KR20180012729A

KR20180012729A - 고정자 및 병진이동자를 포함하는 자석 장치

Info

Publication number: KR20180012729A
Application number: KR1020177011127A
Authority: KR
Inventors: 제레미 엔; 봉 엘므레이흐 마흐땡 마흐슈네
Original assignee: 에스이에이치 리미티드
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2018-02-06
Also published as: CN107112880A; AU2015321004A1; JP2017537583A; KR102336080B1; JP6745454B2; CA2966421A1; US20170278612A1; MX2018010342A; BR112017005974A2; EA201790704A1; AU2015321004B2; CN107112880B; WO2016046084A1; AT515114A4; ZA201702855B; EA037494B1; US10943721B2; EP3198619A1; CA2966421C; AT515114B1

Abstract

적어도 하나의 고정자(1) 및 하나의 병진이동자(2)를 포함하는 자석 장치로서, 고정자(1) 및 병진이동자(2)는 각각 극 단부들 및 자석의 작용선을 갖는 적어도 하나의 자석을 포함하고, 병진이동자(2)는 이동 방향(4)으로 이동축(3)을 따라 선형적으로 그리고/또는 이동축을 중심으로 회전가능하게 이동될 수 있으며, 고정자(1)의 고정자 작용선(15) 또는 고정자 작용선(15)의 고정자 연장선(16) - 이 고정자 연장선(16)은 고정자 작용선(5)에 대한 기하학적 접선으로서 고정자(1)의 극 단부로부터 멀리 기하학적 선으로서 연장됨 -, 및 병진이동자(2)의 병진이동자 작용선(25) 또는 병진이동자 작용선(25)의 병진이동자 연장선(26) - 이 병진이동자 연장선(26)은 병진이동자 작용선(25)에 대한 기하학적 접선으로서 병진이동자(2)의 극 단부로부터 멀리 기하학적 선으로서 연장됨 - 은, 각각 교차점들(10)을 갖고, 고정자 작용선(15), 가능하게는 고정자 연장선(16), 병진이동자 작용선(25), 및 가능하게는 병진이동자 연장선(26)은, 고정자(1)와 상기 병진이동자(2) 사이의 자속이 번들링되도록 닫힌 기하학적 형상을 형성하며, 작용선들(5) 및 연장선들(6)은 이동축(3)을 포함하는 교차 평면(11)에서 자석 장치를 통해 연장된다.

Description

고정자 및 병진이동자를 포함하는 자석 장치{MAGNET DEVICE COMPRISING STATORS AND TRANSLATORS}

본 발명은 적어도 하나의 고정자 및 하나의 병진이동자를 포함하는 자석 장치에 관한 것으로, 여기서 고정자 및 병진이동자는 각각 극 단부들 및 자석의 작용선을 갖는 적어도 하나의 자석을 포함하고, 병진이동자는 이동 방향으로 이동축을 따라 선형적으로 그리고/또는 이동축을 중심으로 회전가능하게 이동될 수 있다.

성립된 교시에 기초하여, 본 발명에 따른 자석 장치에서, 고정자와 병진이동자 사이의 상대적 이동은 힘 조건을 생성할 수 있으며, 이 힘 조건은 병진이동자를 통해, 본 발명의 개시내용의 범주 내에서 언급되지 않은 추가 요소들로 전달될 수 있다. 힘 조건은 이동 불가능하게 장착된 고정자와 이동 가능하게 장착된 병진이동자 사이에서 선형 또는 회전 이동을 일으켜서, 병진이동자가 추가 요소들을 구동하도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 자석 장치는 구동장치 또는 발전기로서 사용될 수 있다.

종래 기술에 따른 자기 구동장치는 적어도 하나의 고정자 및 하나의 병진이동자를 포함하며, 여기서 자석들의 상호작용은 서로에 인접하게 배치된 자석들의 표면들 사이의 자속에 의해 결정된다. WO2013034339는 자석들 사이의 상호작용이 또한 모든 표면들에 걸쳐 발생함을 교시한다.

WO2013034339로부터의 지식에 기초하여, 통상의 기술자는 이러한 방식으로 자석 장치의 효율을 증가시키기 위해, 서로 인접하게 배치된 표면들 사이에서 발생하지 않는 자속들을 번들링(bundling)하는 임무를 맡는다.

본 발명에 따르면, 이것은, 고정자의 고정자 작용선 또는 고정자 작용선의 고정자 연장선 - 이 고정자 연장선은 고정자 작용선에 대한 기하학적 접선으로서 고정자의 극 단부로부터의 기하학적 선으로서 그리고 고정자로부터 멀리 연장됨 -, 및 병진이동자의 병진이동자 작용선 또는 병진이동자 작용선의 병진이동자 연장선 - 이 병진이동자 연장선은 병진이동자 작용선에 대한 기하학적 접선으로서 병진이동자의 극 단부로부터의 기하학적 선으로서 그리고 병진이동자로부터 멀리 연장됨 - 은, 각각 교차점들을 갖고, 고정자 작용선, 가능하게는 고정자 연장선, 병진이동자 작용선, 및 가능하게는 병진이동자 연장선은, 고정자와 병진이동자 사이의 자속이 번들링되도록 닫힌 기하학적 형상을 형성하며, 작용선들 및 연장선들은 이동축을 포함하는 교차 평면에서 자석 장치를 통해 연장된다는 점에서 달성된다.

닫힌 기하학적 형상은, 고정자 및 병진이동자가 서로 이동할 수 있는 방식으로 조인트에 의해 한 점에서 서로 연결될 때, 고정자 작용선, 가능하게는 고정자 연장선, 병진이동자 작용선, 및 가능하게는 병진이동자 연장선에 의해 생성될 수 있다.

실제로, 닫힌 기하학적 형상은 고정자 작용선들, 가능하게는 고정자 연장선들, 병진이동자 작용선들, 및 가능하게는 병진이동자 연장선들에 의해 형성된다.

상기 해결책은 예를 들어, 닫힌 기하학적 형상이 고정자 연장선에 의해 형성되는 가능성을 포함한다. 따라서, 고정자 작용선과 병진이동자 연장선이 교차점을 가져서, 닫힌 기하학적 형상이 고정자 작용선, 병진이동자 연장선, 및 병진이동자 작용선에 의해서만 형성되도록 하는 경우에 대한 고려가 이루어진다.

이와 유사하게, 병진이동자 연장선은 닫힌 기하학적 형상의 일부가 될 수 없다.

성립된 교시에 따르면, 자석의 작용선은 이 자석의 극 단부들 사이에서 연장된다.

이동축을 포함하는 교차 평면은 자석 장치를 통해 연장된다.

본 발명에 따른 자석 장치는 평면에서 연장될 수 있다. 평면에서 연장되는 자석 장치는, 예를 들어, 2차원 자석 장치일 수 있다. 자석 장치를 통과하는 교차 평면은, 이 첫 번째 경우에서, 본 발명에 따른 자석 장치의 평면에서 연장된다.

본 발명에 따른 자석 장치는 또한 3차원 몸체일 수 있다. 이 두 번째 경우에서 교차 평면은 이동축으로 자석 장치와 교차하며, 이동축에 대해 임의의 배향을 갖는다. 이동축은 자석 장치의 대칭축을 형성할 수 있다.

자석은 다각형 형상을 가질 수 있으며, 그것의 단부에서 자석의 극들이 형성된다. 작용선은 극들 사이에서 연장되며, 여기서 극에서의 작용선의 방향은 접선에 의해 정의된다. 기하학적 연장선은 본 발명의 범주 내에서 접선에 평행한 선으로서 정의되며, 이 선은 자석으로부터 멀리 연장된다.

본 발명에 따른 자석 장치에서, 작용선들은 작용선들 및 연장선들이 닫힌 형상을 형성하도록 형성된다.

선형적으로 또는 회전 가능하게 이동 가능한 병진이동자를 갖는 자석 장치의 경우, 상호작용력들(F) 및 이동축으로부터의 이 힘들의 거리에 의해 형성되는 토크들의 합은 0일 수 있다.

병진이동자는 선형 또는 다각형 이동축을 가질 수 있다. 상호작용력들(F) 및 이동축으로부터의 이 힘들의 거리에 의해 형성되는 토크들의 합은 0일 수 있다.

상기 발명의 개시내용은, 본 출원에 특정하게는, 토크들의 합이 0이 아닐 가능성을 배제하지 않는다.

자속의 번들링에 대해 전술한 측정치들에 부가하여, 본 발명에 따른 자석 장치는 자석 차폐 요소들을 포함할 수 있으며, 이들은 자석들 사이에서 생성되는 간극에 인접하게 배열된다.

자석 차폐 요소들은 종래 기술로부터 알려져 있다. 자석 차폐 요소들은 예를 들어, 강자성 재료로 제조될 수 있다.

이동축은 자석 장치의 부분들에 대해, 자석 장치의 대칭축일 수 있다. 2차원 자석 장치에서, 이동축은 대칭축일 수 있으며; 3차원 자석 장치에서, 그것은 회전축일 수 있다.

도 1은 하나의 고정자 및 하나의 병진이동자를 포함하는, 본 발명에 따른 2차원 자석 장치의 가능한 제1 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 2차원 자석 장치의 가능한 제2 실시예를 도시하며, 이 자석 장치는 하나의 고정자 및 2개의 병진이동자를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 2차원 자석 장치의 가능한 제3 실시예를 도시하며, 이 자석 장치는 2개의 병진이동자 및 하나의 고정자를 포함한다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 3차원 자석 장치의 가능한 실시예를 도시하며, 이 자석 장치는 2개의 병진이동자 및 하나의 고정자를 포함한다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 3차원 자석 장치의 다른 가능한 실시예를 도시한다.
도 8 및 도 9는 도 6에 대한 FEM 시뮬레이션들을 도시한다.
도면들에서, 다음의 참조 기호들은 다음 요소들을 나타낸다:
r 고정자/병진이동자 거리
F 상호작용력
+/- 극성
1 고정자
2 병진이동자
3 이동축
4 이동 방향
15 고정자 작용선
25 병진이동자 작용선
16 기하학적 고정자 연장선
26 기하학적 병진이동자 연장선
7 자석 차폐 요소
8 간극
9 자석들
10 교차점
11 권선
12 교차 평면
13 중심들
17 내부 고정자 극 단부
18 외부 고정자 극 단부
19 내부 병진이동자 극 단부
20 외부 병진이동자 극 단부
도면들은 여기에 개시된 발명을 명확히 하기 위해 전적으로 사용된다. 도면들은 어떠한 경우에도 본 발명의 목적을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자석 장치의 가능한 제1 실시예를 도시한다. 자석 장치는 평평하게 설계된 고정자(1) 및 평평하게 설계된 병진이동자(2)를 포함하며, 여기서 고정자(1) 및 병진이동자(2)는 각각 극 단부들 및 자석의 작용선을 갖는 자석(9)을 포함한다. 이와 같이 도 1은 2차원 자석 장치를 도시하며, 여기서 교차 평면(12)은 도 1의 관찰 평면에 놓인다.

고정자(1)를 향하는 병진이동자(2)의 어떠한 이동도 도 1에 표시되지 않는데, 이는 고정자(1)를 향하는 병진이동자(2)의 이동이 본 발명의 목적, 즉 자석들(9) 사이의 번들링된 자속들의 설계에 대해 어떠한 영향도 미치지 않기 때문이다. 병진이동자(2)의 이동은 이동축에 평행하게 선형적으로 그리고/또는 이동축(3)을 중심으로 회전 가능하게 일어날 수 있다.

자석들(9)의 극성(+/-)이 도 1에 표시되어 있으며, 이 극성은, 고정자(1)에 대한 병진이동자(2)의 이동이 상호작용력(F)에 의해 유발될 수 있도록, 성립된 교시에 따라 선택된다. 병진이동자(1)의 이동을 도 1에 표시된 이동 방향(4)으로 그리고 그에 반대인 이동 방향으로(도 1에 도시되지 않음) 실행할 수 있기 위해, 통상의 기술자는 자석들(9)을 전자석들로서 설계한다. 전자석들의 극성은 전환될 수 있다.

자석들(9)은 도 1에 도시된 실시예에서 다각형 세그먼트 형상을 갖는다. 자석들(9)은 실질적으로 원호 세그먼트들의 형상을 갖는다. 원호 세그먼트들의 중심들(13)은 서로 인접하게 배열된다. 원호 세그먼트들의 중심들(13)은 이동축(3) 상에 있으며, 이 이동축(3)은 또한 자석 장치의 대칭축을 형성한다.

성립된 교시를 참조하면, 자석들(9)의 작용선은 원호 세그먼트의 형상을 갖는다. 따라서, 고정자 작용선(15) 및 병진이동자 작용선(25)은 원호 세그먼트의 형상을 갖는다. 도 1에서, 자석들(9)의 원호 세그먼트 형상 및 작용선들의 원형 세그먼트 형상이 합동하는(congruent) 선들에 의해 도시된다.

기하학적 연장선들은 기하학적 선들이이며, 이들은 자기 작용선들의 연장선들로서 자석(9)의 극 단부로부터 연장된다. 고정자 작용선들(15)의 고정자 연장선들(16)은 기하학적 선들이며, 이들은 고정자 작용선(15)에 대한 기하학적 접선들로서 고정자(1)의 극 단부로부터 멀리 연장된다. 병진이동자 작용선들(25)의 병진이동자 연장선들(26)도 또한 기하학적 선들이며, 이들은 고정자 작용선(15)에 대한 기하학적 접선들로서 병진이동자(2)의 극 단부들로부터 연장된다.

기하학적 고정자 연장부들(16) 및 병진이동자 연장부들(26)은 교차점들(10)을 포함하는 교차선에서 교차한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 기하학적 고정자 연장부들(16) 및 병진이동자 연장부들(26)은 평행하고 합동인데, 이러한 이유로 도 1에 도시된 실시예는 하나의 교차점(10)을 포함하는 하나의 교차선을 갖는다.

기하학의 교시에 따라, 기하학적 고정자 연장부(16)는 자석의 단부 영역에서 고정자 작용선(15)과 동일한 방식으로 배향된다. 병진이동자 작용선(25) 및 병진이동자 연장선(26)에 대하여도 동일함을 주의해야 한다.

작용선들(15, 25) 및 기하학적 연장부들(16, 26)은 고정자에 대한 병진이동자의 거리(r)에 독립적으로 닫힌 기하학적 형상을 형성한다. 이와 같이 고정자(1)의 자석들(9)과 병진이동자(2)의 자석들(9) 사이의 자속은 번들링된다.

상호작용력들(F) 및 이동축(3)으로부터의 이 힘들의 거리에 의해 형성되는 토크들의 합은 0이다. 이동축(3)은 상호작용력들(F)의 결과로서 비틀림 하중을 겪지 않으며, 그것들의 작용선들은 이동축(3)으로부터 이격되어 있다.

자석들(9) 사이의 자류를 번들링하는 효과를 증가시키기 위하여, 자석 차폐 요소들(7)은 자석들 사이에 생성되는 간극(8)에 인접하게 배열된다.

도 2는 본 발명에 따른 2차원 자석 장치의 가능한 제2 실시예를 도시한다. 자석 장치는 고정자(1) 및 2개의 병진이동자(2)를 포함한다. 병진이동자들(2)은 이동 방향(4)으로 이동축(3)을 따라 이동될 수 있다. 따라서 이동축(3)을 포함하는 교차 평면(12)은 도 2의 관측 평면에서 연장된다. 따라서 교차 평면(12)은 자석 장치를 통해 연장된다.

도 2에 도시된 원리에 기초하여, 통상의 기술자는 n개의 고정자들(1) 및 n+1개의 병진이동자들(2)을 구비한 자석 장치를 도출할 수 있지만, n개의 병진이동자들(1) 및 n+1개의 고정자들(2)을 구비한 자석 장치도 도출할 수 있다.

작용선들(15, 25) 및 그에 동일한 방향으로 배향된 기하학적 연장선들(16, 26)은 닫힌 기하학적 형상을 형성한다. 연장선들(16, 26)은 교차점(10)을 포함하는 교차선에서 서로 교차하며; 도 2에 도시된 실시예에서, 서로 교차하는 연장선들(16, 26)도 합동이고 평행하다.

고정자(1)의 자석들(9)은 평평한 직사각형들로 설계된다. 고정자의 자석들(9)은 전자석들이다. 도 2는 권선(11)의 개략도를 도시한다. 고정자 작용선(15)은 성립된 교시에 따라 고정자(1)의 영역에서 선형적으로 연장된다. 고정자 연장선들(16)은 기하학적 선들로서 고정자(1)의 극 단부들로부터 또한 연장되며, 이는 또한 고정자 작용선(15)에 대한 접선을 형성한다.

병진이동자들(2)의 자석들(9)은 평평한 원호 세그먼트로서 설계되며, 여기서 원호 세그먼트들의 중심들(13)은 고정자들에 인접하게 배열되어, 원호 세그먼트들은 서로에 대하여 오목한 표면들을 형성한다. 중심들(13)은 이동축(3) 상에 위치한다. 병진이동자들(2)의 자석들(9)은 영구 자석들으로서 설계된다.

병진이동자 작용선들(25)은 성립된 교시에 따라 도 2의 원호들로서 표시된다. 병진이동자 연장선들(26)은 기하학적 선들로서 연장되며, 이들은 병진이동자(2)의 극 단부에서 각각의 병진이동자 작용선(25)에 대한 접선을 형성한다.

고정자 연장선들(16) 및 병진이동자 연장선들(26)은 고정자(1)와 병진이동자(2) 사이의 간극(8)에서 합동적으로 그리고 평행하게 배열된다.

이 배열의 결과로서, 고정자(1) 및 병진이동자들(2)의 자석들(9) 사이의 자속들이 번들링된다.

번들링을 증가시키기 위하여, 차폐 요소들(7)은 간극(8)에 인접하게 배열된다.

인접한 작용선들(15, 25) 및/또는 연장부들(16, 26)이 어떠한 교차점(10)도 갖지 않도록 고정자들의 자석들(9)을 밖으로 이동시키는 것은, 본 발명에 따른 자석 장치의 덜 바람직한 실시예를 이룰 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 2차원 자석 장치의 가능한 제3 실시예를 도시하며, 이 자석 장치는 도 2에 도시된 실시예와 유사하다. 자석 장치는 또한 고정자(1) 및 2개의 병진이동자(2)를 포함한다. 고정자(1) 및 병진이동자들(2)은 평평하도록 설계되는데, 이러한 이유로 도 3에 도시된 실시예는 2차원 자석 장치이다. 자석 장치를 통해 연장되고 또한 이동축(3)을 포함하는 교차 평면(12)은 도 3의 가상 평면으로 연장된다.

제2 실시예와 대조적으로, 병진이동자들(2)은 이 경우에 다각형 형상을 갖는다. 제3 실시예의 효과는 제2 실시예의 효과보다 작은데, 그 이유는 제3 실시예의 상호작용력들(F)이 이동 방향(4)과 경사를 이루기 때문이다.

고정자(1)는 직사각형 자석(9)으로서 설계된다. 성립된 교시에 따라, 고정자 작용선(15) 및 고정자 연장선(16)은 평행하게 연장된다.

병진이동자 작용선(25)은 병진이동자(2)에 합동으로서 도 3에 표시된다. 병진이동자 연장선(26)은 병진이동자(2)의 극 단부에서 병진이동자 작용선(25)의 선형 형상의 결과로서 병진이동자 작용선(25)에 평행하게 배향된다.

연장부들(16, 26)은 교차점(10)에서 서로 교차되어, 연장부들(16, 26) 및 작용선들(15, 25)은 닫힌 형상이 된다. 교차점(10)에서 교차하는 연장부들(16, 26)은 서로 예각(14)을 이루고, 명료함을 위해 예각(14)은 도 3에서 예시의 방법으로 한번 표시된다. 이 닫힌 형상은 다시 자속들의 번들링을 야기한다. 병진이동자들(2)은 영구 자석들로서 설계된다. 고정자들(1)은 전자석들로서 설계되며, 여기서 권선은 도 3에 개략적으로 도시된다.

도 4는 3차원 자석 장치의 평면도이며; 도 5는 연관된 단면도를 도시한다.

자석 장치는 고정자(1) 및 고정자(1)에 측방향으로 배열된 2개의 병진이동자(2)를 포함한다. 도 5에 명확하게 도시된 바와 같이, 고정자(1)는 상이한 직경들을 갖는 중공 실린더들의 형상인 2개의 회전 몸체를 포함하며, 그 회전축은 이동축(3)과 일치한다. 병진이동자들(2)은 원환면으로서 설계되며, 그 회전축은 또한 이동축(3)과 일치한다. 병진이동자들은 이동 방향(4)으로 이동축(3)을 따라 이동 가능하도록 장착된다.

병진이동자들(2)은 영구 자석들로서 설계되며; 고정자(1)는 전자석으로서 설계된다. 전자석으로서 설계된 고정자(1)의 권선은 도 4에 개략적으로 표시되며; 명료함을 위해, 이 권선(11)은 도 5에는 표시되지 않는다. 권선(11)은 고정자(1)의 회전 몸체들 사이에서 실질적으로 연장된다. 성립된 교시를 참조하면, 고정자(1)에 대한 병진이동자들(2)의 이동은 고정자(1)를 전환함으로써 야기될 수 있다. 명료함을 위해, 자석들(9)의 극성은 도 4에 표시되지 않으며; 통상의 기술자는 성립된 교시에 따라 또는 도 1 내지 도 3에 기초하여 극성을 선택한다.

고정자(1) 및 병진이동자(2)로서 설계된 자석들(9)의 작용선들(15, 25) 및 연장선들(16, 26) - 이 작용선들(15, 25)은 이동축(3)을 포함하는 교차 평면(11)에서 자석 장치를 통해 연장됨 - 은 닫힌 기하학적 형상을 형성한다. 명료함을 위해, 교차점들(참조 부호 10)은 도 4에 표시되지 않는다. 자석들 사이의 자속은 자석들의 이러한 배열 및 설계에 의해 번들링된다.

자석들(9)에 의해 생성된 힘들(F)은 이동축(3)을 따라 병진이동자들(2)의 이동을 야기한다. 힘들(F)에 의해 생성된 토크들 및 이동축에 대한 각각의 힘(F)의 거리의 합은 0이다.

도 5는 교차 평면(12)을 도시하며, 이는 도 4에 또한 표시되어 있다. 본 발명에 따른 자석 장치는 추가의 교차 평면들(11')이 3차원 자석 장치에 의해 형성될 수 있는 것을 특징으로 하며, 여기서 작용선들(15, 25) 및 그것들의 연장선들(6)은 임의의 교차 평면(11, 11')에서 닫힌 형상을 형성한다.

자석들(9)의 외부 직경(a) 및 내부 직경(b)은 도 4 및 도 5에 표시되어 있다.

도 4와 유사하게, 도 6은 본 발명에 따른 자석 장치의 3차원 실시예의 단면도를 도시한다. 고정자(1) 및 고정자(1)에 측방향으로 배열된 병진이동자(2)를 포함하는 자석 장치가 도 7에 도시된다. 고정자(1)는 원통의 형상을 가지며; 병진이동자들(2)은 환상체의 형상을 갖는다. 원통 및 환상체들의 각각의 대칭축은 이동축과 합동이다.

고정자(1)는 전자석으로서 설계되고, 병진이동자(2)는 영구 자석으로서 설계된다.

도 6의 단면도에서, 병진이동자들(2)은 낫-형상(sickle-shaped)이다. 고정자(1)는 측방향으로 배열된 병진이동자들(2) 사이에 배열되고, 이동축(3)을 따라 이동 방향(4)으로 이동된다.

병진이동자 작용선(25)은 병진이동자(2)의 낫-형상 단면 내에서 원호로 연장되며, 따라서 성립된 교시에 따라, 낫-형상 병진이동자(2)의 극 단부의 중심으로부터 낫-형상 병진이동자(2)의 다른 극 단부의 중심으로 병진이동자(2)의 낫과 같은 형상과 유사하게 연장된다. 고정자 작용선(15)은 또한 성립된 교시에 따라, 고정자(1)의 극 단부의 중심으로부터 고정자(1)의 다른 극 단부로 연장된다. 고정자(1)가 단면도에서 선형적으로 연장되기 때문에, 고정자 작용선(15)은 또한 선형적으로 연장된다. 고정자 연장선(16) 및 병진이동자 연장선(26)은 이들 연장선이 서로 교차하도록 합동적으로 연장된다.

내부 고정자 극 단부들(17)의 표면 및 외부 고정자 극 단부들(18)의 표면은 동일한 크기이다. 그 목적을 위해, 그것들의 더 작은 직경으로 인해, 내부 고정자 극 단부들(17)은 외부 고정자 극 단부들(18)보다 큰 폭을 갖는다. 이와 유사하게, 내부 병진이동자 극 단부들(19)의 표면 및 외부 병진이동자 극 단부들(20)의 표면은 동일한 크기이다. 외부 병진이동자 극 단부들(19)의 더 큰 직경으로 인해, 외부 병진이동자 극 단부들(20)의 폭은 내부 병진이동자 극 단부들의 폭보다 작다. 표면들 및 폭들의 이러한 비율들은, 이동축(3)에 대한 힘의 모멘트가 방지되는 효과를 준다.

도 8 및 도 9는 도 6 및 도 7에 도시된 자석 장치의 FEM 시뮬레이션을 도시한다. 닫힌 자기장 라인들을 명확하게 볼 수 있다.

Claims

적어도 하나의 고정자(1) 및 하나의 병진이동자(2)를 포함하는 자석 장치로서, 상기 고정자(1) 및 상기 병진이동자(2)는 각각 극 단부들 및 자석의 작용선을 갖는 적어도 하나의 자석을 포함하고,
상기 병진이동자(2)는 이동 방향(4)으로 이동축(3)을 따라 선형적으로 그리고/또는 이동축을 중심으로 회전가능하게 이동될 수 있으며,
상기 고정자(1)의 고정자 작용선(15) 또는 상기 고정자 작용선(15)의 고정자 연장선(16) - 상기 고정자 연장선(16)은 상기 고정자 작용선(5)에 대한 기하학적 접선으로서 상기 고정자(1)의 상기 극 단부로부터 멀리 기하학적 선으로서 연장됨 -, 및 상기 병진이동자(2)의 병진이동자 작용선(25) 또는 상기 병진이동자 작용선(25)의 병진이동자 연장선(26) - 상기 병진이동자 연장선(26)은 상기 병진이동자 작용선(25)에 대한 기하학적 접선으로서 상기 병진이동자(2)의 상기 극 단부로부터 멀리 기하학적 선으로서 연장됨 - 은,
각각 교차점들(10)을 갖고,
상기 고정자 작용선(15), 가능하게는 상기 고정자 연장선(16), 상기 병진이동자 작용선(25), 및 가능하게는 상기 병진이동자 연장선(26)은 따라서 상기 고정자(1)와 상기 병진이동자(2) 사이의 자속이 번들링(bundling)되도록 닫힌 기하학적 형상을 형성하며,
작용선들(5) 및 연장선들(6)은 상기 이동축(3)을 포함하는 교차 평면(11)에서 상기 자석 장치를 통해 연장되는, 자석 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정자 작용선(15) 또는 상기 고정자 연장선(16), 및 상기 병진이동자 작용선(25) 또는 상기 병진이동자 연장선(26)은 상기 교차점(10)에서 서로 예각을 이루는, 자석 장치.
제1항에 있어서,
상기 고정자 작용선(15) 또는 상기 고정자 연장선(16), 및 상기 병진이동자 작용선(25) 또는 상기 병진이동자 연장선(26)은 합동적으로(congruently) 배열되는, 자석 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상호작용력들(F) 및 상기 이동축(3)으로부터의 이 힘들의 거리에 의해 형성되는 토크들의 합은 0인, 자석 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
자석 차폐 요소들(7)이 상기 자석들 사이에 생성되는 간극(8)에 인접하게 배열되는, 자석 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동축(3)은 상기 자석 장치의 대칭축인, 자석 장치.