本發(fā)明涉及一種帶有多個彼此鄰近布置在支撐面上的永磁體組的永磁體組件，該永磁體組分別包括至少一個橫向于支撐面磁化的中央磁體和多個平行于支撐面磁化的邊界磁體對，其中邊界磁體對中的每個包圍至少一個中央磁體并且具有反向地磁化的邊界磁體。此外本發(fā)明涉及一種永磁體裝置。

背景技術(shù)：

文件US8,009,001B1公開了所謂的第二級的(zweiter Ordnung)超海爾貝克永磁體組件(Hyper-Halbach-Permanentmagnetanordnung)，其包括大量彼此鄰近布置的永磁體并且形成帶有行和列的矩形的矩陣，在這些行和列中第一排的永磁體的相應(yīng)的磁場如此布置，即使得這些磁場確定第一級的(erster Ordnung)傳統(tǒng)的海爾貝克布置并且在這些磁場中在永磁體組件的列方向上第二排和每個后面的排的永磁體組件的永磁體的相應(yīng)的磁場分別在逆時針方向上以圍繞垂直于列方向的軸線旋轉(zhuǎn)的方式通過相對于直接之前的行的磁場相繼的90度旋轉(zhuǎn)而取向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種帶有改善的磁效率的永磁體組件和永磁體裝置。

該任務(wù)對于開頭提及的類型的永磁體組件利用權(quán)利要求1的特征解決。在此設(shè)置成，所述至少一個中央磁體關(guān)聯(lián)有至少三個在不同的方向上磁化的邊界磁體對。通過該措施能夠以適宜的方式考慮，所述至少一個中央磁體的磁通量基于垂直于設(shè)置在至少一個中央磁體之下的支撐面的面法線具有至少基本上旋轉(zhuǎn)對稱的通量密度分布。該通量密度分布能夠通過所述至少三個邊界磁體對相比于在現(xiàn)有技術(shù)中的情況(在該情況中僅僅兩個與所述至少一個中央磁體有關(guān)的邊界磁體對起作用)更適宜地被影響。由此根據(jù)本發(fā)明避免了：所述至少一個中央磁體的磁通量的份額(該份額在兩個與所述至少一個中央磁體相關(guān)聯(lián)的邊界磁體對旁邊起作用)如在常規(guī)的海爾貝克永磁體組件中那樣由于設(shè)置在該處的空隙能夠在沒有通過邊界磁體的引導(dǎo)的情況下流動或如在第二級的超海爾貝克永磁體組件中那樣借助于以不適宜的方式相對于磁通量的該份額取向的邊界磁體被引導(dǎo)。相反地所述至少三個邊界磁體對保證了適宜地使用所述至少一個中央磁體的磁通量以及由此力爭改善對于永磁體組件的磁效率。

如此的永磁體組件能夠例如用于承載系統(tǒng)或運(yùn)載系統(tǒng)，在該支承系統(tǒng)或運(yùn)載系統(tǒng)中與永磁體組件處于而置地布置有冷卻到其轉(zhuǎn)變溫度以下的超導(dǎo)體，該超導(dǎo)體通過排斥永磁體組件的磁通量能夠相對于永磁體組件確定懸浮間隙并且因此能夠沒有接觸地被支承。在此超導(dǎo)體能夠可選擇地是I型超導(dǎo)體或II型超導(dǎo)體，其中在兩種情況中尤其使用超導(dǎo)體的抗磁性的性質(zhì)以用于相對于永磁體組件的無接觸的支承。

本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的對象。

適宜的是，邊界磁體對的磁化分別確定磁體軸線并且邊界磁體對的磁體軸線優(yōu)選地在共同的交點(diǎn)中(尤其在中點(diǎn)中)與所述至少一個中央磁體相交。邊界磁體對中的每對包括兩個邊界磁體，該兩個邊界磁體反向地被磁化，其中所述至少一個中央磁體布置在相應(yīng)的邊界磁體對的兩個邊界磁體之間。為了保證有利地影響穿過邊界磁體對的所述至少一個中央磁體的磁通量，邊界磁體的相應(yīng)的磁化的空間的定向如此取向，即使得通過邊界磁體對中的每對分別確定磁體軸線并且該磁體軸線與所述至少一個中央磁體相交。

在本發(fā)明的另外的設(shè)計方案中設(shè)置成，邊界磁體對的邊界磁體分別完全相反地布置在所述至少一個中央磁體處。優(yōu)選地設(shè)置成，邊界磁體分別鄰接地布置在至少一個中央磁體的彼此相反的表面區(qū)域處，以為了保證用于永磁體組的盡可能適宜的充填密度。在關(guān)于至少一個中央磁體完全相反地布置邊界磁體對時與相應(yīng)的中央磁體相關(guān)聯(lián)的全部邊界磁體對的磁體軸線優(yōu)選地在相應(yīng)的中央磁體的共同的點(diǎn)中尤其在中點(diǎn)中相交。

有利的是，邊界磁體構(gòu)造成方形尤其立方形。由此保證了在用于永磁體的最大的充填密度和用于永磁體的制造費(fèi)用之間的適宜的折衷。

優(yōu)選地設(shè)置成，至少一個與所述至少一個中央磁體相關(guān)聯(lián)的邊界磁體對包括兩個邊界磁體，該兩個邊界磁體傾斜地(尤其對角地)相對于其外緣被磁化。在永磁體通常構(gòu)造成方形(尤其立方形)的情況下設(shè)置有關(guān)于外緣磁化的平行的取向由此在應(yīng)用如此的永磁體作為用于永磁體組的邊界磁體中產(chǎn)生不適宜的充填密度，而通過至少一個邊界磁體對的傾斜的磁化保證了在充填密度和用于至少一個中央磁體的磁通量的引導(dǎo)區(qū)段之間的適宜的折衷。特別地優(yōu)選地設(shè)置成，邊界磁體分別構(gòu)造成立方形并且磁化平行于相應(yīng)的邊界磁體的外面中的一個的對角線取向。

在本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案中設(shè)置成，所述至少一個中央磁體構(gòu)造成方形，優(yōu)選地立方形，尤其幾何形狀上與邊界磁體一致。由此可得到用于永磁體組件的有利的充填密度并且由此也得到適宜的通量密度分布。特別地優(yōu)選地所述至少一個中央磁體具有與邊界磁體相同的立方體幾何結(jié)構(gòu)并且僅僅通過其磁化的空間的取向相對于邊界磁體區(qū)分。

適宜的是，所述至少一個中央磁體和邊界磁體以可預(yù)設(shè)的間隔分別彼此鄰接地布置。優(yōu)選地設(shè)置成，所述至少一個中央磁體和邊界磁體以矩陣布置分別以面的方式彼此鄰接地布置，其中在第一空間方向上的矩陣的間隔與在第二空間方向上的矩陣的間隔一致并且兩個空間方向確定了平行于支撐面取向的平面。

在本發(fā)明的另外的設(shè)計方案中設(shè)置成，鄰近布置的永磁體組的中央磁體和相關(guān)聯(lián)的邊界磁體對分別反向地被磁化。在將多個如此構(gòu)造的永磁體組編組成永磁體組件時可得到最大的通量密度，該最大的通量密度的值大于從現(xiàn)有技術(shù)中已知的永磁體組件。

優(yōu)選地設(shè)置成，在鄰近布置的永磁體組之間分別布置有永磁體條，該永磁體條分別平行于在鄰近布置的永磁體組之間的間距被磁化。優(yōu)選地鄰近的永磁體組在彼此具有間距的情況下布置，其與用于邊界磁體和中央磁體的組件的在空間方向中的一個上的間隔相應(yīng)。這使應(yīng)用用于中央磁體、邊界磁體以及在永磁體組之間待布置的永磁體條的相同的永磁體成為可能，由此制造永磁體組件能夠費(fèi)用適宜地實(shí)現(xiàn)。

有利的是，支撐面構(gòu)造為平面并且永磁體組在平面上分別具有矩形的尤其正方形的投影面。或者支撐面能夠僅僅是虛擬的面，例如永磁體組件的上側(cè)或下側(cè)，或者支撐面是支承元件例如支撐板的表面，永磁體組件布置在該表面上。通過永磁體組的矩形的尤其正方形的設(shè)計方案用于相應(yīng)的永磁體組的永磁體能夠以費(fèi)用適宜的方式由立方形的尤其方形的永磁體制造并且此外保證用于永磁體組件的期望的高的充填密度以及從其中產(chǎn)生的高的通量密度。

本發(fā)明的任務(wù)也通過帶有多個彼此鄰近布置在支撐面上的永磁體組的永磁體裝置解決，該永磁體組分別包括至少一個橫向于支撐面磁化的中央磁體和多個平行于支撐面磁化的邊界磁體，其中邊界磁體中的每個鄰接中央磁體，其特征在于，所述至少一個中央磁體關(guān)聯(lián)有至少三個在不同的方向上磁化的邊界磁體。優(yōu)選地設(shè)置成，邊界磁體分別成對地構(gòu)造成帶有彼此反向的磁化。備選地能夠設(shè)置成，所述至少一個中央磁體關(guān)聯(lián)有奇數(shù)數(shù)量的邊界磁體，該邊界磁體優(yōu)選地以相同的角度間隔圍繞中央磁體布置。優(yōu)選地中央磁體構(gòu)造成圓柱形并且邊界磁體基于中央磁體的旋轉(zhuǎn)對稱軸線分別在徑向的方向上磁化。

附圖說明

本發(fā)明的有利的實(shí)施方式在圖紙中示出。在此：

圖1顯示了帶有一個中央磁體和四個邊界磁體對的永磁體組的第一實(shí)施方式的俯視圖，

圖2顯示了帶有兩個中央磁體和五個邊界磁體對的永磁體組的第二實(shí)施方式的俯視圖，

圖3顯示了帶有四個中央磁體和六個邊界磁體對的永磁體組的第三實(shí)施方式的俯視圖，

圖4顯示了帶有兩個傾斜地取向的邊界磁體對的作為永磁體組的第一實(shí)施方式的變型方案的永磁體組的第四實(shí)施方式的俯視圖，

圖5顯示了帶有一個構(gòu)造成圓柱形的中央磁體和三個邊界磁體對的永磁體組的第五實(shí)施方式的俯視圖，

圖6顯示了帶有一個中央磁體的永磁體組的第六實(shí)施方式的俯視圖，該中央磁體具有正方形的橫截面并且在該永磁體組中邊界磁體對中的兩對傾斜地取向，

圖7顯示了永磁體組件的俯視圖，該永磁體組件包括根據(jù)第一實(shí)施方式的多個永磁體組以及布置在其之間的永磁體條，并且

圖8顯示了根據(jù)圖7的永磁體組件的正視圖，該永磁體組件帶有懸浮地布置在其上的超導(dǎo)體。

具體實(shí)施方式

在根據(jù)圖1到6的永磁體組和根據(jù)圖7和8的永磁體組件的實(shí)施方式的下文的描述中分別以此為出發(fā)點(diǎn)，即示出的永磁體關(guān)于示圖平面布置在唯一的層中并且在垂直于示圖平面的方向上始終具有相同的厚度。在實(shí)踐中能夠設(shè)置成，在多個層中相疊布置多個永磁體組和/或單個的永磁體實(shí)施成帶有不同的厚度。

在永磁體組1的在圖1中示出的第一實(shí)施方式中中央磁體2由總體四個邊界磁體對3,4,5,6包圍。示范性地設(shè)置成，如此選擇用于中央磁體2的磁化，即使得南極位于中央磁體2的上側(cè)。邊界磁體對3到6的邊界磁體7到14具有平行于圖1的示圖平面取向的磁化，該磁化利用描繪的箭頭象征。在此純粹示范性地以此為出發(fā)點(diǎn)，即箭頭方向象征在相應(yīng)的邊界磁體7到14內(nèi)部的磁化方向。在邊界磁體對3到6中的每對中分別成對地布置的邊界磁體7和9，8和10，11和13以及12和14彼此在相反的方向上被磁化。此外設(shè)置成，全部的邊界磁體對3到6如此布置在中央磁體2處，即使得磁通量在相應(yīng)的邊界磁體7到14中遠(yuǎn)離中央磁體2指向。邊界磁體7和8，9和10具有平行于外緣的磁化，與此相應(yīng)地該邊界磁體7到10的磁化垂直于在中央磁體2和相應(yīng)的邊界磁體7到10之間的接觸面取向。與此相反，邊界磁體11到14具有傾斜的磁化，該傾斜的磁化示范性地平行于相應(yīng)的邊界磁體11到14的在圖1中可見的表面的面對角線取向。通過邊界磁體11到14的該傾斜的磁化與中央磁體2和邊界磁體7到14的布置相結(jié)合可在帶有相互垂直地取向的行和列和恒定的間隔(鄰近的邊界磁體7到14和中央磁體2的中點(diǎn)的間距)的矩陣中實(shí)現(xiàn)緊湊的永磁體組1。在下文更詳細(xì)地描述的圖7和8中除了上文描述的永磁體組1外還應(yīng)用了永磁體組111，該永磁體組111通過以下方式區(qū)分于上文描述的永磁體組1，即中央磁體112的磁化在相反的方向上取向并且邊界磁體7到18的磁化與上文描述的永磁體組1相比也在相反的方向上取向。

在永磁體組21的在圖2中示出的第二實(shí)施方式中不同于永磁體組1設(shè)置有兩個中央磁體22,23，該兩個中央磁體22,23以相同的間隔并且利用同向的磁化布置并且該兩個中央磁體22,23由邊界磁體7到16包圍。在永磁體組21中邊界磁體7,9和10與中央磁體22的側(cè)面相對而置地布置，而邊界磁體8,15和16與中央磁體23的側(cè)面相對而置地布置。傾斜地磁化的邊界磁體11到14分別布置在永磁體組21的拐角區(qū)域中。在此邊界磁體7和9，8和10，11和13，12和14分別形成邊界磁體對3到6，另外的邊界磁體15和16形成邊界磁體對24。在永磁體組21的未示出的變型方案中兩個中央磁體22,23構(gòu)造為共同的中央磁體。

在永磁體組31的在圖3中示出的第三實(shí)施方式中不同于永磁體組1設(shè)置有四個中央磁體32,33,34和35，該四個中央磁體32,33,34和35以相同的間隔并且利用同向的磁化布置并且該四個中央磁體32,33,34和35由邊界磁體7到18包圍。在永磁體組31中邊界磁體7和17與中央磁體32的側(cè)面相對而置地布置，邊界磁體15和18與中央磁體33的側(cè)面相對而置地布置，邊界磁體8和16與中央磁體34的側(cè)面相對而置地布置并且邊界磁體9和10與中央磁體35的側(cè)面相對而置地布置。傾斜地磁化的邊界磁體11到14分別布置在永磁體組31的拐角區(qū)域中。在此邊界磁體7和9，8和10，11和13，12和14分別形成邊界磁體對3到6，另外的邊界磁體15和16形成邊界磁體對24并且附加的邊界磁體17和18形成邊界磁體對36。在永磁體組31的未示出的變型方案中四個中央磁體32,33,34和35構(gòu)造為共同的中央磁體。

永磁體組41的在圖4中示出的第四實(shí)施方式類似于永磁體組1包括中央磁體42以及八個邊界磁體7到10以及43到46，其中不同于永磁體組1代替傾斜地磁化的邊界磁體11到14在永磁體組41的拐角區(qū)域中使用平行于其外緣磁化的邊界磁體43到46并且在此邊界磁體43到46布置成相對于中央磁體42轉(zhuǎn)動了45度。由此在磁方面得到如在永磁體組1中類似的效果，其中基于應(yīng)用的面積的較不適宜的充填密度和因此較低的磁通量的缺點(diǎn)與使用標(biāo)準(zhǔn)化的邊界磁體15到18的優(yōu)點(diǎn)對立。這通過永磁體組1的在圖4中用虛線描繪的輪廓被闡明。

在永磁體組51的在圖5中示出的第五實(shí)施方式中不同于到現(xiàn)在為止描述的實(shí)施方式設(shè)置有圓柱形或中央磁體52，該中央磁體52純粹示范性地由三個邊界磁體對53,54和55包圍。三個邊界磁體對53,54和55示范性地以彼此120度的角度間隔并且相對于中央磁體52沿直徑地(diametral，有時候稱為完全相反地)布置。在此邊界磁體對53由邊界磁體7和10形成，而邊界磁體對54由邊界磁體56和58形成并且邊界磁體對55由邊界磁體57和59形成。在圖5中同樣用虛線描繪了永磁體組1的輪廓。

永磁體組71的在圖6中示出的第六實(shí)施方式是根據(jù)圖4的永磁體組41的變型方案，在該變型方案中在與對于永磁體組41相同的投影面上在應(yīng)用相同的邊界磁體7到10和15到18以及明顯地更大的中央磁體72的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)基于應(yīng)用的面積更適宜的充填密度以及因此更大的磁通量。用于永磁體組71的相比于永磁體組1大了約百分之60的面積消耗至少部分地以如下的方式補(bǔ)償，即對于全部的邊界磁體7到10和15到18能夠使用一致的方形的永磁體。在此同樣用虛線描繪了永磁體組1的輪廓。

在圖7和8中示出的永磁體組件100純粹示范性地由兩個永磁體組1和兩個永磁體組111形成。在此在永磁體組1和111之間分別布置有永磁體條101,102,103和104。永磁體條101到104示例性地跨越在鄰近的永磁體組1,111之間的間距105，其中示范性地相應(yīng)于在永磁體組1或111內(nèi)部的永磁體的間隔選擇間距105。永磁體條101到104示例性地由與永磁體組1,111的邊界磁體7到10相同的永磁體形成并且在相應(yīng)的永磁體條101到104內(nèi)部具有同向的磁化。鄰近布置的并且通過永磁體條101到104彼此關(guān)聯(lián)的永磁體組1,111分別以反向的方式磁化，由此鄰近的永磁體組1,111的中央磁體2,112在其在圖7中可識別的上側(cè)處或者具有其磁性的北極或者具有其磁性的南極。依賴于中央磁體2,112的磁化的取向邊界磁體7到14分別具有朝向相應(yīng)的中央磁體2,112指向的或遠(yuǎn)離中央磁體2,112指向的磁化。

在根據(jù)圖8的正視圖中可看出用于邊界磁體7到14的純粹示范性地方形地選擇的幾何結(jié)構(gòu)。為了將在該正視圖中可見的具有平行于外緣取向的磁化的邊界磁體7,9和10與具有相對于外緣傾斜地取向的磁化的邊界磁體11,12,13和14相區(qū)分，在圖8中傾斜地磁化的邊界磁體11到14不僅設(shè)有其在外表面處起作用的磁極的標(biāo)記符號而且設(shè)有箭頭。此外可從圖8中看出，全部的邊界磁體的磁化平行于支撐面106取向，該支撐面106純粹示范性地是板107的表面，永磁體組1和永磁體條101到104布置在該表面上。

為了說明對于永磁體組件100的使用情況在永磁體組件100的與板107相反的側(cè)邊上布置有純粹示范性地構(gòu)造成板形的超導(dǎo)體108，該超導(dǎo)體108能夠例如由材料如氧化釔鋇銅(YBCO)制造并且該超導(dǎo)體108能夠例如用作用于未示出的運(yùn)載物的支架。示例性地以此為出發(fā)點(diǎn)，即超導(dǎo)體108冷卻到在其材料特有的轉(zhuǎn)變溫度之下的溫度并且在冷卻過程期間加載有永磁體組件100的磁通量，由此超導(dǎo)體108相對于永磁體組件100占據(jù)懸浮狀態(tài)并且相對于永磁體組件100具有依賴于超導(dǎo)體的質(zhì)量和未示出的運(yùn)載物的可能設(shè)置的附加的質(zhì)量的懸浮間隙。