WO2016058620A1 - Membranaktor - Google Patents

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WO2016058620A1
WO2016058620A1 PCT/EP2014/002776 EP2014002776W WO2016058620A1 WO 2016058620 A1 WO2016058620 A1 WO 2016058620A1 EP 2014002776 W EP2014002776 W EP 2014002776W WO 2016058620 A1 WO2016058620 A1 WO 2016058620A1
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PCT/EP2014/002776
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Georg Berner
Elvira STEGMEYER
Marco STOCKER
Eberhard KLOTZ
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Festo Ag & Co. Kg
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a membrane actuator with a flexible membrane and with an actuator device, which is designed for the partial introduction of movement forces on the membrane in order to effect a local deformation of the membrane.
  • WO 2005/033523 A1 discloses a device and a method for conveying media, in which the medium to be conveyed is guided through a delivery space having at least one wall element designed as a flexibly deformable membrane, wherein a continuous one-way direction is preferably carried out in the membrane generates harmonic wave motion, which forces a flow in the medium in the direction of the continued wave motion.
  • the object of the invention is to provide a diaphragm actuator in which a mechanical decoupling between the flexible diaphragm and the actuator device is provided.
  • the actuator device comprises at least one superconductor and at least one magnet arrangement whose magnetic interaction with the at least one superconductor determines the forces of movement on the membrane.
  • the superconductor is an assembly made, at least in part, of materials that exhibit superconducting properties when cooled to or below a critical temperature.
  • the property is used that a magnetic field impressed on the superconductor from the outside during the cooling down to or below the critical temperature of the superconducting material or materials is to a certain extent stored in the superconductor.
  • a change in the externally impressed magnetic field leads to magnetic forces of the superconductor, which counteract this change in the magnetic field.
  • This effect of the cooled to or below the critical temperature superconducting material of the superconductor can be used to a magnetic interaction with the magnet assembly to be Farming ⁇ ken, so that support forces for the membrane and, optionally, movement forces can be exerted on the membrane.
  • the membrane can be acted upon by movement forces in such a way that a wave movement of the membrane along a direction of movement for an object located on the membrane or along a conveying Rich ⁇ tion for a fluid in an at least partially limited by the membrane fluid volume recorded results. With this wave motion, a movement of the article or a delivery of the fluid can be effected.
  • the magnet arrangement comprises at least one permanent magnet, preferably a plurality of permanent magnets, in particular a plurality of permanent magnets distributed flatly relative to the diaphragm.
  • the task of the permanent magnet or of the permanent magnets is to provide a permanent magnetic field by which, for example, a specifiable distance between the membrane and the superconductor can be specified.
  • a permanent magnet for example, one of the membrane associated magnetic film in question, which is in a suitable manner, in particular selectively, magnetized and permanently retains this magnetization.
  • a plurality of permanent magnets, in particular magnetic film pieces may be provided, which are arranged, for example, in a grid-like distribution, in particular with a constant grid pitch, on the membrane.
  • the magnet arrangement comprises at least one coil, preferably a plurality of coils, in particular a plurality of coils distributed flatly relative to the diaphragm.
  • a variable magnetic field can be provided in a simple manner, by means of which the desired change in the magnetic interaction between the superconductor and the membrane can be brought about to provide movement forces.
  • the coil is, for example, a cylindrical tube-shaped wire coil wound on a core or wound on a coil core. The coil may be charged with a variable coil current to provide the desired variable magnetic field.
  • a coil axis which corresponds to a winding axis for the turns of the coil, at least substantially aligned transversely to a largest membrane surface. It is preferably provided that a plurality of coils are arranged to form a coil matrix, which is assigned to a surface of the superconductor which repels the membrane. It is further provided that the coils are provided for attenuation or amplification of magnetic fields, which are provided by a permanent magnet arrangement associated with the membrane.
  • the spool can lenmatrix the desired movement forces are provided on the membrane.
  • the magnet assembly comprises a membrane ⁇ arrange, in particular cohesively connected to the membrane, flexible and partially magnetized magnetic film or that the membrane is formed as a magnetic sheet.
  • the magnetic film can be laminated or glued, for example, on the flexible membrane or the membrane is designed as a magnetic film.
  • the magnetization of the magnetic film can be carried out after the application to the membrane and be adapted individually to the needs of the opposite superconductor and / or a coil or coil arrangement.
  • the magnetic film is selectively magnetized and that slots are introduced into the magnetic film between the magnetized regions of the magnetic film, which improve mobility, in particular extensibility of the magnetic film in at least one, in particular in two spatial directions ,
  • the slots are formed such that the magnetic film for the membrane remains integral despite great extensibility.
  • the magnet arrangement comprises a plurality of permanent magnets associated with the membrane, preferably arranged on a surface of the membrane in the same pitch, in particular each magnetized in the same way.
  • substantially dimensionally stable permanent magnets can be attached to a flexible and elastic membrane.
  • the arrangement and attachment of the permanent magnets on the membrane is provided so that an elongation of the membrane in at least one Jardinrich- tion, preferably in at least two spatial directions. This can allow a bulge of the membrane in a plurality of directions of curvature, which can in particular be for a use of the Membranaktors for movement of Ge ⁇ genpartyn of interest.
  • a membrane actuator can be used to move on a first portion of the edge region of the membrane incoming rolling objects such as rollers, needles or balls in a targeted manner by local undulating or bulging of the membrane to a second edge region of the membrane. It is advantageous if the membrane can be arched simultaneously in at least two vertical spatial directions.
  • the permanent magnets are formed as sections of a magnetic film arranged at a distance from one another and are respectively adhesively bonded to the membrane selectively, in particular by gluing.
  • the superconductor is plate-shaped with a predeterminable, in particular flat, surface formed.
  • the superconductor may be formed entirely of superconducting material.
  • the superconductor comprises a plurality of sections of superconducting material, which are accommodated in a predeterminable geometric arrangement, in particular in a matrix with a predefinable, constant division, in a carrier material, preferably a nonmagnetic carrier material.
  • the desired introduction of force to the membrane can be effected with the least possible use of superconducting material.
  • a plurality of, preferably arranged in the same pitch, electric coils are attached to one of the membrane facing or remote surface of the superconductor.
  • the role of the coils consists in the local len amplification or attenuation of the magnetic interaction between the superconductor and the associated permanent magnet.
  • the coils can be fixed in place and thus arranged inexpensively in this arrangement.
  • the coils are strung together or arranged as a matrix on one or more electrical circuit boards that provide all the electrical connections for the coils, so that no discrete wiring of the individual coils is required. More preferably, further electrical and / or electronic components are arranged on these electrical circuit boards, which serve to influence the coil currents for the coils in order to ensure the most compact possible construction.
  • the superconductor is designed as an arrangement of regions with superconducting properties and regions without superconducting properties and the coils are each arranged with a predeterminable spatial offset laterally to the regions with superconducting properties.
  • the membrane is determined in regions, in particular at the edge, preferably without contact, on a frame or on the superconductor.
  • reaction forces such as may occur during a movement of objects or a delivery of a fluid, and possibly a negative influence on the magnetic interaction between the superconductor and the permanent magnet.
  • Contactless attachment may be accomplished, for example, by utilizing a magnetic interaction between the membrane and the frame or superconductor.
  • the membrane is partially, in particular edge, provided with magnet - mittein, which are designed for a magnetic interaction with the superconductor for a preferably flexible movable, in particular contactless, fixing the membrane to the superconductor.
  • magnet - mittein which are designed for a magnetic interaction with the superconductor for a preferably flexible movable, in particular contactless, fixing the membrane to the superconductor.
  • the membrane is elastically attached to the superconductor on the edge side by the intended magnetic coupling and can therefore be moved within a certain frame relative to the superconductor.
  • the membrane, the superconductor and the magnetic means for marginal fixing of the membrane are designed such that the membrane in an idle state, ie without initiation of movement forces, an internal stress and thus is taut and has a predetermined shape.
  • a projection of the membrane onto the at least one superconductor covers the at least one superconductor at least substantially, preferably almost, in particular completely.
  • a full-surface support of the membrane is ensured against the superconductor.
  • the membrane is arranged between the at least one superconductor and a boundary surface in order to delimit with the boundary surface a fluid channel for a flowing fluid.
  • the diaphragm actuator can be operated, for example, in a pump function and / or a valve function.
  • the membrane is undulated ⁇ be moved in such a way that a recurring displacement of a fluid volume along a predetermined conveying direction.
  • the membrane is so applied with movement forces that it narrows or completely closes a free cross-section of the fluid channel.
  • the magnet arrangement and the superconductor are coordinated such that the diaphragm closes in a starting position without the introduction of movement forces the free cross section of the fluid channel and at a Initiation of movement forces at least partial release of the fluid channel takes place.
  • Particularly advantageous is a combination of both modes, so that temporarily a conveying function for a fluid and temporarily a valve function for the fluid is realized by the membrane actuator.
  • a control device for the provision of electrical energy is assigned to allow a targeted deformation of the membrane.
  • the controller preferably includes a microprocessor or microcontroller programmed in a manner to accomplish the desired function of the diaphragm actuator.
  • the control device comprises one or more electronic power switches, in particular transistors, with the aid of which control signals of the control device can be used to provide electrical power from a power source to the at least one coil.
  • the control device comprises one or more sensors, in particular current sensors and / or motion sensors and / or position sensors, in order to enable a feedback of actually occurring movements of the diaphragm into the microprocessor or microcontroller and thus possibly a control to ensure the movement of the membrane.
  • the permanent magnets are each associated with actuators, which are formed for a displacement of the respective permanent magnet or groups of permanent magnets and which are connected to a control device which is designed to control the actuators to ei ne targeted deformation of the membrane to enable.
  • actuators which are formed for a displacement of the respective permanent magnet or groups of permanent magnets and which are connected to a control device which is designed to control the actuators to ei ne targeted deformation of the membrane to enable.
  • an influence on the system of superconductor and that with a magnetic sheet or perma nentmagneten provided or made of magnetic film membrane achieved by changing a spatial arrangement of additional permanent magnets.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a first embodiment of a membrane actuator with a membrane fixed peripherally to a plate-shaped superconductor and formed with a magnetized magnetic film, and a plurality of electrical coils arranged on the superconductor for local deflection of the membrane,
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a second embodiment of a membrane actuator, in which, opposite to a plate-shaped superconductor, an elastic membrane is provided, on which a plurality of electrical coils are arranged, in order to be able to bring about a local deformation of the membrane in interaction with the superconductor,
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a third embodiment of a membrane actuator in which an elastic membrane is provided with a plurality of permanent magnets and a plurality of electrical coils are assigned to the superconductor on a surface opposite to the membrane;
  • Figure 4 is a plan view of the first embodiment of
  • a first embodiment of a membrane actuator 1, shown diagrammatically in FIGS. 1 and 4, comprises as essential components a flexible membrane 2, a superconductor 3 made of a material which, for example, is plate-shaped, in particular designed as a plane parallel plate, which superconducting properties upon reaching or falling below a material-specific transition temperature
  • the coils may be attached to one of the flexible membrane 2 facing away from the surface of the superconductor 3 and / or on one of the flexible membrane 2 facing surface of the superconductor 3.
  • the coils 4 are attached to the surface of the superconductor 3 facing away from the flexible membrane 2.
  • the coils 4 shown in dashed lines on the flexible membrane 2 facing surface of the superconductor 3 may alternatively or possibly be provided in addition.
  • such a membrane actuator 1 can be used to convey liquid or gaseous fluids or rollable, in particular cylindrical or spherical, bodies along at least one extension direction of the flexible membrane 2.
  • a ball 5 to be conveyed is shown in FIG. 1, which is formed by interaction of the superconductor 3 with the flexible membrane 2 and by targeted activation the electric coil 4 can be locally deformed in a manner that the membrane 2 partially removed from the superconductor 3 and thereby lifts the ball 5.
  • the membrane 2 comprises a magnetizable in a predeterminable manner magnetic film or is made of such a magnetic film.
  • the flexible membrane 2 is fixed to the superconductor 3 at the ends along the shorter edges 6, 7 by way of example by means of strip-shaped, permanent-magnetic spacers 8, 9.
  • the flexible membrane 2 has no rubber-elastic properties due to the associated magnetic film, so that an extension of the flexible membrane 2 along its longer edges 10, 11 is greater than an extension of the superconductor 3 in this direction.
  • the flexible membrane 2 always has a curvature due to the fixing by the spacers 8, 9 on the superconductor 3.
  • the flexible membrane 2 is limp and partially rests on the superconductor 3 without the action of magnetic forces.
  • the superconductor 3 is heated to a temperature above its transition temperature.
  • the flexible membrane 2 rests, for example, on a spacer, not shown, and is thus spaced from the Surface 12 of the superconductor 3.
  • the magnetic foil 14 of the flexible membrane 2, which extends over the entire extent of the surface of the flexible membrane 2 facing the superconductor 3, is preferably magnetized in regions, in particular circularly.
  • the magnetized areas of the magnetic foil 14 may be arranged in the same way as the coils 4 in the coil matrix, which is also indicated by the dashed circle contours in FIG. Furthermore, it is provided by way of example that a magnetization of the magnetic foil 14 in the circular regions is selected perpendicular to the plane of representation of FIG.
  • cooling of the superconductor 2 initially takes place by means of a cooling device, not shown in more detail, which can be, for example, a cryostat with an electrically operable heat pump or a storage tank for liquefied gas, in particular liquefied nitrogen.
  • the cooling of the superconductor 3 is symbolized by the arrows shown at the edge below the superconductor 3 in FIG. 1, which symbolize the heat dissipation taking place here from the superconductor 3.
  • the superconductor 3 "stores" the magnetic field provided locally by the flexible membrane 2 or the magnetized regions of the associated magnetic foil 14 and counteracts a change in this magnetic field while maintaining or continuously falling below the transition temperature.
  • the flexible membrane 2 is deformed by suitable control of the electric coils 4 and can, with suitable energization of the electric coils 4, perform a wave-like movement, as symbolized by the various shapes of the flexible membrane 2 in the illustration of FIG. 4, for example, in columns, whereby a wave movement of the flexible membrane 2 in the row direction along the longer edges 10, 11 of the membrane 2 can be performed.
  • an elastic flexible membrane 22 is provided in the illustrated in Figure 2 second embodiment of a diaphragm actuator 21, which may have, for example rubbery properties ⁇ th.
  • On a surface of the flexible membrane 22 facing the superconductor 23 are electrical coils 24, in particular in a coil matrix, as already shown in FIG. 4 for the first embodiment of the diaphragm actuator 1 is known, arranged.
  • the electric coils 24 are electrically connected to a control device, not shown, which allows a targeted control of the individual electric coils 24 within the coil matrix. As a result, a local deformation of the membrane 22 can be effected.
  • a plate-shaped or foil-like magnet arrangement which covers the superconductor 23 at least almost completely.
  • This magnet arrangement arranged at a distance from the superconductor 23 is preferably magnetized in the same way as the magnetic film of the flexible membrane 2 of the membrane actuator 1 and serves as a "programming magnet" for imparting magnetic fields to the superconductor 23.
  • the superconductor 23 cools down or below its critical temperature instead, thus "stored” local Magnetfel ⁇ of the magnet assembly, not shown in the superconductor 23rd
  • the flexible membrane 22 with the electric coils 24 attached thereto is brought into the area of influence of the superconductor 23, wherein the flexible membrane 22 initially occupies a distance from the superconductor 23 determined by the magnet arrangement without energizing the electric coils 24.
  • a local deformation of the flexible membrane 22 in one or more spatial directions can now be effected.
  • each ⁇ wells edge arranged electric coils 24 are supplied with a substantially constant coil current by the control device to allow an at least substantially fixed definition of the flexible membrane 22 with respect to the superconductor 23rd
  • a suitable selection of the Coil current for these peripheral electric coils 24 a certain elasticity can also be effected with respect to the fixing relative to the superconductor 23, so that at high deformation of the flexible membrane 22, an elastic deflection movement of the respective edge-side electric coil 24 and after the strong deformation of the flexible membrane 22 an automatic reset of these electric coil 24 is carried out in its original position.
  • Membrane actuator 21 as shown in FIG. 2, in the membrane actuator 41 are permanent magnets 55 in a magnetic matrix which are exemplary of the coil matrix of FIG.
  • Diaphragm actuator 1 arranged on the flexible membrane 42.
  • the structure of the superconductor 43 with the associated electric coils 44 corresponds to the structure according to the diaphragm actuator 1.
  • the diaphragm actuator 41 differs from the diaphragm actuator 1 in that due to the attachment of individual permanent magnets 55 to the flexible diaphragm 42, the material for the flexible diaphragm 42 can be selected elastically, so that deformations of the flexible membrane 42 can be provided in several spatial directions.
  • An edge-side fixing of the flexible membrane 42 is effected by the permanent magnets 55 arranged on the edge, which interact with the superconductor 43 and to which, by way of example, no electric coils 44 are assigned. It is particularly preferred that a "storage" of magnetic fields in the superconductor 43 during cooling to or below its transition temperature is made such that the permanent magnets 55 of the flexible Membrane 42 are arranged contactlessly with respect to the superconductor 43.
  • a wall section 16 is arranged opposite to the flexible membrane 2 and, together with the flexible membrane 2, delimits a fluid channel 17.
  • wall sections are provided transversely to the wall portion 16 and the membrane 2, so that a laterally closed fluid channel 17 is formed.
  • this fluid channel 17 can be effected by a wave-shaped traveling movement of the flexible membrane 2 due to appropriate control of the electric coil 4, a conveying movement for a fluid.
  • a complete blockage of the fluid channel 17 to effect a valve function can be achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Membranaktor mit einer flexiblen Membran (2; 22; 42) und mit einer Aktoreinrichtung (3, 4; 23, 24; 43, 44, 55), die zur bereichsweisen Einleitung von Bewegungskräften auf die Membran (2; 22; 42) ausgebildet ist, um eine lokale Deformation der Membran (2; 22; 42) zu bewirken. Erfindungsgemäß umfasst die Aktoreinrichtung (3, 4; 23, 24; 43, 44, 55) wenigstens einen Supraleiter (3; 23; 43) und wenigstens eine Magnetanordnung (14; 24; 44, 55), deren magnetische Wechselwirkung mit dem wenigstens einen Supraleiter (3; 23; 43) die Bewegungskräfte auf die Membran (2; 22; 42) bestimmt.

Description

Membranaktor
Die Erfindung betrifft einen Membranaktor mit einer flexiblen Membran und mit einer Aktoreinrichtung, die zur bereichsweisen Einleitung von Bewegungskräften auf die Membran ausgebildet ist, um eine lokale Deformation der Membran zu bewirken.
Die WO 2005/033523 AI offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern von Medien, bei dem das zu fördernde Medium durch einen Förderraum mit mindestens einem als flexibel verformbare Membran ausgebildeten Wandelement geführt wird, wobei man in der Membran eine stetig in eine Richtung fortgesetzte vorzugsweise harmonische Wellenbewegung erzeugt, die im Medium eine Strömung in Richtung der fortgesetzten Wellenbewegung erzwingt .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Membranaktor bereitzustellen, bei dem eine mechanische Entkopplung zwischen der flexiblen Membran und der Aktoreinrichtung vorgesehen ist .
Diese Aufgabe wird für einen Membranaktor der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Aktoreinrichtung wenigstens einen Supraleiter und wenigstens eine Magnetanordnung umfasst, deren magnetische Wechselwirkung mit dem wenigstens einen Supraleiter die Bewegungskräfte auf die Membran bestimmt. Bei dem Supraleiter handelt es sich um eine Anordnung, die zumindest teilweise aus Materialien hergestellt ist, die bei Abkühlung auf oder unter eine Sprungtemperatur supraleitende Eigenschaften aufweisen. Für die Erfindung wird hierbei die Eigenschaft genutzt, dass ein während der Abkühlung auf oder unter die Sprungtemperatur des oder der supraleitenden Materialien von außen auf dem Supraleiter aufgeprägtes Magnetfeld gewissermaßen in dem Supraleiter gespeichert wird. Anschließend führt eine Veränderung des von außen aufgeprägten Magnetfelds zu Magnetkräften des Supraleiters, die dieser Veränderung des Magnetfelds entgegenwirken. Dieser Effekt des auf oder unterhalb der Sprungtemperatur abgekühlten supraleitenden Materials des Supraleiters kann dazu genutzt werden, eine magnetische Wechselwirkung mit der Magnetanordnung zu bewir¬ ken, so dass Stützkräfte für die Membran und gegebenenfalls Bewegungskräfte auf die Membran ausgeübt werden können. Beispielsweise kann die Membran in solcher Weise mit Bewegungs- kräften beaufschlagt werden, dass sich eine Wellenbewegung der Membran längs einer Bewegungsrichtung für einen auf der Membran befindlichen Gegenstand oder längs einer Förderrich¬ tung für ein Fluid, das in einem zumindest bereichsweise von der Membran begrenzten Fluidvolumen aufgenommen ist, ergibt. Mit dieser Wellenbewegung kann eine Bewegung des Gegenstands oder eine Förderung des Fluids bewirkt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Zweckmäßig ist es, wenn die Magnetanordnung wenigstens einen Permanentmagnet, vorzugsweise mehrere Permanentmagnete, insbesondere mehrere flächig zur Membran verteilte Permanentmagnete, umfasst. Die Aufgabe des Permanentmagneten oder der Permanentmagnete besteht darin, ein dauerhaftes Magnetfeld bereitzustellen, durch das beispielsweise eine vorgebbare Be- abstandung zwischen der Membran und dem Supraleiter vorgegeben werden kann. Als Permanentmagnet kommt beispielsweise eine der Membran zugeordnete Magnetfolie in Frage, die in geeigneter Weise, insbesondere punktuell, magnetisiert ist und diese Magnetisierung dauerhaft beibehält. Alternativ können mehrere Permanentmagnete, insbesondere Magnetfolienstücke, vorgesehen sein, die beispielsweise in einer rasterartigen Verteilung, insbesondere mit konstanter Rasterteilung, an der Membran angeordnet sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung wenigstens eine Spule, vorzugsweise mehrere Spulen, insbesondere mehrere flächig zur Membran verteilte Spulen, umfasst . Mit Hilfe von Spulen kann in einfacher Weise ein variables Magnetfeld bereitgestellt werden, durch das die gewünschte Veränderung der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und der Membran zur Bereitstellung von Bewegungskräften bewirkt werden kann. Bei der Spule handelt es sich beispielsweise um eine kernlos oder auf einen Spulenkern gewickelte, zylinderhülsenförmige Draht - spule. Die Spule kann mit einem variablen Spulenstrom beaufschlagt werden, um das gewünschte variable Magnetfeld bereitzustellen. Vorzugsweise ist eine Spulenachse, die einer Windungsachse für die Windungen der Spule entspricht, zumindest im Wesentlichen quer zu einer größten Membranfläche ausgerichtet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mehrere Spulen zu einer Spulenmatrix angeordnet sind, die einer von der Membran abweisenden Oberfläche des Supraleiters zugeordnet ist. Ferner ist vorgesehen, dass die Spulen zur Abschwächung oder Verstärkung von magnetischen Feldern vorgesehen sind, die von einer der Membran zugeordneten Permanentmagnetanordnung bereitgestellt werden. Somit können durch die Variation von Strömen für einzelne Spulen oder Gruppen von Spulen der Spu- lenmatrix die gewünschten Bewegungskräfte auf die Membran bereitgestellt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor¬ gesehen, dass die Magnetanordnung eine der Membran zugeordne¬ te, insbesondere stoffschlüssig mit der Membran verbundene, flexible und bereichsweise magnetisierte Magnetfolie umfasst oder dass die Membran als Magnetfolie ausgebildet ist. Hierdurch ist ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Membran möglich, da die Magnetfolie beispielsweise auf die flexible Membran auflaminiert oder aufgeklebt werden kann oder die Membran als Magnetfolie ausgebildet ist. Die Magnetisierung der Magnetfolie kann nach dem Aufbringen auf die Membran erfolgen und individuell auf die Bedürfnisse des gegenüberliegenden Supraleiters und/oder einer Spule oder Spulenanordnung angepasst werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Membran ist vorgesehen, dass die Magnetfolie punktuell magnetisiert ist und dass zwischen den magnetisierten Bereichen der Magnetfolie jeweils Schlitze in die Magnetfolie eingebracht sind, die eine Beweglichkeit, insbesondere eine Dehnbarkeit der Magnetfolie in wenigstens eine, insbesondere in zwei Raumrichtungen, verbessern. Vorzugsweise sind die Schlitze derart ausgebildet, dass die Magnetfolie für die Membran trotz großer Dehnbarkeit einstückig bleibt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung mehrere der Membran zugeordnete, vorzugsweise an einer Oberfläche der Membran in gleicher Teilung angeordnete, insbesondere jeweils in gleicher Weise magnetisierte, Permanentmagnete umfasst. Bei dieser Ausführungsform der Membran können im Wesentlichen formstabile Permanentmagnete an einer flexiblen und elastischen Membran angebracht werden. Dabei ist die Anordnung und Anbringung der Permanentmagnete an der Membran so vorgesehen, dass eine Dehnung der Membran in wenigstens einer Raumrich- tung, vorzugsweise in wenigstens zwei Raumrichtungen, ermöglicht wird. Hierdurch kann eine Wölbung der Membran in mehreren Krümmungsrichtungen ermöglicht werden, was insbesondere bei einem Einsatz des Membranaktors für eine Bewegung von Ge¬ genständen von Interesse sein kann. Beispielsweise kann ein Membranaktor dazu eingesetzt werden, an einem ersten Abschnitt des Randbereichs der Membran eintreffende rollfähige Gegenstände wie Walzen, Nadeln oder Kugeln in gezielter Weise durch lokale wellenförmige Absenkung oder Aufwölbung der Membran zu einem zweiten Randbereich der Membran zu bewegen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Membran gleichzeitig in wenigstens zwei senkrechten Raumrichtungen gewölbt werden kann. Exemplarisch kann vorgesehen werden, dass die Permanentmagnete als beabstandet zueinander angeordnete Abschnitte einer Magnetfolie ausgebildet sind und jeweils nur punktuell an der Membran stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben, festgelegt sind.
Bevorzugt ist der Supraleiter plattenförmig mit einer vorgebbaren, insbesondere ebenen, Oberfläche ausgebildet. Dabei kann der Supraleiter vollständig aus supraleitendem Material ausgebildet sein. Alternativ umfasst der Supraleiter mehrere Abschnitte aus supraleitendem Material, die in einer vorgebbaren geometrischen Anordnung, insbesondere in einer Matrix mit vorgebbarer, konstanter Teilung, in einem Trägermaterial, vorzugsweise einem nichtmagnetischen Trägermaterial, aufgenommen sind. Bei dieser Variante kann die gewünschte Kraft - einleitung auf die Membran mit einem möglichst geringen Einsatz an supraleitendem Material bewirkt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn an einer der Membran zugewandten oder abgewandten Oberfläche des Supraleiters mehrere, vorzugsweise in gleicher Teilung angeordnete, elektrische Spulen angebracht sind. Die Aufgabe der Spulen besteht in der loka- len Verstärkung oder Abschwächung der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und dem zugeordneten Permanentmagneten. Die Spulen können bei dieser Anordnung ortsfest und somit kostengünstig angeordnet werden. Vorzugsweise sind die Spulen aneinander gereiht oder als Matrix auf einer oder mehreren elektrischen Leiterplatten angeordnet, die sämtliche elektrischen Verbindungen für die Spulen bereitstellen, so dass keine diskrete Verkabelung der einzelnen Spulen erforderlich ist. Besonders bevorzugt sind auf diesen elektrischen Leiterplatten weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente angeordnet, die zur Beeinflussung der Spulenströme für die Spulen dienen, um eine möglichst kompakte Bauweise zu gewährleisten. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Supraleiter als Anordnung von Bereichen mit supraleitenden Eigenschaften und Bereichen ohne supraleitende Eigenschafen ausgebildet ist und die Spulen jeweils mit einem vorgebbaren räumlichen Versatz seitlich zu den Bereichen mit supraleitenden Eigenschaften angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann eine Einflussnahme auf die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und dem Permanentmagneten mit einem vorteilhaften elektrischen Wirkungsgrad erzielt werden, da das von der Spule bereitgestellte, variable Magnetfeld nicht zunächst das supraleitende Material durchsetzen muss, bevor es die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und dem Permanentmagneten beeinflussen kann.
Zweckmäßig ist es, wenn an der Membran mehrere, vorzugsweise in gleicher Teilung angeordnete, elektrische Spulen angeordnet sind. Hierdurch kann in einfacher Weise eine lokale oder flächige Beeinflussung der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und dem Permanentmagneten erzielt werden. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass die Spulen an einer flexiblen Leiterfolie angeordnet sind, so dass eine wellenförmige Bewegung in einer Richtung ermöglicht wird. Bei einer Weiterbildung dieser Leiterfolie kann vorgesehen sein, dass durch eine geeignete Anordnung von Schlitzen in die Leiterfolie eine gleichzeitige Flexibilität in mehreren Raumrichtungen gewährleistet wird, wobei verbleibende Stege der Leiterfolie zwischen den Schlitzen für die Weiterführung von Leiterbahnen genutzt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Membran bereichsweise, insbesondere randseitig, vorzugsweise kontaktlos, an einem Rahmen oder am Supraleiter festgelegt ist. Somit wird verhindert, dass die Membran durch Reaktionskräfte, wie sie bei einer Bewegung von Gegenständen oder einer Förderung eines Fluids auftreten können, in unerwünschter Weise gegenüber dem Supraleiter bewegt wird und möglicherweise ein negativer Einfluss auf die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter und dem Permanentmagneten entsteht. Eine kontaktlose Festlegung kann beispielsweise durch Ausnutzung einer magnetischen Wechselwirkung zwischen der Membran und dem Rahmen oder Supraleiter erfolgen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Membran bereichsweise, insbesondere randseitig, mit Magnet - mittein versehen, die für eine magnetische Wechselwirkung mit dem Supraleiter für eine, vorzugsweise flexibel bewegliche, insbesondere kontaktlose, Festlegung der Membran am Supraleiter ausgebildet sind. Eine derartige Festlegung der Membran ist insbesondere dann von Interesse, wenn die Membran aus einem flexiblen Werkstoff mit hohem Widerstand gegen elastische Deformation ausgebildet ist, beispielsweise aus einer dünnen Metallfolie oder einem Gewebe aus hochfesten Fäden: In diesen beiden exemplarischen Fällen ist eine hohe Flexibilität mit einer geringen elastischen Deformierbarkeit gepaart . Um bei einer Verwendung derartiger Materialien dennoch die gewünsch- te Deformation der Membran bei der Beaufschlagung mit den Bewegungskräften gewährleisten zu können, ist die Membran rand- seitig durch die vorgesehene magnetische Kopplung elastisch am Supraleiter angebracht und kann somit in einem gewissen Rahmen relativ zum Supraleiter bewegt werden. Besonders bevorzugt sind die Membran, der Supraleiter und die Magnetmittel zur randseitigen Festlegung der Membran derart ausgelegt, dass die Membran in einem Ruhezustand, also ohne Einleitung von Bewegungskräften, eine innere Spannung aufweist und somit straff gespannt ist und eine vorgegebene Form aufweist.
Bevorzugt ist vorgesehen, das eine Projektion der Membran auf den wenigstens einen Supraleiter den wenigstens einen Supraleiter zumindest im Wesentlichen, vorzugsweise nahezu, insbesondere vollständig, überdeckt. Somit ist eine vollflächige Abstützung der Membran gegenüber dem Supraleiter gewährleistet .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran zwischen dem wenigstens einen Supraleiter und einer Begrenzungs- fläche angeordnet, um mit der Begrenzungsfläche einen Fluid- kanal für ein strömendes Fluid zu begrenzen. Hierdurch kann der Membranaktor beispielsweise in einer Pumpenfunktion und/oder einer Ventilfunktion betrieben werden. Für eine Pumpenfunktion wird die Membran in einer Weise wellenförmig be¬ wegt, dass wiederkehrend eine Verdrängung eines Fluidvolumens längs einer vorgebbaren Förderrichtung erfolgt. Für eine Ven¬ tilfunktion wird die Membran derart mit Bewegungskräften beaufschlagt, dass sie einen freien Querschnitt des Fluidkanals verengt oder vollständig verschließt. Alternativ kann vorge¬ sehen werden, dass die Magnetanordnung und der Supraleiter derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Membran in einer Ausgangsstellung ohne Einleitung von Bewegungskräften den freien Querschnitt des Fluidkanals verschließt und bei einer Einleitung von Bewegungskräften eine zumindest teilweise Freigabe des Fluidkanals erfolgt. Besonders vorteilhaft ist eine Kombination beider Betriebsweisen, so dass zeitweilig eine Förderfunktion für ein Fluid und zeitweilig eine Ventil funktion für das Fluid durch den Membranaktor verwirklicht wird.
Zweckmäßig ist es, wenn den elektrischen Spulen eine Steuereinrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie zuge ordnet ist, um eine gezielte Deformation der Membran zu ermöglichen. Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor oder Mikrocontroller, der in einer Weise programmiert ist, um die gewünschte Funktion des Membranaktors verwirklichen zu können. Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Leistungsschalter, insbesondere Transistoren, mit deren Hilfe Steuersignale der Steuereinrichtung dazu genutzt werden können, elektrische Leistung von einer Stromquelle an die wenigstens eine Spule bereitzustellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steu ereinrichtung einen oder mehrere Sensoren, insbesondere Stromsensoren und/oder Bewegungssensoren und/oder Positions- sensoren umfasst, um eine Rückkopplung von tatsächlich statt findenden Bewegungen der Membran in den Mikroprozessor oder Mikrocontroller zu ermöglichen und damit gegebenenfalls eine Regelung der Bewegung der Membran zu gewährleisten.
Vorteilhaft ist es, wenn den Permanentmagneten jeweils Aktoren zugeordnet sind, die für eine Verlagerung des jeweiligen Permanentmagneten oder von Gruppen von Permanentmagneten aus gebildet sind und die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, die zur Ansteuerung der Aktoren ausgebildet ist, um ei ne gezielte Deformation der Membran zu ermöglichen. Bei dieser Ausführungsform wird eine Einflussnahme auf das System aus Supraleiter und der mit einer Magnetfolie oder mit Perma nentmagneten versehenen oder aus Magnetfolie bestehenden Membran durch eine Veränderung einer räumlichen Anordnung von zusätzlichen Permanentmagneten erzielt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Membranaktors mit einer randsei - tig an einem plattenförmigen Supraleiter festgelegten, mit einer magnetisierten Magnetfolie ausgebildeten Membran und mehreren am Supraleiter angeordneten elektrischen Spulen zur lokalen Auslenkung der Membran,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Membranaktors, bei dem gegenüberliegend zu einem plattenförmigen Supraleiter eine elastische Membran vorgesehen ist, an der mehrere elektrische Spulen angeordnet sind, um eine lokale Deformation der Membran in Wechselwirkung mit dem Supraleiter bewirken zu können,
Figur 3 eine schematische Seitenansicht einer dritten Aus- führungsform eines Membranaktors, bei dem eine elastische Membran mit einer Vielzahl von Permanentmagneten versehen ist und dem Supraleiter an einer der Membran entgegengesetzten Oberfläche mehrere elektrische Spulen zugeordnet sind, und
Figur 4 eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform des
Membranaktors gemäß der Figur 1. Eine in den Figuren 1 und 4 schematisch dargestellte erste Ausführungsform eines Membranaktors 1 umfasst als wesentliche Komponenten eine flexible Membran 2, einen exemplarisch plat- tenförmig, insbesondere als Planparallelplatte ausgeführten, Supraleiter 3 aus einem Material, das bei Erreichen oder Unterschreiten einer materialspezifischen Sprungtemperatur supraleitende Eigenschaften aufweist, sowie mehrere am Supraleiter 3 angeordnete elektrische Spulen 4. Wahlweise können die Spulen an einer der flexiblen Membran 2 abgewandten Oberfläche des Supraleiters 3 und/oder an einer der flexiblen Membran 2 zugewandten Oberfläche des Supraleiters 3 angebracht sein. Bei der Darstellung der Figur 1 wird davon ausgegangen, dass die Spulen 4 an der der flexiblen Membran 2 abgewandten Oberfläche des Supraleiters 3 angebracht sind. Die gestrichelt dargestellten Spulen 4 auf der der flexiblen Membran 2 zugewandten Oberfläche des Supraleiters 3 können alternativ oder ggf. ergänzend vorgesehen werden.
Mit Hilfe eines derartigen Membranaktors 1 kann durch gezielte Ansteuerung der elektrischen Spulen 4 eine Einflussnahme auf eine magnetische Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter 3 und der flexiblen Membran 2 und damit eine lokale Deformation der flexiblen Membran 2 hervorgerufen werden, wie dies in der Figur 1 durch die gestrichelt dargestellten, alternativen Formen der Membran 2 symbolisiert ist.
Beispielsweise kann ein derartiger Membranaktor 1 dazu genutzt werden, flüssige oder gasförmige Fluide oder rollfähige, insbesondere zylinderartige oder kugelförmige, Körper entlang wenigstens einer Erstreckungsrichtung der flexiblen Membran 2 zu fördern. Zur Verdeutlichung eines derartigen Fördervorgangs ist in der Figur 1 eine zu fördernde Kugel 5 eingezeichnet, die durch Wechselwirkung des Supraleiters 3 mit der flexiblen Membran 2 sowie durch gezielte Ansteuerung der elektrischen Spulen 4 in einer Weise lokal deformiert werden kann, dass sich die Membran 2 bereichsweise vom Supraleiter 3 entfernt und dabei die Kugel 5 anhebt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Membran 2 eine in vorgebbarer Weise magnetisierte Magnetfolie umfasst oder aus einer solchen Magnetfolie hergestellt ist. Da aufgrund der nur lokalen Deformation der flexiblen Membran 2 ein wellenförmiger Querschnitt für die flexible Membran 2 auftritt, erhält die Kugel 5 die Gelegenheit, an einer Flanke des Wellenbergs abzurollen und bewegt sich exemplarisch gemäß der Darstellung der Figur 1 nach rechts, wie dies durch die gestrichelt dargestellte Kugel 5 im rechten Bereich der Figur 1 symbolisiert ist.
Um eine tatsächliche Bewegung der flexiblen Membran 2 gegenüber dem Supraleiter 3 zu verhindern, ist die flexible Membran 2 jeweils endseitig entlang der kürzeren Kanten 6, 7 beispielhaft kontaktlos mittels leistenförmiger , permanentmagnetischer Abstandshalter 8, 9 an dem Supraleiter 3 festgelegt. Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass die flexible Membran 2 aufgrund der zugeordneten Magnetfolie keine gummielastischen Eigenschaften aufweist, so dass eine Erstreckung der flexiblen Membran 2 entlang ihrer längeren Kanten 10, 11 größer als eine Erstreckung des Supraleiters 3 in diese Richtung ist. Dadurch weist die flexible Membran 2 aufgrund der Festlegung durch die Abstandshalter 8, 9 am Supraleiter 3 stets eine Krümmung auf. Ferner wird davon ausgegangen, dass die flexible Membran 2 biegeschlaff ist und ohne Einwirkung von Magnetkräften bereichsweise auf dem Supraleiter 3 aufliegt.
Für eine Inbetriebnahme des Membranaktors 1 wird zunächst davon ausgegangen, dass der Supraleiter 3 auf einer Temperatur oberhalb seiner Sprungtemperatur temperiert ist. Die flexible Membran 2 liegt beispielsweise auf einem nicht dargestellten Abstandshalter auf und ist somit beabstandet von der der Oberfläche 12 des Supraleiters 3. Die elektrischen Spulen 4, die gemäß der Darstellung der Figur 4 in einer Spulenmatrix mit in Längs- und Querrichtung gleicher Teilung t angeordnet sind, weisen keine Beaufschlagung mit elektrischer Energie auf. Desweiteren ist die Magnetfolie 14 der flexiblen Membran 2, die sich über die gesamte Ausdehnung der dem Supraleiter 3 zugewandten Oberfläche der flexiblen Membran 2 erstreckt, vorzugsweise jeweils bereichsweise, insbesondere kreisförmig, magnetisiert . Die magnetisierten Flächen der Magnetfolie 14 können in der gleichen Weise wie die Spulen 4 in der Spulenmatrix angeordnet sein, die ebenfalls durch die gestrichelten Kreiskonturen in der Figur 4 angedeutet ist. Ferner ist exemplarisch vorgesehen, dass eine Magnetisierung der Magnetfolie 14 in den kreisförmigen Bereichen senkrecht zur Darstellungsebene der Figur 4 gewählt ist.
Ausgehend von dieser Situation findet zunächst eine Abkühlung des Supraleiters 2 mittels einer nicht näher dargestellten Kühleinrichtung, bei der es sich beispielsweise um einen Kryostaten mit einer elektrisch betreibbaren Wärmepumpe oder einem Vorratstank für verflüssigtes Gas, insbesondere verflüssigten Stickstoff, handeln kann, statt. Die Kühlung des Supraleiters 3 wird durch die randseitig unterhalb des Supraleiters 3 in der Figur 1 dargestellten Pfeile symbolisiert, die den hierbei aus dem Supraleiter 3 stattfindenden Wärmeab- strom symbolisieren. Bei der Abkühlung auf bzw. unter die Sprungtemperatur „speichert" der Supraleiter 3 das von der flexiblen Membran 2 bzw. den magnetisierten Bereichen der zugeordneten Magnetfolie 14 jeweils lokal bereitgestellte Magnetfeld und wirkt bei Beibehaltung oder fortdauernder Unterschreitung der Sprungtemperatur einer Veränderung dieses Magnetfelds entgegen. Wenn nun nach Erreichen oder Unterschreiten der Sprungtemperatur eine Energieversorgung einzelner Spulen 4 mit elektrischer Energie erfolgt, bilden sich vorzugsweise in vertikaler Richtung gemäß der Darstellungsebene der Figur 1 ausgerichtete Spulenmagnetfelder aus, die die vorhandenen Magnetfelder abschwäche oder verstärken, so dass eine lokale Abstoßung oder Anziehung der flexiblen Membran 2 bewirkt wird. Dementsprechend wird die flexible Membran 2 durch geeignete An- steuerung der elektrischen Spulen 4 deformiert und kann bei geeigneter Energiebeaufschlagung der elektrischen Spulen 4 eine wellenförmige Bewegung ausführen, wie dies durch die verschiedenen Formen der flexiblen Membran 2 in der Darstellung der Figur 1 symbolisiert ist. Bevorzugt werden die elektrischen Spulen 4 jeweils gruppenweise angesteuert, gemäß der Darstellung der Figur 4 beispielsweise spaltenweise, wodurch eine Wellenbewegung der flexiblen Membran 2 in Zeilenrichtung längs der längeren Kanten 10, 11 der Membran 2 durchgeführt werden kann.
Bei einer elastischen Ausgestaltung der flexiblen Membran 22, 42, wie sie in den Figuren 2 und 3 angedeutet ist, kann zusätzlich zu einer entlang der längeren Kante 10, 11 der Membran 2 verlaufenden Wellenbewegung auch eine Wellenbewegung in anderen Richtungen auf die jeweilige Membran 22, 42 eingeleitet werden.
Abweichend von der ersten Ausführungsform eines Membranaktors 1 ist bei der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsform eines Membranaktors 21 eine elastische flexible Membran 22 vorgesehen, die beispielsweise gummielastische Eigenschaf¬ ten aufweisen kann. An einer dem Supraleiter 23 zugewandten Oberfläche der flexiblen Membran 22 sind elektrische Spulen 24, insbesondere in einer Spulenmatrix, wie sie bereits aus der Figur 4 für die erste Ausführungsform des Membranaktors 1 bekannt ist, angeordnet. Die elektrischen Spulen 24 sind mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung elektrisch verbunden, die eine gezielte Ansteuerung der einzelnen elektrischen Spulen 24 innerhalb der Spulenmatrix ermöglicht. Dadurch kann eine lokale Deformation der Membran 22 bewirkt werden. Eine Inbetriebnahme des Membranaktors 21 gemäß der Figur 2 kann beispielsweise dahingehend erfolgen, dass zunächst auf die Oberfläche 32 des Supraleiters 23 mit Hilfe von ebenfalls nicht dargestellten Abstandshaltern eine nicht dargestellte plattenförmige oder folienartige Magnetanordnung aufgelegt wird, die den Supraleiter 23 zumindest nahezu vollständig überdeckt. Diese beabstandet vom Supraleiter 23 angeordnete Magnetanordnung ist vorzugsweise in gleicher Art mag- netisiert wie die Magnetfolie der flexiblen Membran 2 des Membranaktors 1 und dient als „Programmiermagnet" zur Aufprä- gung von Magnetfeldern auf den Supraleiter 23. Anschließend findet eine Abkühlung des Supraleiters 23 auf oder unterhalb seiner Sprungtemperatur statt, wodurch die lokalen Magnetfel¬ der der nicht dargestellten Magnetanordnung im Supraleiter 23 „gespeichert" werden. Anschließend wird die flexible Membran 22 mit den daran angebrachten elektrische Spulen 24 in den Einflussbereich des Supraleiters 23 gebracht wobei die flexible Membran 22 ohne eine Bestromung der elektrischen Spulen 24 zunächst einen von der Magnetanordnung bestimmten Abstand gegenüber dem Supraleiter 23 einnimmt. Bei gezielter Ansteuerung einzelner Spulen 24 kann nunmehr eine lokale Deformation der flexiblen Membran 22 in einer oder in mehreren Raumrichtungen bewirkt werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass je¬ weils randseitig angeordnete elektrische Spulen 24 mit einem im Wesentlichen konstanten Spulenstrom von der Steuereinrichtung beaufschlagt werden, um eine zumindest im Wesentlichen ortsfeste Festlegung der flexiblen Membran 22 gegenüber dem Supraleiter 23 zu ermöglichen. Bei geeigneter Auswahl des Spulenstroms für diese randseitigen elektrischen Spulen 24 kann eine gewisse Elastizität auch hinsichtlich der Festlegung gegenüber dem Supraleiter 23 bewirkt werden, so dass bei starker Deformation der flexiblen Membran 22 eine elastische Ausweichbewegung der jeweiligen randseitigen elektrischen Spulen 24 erfolgt und nach Abklingen der starken Deformation der flexiblen Membran 22 eine automatische Rückstellung dieser elektrischen Spulen 24 in ihre Ursprungsposition erfolgt.
Bei der in Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsform eines Membranaktors 41 ist ebenfalls exemplarisch von einer elastischen Ausführung der flexiblen Membran 42 auszugehen. Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform des
Membranaktors 21, wie sie in der Figur 2 dargestellt ist, sind bei dem Membranaktor 41 Permanentmagnete 55 in einer Magnetmatrix, die exemplarisch der Spulenmatrix des
Membranaktors 1 entsprechen kann, an der flexiblen Membran 42 angeordnet. Der Aufbau des Supraleiters 43 mit den zugeordneten elektrischen Spulen 44 entspricht der Aufbauweise gemäß dem Membranaktor 1. Im Ergebnis unterscheidet sich der Membranaktor 41 von dem Membranaktor 1 dadurch, dass aufgrund der Anbringung einzelner Permanentmagnete 55 an der flexiblen Membran 42 der Werkstoff für die flexible Membran 42 elastisch gewählt werden kann, so dass Deformationen der flexiblen Membran 42 in mehreren Raumrichtungen vorgesehen werden können. Eine randseitige Festlegung der flexiblen Membran 42 erfolgt durch die randseitig angeordneten Permanentmagnete 55, die in Wechselwirkung mit dem Supraleiter 43 stehen und denen exemplarisch keine elektrischen Spulen 44 zugeordnet sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass eine „Speicherung" von Magnetfeldern im Supraleiter 43 während einer Abkühlung auf bzw. unter seine Sprungtemperatur dergestalt vorgenommen wird, dass die Permanentmagnete 55 der flexiblen Membran 42 kontaktlos gegenüber dem Supraleiter 43 angeordnet sind.
Bei einer Abwandlung der in Figur 1 dargestellten ersten Aus- führungsform eines Membranaktors 1 ist gegenüberliegend zur flexiblen Membran 2 ein Wandabschnitt 16 angeordnet, der zusammen mit der flexiblen Membran 2 einen Fluidkanal 17 begrenzt. Gegebenenfalls sind quer zum Wandabschnitt 16 und zur Membran 2 noch weitere, in der Figur 1 nicht dargestellte, insbesondere starre, Wandabschnitte vorgesehen, so dass ein seitlich abgeschlossener Fluidkanal 17 entsteht. In diesem Fluidkanal 17 kann durch eine wellenförmige Wanderbewegung der flexiblen Membran 2 aufgrund entsprechender Ansteuerung der elektrischen Spulen 4 eine Förderbewegung für ein Fluid bewirkt werden. Alternativ kann bei geeigneter Anordnung des Wandabschnitts 16 gegenüber der flexiblen Membran 2 bei geeigneter Auslenkung der flexiblen Membran 2 eine vollständige Blockierung des Fluidkanals 17 zur Bewirkung einer Ventil - funktion erzielt werden.

Claims

Ansprüche
1. Membranaktor mit einer flexiblen Membran (2; 22; 42) und mit einer Aktoreinrichtung (3, 4; 23, 24; 43, 44, 55), die zur bereichsweisen Einleitung von Bewegungskräften auf die Membran (2; 22; 42) ausgebildet ist, um eine lokale Deformation der Membran (2; 22; 42) zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoreinrichtung (3, 4; 23, 24; 43, 44, 55) wenigstens einen Supraleiter (3; 23; 43) und wenigstens eine Magnetanordnung (14; 24; 44, 55) umfasst, deren magneti sehe Wechselwirkung mit dem wenigstens einen Supraleiter (3; 23; 43) die Bewegungskräfte auf die Membran (2; 22; 42) bestimmt .
2. Membranaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung wenigstens einen Permanentmagnet (14; 55), vorzugsweise mehrere Permanentmagnete (14; 55), insbesondere mehrere flächig zur Membran (2; 42) verteilte Permanentmagnete (14; 55), umfasst.
3. Membranaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Magnetanordnung wenigstens eine Spule (4; 24; 44), vorzugsweise mehrere Spulen (4; 24; 44), insbesondere mehrere flächig zur Membran (2; 22; 42) verteilte Spulen (4; 24 ; 44 ) , umfasst .
4. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung eine der Memb ran (2) zugeordnete, insbesondere stoffschlüssig mit der Membran (2) verbundene, flexible und bereichsweise magneti- sierte Magnetfolie (14) umfasst oder dass die Membran (2) al Magnetfolie (14) ausgebildet ist.
5. Membranaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung mehrere der Membran (42) zugeordnete, vorzugsweise an einer Oberfläche der Membran (42) in gleicher Teilung angeordnete, insbesondere jeweils in gleicher Weise magnetisierte , Permanentmagnete (55) umfasst .
6. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der Supraleiter (3; 23; 43) plat- tenförmig, mit einer vorgebbaren, insbesondere ebenen, Oberfläche (12) ausgebildet ist.
7. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass an einer der Membran (2; 42) zuge wandten oder abgewandten Oberfläche des Supraleiters (3; 43) mehrere, vorzugsweise in gleicher Teilung angeordnete, elekt rische Spulen (4; 44) angebracht sind.
8. Membranaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Membran (22) mehrere, vorzugswei se in gleicher Teilung angeordnete, elektrische Spulen (24) angeordnet sind.
9. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Membran (2; 22; 42) bereichs- weise, insbesondere randseitig, vorzugsweise kontaktlos, an einem Rahmen oder am Supraleiter (3; 23; 43) festgelegt ist.
10. Membranaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (22; 42) bereichsweise, ins besondere randseitig, mit Magnetmitteln (24; 55) versehen ist, die für eine magnetische Wechselwirkung mit dem Supraleiter (23; 43) für eine, vorzugsweise flexibel bewegliche, insbesondere kontaktlose, Festlegung der Membran (22; 42) am Supraleiter (23; 43) ausgebildet sind.
11. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Projektion der Membran (2; 22; 42) auf den wenigstens einen Supraleiter (3; 23; 43) den wenigstens einen Supraleiter (3; 23; 43) zumindest im Wesent liehen, vorzugsweise nahezu, insbesondere vollständig, überdeckt .
12. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) zwischen dem we nigstens einen Supraleiter (3) und einer Begrenzungsfläche (16) angeordnet ist, um mit der Begrenzungsfläche (16) einen Fluidkanal (17) für ein strömendes Fluid zu begrenzen.
13. Membranaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den elektrischen Spulen (4; 24; 44) eine Steuereinrichtung zur Bereitstellung von elektrischer Energie zugeordnet ist, um eine gezielte Deformation der Membran (2, 22; 42) zu ermöglichen.
14. Membranaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Permanentmagneten jeweils Aktoren zugeordnet sind, die für eine Verlagerung des jeweiligen Permanentmagneten oder von Gruppen von Permanentmagneten ausgebildet sind und die mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, die zur An- steuerung der Aktoren ausgebildet ist, um eine gezielte De¬ formation der Membran zu ermöglichen.
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