierbei im Wesentlichen auf der Ausführungsform aus Figur 1. Im Gegensatz zu der Ausführungsform aus Figur 1 weist die Ausführungsform aus Figur 2 jedoch keinen Aufnahmekörper 32 auf, bzw. dieser ist nicht dargestellt. Die Magnete 18a, 18b der Ausführungsform aus Figur 2 des Aktuators 10 weisen eine Magnetlänge Lisa auf. Bevorzugt ist die Magnetlänge des Magnet 18a identisch mit der des Magnet 18b. Besonders bevorzugt ist es, dass die Magnetlänge Lisa identisch zum Spulenkernabstand AKi4b, i4c zwischen Spule 14b und Spule 14c. Besonders bevorzugt ist es, dass der Spulenkernabstand zwischen der Spule 14a und der Spule 14b identisch zu dem der Spule 14b und der Spule 14c ist. Dargestellt sind ebenfalls die Abstände Ai4a, i4b zwischen Spule 14a und Spule 14b sowie Ai4b, i4c zwischen Spule 14b und Spule 14c. FIG. 2 shows a further schematically illustrated embodiment of an electromagnetic actuator. The embodiment here is essentially based on the embodiment from FIG. 1. In contrast to the embodiment from FIG. 1, however, the embodiment from FIG. 2 does not have a receiving body 32, or this is not shown. The magnets 18a, 18b of the embodiment from FIG. 2 of the actuator 10 have a magnet length Lisa. The magnet length of the magnet 18a is preferably identical to that of the magnet 18b. It is particularly preferred that the magnet length Lisa is identical to the coil core spacing AKi4b, i4c between coil 14b and coil 14c. It is particularly preferred that the coil core spacing between coil 14a and coil 14b is identical to that of coil 14b and coil 14c. The distances Ai4a, i4b between coil 14a and coil 14b and Ai4b, i4c between coil 14b and coil 14c are also shown.
Figur 3 zeigt zwei Zustände einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuators 10, wobei sich die Ausführungsformen im Wesentlichen auf den Ausführungsformen aus den Figuren 1 und 2 basiert. FIG. 3 shows two states of a further embodiment of an actuator 10 according to the invention, the embodiments being essentially based on the embodiments from FIGS. 1 and 2.
Die Permanentmagnete 18a, 18b weisen (funktionsbedingt) im Vergleich zu den Zuständen I, II eine identische Magnetisierungsrichtung auf, wobei die Magnetisierungsrichtung von Magnet 18a und 18b in jedem einzelnen Zustand jedoch entgegengerichtet ist. The permanent magnets 18a, 18b have an identical direction of magnetization (for functional reasons) compared to states I, II, but the direction of magnetization of magnet 18a and 18b is opposite in each individual state.
Die Spulen 14a, 14b, 14c hingegen weisen im Zustand I jeweils eine entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung 24 im Vergleich zu Zustand II auf. Besonders bevorzugt ist es, dass die unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen der Spulen 14a, 14b, 14c durch einen Wechsel der Stromflussrichtung durch die Spulen 14a, 14c, 14c umgesetzt ist. Aufgrund des Einwirkens, insbesondere des Anziehens sowie des Abstoßens, an den Aktuatorseiten 20, 22, erfolgt im Zustand I eine lineare Bewegung (siehe Bewegungspfeil 38) des ersten Objekts 12 relativ zum zweiten Objekt 16 nach unten. Im zweiten Zustand hingegen erfolgt entsprechend eine dargestellte Bewegung nach oben. The coils 14a, 14b, 14c, on the other hand, in state I each have an opposite direction of magnetization 24 compared to state II. It is particularly preferred that the different directions of magnetization of the coils 14a, 14b, 14c are implemented by changing the direction of current flow through the coils 14a, 14c, 14c. Due to the action, in particular the attraction as well as the repulsion, on the actuator sides 20, 22, a linear movement (see movement arrow 38) of the first object 12 relative to the second object 16 takes place downwards in state I. In the second state, however, there is a corresponding upward movement shown.
Figur 4 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Aktuators 10. Die Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform aus Figur 3. In dem Unterschied zu der Ausführungsform aus Figur 3 weisen die Magnete 18a, 18b eine identische Magnetisierungsrichtung auf. Aufgrund des sich hierdurch unterscheidenden Einwirkens auf den Aktuatorseiten 20, 22 erfolgt demnach eine rotatorische Bewegung entlang Bewegungspfeil 38, wobei in den Zuständen I und II eine entgegengesetzte Rotationsbewegung erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt zwischen den Bewegungszuständen I, II ein Hin- und Herbewegen des ersten Objekts 12 relativ zum zweiten Objekt 16. FIG. 4 schematically shows another embodiment of an actuator 10 according to the invention. The embodiment corresponds essentially to the embodiment from FIG. 3. In contrast to the embodiment from FIG. 3, the magnets 18a, 18b have an identical magnetization direction. Because of the effect on the actuator sides 20, 22, which differs as a result, a rotational movement takes place along movement arrow 38, with an opposite rotational movement in states I and II he follows. In other words, the first object 12 is moved back and forth relative to the second object 16 between the movement states I, II.
Die verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen, in schematischer Ansicht, der Figuren 5 bis 7 basieren ebenfalls auf den vorhergehenden Ausführungsformen. The various embodiments according to the invention, in a schematic view, of FIGS. 5 to 7 are also based on the previous embodiments.
Figur 5 weist lediglich zwei Spulen 14a, 14b des ersten Objekts 12 auf. Darüber hinaus sind die Magnete 18a, 18b des zweiten Objekts 16 um 90° gedreht (im Vergleich zu den vorhergehenden Ausführungsformen) angeordnet. Aufgrund dieser gedrehten Anordnung der Magnete 18a, 18b liegen sich an den Aktuatorseiten 20, 22, noch immer eine ungerade Anzahl an Polen des einen Objekts einer geraden Anzahl an Polen des anderen Objekts, insbesondere einwirkend, gegenüber. In der Ausführungsform liegen je Aktuatorseite 20, 22 zwei Pole des ersten Objekts 12, einem Pol des zweiten Objekts 16, gegenüber. Die außenliegenden Pole der Magnete 18a, 18b haben bevorzugt keine Wirkung, vorzugsweise kein Einwirken, an den jeweiligen Aktuatorseiten 20, 22. FIG. 5 only has two coils 14 a, 14 b of the first object 12. In addition, the magnets 18a, 18b of the second object 16 are rotated by 90 ° (compared to the previous embodiments). Because of this rotated arrangement of the magnets 18a, 18b, an odd number of poles of one object are still located opposite an even number of poles of the other object, in particular acting, on the actuator sides 20, 22. In the embodiment, two poles of the first object 12 and one pole of the second object 16 lie opposite one another on each actuator side 20, 22. The outer poles of the magnets 18a, 18b preferably have no effect, preferably no effect, on the respective actuator sides 20, 22.
In Figur 6 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuators 10 schematisch dargestellt, die lediglich eine Spule 14 des ersten Objekts 12 aufweist. In FIG. 6, an embodiment of an actuator 10 according to the invention is shown schematically, which has only one coil 14 of the first object 12.
In Figur 7 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuators 10 schematisch dargestellt, wobei das erste Objekt fünf Spulen aufweist und das zweite Objekt vier Magnete aufweist. An den Aktuatorseiten 20, 22 wirken diese Spulen und Magnete, insbesondere die jeweiligen Pole aufeinander ein. An embodiment of an actuator 10 according to the invention is shown schematically in FIG. 7, the first object having five coils and the second object having four magnets. These coils and magnets, in particular the respective poles, act on one another on the actuator sides 20, 22.
Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Aktuators 10 der Figuren 8a, bis 8d basieren im Wesentlichen auf den Ausführungsformen der Figuren 1 und 3. The embodiments of the actuator 10 according to the invention in FIGS. 8a to 8d are essentially based on the embodiments in FIGS. 1 and 3.
Die Magnete 18a, 18b sind fest mit einem Aufnahmekörper 32 verbunden, insbesondere in diesen eingelassen. Die Spulen des ersten Objekts 12 sind mit einem zweiten Aufnahmekörper 36 fest verbunden, insbesondere ebenfalls in diesen eingelassen. Der Aufnahmekörper 32 ist relativ zum zweiten Aufnahmekörper 36 beweglich. Insbesondere zur Befestigung des Aktuators, vorzugsweise des zweiten Objekts 16, mit der Umgebung weist die dargestellte Ausführungsform eine Verbindungsvorrichtung 30 auf. Die Verbindungsvorrichtung 30 ist hierbei ausgeführt durch vier Verbindungslöcher 34. Beispielsweise mittels Schrauben kann über die Verbindungslöcher 34 eine Verbindung zu der Umgebung hergestellt werden. The magnets 18a, 18b are firmly connected to a receiving body 32, in particular embedded therein. The coils of the first object 12 are firmly connected to a second receiving body 36, in particular also embedded therein. The receiving body 32 is movable relative to the second receiving body 36. In particular for fastening the actuator, preferably the second object 16, to the surroundings, the embodiment shown has a connecting device 30. The connecting device 30 is embodied here by four connecting holes 34. For example, by means of screws, a connection to the environment can be established via the connecting holes 34.
In Figur 8b ist der Aufnahmekörper 32 über Arme 28a, 28b mit dem zweiten Aufnahmekörper 36 verbunden. Diese Verbindung ist bevorzugt einstückig ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, dass die Arme 28a, 28b flexibel ausgestaltet sind. Bei einer Bewegung des ersten Objekts 12 relativ zum zweiten Objekt 16, insbesondere einer linearen Bewegung erfolgt somit über die Arme 28a, 28b einer Dämpfung der Relativbewegung. Die Arme 28a, 28b sind demnach Teil einer Dämpfungsvorrichtung 26. In FIG. 8b, the receiving body 32 is connected to the second receiving body 36 via arms 28a, 28b. This connection is preferably made in one piece. It is particularly preferred that the arms 28a, 28b are designed to be flexible. When the first object 12 moves relative to the second object 16, in particular a linear movement, the relative movement is damped via the arms 28a, 28b. The arms 28a, 28b are accordingly part of a damping device 26.
Figur 8c zeigt eine Alternative Dämpfungsvorrichtung 26. Schematisch sind hier zwei Federelemente 28a, 28b zwischen Aufnahmekörper 32 und Aufnahmekörper 36 angeordnet, die ebenfalls eine Relativbewegung dämpfen. FIG. 8c shows an alternative damping device 26. Here, schematically, two spring elements 28a, 28b are arranged between receiving body 32 and receiving body 36, which likewise damp a relative movement.
In Figur 8d ist die Dämpfungsvorrichtung durch zwei, vorzugsweise elastische, Dämpfungselemente 28a, 28b ausgeführt. In Figure 8d, the damping device is implemented by two, preferably elastic, damping elements 28a, 28b.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Elektromagnetischer Aktuator (10), insbesondere Vibrationsaktuator, mit einem, mindestens einen Magnet (14) aufweisenden, ersten Objekt (12); und einem, mindestens einen Magnet (18) aufweisenden, zweiten Objekt (16); wobei das erste Objekt (12) und das zweite Objekt (16) beweglich relativ zueinander sind; es sich bei dem ersten Objekt (12) um einen Oszillator und bei dem zweiten Objekt (16) um einen Stator, oder bei dem ersten Objekt (12) um einen Stator und bei dem zweiten Objekt (16) um einen Oszillator handelt; und das erste Objekt (12) im Wesentlichen innerhalb des zweiten Objekts (16) angeordnet ist; gekennzeichnet durch mindestens eine erste, vorzugsweise eine erste und eine zweite, Aktuatorseite (20, 22), wobei an der mindestens einen Aktuatorseite (20, 22), Magnete (14, 18) des ersten Objekts (12) und des zweiten Objekts (16) einwirkend gegenüberliegen, wobei an der mindestens einen Aktuatorseite (20, 22) eine ungerade Anzahl an Polen des einen Objekts einer gerade Anzahl an Polen des anderen Objekts, insbesondere aufeinander einwirkend, gegenüberliegen. 1. An electromagnetic actuator (10), in particular a vibration actuator, with a first object (12) having at least one magnet (14); and a second object (16) having at least one magnet (18); wherein the first object (12) and the second object (16) are movable relative to one another; the first object (12) is an oscillator and the second object (16) is a stator, or the first object (12) is a stator and the second object (16) is an oscillator; and the first object (12) is arranged substantially within the second object (16); characterized by at least a first, preferably a first and a second, actuator side (20, 22), wherein on the at least one actuator side (20, 22), magnets (14, 18) of the first object (12) and the second object (16 ) acting opposite, wherein on the at least one actuator side (20, 22) an odd number of poles of one object are opposite to an even number of poles of the other object, in particular acting on one another.
2. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen, vorzugsweise fortlaufenden, Wechsel der Polarität des mindestens einen Magnet (14) des ersten Objekts (12) oder des mindestens einen Magnet (14) des zweiten Objekts (16), um eine Bewegung der Objekte zueinander zu vollziehen. 2. Electromagnetic actuator (10) according to claim 1, characterized by a, preferably continuous, change in polarity of the at least one magnet (14) of the first object (12) or of the at least one Magnet (14) of the second object (16) in order to move the objects towards one another.
3. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungsrichtung (24) des mindestens einen Magnet (14) des ersten Objekts (12) senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung (24) des mindestens einen Magnet (14) des zweiten Objekts (16) ist. 3. Electromagnetic actuator (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetization direction (24) of the at least one magnet (14) of the first object (12) perpendicular to the magnetization direction (24) of the at least one magnet (14) of the second object (16).
4. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (12), insbesondere der mindestens eine Magnet (14) des ersten Objekts (12), und/oder das zweite Objekt (16), insbesondere der mindestens eine Magnet (18) des zweiten Objekts (16), strukturell und/oder magnetisch symmetrisch, insbesondere bezüglich einer, zwei oder drei Symmetrieebenen, sind. 4. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first object (12), in particular the at least one magnet (14) of the first object (12), and / or the second object (16) , in particular the at least one magnet (18) of the second object (16), are structurally and / or magnetically symmetrical, in particular with respect to one, two or three planes of symmetry.
5. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnet des einen Objekts Elektromagnete, vorzugsweise Spulen, und der mindestens eine Magnet des anderen Objekts einen Permanentmagnet aufweisen, insbesondere daraus bestehen. 5. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one magnet of one object has electromagnets, preferably coils, and the at least one magnet of the other object has a permanent magnet, in particular consists of it.
6. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (12) mehrere Magnete (14) aufweist, wobei diese Magnete (14) des ersten Objekts (12) parallel und/oder mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, und/oder nebeneinander angeordnete Magnete (14) des ersten Objekts (12) entgegengesetzt Magnetisierungsrichtungen (24) aufweisen. 6. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first object (12) has several magnets (14), these magnets (14) of the first object (12) parallel and / or with the same Are arranged at a distance from one another and / or have magnets (14) of the first object (12) arranged next to one another in opposite directions of magnetization (24).
7. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlänge des mindestens einen Magnets (18) des zweiten Objekts (16) dem Kernabstand der Magnete (14) des ersten Objekts (12) zueinander entspricht. 7. Electromagnetic actuator (10) according to claim 6, characterized in that the magnet length of the at least one magnet (18) of the second object (16) corresponds to the core spacing of the magnets (14) of the first object (12) from one another.
8. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Objekt (16) gegenüberliegend zwei Magnete (18) aufweist, wobei die Magnete (18) beidseitig des ersten Objekts (12) angeordnet sind. 8. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second object (16) has two magnets (18) opposite one another, the magnets (18) being arranged on both sides of the first object (12).
9. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Magnete (18) des zweiten Objekts (16) eine identische oder entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung (24) aufweisen. 9. Electromagnetic actuator (10) according to claim 8, characterized in that the two magnets (18) of the second object (16) have an identical or opposite direction of magnetization (24).
10. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (10) derart ausgeführt ist, dass sich das erst Objekt (12) senkrecht zu der/den Magnetisierungsrichtung/en (24) des ersten Objekts (12) bewegt, oder, dass das erste Objekt (12) um sich rotiert, wobei insbesondere das erste Objekt (12) im Bereich der mindestens einen Aktuatorseite (20, 22), eine im Wesentlichen parallele Auslenkung zu der/den Magnetisierungsrichtung/en (24) des ersten Objekts (12) und/oder des zweiten Objekts (16) erfährt. 10. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the actuator (10) is designed such that the first object (12) is perpendicular to the magnetization direction (s) (24) of the first object (12) moves, or that the first object (12) rotates around itself, in particular the first object (12) in the area of the at least one actuator side (20, 22) having a substantially parallel deflection to the magnetization direction (s) (24) of the first object (12) and / or of the second object (16) experiences.
11. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine rotatorische und/oder lineare Lagerung des ersten Objekts (12) relativ zum zweiten Objekt (16). 11. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 10, characterized by a rotary and / or linear mounting of the first object (12) relative to the second object (16).
12. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (12) einen ersten Aufnahmekörper (32) aufweist und/oder das zweite Objekt (16) einen zweiten Aufnahmekörper (36) aufweist, wobei der/die Aufnahmekörper (32, 36) jeweils den mindestens einen Magnet (14, 18) des jeweiligen Objekts (12, 16) fixieren. 12. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first object (12) has a first receiving body (32) and / or the second object (16) has a second receiving body (36), wherein the receiving body (s) (32, 36) each fix the at least one magnet (14, 18) of the respective object (12, 16).
13. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Dämpfungsvorrichtung (26) zur Dämpfung der Bewegung des ersten Objekts (12) relativ zum zweiten Objekt (16), wobei insbesondere die Dämpfungsvorrichtung (26), vorzugsweise beidseitig, zwischen erstem und zweitem Objekt mindestens einen Dämpfer (28) aufweist. 13. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 12, characterized by a damping device (26) for damping the movement of the first object (12) relative to the second object (16), wherein in particular the damping device (26), preferably on both sides, has at least one damper (28) between the first and second object.
14. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (28) mit dem ersten Aufnahmekörper (26) und/oder mit dem zweiten Aufnahmekörper (32) verbunden, vorzugweise einstückig, ist. 14. Electromagnetic actuator (10) according to claim 13, characterized in that the damping device (28) is connected, preferably in one piece, to the first receiving body (26) and / or to the second receiving body (32).
15. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt (12) drei Magnete (14) aufweist und das zweite Objekt (16) zwei Magnete (18) aufweist; oder das erste Objekt (12) einen Magnet (14) aufweist und das zweite Objekt (16) zwei Magnete (18) aufweist; oder das erste Objekt (12) fünf Magnete (14) aufweist und das zweite Objekt (16) vier Magnete (18) aufweist. 15. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the first object (12) has three magnets (14) and the second object (16) has two magnets (18); or the first object (12) has one magnet (14) and the second object (16) has two magnets (18); or the first object (12) has five magnets (14) and the second object (16) has four magnets (18).
16. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem, vorzugsweise jedem, Magnetpol des ersten Objekts (12) gegenüberliegend zwei unterschiedliche Magnetpole des zweiten Objekts (16) zugeordnet sind, die auf diesen Magnetpol des ersten Objekts (12) einwirken, oder zumindest einem, vorzugsweise jedem, Magnetpol des zweiten Objekts (16) gegenüberliegend zwei verschiedene Magnetpole des ersten Objekts (12) zugeordnet sind, die auf diesen Magnetpol des zweiten Objekts (16) einwirken. 16. Electromagnetic actuator (10) according to one of claims 1 to 15, characterized in that at least one, preferably each, magnetic pole of the first object (12) opposite two different magnetic poles of the second object (16) are assigned to this magnetic pole of the act on the first object (12), or at least one, preferably each, magnetic pole of the second object (16) is assigned two different magnetic poles of the first object (12) which act on this magnetic pole of the second object (16).
17. Elektromagnetischer Aktuator (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Magnetpol des einen Objekts mittig, insbesondere im Wesentlichen zentral, bezüglich der zwei gegenüberliegenden Magnetpole des anderen Objekts angeordnet ist. 17. Electromagnetic actuator (10) according to claim 16, characterized in that each magnetic pole of the one object is arranged centrally, in particular essentially centrally, with respect to the two opposing magnetic poles of the other object.
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