專利名稱：存儲(chǔ)或運(yùn)送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲(chǔ)或運(yùn)送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通?，F(xiàn)代倉庫是高擱板倉庫，其中貨物借助人員驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人或叉車進(jìn)行存儲(chǔ)和 取回。這種過程難于并行操作并且總體上耗費(fèi)時(shí)間
發(fā)明內(nèi)容

問題 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種靈活的存儲(chǔ)和運(yùn)輸系統(tǒng)。
方案 該問題通過具備獨(dú)立權(quán)利要求特征的本發(fā)明來解決。本發(fā)明具有優(yōu)勢的發(fā)展在從 屬權(quán)利要求書中表征。因此，所有權(quán)利要求中的用詞通過引用方式包含在說明書的內(nèi)容中。 本發(fā)明還覆蓋獨(dú)立權(quán)利要求和/或從屬權(quán)利要求的任何優(yōu)選組合，特別是所提及的全部組合。 符合本發(fā)明的存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)具有電磁表面區(qū)域(surface-area)馬達(dá)，該馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸裝置。特別是，移動(dòng)臺(tái)板或安裝在輪子或輥?zhàn)由系呢涇囉米鬟\(yùn)輸裝置。表面區(qū)域 馬達(dá)具有多個(gè)活動(dòng)換能器，它們可以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇艌隽?，以作用在運(yùn)輸裝置上。相對于表面 區(qū)域馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)來說，運(yùn)輸裝置設(shè)計(jì)成被動(dòng)式的。換能器可以分開，也可以布置，用于表面 區(qū)域馬達(dá)的期望幾何結(jié)構(gòu)。用于金屬檢測的至少一個(gè)設(shè)備集成在表面區(qū)域馬達(dá)中。
因此，根據(jù)本發(fā)明，所述問題這樣解決可以組合并可以聯(lián)網(wǎng)以形成該平臺(tái)且產(chǎn)生 由控制系統(tǒng)控制的磁場的換能器導(dǎo)致運(yùn)輸裝置進(jìn)行物流引導(dǎo)。此外，換能器具有線路和接 口用于提供動(dòng)力和信息，用于系統(tǒng)本身消耗或者外部消耗。磁場的尺寸、形式和隨著時(shí)間的 頻率可以個(gè)別配置，磁場在運(yùn)輸裝置的銜鐵上施加力。銜鐵優(yōu)選由鐵磁性元件構(gòu)成。此外， 換能器運(yùn)輸動(dòng)力和數(shù)據(jù)而不與運(yùn)輸裝置接觸。 本發(fā)明采用了電磁表面區(qū)域馬達(dá)的原理。換能器是電磁體，并且在芯體和線圈的 協(xié)助下，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇艌?，用于運(yùn)輸裝置的運(yùn)動(dòng)。 所述換能器經(jīng)由控制單元控制，該控制單元在操作過程中控制所述換能器或多個(gè)
換能器，以使運(yùn)輸裝置的位置和剛性通過所述換能器或多個(gè)換能器產(chǎn)生的力來變化。 因此，符合本發(fā)明的方法基本上允許經(jīng)由換能器施加的力發(fā)生變化，例如通過控
制單元上的適當(dāng)輸入進(jìn)行變化，以使運(yùn)輸裝置的位置發(fā)生變化。因此，可以通過適當(dāng)驅(qū)動(dòng)換
能器來產(chǎn)生任何期望的運(yùn)輸裝置運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，運(yùn)輸裝置可以具有不同尺寸和形狀。 本發(fā)明允許尺寸不同的運(yùn)輸裝置以自動(dòng)的方式、以環(huán)境友好的方式并且在同一時(shí)
間、在正確的時(shí)間、以正確的速度靈活地移動(dòng)到期望的位置并移動(dòng)正確的量。 符合本發(fā)明的運(yùn)輸系統(tǒng)可以集成到現(xiàn)有的用于物流、信息提供和電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和
過程中。
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符合本發(fā)明的平臺(tái)及其換能器可以用在多種領(lǐng)域。例如，可以用在物流倉庫中，表 現(xiàn)為自動(dòng)化的同時(shí)物體協(xié)調(diào)和物體移動(dòng)的形式。傾斜配裝的表面區(qū)域馬達(dá)允許在多個(gè)平面 和/或高度上借助磁性力進(jìn)行物流，例如在物體提升過程中。表面區(qū)域馬達(dá)還可以配裝到 墻壁、天花板或機(jī)架上，并且例如可以移動(dòng)垂直懸掛或吊在天花板上的運(yùn)輸裝置。
在生產(chǎn)區(qū)域，同樣可以靈活地支撐和/或控制材料流動(dòng)、數(shù)據(jù)流動(dòng)和動(dòng)力流動(dòng)。建 筑和/或創(chuàng)意元件的自動(dòng)移動(dòng)以及容器和生產(chǎn)系統(tǒng)的移動(dòng)同樣也是可行的。本發(fā)明可以用 在商業(yè)、公開和/或私人領(lǐng)域。除了程序應(yīng)用之外，平臺(tái)和/或表面區(qū)域馬達(dá)的創(chuàng)意組合也 是可行的。電力、數(shù)據(jù)、熱場和磁性力的受控傳輸允許適當(dāng)使用電氣地和/或機(jī)械地配置的 系統(tǒng)。 為了盡可能少的消耗能量，產(chǎn)生磁場的僅有的換能器是那些移動(dòng)運(yùn)輸裝置所必須 的換能器。為此，必須知道運(yùn)輸裝置的位置。所述位置從用于該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)得知，或者 可以借助集成在表面區(qū)域馬達(dá)內(nèi)的金屬檢測器來發(fā)現(xiàn)。 為了讓換能器形成靈活的可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，它們設(shè)計(jì)成可以在不接觸傳輸裝置或其他 換能器的情況下傳輸動(dòng)力或數(shù)據(jù)。 作為示例，為了傳輸?shù)哪康?，磁場可以進(jìn)行無線電頻率調(diào)制，在任何情況下這些磁 場是由為了運(yùn)輸裝置的運(yùn)動(dòng)而設(shè)置的電磁體產(chǎn)生的。動(dòng)力供應(yīng)以及與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換 則可以借助換能器產(chǎn)生的電磁場來實(shí)施。為此，換能器可以包含無線電頻率模塊和/或中 頻模塊、監(jiān)控單元和耦合單元，從而將電磁場配置在適當(dāng)?shù)念l率范圍，并且允許數(shù)據(jù)和/或 動(dòng)力交換。換能器用作發(fā)射器和/或接收器。 作為網(wǎng)絡(luò)部件，本發(fā)明傳送電力和數(shù)據(jù)兩者，用于其自身消耗并用于外部用戶。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方式中，換能器包含觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)連接到所述表面，由此 可以向外部運(yùn)輸裝置和/或用戶傳輸電流和/或電氣數(shù)據(jù)形式的動(dòng)力。 —個(gè)或多個(gè)表面區(qū)域馬達(dá)的三維非平面形式或者所述平臺(tái)作為整體可以通過適 當(dāng)塑形表面區(qū)域馬達(dá)和/或至少一個(gè)表面區(qū)域馬達(dá)的邊緣來實(shí)現(xiàn)，特別是通過傾斜或塑形 相鄰表面區(qū)域馬達(dá)的相互抵靠的邊緣來實(shí)現(xiàn)。 在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)表面區(qū)域馬達(dá)的邊緣配置可以具有連 接插頭連接部、螺絲連接部、磁性連接部和/或粘結(jié)連接部，所述連接部目的是確保相連或 相鄰的換能器的相對牢固性。 表面區(qū)域馬達(dá)和/或平臺(tái)的控制單元可以表現(xiàn)為位于表面區(qū)域馬達(dá)和/或平臺(tái)外 側(cè)的中央控制單元形式，其中控制信號(hào)通過表面區(qū)域馬達(dá)本身內(nèi)鋪設(shè)在外部的電線傳輸?shù)?個(gè)別換能器和/或不使用導(dǎo)線傳輸。但是，還可以讓控制單元以分散的方式由多個(gè)控制元 件形成，這些控制元件集成在表面區(qū)域馬達(dá)中，控制元件可以彼此電氣通信和/或不使用 導(dǎo)線通信。 表面區(qū)域馬達(dá)的線路或者一些線路，例如經(jīng)由撓性插頭連接元件和/或位于換能 器邊緣的觸點(diǎn)連接元件彼此耦接，從而允許換能器之間進(jìn)行動(dòng)力輸送、數(shù)據(jù)輸送和/或控 制信號(hào)輸送。 換能器可以具有任何期望的形狀。例如，它們可以為圓形、卵形或多邊形平面輪 廓。多邊形優(yōu)選配合在一起，從而形成基本上連續(xù)的表面。至少一個(gè)換能器集成在表面區(qū) 域馬達(dá)中。
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換能器可以具有任何期望的形狀或配置。例如，換能器可以包含U形、罐形、桿形、 E形或其他期望形狀的電磁體。在平面輪廓上，電磁體和/或換能器的極柱表面可以為任意 形狀，例如環(huán)形、圓形或多邊形。集成在表面區(qū)域馬達(dá)中的換能器的尺寸和形狀可以與表面 區(qū)域馬達(dá)中的其他換能器不同。 根據(jù)應(yīng)用場合，表面區(qū)域馬達(dá)或換能器可以由各種材料構(gòu)成。表面區(qū)域馬達(dá)優(yōu)選 由載體材料構(gòu)成橫，其中一個(gè)或多個(gè)換能器是集成式的。載體材料可以是鋼、混凝土、金屬 板、塑料、玻璃等。其形狀和剛性影響它的支撐能力或承載能力。還可以用材料完全或局部 涂覆表面區(qū)域馬達(dá)或換能器的一個(gè)或多個(gè)表面，所述涂覆材料例如可以是電磁屏蔽材料、 散熱材料或軟和/或視覺設(shè)計(jì)材料。 表面區(qū)域馬達(dá)可以形成、懸掛或插接在地板、墻壁、天花板等。適當(dāng)?shù)谋３盅b置可 以配裝到表面區(qū)域馬達(dá)內(nèi)和/或表面區(qū)域馬達(dá)上。 結(jié)合從屬權(quán)利要求，從以下優(yōu)選實(shí)施例的說明中，可以明白進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和特征。 在這種情況下，各特征可以可以獨(dú)立實(shí)施或者彼此組合成兩個(gè)組或多個(gè)組。解決上述問題 的可能方式并不限于實(shí)施方式。例如與范圍有關(guān)的細(xì)節(jié)總是覆蓋未提及的中間值，以及全 部可行的子區(qū)間。


實(shí)施例在附圖中示意性地示出。在這種情況下，個(gè)別附圖中相同的附圖標(biāo)記指代
相同或功能相同的元件或者功能彼此對應(yīng)的元件。具體來說 圖1示出了符合本發(fā)明的表面區(qū)域馬達(dá)第一實(shí)施方式的平面圖； 圖2示出了從側(cè)面觀察的表面區(qū)域馬達(dá)的截面圖，該表面區(qū)域馬達(dá)使用電磁體作
為換能器；
圖3示出了進(jìn)一步實(shí)施例的平面圖；圖4示出了進(jìn)一步實(shí)施例的平面圖；圖5示出了進(jìn)一步實(shí)施例的平面圖；圖6示出了從側(cè)面觀察的拐角表面區(qū)域馬達(dá)的截面圖；圖7示出了從側(cè)面觀察的圓形表面區(qū)域馬達(dá)的截面圖；圖8示出了非平面并具有形狀不同的換能器的表面區(qū)域馬達(dá)的側(cè)視截面9作為示例以截面圖形式示出了操作運(yùn)輸裝置上的表面區(qū)域馬達(dá)的方法圖IOA示出了本發(fā)明在物流領(lǐng)域中的用途示例的三維視圖；圖10B示出了運(yùn)輸裝置示例的三維視圖；圖11示出了在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中包含并使用本發(fā)明的示例的三維視圖；圖12示出了帶有芯體/線圈 一 主要部件和銜鐵的感應(yīng)馬達(dá)的表面的結(jié)構(gòu)圖13示出了換能器的示意圖；圖14示出了表面區(qū)域馬達(dá)的細(xì)節(jié)；圖15示出了不同了類型的極柱表面；圖16示出了平面銜鐵磁體；圖17示出了正交周期繞組；圖18示出了氣隙內(nèi)的繞組；
圖19示出了漸縮的齒/定子軸； 圖20示出了扇出的表面區(qū)域元件； 圖21示出了簡化的扇出表面區(qū)域元件； 圖22示出了線性步進(jìn)式馬達(dá)和銜鐵的設(shè)計(jì)/齒系統(tǒng)； 圖23示出了三角形表面區(qū)域馬達(dá)和圓形表面區(qū)域馬達(dá)的平面圖； 圖24示出了從側(cè)面觀察的拐角表面區(qū)域馬達(dá)的截面圖，和從側(cè)面觀察的圓形表
面區(qū)域馬達(dá)的截面圖； 圖25A示出了定子布置A; 圖2SB示出了定子布置B，示出了具有額外自由度的表面區(qū)域馬達(dá)； 圖25C示出了具有八角形極柱頭和額外自由度的定子極柱布置A ; 圖26示出了具有傾斜框架和螺絲連接部的扇出表面區(qū)域元件； 圖27示出了尺寸為250x250mm、500x500mm和100xl00mm的表面區(qū)域元件； 圖28示出了具有組合表面區(qū)域元件的平臺(tái)； 圖29示出了用于平臺(tái)生產(chǎn)的組合表面區(qū)域元件； 圖30示出了用于自動(dòng)地同時(shí)分別驅(qū)動(dòng)單獨(dú)運(yùn)輸裝置的電磁平臺(tái)； 圖31示出了帶有線圈軸、支柱和連接元件的定子板； 圖32示出了帶有穩(wěn)定環(huán)的板件； 圖33示出了帶有配裝板件的定子板； 圖34A示出了線圈的平面圖和下面部； 圖34B示出了以兩種不同材料包封的線圈； 圖35示出了置于板件上的包封線圈； 圖37示出了帶有配裝線圈的定子板； 圖38示出了配裝線圈之后，極柱頭部如何沉入定子板的軸中； 圖39示出了兩個(gè)不同的表面區(qū)域元件(透明圖示)； 圖40示出了帶有插上/擰上的固定環(huán)的表面區(qū)域元件固定裝置； 圖41示出了可以插上的帶有隔離層的固定環(huán)，和可以擰上的帶有隔離層的固定
環(huán)； 圖42示出了相鄰的表面區(qū)域馬達(dá)如何被固定環(huán)經(jīng)由定子板的環(huán)形元件牽引在一
起，并且借助沉孔螺絲固到基板； 圖43示出了板件、定子板和觸點(diǎn)； 圖44示出了包含的觸點(diǎn)和與板件交界的觸點(diǎn)材料； 圖45示出了帶有觸點(diǎn)材料的觸點(diǎn)和觸點(diǎn)材料，在每種情況下，從兩個(gè)方面觀察； 圖46示出了具有觸點(diǎn)固定環(huán)和各螺絲的表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)和固定點(diǎn)，以及在 表面區(qū)域元件中部具有固定環(huán)和對應(yīng)螺絲的觸點(diǎn)和固定點(diǎn)； 圖47示出了暴露的觸點(diǎn)固定環(huán)、帶有隔離層的觸點(diǎn)固定環(huán)、帶有配裝的隔離層和 觸點(diǎn)環(huán)的觸點(diǎn)固定環(huán)，和不帶觸點(diǎn)固定環(huán)的觸點(diǎn)環(huán)結(jié)構(gòu)； 圖48示出了單一觸點(diǎn)環(huán)； 圖49示出了帶有觸點(diǎn)固定環(huán)的螺絲和表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)打開，帶有沉孔觸點(diǎn) 固定環(huán)和沉孔螺絲；
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圖50示出了表面區(qū)域元件中帶有球形觸點(diǎn)的觸點(diǎn)固定環(huán)；
圖51示出了帶有插頭裝置的沉孔觸點(diǎn)適配器； 圖52示出了帶有環(huán)形觸點(diǎn)的觸點(diǎn)適配器，不帶環(huán)形觸點(diǎn)的觸點(diǎn)適配器，和帶有伸 出的螺紋的觸點(diǎn)適配器；
0086]圖53示出了可以插入觸點(diǎn)適配器的各種插頭裝置；
0087]圖54A示出了帶有切口的側(cè)壁的正視0088]圖54B示出了帶有切口和支柱的側(cè)壁的后側(cè)；
0089]圖55示出了封裝件基板；
0090]圖56示出了帶有封裝件側(cè)部的封裝件基板；
0091]圖57示出了帶有集成定子板的封裝件側(cè)部；
0092]圖58示出了從下面觀察的封裝件頂板/蓋板；
0093]圖59示出了整個(gè)閉合的封裝件；
0094]圖60示出了平直/切口邊緣輪廓；
0095]圖61示出了帶有平坦拐角的平直/切口輪廓；
0096]圖62示出了傾斜的邊緣輪廓；
0097]圖63示出了螺絲連接孔；
0098]圖64示出了表面區(qū)域元件固定點(diǎn)；
0099]圖65示出了帶有沉孔螺絲的表面區(qū)域元件固定點(diǎn)；
0100]圖66示出了帶有兩個(gè)狹槽的傾斜邊緣；
0101]圖67示出了帶有兩個(gè)螺絲沉孔和表面區(qū)域元件固定點(diǎn)的框架元件傾斜部25cm
0102]圖68示出了帶有螺絲連接孔的框架拐角，螺絲連接孔位于框架拐角內(nèi)，而插頭
螺絲連接孔位于框架拐角內(nèi)； 圖69示出了表面區(qū)域元件的組裝的傾斜邊緣和拐角； 圖70示出了框架元件(斜視)，從下面觀察的包含狹槽并引入螺絲連接部的框架 拐角元件； 圖71示出了表面區(qū)域元件的網(wǎng)絡(luò)(鳥瞰圖)示例； 圖72示出了擱板系統(tǒng)的輪廓結(jié)構(gòu)； 圖73以截面圖示出了運(yùn)輸裝置示例上的表面區(qū)域馬達(dá)的操作方法； 圖74示出了磁性齒系統(tǒng)； 圖75示出了帶有置于其上的堆疊容器的運(yùn)輸裝置； 圖76示出了帶有置于其上的Euro調(diào)色板的運(yùn)輸裝置； 圖77示出了根據(jù)極柱分開比率而形成的力； 圖78示出了用于剪切力計(jì)算的9極柱FE模型； 圖79示出了帶有大區(qū)域銜鐵的4定子模塊/表面區(qū)域馬達(dá)； 圖80示出了四極柱網(wǎng)絡(luò)的基本思想； 圖81示出了拾取器； 圖82示出了金屬檢測器的原理； 圖83示出了帶有用于金屬檢測的單獨(dú)線圈的表面區(qū)域元件； 圖84示出了金屬檢測線圈，它在單獨(dú)圍繞每個(gè)線圈的矩形上運(yùn)行，并且暫時(shí)檢測表面區(qū)域元件的表面，以及檢測物體； 圖85示出了帶有用于金屬檢測的線圈的表面區(qū)域元件，該線圈在路徑上運(yùn)行； 圖86示出了在路徑上運(yùn)行的線圈，并且該線圈彼此疊置，終點(diǎn)和起點(diǎn)通過殼體的 側(cè)壁到達(dá)表面區(qū)域元件的電氣系統(tǒng)； 圖87示出了脈沖式檢測彼此疊置的線圈路徑，以及相應(yīng)的物體檢測； 圖88示出了 IB用途的示意圖；禾口 圖89示出了控制軟件的示意性結(jié)構(gòu)。 附圖標(biāo)記 1 表面區(qū)域馬達(dá) 1' 表面區(qū)域馬達(dá) 2 個(gè)別換能器 2'換能器/換能器元件 3 由非鐵磁性材料構(gòu)成的護(hù)套 3'由非鐵磁性材料構(gòu)成的護(hù)套 4 配裝到表面區(qū)域馬達(dá)側(cè)部的觸點(diǎn) 5 電子控制單元 6 形成的磁場 7 形成的磁場 8 形成的磁場 10 運(yùn)輸裝置 10'運(yùn)輸裝置 11 輪子 12 鐵磁性元件 13 承載或運(yùn)輸表面 14 底架 15 商用車輛 16 運(yùn)輸裝置 17 定子極柱表面 18 芯體/線圈 20 銜鐵 21 支腳/定子支腳/定子極柱支腳(定子極柱/極柱表面) 22 芯體/繞組軸/定子軸 23 繞組/線圈繞組 24 頭部/定子頭部(定子極柱/極柱表面) 25 工作氣隙 26 線圈模型 27 鐵回路 28 基部/懸架 29 動(dòng)力供應(yīng)線
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30數(shù)據(jù)供應(yīng)線31控制元件/電子件/板件/芯片32向換能器進(jìn)行電氣動(dòng)力分布33換能器/電磁體/線圈34接口 /觸點(diǎn)35表面/封裝件36帶有支柱、定子板環(huán)、軸和軛架等的定子板37極柱表面/帶有軸和軛架的定子頭部/定子極柱38表面區(qū)域元件表面/包括封裝件壁和封裝件蓋板的封裝件/包括殼體壁和
殼體蓋板的殼體
39隔膜/隔膜頭部/孔閉合件/隔膜配件40螺絲41平臺(tái)邊緣/邊緣傾斜部/平臺(tái)框架42封裝件基座_表面區(qū)域元件表面的一部分43平臺(tái)邊緣拐角傾斜/框架拐角傾斜44電磁表面區(qū)域元件45磁場46運(yùn)輸裝置示例47承載滾動(dòng)元件(輪子、滾珠……)48鐵磁性元件和/或永磁體49物體接觸表面50主體元件
具體實(shí)施例方式
圖1示出了符合本發(fā)明的表面區(qū)域馬達(dá)1第一實(shí)施方式的平面圖。在這種情況下， 為了清晰起見，并未對換能器2和護(hù)套3全部提供適當(dāng)?shù)母綀D標(biāo)記。表面區(qū)域馬達(dá)1基本 上為平面型，并包括多個(gè)集成的換能器元件2，其中一些彼此并排布置，因此形成具有多排 換能器元件2的矩形表面區(qū)域馬達(dá)1。 換能器元件2是可以單獨(dú)操作的電磁線圈，或者包含這種線圈。換能器2的有效 銜鐵表面為平面狀且對稱，使得換能器2與相同類型的相鄰換能器2 —起形成基本上連續(xù) 的表面。 每個(gè)換能器2被非鐵磁性材料3包圍。非鐵磁性材料3類似作為表面區(qū)域馬達(dá)1 間隙中的填料。借助位于換能器之下和/或之間的線路(未示出)，通過電能源(未示出) 例如通過功率供應(yīng)系統(tǒng)電壓向換能器2的電磁體提供它流。 如圖1示意性地顯示，表面區(qū)域馬達(dá)1的單獨(dú)換能器2的操作由電子控制單元5 控制。為了清晰起見，圖中僅示出了控制單元簡化地耦接到少量換能器2。作為示例，控制 單元5可以中斷從能源到換能器2的電功率供應(yīng)。此外，控制單元5可以調(diào)節(jié)所供應(yīng)的電 流水平。 經(jīng)由線路(未示出)和觸點(diǎn)4向表面區(qū)域馬達(dá)1及其控制單元5提供電功率供應(yīng)
9以及電信息供應(yīng)。觸點(diǎn)4同樣與其他換能器的觸點(diǎn)4相結(jié)合使用，將電功率和數(shù)據(jù)送達(dá)其 他換能器，運(yùn)輸裝置和/或受益者。 觸點(diǎn)4的配置可以取向?yàn)楸阌谟|點(diǎn)連接、插頭連接和/或滑動(dòng)連接。優(yōu)選彈性觸 點(diǎn)方案，這種彈性觸點(diǎn)可以嵌入換能器中，并且處于推入狀態(tài)下的時(shí)候，端部與換能器的側(cè) 表面平齊。 圖2示出了表面區(qū)域馬達(dá)1的側(cè)視圖，該表面區(qū)域馬達(dá)具有彼此并排布置的換能 器2。在這種情況下，形狀對應(yīng)于從側(cè)面觀察時(shí)圖1所示表面區(qū)域馬達(dá)1的形狀。全部換 能器相對于彼此類似于圖l那樣布置，并且以非鐵磁性材料3包覆。借助由控制單元5操 作的換能器2將磁場疊加起來。如圖所示，作為示例，使用者可以預(yù)先確定和/或改變磁場 6、7、8的強(qiáng)度、隨著時(shí)間變化的疊加效果、結(jié)構(gòu)以及形式。 圖3、4和5示出了符合本發(fā)明的表面區(qū)域馬達(dá)1進(jìn)一步實(shí)施方式1'的平面。從 圖3、4、5、6、7和8中可以看出，單獨(dú)換能器元件2的形狀可以根據(jù)需要選擇。這種設(shè)置也 適用于表面區(qū)域馬達(dá)1的總體形狀以及由此形成的平臺(tái)的總體形狀。具體來說，形狀并不 局限于矩形，例如內(nèi)部換能器元件2還可以具有任何其他希望的形狀，例如蜂巢結(jié)構(gòu)等。而 且，操作單獨(dú)換能器2、控制單元5、表面區(qū)域馬達(dá)1以及所述平臺(tái)的方法對應(yīng)于參照圖1所 述的操作方法。 在平面圖中，圖3所示表面區(qū)域馬達(dá)1'側(cè)部圓整，這種情形是通過省略換能器2、 偏移表面區(qū)域馬達(dá)l'中的換能器2位置并且讓一些換能器2'小于其他換能器來實(shí)現(xiàn)的。 圖3所示均勻的圓形是通過填充非鐵磁性材料3來實(shí)現(xiàn)的。 圖4所示表面區(qū)域馬達(dá)1'在平面圖中為三角形。圖4所示的均勻形狀是通過填 充非鐵磁性材料3來實(shí)現(xiàn)的。 圖5以平面圖的形式示出了表面區(qū)域馬達(dá)1'拐角實(shí)施方式的示例。 圖6中所示的實(shí)施方式示出了符合本發(fā)明的表面區(qū)域馬達(dá)1的進(jìn)一步實(shí)施方式的
側(cè)視圖。這是一種構(gòu)造成在三個(gè)維度上都形成拐角的表面區(qū)域馬達(dá)l'。這種形狀通過將換
能器2相對于彼此布置成不同的角度來形成。由這些拐角形成的間隙以非鐵磁性材料3填
充。換能器2之間的連接在圖6中示出借助電線或觸點(diǎn)連接件(未示出)來實(shí)現(xiàn)，觸點(diǎn)連
接件而不是非鐵磁芯材料3插入所產(chǎn)生的間隙中。當(dāng)換能器2被激勵(lì)時(shí)，換能器2在鐵磁
性運(yùn)輸裝置上施加力，并將它們從水平位置移動(dòng)到豎直位置。 圖7所示實(shí)施方式不同于圖2所示實(shí)施方式之處在于，表面區(qū)域馬達(dá)1并不是平 面狀的，而是具有與表面區(qū)域馬達(dá)l不同的三維圓整形狀。這種形狀通過將換能器2相對 于彼此布置成不同角度而形成。圖7中換能器2的頭部較之足部更靠近相鄰的換能器2。 這種形狀允許在水平定位的表面區(qū)域馬達(dá)1和豎直懸掛的表面區(qū)域馬達(dá)1之間連接表面區(qū) 域馬達(dá)1'。 實(shí)際上，通過將表面區(qū)域馬達(dá)l適當(dāng)塑形，可以實(shí)現(xiàn)任何希望的三維表面。這樣允 許帶有鐵磁性元件的運(yùn)輸裝置進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)。 圖8示出了符合本發(fā)明的表面區(qū)域馬達(dá)1的一種實(shí)施方式的側(cè)視截面圖。由這種 表面區(qū)域馬達(dá)產(chǎn)生的磁場作用在鐵磁性運(yùn)輸裝置上的力將運(yùn)輸裝置移動(dòng)到相對于水平方 形成角度的位置，或者移動(dòng)到更高的水平。為了更均勻地對表面區(qū)域馬達(dá)l'塑形，產(chǎn)生的 間隙和空間以非鐵磁性材料3填充。
10
圖9示出了運(yùn)輸裝置10的一種實(shí)施方式的示意側(cè)視截面圖，該裝置布置在表面區(qū) 域馬達(dá)1上。運(yùn)輸裝置10在輪子11上移動(dòng)，并具有底架14和位于底架14上的承載或運(yùn) 輸表面13。在底部，略高于基座因而略高于表面區(qū)域馬達(dá)1的地方，有至少一個(gè)位于底架 14中的鐵磁性元件12。與底架14采用相同方式，鐵磁性元件可以通過輪子ll，或者輪子 11可以由鐵磁性元件構(gòu)成。通過適當(dāng)操作表面區(qū)域馬達(dá)1中的換能器而形成隨著時(shí)間變化 的磁場7，磁場7在運(yùn)輸裝置1上施加力來移動(dòng)它。 為了提供電功率和傳輸數(shù)據(jù)，運(yùn)輸裝置10可以采用非接觸式功率供應(yīng)，并且經(jīng)由 換能器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。 圖10A示出了示意性物流應(yīng)用的三維視圖。通過移動(dòng)運(yùn)輸裝置10'，安裝的運(yùn)輸裝 置16可以單獨(dú)承載。這些運(yùn)輸裝置又可以借助表面區(qū)域馬達(dá)l'中的換能器而單獨(dú)移動(dòng)。
具有表面區(qū)域馬達(dá)1的倉庫中，多個(gè)運(yùn)輸裝置16同時(shí)單獨(dú)移動(dòng)，較之傳統(tǒng)存儲(chǔ)系 統(tǒng)而言，可以節(jié)約運(yùn)輸移動(dòng)路徑和空間。利用倉庫中間的間隙可以毫無疑問地節(jié)省空間。此 外，相鄰的運(yùn)輸裝置16可以改變位置，因此所安裝地難于觸及的運(yùn)輸裝置1可以運(yùn)輸?shù)絺} 庫的邊緣。 如圖IOB所示，運(yùn)輸裝置IO'可以在表面區(qū)域馬達(dá)l上向各個(gè)方向水平移動(dòng)。此 外，運(yùn)輸裝置10'可以圍繞它們的豎直軸線旋轉(zhuǎn)。 作為示例，圖11示出的示例示出了在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中包含并使用本發(fā)明 一在這種情 況下，網(wǎng)絡(luò)是路徑。為此，表面區(qū)域馬達(dá)l'包含在路徑上。此外，商業(yè)車輛15具有底架14， 底架下部帶有銜鐵12。這樣的設(shè)置允許商業(yè)車輛15借助磁場力而移動(dòng)。還容易利用所述 設(shè)備協(xié)助商業(yè)車輛15借助傳統(tǒng)馬達(dá)以這種方式自主移動(dòng)。所述設(shè)備還可以用來制動(dòng)商業(yè) 車輛15。 在解釋技術(shù)細(xì)節(jié)之前，將對所用術(shù)語進(jìn)行定義
術(shù)語"換能器"指的是單一電磁體。
電磁體通常具有以下部件 線圈，該線圈由導(dǎo)電漆包線制成的繞組形成；禾口 線圈芯體，該芯體通常由鐵構(gòu)成，線圈芯體偶爾也稱為"軸"； 不屬于繞組的電磁體部件稱為"定子"。這些部件具體來說是指(也可以參見以下 2. 1部分)線圈芯體、磁極支腳和磁極頭部。 術(shù)語"銜鐵"或"轉(zhuǎn)子"指的是配裝到運(yùn)輸裝置并且磁場力作用于于其上的永磁體 或鐵磁性元件。"表面區(qū)域元件"是包括多個(gè)換能器的聚合布置。多個(gè)換能器通?？梢赃B接成矩形 表面區(qū)域元件，例如包括6x6或10x10個(gè)換能器，或者可以集成生產(chǎn)。
總論 項(xiàng)目構(gòu)思的主題是借助平臺(tái)進(jìn)行適應(yīng)性IT控制的物流開發(fā)和市場化，所述平臺(tái) 使用電磁場向物體和裝置傳遞力和功率以及數(shù)據(jù)，而不與之接觸?？梢酝ㄟ^這種方式向具 有任何期望形狀和尺寸的物體和裝置靈活地、單獨(dú)地、相結(jié)合地或集群式地提供電流和數(shù) 據(jù)，并且這些物體和裝置可以在三個(gè)維度上精確移動(dòng)。這樣的設(shè)置允許啟動(dòng)任何類型的"準(zhǔn) 時(shí)化順序"回收和移動(dòng)過程，并且有能力配置流程(例如不同的材料流過倉儲(chǔ)和制造物流過 程)。完全自動(dòng)化的物流對象協(xié)調(diào)和管理動(dòng)態(tài)地優(yōu)化匹配變化的情況和需求。制造程序以及精細(xì)的分配過程可以實(shí)時(shí)執(zhí)行，因此在單獨(dú)制造、成批生產(chǎn)和倉儲(chǔ)之間進(jìn)行混合。在貨物 移動(dòng)到參與/加工位置之前，同時(shí)單獨(dú)移動(dòng)多個(gè)對象允許在倉庫本身存儲(chǔ)密度最大的倉庫 中進(jìn)行自動(dòng)化預(yù)投產(chǎn)?？梢栽谡_的時(shí)刻、正確的位置，以正確的數(shù)量、正確的質(zhì)量、較低的 成本以及極其環(huán)保的方式單獨(dú)地、靈活地在平臺(tái)框架內(nèi)同時(shí)輸送對象。同時(shí)，較高的精度以 及較高的集成可能性(例如在機(jī)械系統(tǒng)或建筑設(shè)施中)允許進(jìn)行相對較小的加工，諸如快 速包含或斷開加工位置(機(jī)器)或工件，以及超過公司界限而實(shí)施需要大量物流的大規(guī)模 加工。該系統(tǒng)不存在導(dǎo)軌，非常方便與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、設(shè)施、外部受益者或過程相適應(yīng)并可以與 之集成，原因是存在熟練的動(dòng)力和數(shù)據(jù)物流。所有的變量都由倉庫控制系統(tǒng)控制，這種控制 系統(tǒng)除了過程模擬以及ERP聯(lián)系之外，總是允許最新的數(shù)據(jù)透明度。 較之現(xiàn)有方案而言，由于集成實(shí)施自動(dòng)化，該系統(tǒng)在過程、人員、存儲(chǔ)區(qū)域、資源以 及操作和維護(hù)成本方面提供更大可能的節(jié)約。在公司內(nèi)部物流方面，這意味著同一時(shí)間以 很少的處理工作(貨物-人原則)同時(shí)更快地獲取所有零件，更高的切換頻率，更短的產(chǎn)量 時(shí)間和故障時(shí)間。靈敏程度高的系統(tǒng)允許物流過程和存儲(chǔ)總是優(yōu)化并動(dòng)態(tài)地實(shí)時(shí)匹配變化
的情況。目錄
1.有關(guān)感應(yīng)馬達(dá)原理的驅(qū)動(dòng)操作方法1.1以表面感應(yīng)馬達(dá)為基礎(chǔ)的平面驅(qū)動(dòng)器功能2.換能器/線圈/電磁體2.1換能器/定子2.2繞組2.3材料3.表面區(qū)域元件設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原理3.2設(shè)計(jì)概述及布局3.3尺寸形式3.4組合方法3.5定子支腳/定子板3.6板件3.7線圈/換能器3.8定子極柱頭部3.9組合/固定點(diǎn)3.10區(qū)段/觸點(diǎn)3.11區(qū)段和觸點(diǎn)的額外用途功能3.12封裝件/殼體3.13平臺(tái)邊緣/平臺(tái)框架4.電路和電子控制5.運(yùn)輸裝置/銜鐵5.1永磁同步設(shè)備的銜鐵和定子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)5.1. 1定子齒節(jié)距小于銜鐵極柱節(jié)距
5. 1. 2定子齒節(jié)距包括銜鐵極柱節(jié)距/ms 5. 1. 3定子齒節(jié)距大于轉(zhuǎn)子工具節(jié)距 5.2機(jī)電能量裝換-力密度 6.非接觸式動(dòng)力和數(shù)據(jù)傳輸 7.金屬檢測/傳感器系統(tǒng) 8.識(shí)別 9.軟件 9. l操作系統(tǒng) 9. 2應(yīng)用軟件 1.有關(guān)感應(yīng)馬達(dá)原理的驅(qū)動(dòng)器操作方法 以下內(nèi)容說明以表面感應(yīng)馬達(dá)/表面區(qū)域馬達(dá)原理為基礎(chǔ)的平面驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)技
術(shù)。將在3D磁性等價(jià)電路的基礎(chǔ)上說明可以向任何期望的方向移動(dòng)的行進(jìn)磁波。 平面驅(qū)動(dòng)器在許多工業(yè)領(lǐng)域扮演重要的角色(例如，用來生產(chǎn)半導(dǎo)體系統(tǒng)、機(jī)床
工程、光刻技術(shù)、SMD系統(tǒng)、安裝系統(tǒng)、激光切割和物流系統(tǒng))。以結(jié)構(gòu)和功能參數(shù)對平面驅(qū)
動(dòng)器的特別要求取決于應(yīng)用場合?？梢愿鶕?jù)各種能量原理和換能器的需求細(xì)節(jié)，使用不同
的物理類型。已經(jīng)研制出的大多數(shù)現(xiàn)有平面驅(qū)動(dòng)器用于高精度和良好的動(dòng)特性響應(yīng)。同時(shí)，
還有一些領(lǐng)域要求可靠、堅(jiān)固和節(jié)約成本的平面驅(qū)動(dòng)器，而并不嚴(yán)格要求精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 基于感應(yīng)馬達(dá)原理的平面驅(qū)動(dòng)器非常適合于諸如上述場合的要求。在原理上，具
有以下結(jié)構(gòu)優(yōu)勢 相對簡單的設(shè)計(jì)； 同質(zhì)且非結(jié)構(gòu)化的移動(dòng)輔助部件(銜鐵)；
任意對齊的驅(qū)動(dòng)器技術(shù)。 平面馬達(dá)的原型建立在組合多個(gè)線性感應(yīng)馬達(dá)的基礎(chǔ)上。在這種情況下，目的是 在初級(jí)磁場和次級(jí)磁場特性各向同性的表面感應(yīng)馬達(dá)的基礎(chǔ)上說明一種平面馬達(dá)。
1. 1以表面感應(yīng)馬達(dá)為基礎(chǔ)的平面驅(qū)動(dòng)器功能 圖12示出了表面感應(yīng)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)。但是，與圖示草圖相對照，本發(fā)明的設(shè)計(jì)"倒
置"。感應(yīng)馬達(dá)包含在基座內(nèi)，作為表面區(qū)域元件，并且由基座移動(dòng)轉(zhuǎn)子/銜鐵。 主芯體和銜鐵的材料要求為磁性各向同性，磁通量密度飽和度高，傳導(dǎo)率低和磁
滯性小。 軟磁混合材料最符合所述要求。 原理上，各種齒形表面結(jié)構(gòu)配置可以用于表面區(qū)域馬達(dá)。在該示例中，所述表面感 應(yīng)馬達(dá)具有9個(gè)齒，各齒之間的距離沿著x和y坐標(biāo)相同，并且具有對稱形成的表面結(jié)構(gòu)。
線圈裝備有三相系統(tǒng)，以便在極柱和交互銜鐵之間的氣隙/空氣空間內(nèi)產(chǎn)生磁波 和磁渦流。這種交互作用導(dǎo)致在任何期望的方向進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。根據(jù)參數(shù)配置的選擇，這種機(jī) 器設(shè)備可以用作縱向感應(yīng)馬達(dá)和橫向感應(yīng)馬達(dá)。銜鐵的安裝/懸掛不僅可以實(shí)施為空氣靜 力學(xué)或機(jī)械形式，而且可以實(shí)施為電動(dòng)力學(xué)形式。 測量系統(tǒng)諸如光學(xué)相關(guān)、干涉儀或超聲系統(tǒng)可以用作距離傳感器系統(tǒng)。如果銜鐵 具有機(jī)械軸承，則不需要這些。在本節(jié)不考慮具體設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)以及測量與控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。
2.換能器/線圈/電磁體
換能器是電磁表面區(qū)域馬達(dá)的核心部件。它的設(shè)計(jì)針對將要建立的力場進(jìn)行了優(yōu)化，并且具有較低的動(dòng)力需求。包含在它的部件中的材料決定表面區(qū)域元件的成本因素。此外，目的是讓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力最小并且熱損耗最小(較低的最小開關(guān)電流、較低的保持電流)、驅(qū)動(dòng)設(shè)備快速切換為最小要求、最小物理體積、對缺陷不太敏感、壽命長并且額外成本最小(研發(fā)、材料、生產(chǎn)、操作成本、處置)。
2. 1換能器/定子 換能器/定子(僅以圖13中的一個(gè)齒來說明)作為電磁方塊的主要部件，由以下部件構(gòu)成 21支腳/定子支腳/定子極柱支腳(定子極柱/極柱表面)
22芯體/繞組軸/定子軸
23繞組/線圈繞組 24頭部/定子頭部(定子極柱/極柱表面) 非鐵磁性材料、封裝件、線圈清漆、與表面區(qū)域元件和其他換能器固定(在圖13中未示出)的固定件 它的形狀和構(gòu)造對于將要形成的磁場的強(qiáng)度、形狀和頻率配置都很重要。它不僅可以作為張力、承載或載荷元件，而且可以作為機(jī)械檢測器的潛在部件以及作為非接觸式動(dòng)力傳輸?shù)脑?為了適配應(yīng)用場合的電流水平和電壓，市場上存在各種電磁設(shè)備(電磁體、罐形磁體、U形磁體等)。連接所有換能器并增大操作時(shí)的有效力的連續(xù)定子支腳對于較低的寄生電流損耗是有意義的。因此，為本發(fā)明研制了具有多個(gè)齒的定子表面設(shè)計(jì)(帶有極柱的定子軸)。線圈的匝數(shù)、導(dǎo)線直徑和導(dǎo)線材料是感應(yīng)功率，并且特別是相關(guān)成本的關(guān)鍵因素。標(biāo)準(zhǔn)銜鐵板(形狀、支座位置、材料、離開極柱表面的距離(氣隙))例如連接不同類型的運(yùn)輸裝置，該銜鐵板與平面表面區(qū)域元件相互作用。 如圖14所示的磁場骨架(定子頭部、支腳、軸)類似地使用盡可能少的材料，同時(shí)仍然提供良好的堅(jiān)固性、剛性和為可能平放于其上的物體提供承載功能。它的直徑、相對導(dǎo)磁率和尺寸對整個(gè)電磁表面區(qū)域元件的磁場形狀和形式負(fù)責(zé)。 必須限定磁極柱的輪廓，以便氣隙內(nèi)的適當(dāng)磁通量密度分布能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的感應(yīng)電壓曲線。定子骨架的極柱區(qū)域應(yīng)該選擇其平面形式，并與其他換能器組合，這樣產(chǎn)生的磁場可以在能量意識(shí)的基礎(chǔ)上以強(qiáng)大的吸引力和多個(gè)自由度來移動(dòng)相關(guān)(圓形)物體。這種情形在圖15中示出。 與此同時(shí)，增大力的一種可能方式是增大極柱表面區(qū)域。隨著極柱表面區(qū)域變大，對于相同的運(yùn)動(dòng)而言，導(dǎo)磁率下降。最大表面區(qū)域(極柱表面積為方形)因此與優(yōu)化配置的力場(圓形極柱表面)相對照，另外還影響銜鐵的齒形圖案。應(yīng)該注意，當(dāng)電流流過場線圈時(shí)，在極柱之間形成寄生場。如果不屬于設(shè)備部件但能被磁化的部件位于該場中，由于磁力效應(yīng)，它們被向著極柱表面的方向吸引，并且被相對于磁場強(qiáng)度而言足夠的粘附力牢牢地保持在極柱上。當(dāng)換能器彼此并排布置，并且被激活時(shí)，磁力場彼此交匯并相互作用。為了節(jié)省能量并在平面上以多個(gè)自由度進(jìn)行工作，六邊形或八邊形的極柱表面提供了一種可接受的折衷方案。 非鐵磁性材料和對熱量不敏感的材料包圍所述換能器，提供堅(jiān)固性，以便防止過多的磁場感應(yīng)進(jìn)入其他線圈，并且防止換能器的位置因產(chǎn)生的磁力而發(fā)生變化。此外，這種材料保護(hù)元件不會(huì)發(fā)生氧化，并有助于耗散熱量。為了讓線圈之間的氣隙最小并且讓換能器堅(jiān)固，它們包封在適當(dāng)?shù)牟牧现?。這里必須考慮重量成本以及加熱時(shí)的應(yīng)變因素。
使用磁體施加的力的關(guān)鍵因素是符合位于磁體外部并必須保持的部件的截面條件。在使用圓形粘附磁體時(shí)，對于方形中心極柱而言，它們的厚度必須相應(yīng)的對應(yīng)于至少2d/4，以及金屬板厚度s的s/2。 作為磁體銜鐵的外部部件的表面優(yōu)選應(yīng)該研磨，至少應(yīng)該光滑。接觸表面的不平坦區(qū)域?qū)е略摫砻婧蜆O柱表面之間氣隙過大，并且降低磁場力。在使用較小且較輕的部件的情況下，關(guān)斷之后并非總是由產(chǎn)生的剩磁力來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分開。因此，在本發(fā)明的情況下，即極柱表面以及表面區(qū)域元件進(jìn)行塑料涂覆的情況下，寄生作用的氣隙可以減小剩磁力。這種塑料封裝件同樣有助于為表面區(qū)域元件提供氧化保護(hù)。 如果希望保持無法磁化的部件，則必須為它們提供可以被磁化的厚度適當(dāng)?shù)你曡F板。在較大的區(qū)域上存在適當(dāng)數(shù)量的磁體時(shí)，例如在用于機(jī)器夾緊平臺(tái)時(shí)，由這種多線圈布置可以產(chǎn)生基本上恒定的粘附力。這種情形在圖16中示出。
基本定義 所有多相機(jī)器的定子都包括一定序列的單獨(dú)齒，這些齒一般各自配裝有集中的齒形繞制的線圈。在圖17中說明線圈、繞組軸向和電流測量意義之間的關(guān)系。該圖還示出了用于以下圖示內(nèi)容的簡寫目的的符號(hào)。 彼此并排設(shè)置的單個(gè)線圈可以屬于相同的表面區(qū)域元件或不同的表面區(qū)域元件。由于要求對稱并且要求存在至少3個(gè)相，齒和線圈的數(shù)目必須可以被3整除，而不存在余數(shù)。此外，表面區(qū)域元件必須均勻分布。 定子變量的頻率由旋轉(zhuǎn)速度和銜鐵/轉(zhuǎn)子中的永磁體數(shù)量zpm所排他地限定。為了實(shí)現(xiàn)閉合的磁路，而不存在單極磁通量，zpm必須是偶數(shù)。 一般來說，線圈寬度應(yīng)該在銜鐵(可能為永磁體)所用極柱節(jié)距的附近，以便實(shí)現(xiàn)良好的繞組系數(shù)4S。 在已經(jīng)研制出的雙層定子板中，每個(gè)齒繞制成讓齒的數(shù)目和線圈的數(shù)量相同。與單層機(jī)器相比，這樣設(shè)置顯然能讓端部繞組凸起特別短。通過線圈并且必須換向的磁通量減少，而另一方面，位于共用凹槽內(nèi)的兩個(gè)線圈側(cè)部總是產(chǎn)生負(fù)反饋(增大電感)。
2. 2繞組 場線圈的設(shè)計(jì)、使用適當(dāng)?shù)牟牧弦约斑x擇最好的生產(chǎn)技術(shù)對于直流磁體技術(shù)數(shù)據(jù)具有重要影響。除了繞組設(shè)計(jì)之外，繞組絕緣件的性質(zhì)以及磁路中的線圈布置對于直流磁體的具體操作能力具有重要影響。 針對繞組物理上應(yīng)該盡可能小，必須盡可能充分地利用可用的繞組空間。在這種情況下，一般可以認(rèn)為所用導(dǎo)線直徑越小，則可能的繞組數(shù)目越大。導(dǎo)線直徑必須匹配使用時(shí)間和強(qiáng)度，因?yàn)榉浅＜?xì)的導(dǎo)線可能迅速發(fā)生過載。此外，在導(dǎo)線直徑減小時(shí)，必須考慮實(shí)際導(dǎo)線與其絕緣清漆的比率變化。圖17示出了一種傳統(tǒng)繞組形式。 具有永磁激勵(lì)的線性馬達(dá)一般設(shè)置有完全位于氣隙內(nèi)的繞組。由于所涉及的磁性間隙較大，所以必須承認(rèn)磁力強(qiáng)度會(huì)減小，但是另一方面，實(shí)現(xiàn)了較低的定子電感、極小的力波動(dòng)以及定子和轉(zhuǎn)換器之間相對較小的法向力，并且后者在雙側(cè)布置的情況下，甚至完全消失。這種情形在圖18中示出。
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折衷方案是讓定子軸逐漸收縮(見圖19)，這樣減小了磁力波動(dòng)，提供堅(jiān)固性，并
且允許線圈具有較大的匝數(shù)。 2. 3材料 考慮到成本，材料必須仔細(xì)選擇。通常用于直流磁體的場線圈的主體由漆包銅導(dǎo)線或漆包鐵導(dǎo)線構(gòu)成。從1960年以來，在特殊情況下也采用鋁箔線圈。目前銅價(jià)格的顯著上漲使得不可能隨心所欲地使用銅。漆包鐵導(dǎo)線同樣不推薦，因?yàn)橹亓刻蟆Ｒ虼?，?yīng)該說鋁是一種替代線圈材料。 鋁的導(dǎo)電性(鋁的導(dǎo)電率=37. 7W(fS/m，密度二 2700kg/m3)僅為銅(銅的導(dǎo)電率=58*1065/111，密度=8920kg/m3)的2/3(鐵的導(dǎo)電率為=10*106S/m，密度=7874kg/m3)，為此，導(dǎo)體長度必須增大l/3倍。但是，鋁明顯比銅更輕(銅的30%)。對于換能器所需的低壓而言，使用鋁繞組的方案同樣可以接受。 使用鋁的其他優(yōu)勢是迅速形成的絕緣氧化層。這不僅使得線圈耐腐蝕，而且還取代了本來需要的通常絕緣清漆。但是，在導(dǎo)線直徑減小時(shí)，必須注意確保最上面的金屬區(qū)域氧化物不能給鋁帶來負(fù)擔(dān)并降低實(shí)際導(dǎo)線的導(dǎo)電性。鋁同樣是相對較軟的延展金屬，容易融化，并且在換能器生產(chǎn)過程中容易加工。由于使用的線圈為靜止性質(zhì)，所以鋁的脆性僅在生產(chǎn)過程中顯得重要。 與銅相比(銅的導(dǎo)熱率=401W/(m*K)，鋁的導(dǎo)熱性(鋁的導(dǎo)熱率=237W(m*K))明顯更小。但是，線圈中"較短"和"較低"的電流流動(dòng)頻率使得能夠減小大多數(shù)應(yīng)用情況下的熱耗散問題。此外，包封形式也顯著地有助于耗散熱量。雖然如此，不能忽視加熱時(shí)所用材料的可能膨脹。 由于定子極柱和定子軛架/軸上的磁化作用連續(xù)改變，所以在使用實(shí)心鐵件時(shí)，這些部件上產(chǎn)生渦流損耗。因此，在傳統(tǒng)機(jī)器中，存在交變場或旋轉(zhuǎn)場的這些部件由鐵迭片層形成。在表面區(qū)域元件中，這種過程被認(rèn)為可能出現(xiàn)問題，因?yàn)槎ㄗ訕O柱的幾何結(jié)構(gòu)和場輪廓并不允許分層。與此相反，定子極柱、定子軛架和轉(zhuǎn)子軛架可以用軟磁粉末復(fù)合材料形成。這種材料由具備絕緣表面的鐵顆粒構(gòu)成，這種材料在壓力和溫度下進(jìn)行壓縮，由此形成可以通過傳統(tǒng)方式加工的半成品。這種方法的缺陷在于生產(chǎn)的坯料的壓縮剛度和承載能力。 可以使用初始導(dǎo)磁率為ur = 500 (Hoganas Company, Sweden, seewww. hoganas.com)的材料S0MAL0Y500。 為了讓銜鐵效率較高，必須讓渦流損耗最小。電氣迭片和永磁體的另一種替代方案由軟磁復(fù)合(SMC)材料提供。這是一種以塑料層包覆的鐵粉，通過傳統(tǒng)擠壓技術(shù)以及隨后的燒結(jié)過程來形成其最終形式?？梢酝ㄟ^在粉末中采用添加劑，并適當(dāng)調(diào)整燒結(jié)過程，以使SMC材料的磁性和機(jī)械特性滿足需要。作為示例，可以實(shí)現(xiàn)相對導(dǎo)磁率高達(dá)700和飽和磁通量密度為2. OT，并且機(jī)械強(qiáng)度為100N/mm2?？梢越柚鶶MC材料以及擠壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的各向同性結(jié)構(gòu)，由此提供更高功能的整體密度。
3.表面區(qū)域元件設(shè)計(jì) 表面區(qū)域元件/表面區(qū)域馬達(dá)(見圖20)或者其他的"電磁方塊"與作為模塊元件的集成換能器/線圈以及組合在平臺(tái)中的其他表面區(qū)域元件相互作用。以下內(nèi)容將說明表面區(qū)域元件的原理
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將專門并單獨(dú)更為詳細(xì)地說明尺寸為250mmx25mmx250mm的表面區(qū)域元件的
個(gè)體部件，在這種情況下，表面區(qū)域元件更大的實(shí)施方式(例如500mmx25mmx500mm ;
1000mmx25mmxl000mm)將通過非常類似的方式進(jìn)行內(nèi)在設(shè)計(jì)和構(gòu)造，從而允許它們在設(shè)計(jì)
好的平臺(tái)中彼此相互作用。設(shè)計(jì)說明包括個(gè)體部件(從圖形的底部到頂部)殼體基板、定
子板、觸點(diǎn)接口、用作電子組件安裝板的板件、線圈、定子頭、殼體壁、殼體頂板。 3. 1設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)要素包括以下元件28基座/懸架29動(dòng)力供應(yīng)線30數(shù)據(jù)供應(yīng)線31控制元件/電子件/板件/芯片32向換能器分布電氣動(dòng)力33換能器/電磁體/線圈34填料35接口 /觸點(diǎn)36表面/封裝件 圖21以高度簡化形式示出了表面區(qū)域元件的一種可能實(shí)施方式，其中(與更為具體的設(shè)計(jì)相對照)換能器由單獨(dú)定子支腳和方形極柱頭部來表示，而電子控制機(jī)構(gòu)已經(jīng)非常粗略地簡化。 表面區(qū)域元件的基座用于安裝保持件或插入系統(tǒng)形式的表面區(qū)域元件，以及用于固定換能器。此外，基座顯著有助于讓模塊堅(jiān)固，因?yàn)閾Q能器并不直接彼此連接。
換能器的動(dòng)力供應(yīng)件和數(shù)據(jù)供應(yīng)件以及通往其他表面區(qū)域元件或使用者的對應(yīng)通道借助線路來提供，線路鋪設(shè)在表面區(qū)域元件中。根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸類型，內(nèi)部控制元件連接在它們之間，從而控制相應(yīng)傳輸。 內(nèi)部控制元件或內(nèi)部電路使用集成芯片和來自外部中央平臺(tái)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制動(dòng)力輸出的水平、電壓和頻率。因此，借助這種控制系統(tǒng)，使用者可以預(yù)先確定并影響磁場的強(qiáng)度、隨著時(shí)間的積累、結(jié)構(gòu)以及配置。 除了控制換能器之外，控制元件控制來自相鄰負(fù)載和中央平臺(tái)控制器的動(dòng)力和數(shù)據(jù)傳輸。送往和來自位于表面區(qū)域元件上的檢測物體的數(shù)據(jù)以預(yù)處理形式送往適當(dāng)?shù)氖褂谜?。此外，芯片包含唯一識(shí)別碼，該識(shí)別碼表示各表面區(qū)域元件的目的、形式、位置等。
電力經(jīng)由換能器下方或之間的線路網(wǎng)絡(luò)提供給每一個(gè)換能器。但是，這樣必須不影響表面區(qū)域元件的可能磁場或堅(jiān)固性。 向相鄰表面區(qū)域元件供電最實(shí)際的方式是通過位于方塊側(cè)部的接口。這些接口應(yīng)該布置成當(dāng)相鄰方塊未正確鋪設(shè)時(shí)，兩條供電線路之間的不可能進(jìn)行不正確的接觸。而且借助所述接口必須能補(bǔ)償較小的振動(dòng)、偏差和表面區(qū)域元件之間的較小間隙。彼此嚙合的固定插頭連接部具有較高的連接強(qiáng)度，但是一般耗費(fèi)大量的空間，并且配件昂貴。此外，它們必須合理地絕緣，從而允許電流通往任何期望的外部使用者。 觸點(diǎn)配置的取向可以用于通常觸點(diǎn)連接、插頭連接和/或滑動(dòng)接觸。但是，彈簧觸點(diǎn)方案是優(yōu)選方案，這種方案可以凹入表面區(qū)域元件中，并且在壓入狀態(tài)下，其端部與表面區(qū)域元件的側(cè)表面平齊。這種彈簧觸點(diǎn)方案的表面彎曲，從而補(bǔ)償兩個(gè)相鄰表面區(qū)域元件 之間的較小偏差，從而保持電力和數(shù)據(jù)供應(yīng)。表面區(qū)域元件一側(cè)的觸點(diǎn)位置布置成在一個(gè) 表面區(qū)域元件以相反方式對準(zhǔn)連接到另一個(gè)表面區(qū)域元件時(shí)，兩個(gè)表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)之 間不可能進(jìn)行連接。 每個(gè)換能器被非鐵磁性填料(圖21中未示出)包圍。這種填料同樣用作表面區(qū) 域元件中缺失元件的填料，并且用于散熱、用于熱膨脹系數(shù)并用來改善機(jī)械強(qiáng)度和防護(hù)侵 蝕性介質(zhì)和危險(xiǎn)物質(zhì)。這種設(shè)置可以在適當(dāng)?shù)哪＞咧型瓿桑蛘咧苯佑糜谕獠看朋w，例如通 過擠壓涂層或包封，從而減少或完全填滿線圈和鐵制回路之間的氣隙。 所述表面用作保護(hù)性封裝件并用于散熱。它們應(yīng)該設(shè)計(jì)成基本上光滑，以便保持 抵靠在它們上面的電磁方塊與觸點(diǎn)表面(基座)之間的氣隙較小。另外，所述表面的均勻 性允許運(yùn)輸裝置移動(dòng)而不干擾所述平臺(tái)。封裝件和表面區(qū)域元件的邊緣應(yīng)該由主要使用的 不能被磁化的材料鋁來制造，從而降低成本并提供更為簡單的再循環(huán)能力。
表面區(qū)域元件通過換能器(齒)及其凹槽的配置來影響運(yùn)輸裝置的行為。電感受 到凹槽內(nèi)的電流散射以及端部繞組的影響。凹槽節(jié)距以及齒的配置也影響變動(dòng)力矩、"力矩 脈動(dòng)"、銜鐵的加速過程和制動(dòng)過程。線性步進(jìn)馬達(dá)和銜鐵的設(shè)計(jì)和齒系統(tǒng)在圖22中示出。
表面區(qū)域元件除了表現(xiàn)為方塊的傳統(tǒng)配置之外，還可以提供另外的組合實(shí)施方 式，從而讓平臺(tái)更好地匹配空間條件和作業(yè)。 具體來說，形狀并不局限于矩形表面區(qū)域元件。圓形或多邊形也可以。如果換能 器元件需要具有相同形狀，則由于表面區(qū)域元件對應(yīng)形狀的關(guān)系，它們之間將出現(xiàn)空白空 間。因此，需要對方塊中的個(gè)體換能器的通常矩陣布置進(jìn)行改動(dòng)，或者調(diào)整相關(guān)換能器設(shè)計(jì) 尺寸的形狀。鑒于堅(jiān)固性方面的考慮，出現(xiàn)的另外間隙以非鐵磁性材料填充(包封)。這種 設(shè)置在圖23中示出。 希望將平臺(tái)中表面區(qū)域元件位置和取向改變?yōu)閮A斜或垂直懸掛的子區(qū)域的運(yùn)輸 裝置要求對應(yīng)的適配元件，取決于配置情況。 簡單的方案通過形成組合表面區(qū)域元件的三個(gè)表面區(qū)域元件來提供，這種組合表 面區(qū)域元件在三個(gè)維度上構(gòu)造有拐角。通過將表面區(qū)域元件和/或換能器相對于彼此布置 成不同角度，從而實(shí)現(xiàn)這種構(gòu)型。由角度導(dǎo)致的間隙以非鐵磁性材料填充。表面區(qū)域元件 之間的連接部由電線和觸點(diǎn)連接件來實(shí)現(xiàn)，電線和觸點(diǎn)連接件位于產(chǎn)生的間隙中。在激活 換能器時(shí)，其效果是形成磁場，該磁場在鐵磁性物體上產(chǎn)生吸引運(yùn)動(dòng)，并且將它們從水平位 置移動(dòng)到傾斜位置(見圖24)。 但是，也可以采用表面區(qū)域元件的三維圓整形狀變形方案(如圖24所示)。通過 將換能器相對于彼此布置在不同角度來實(shí)現(xiàn)這種配置。換能器的頭部移動(dòng)地較之定子支腳 元件更靠近相鄰換能器的頭部。這種構(gòu)型允許連接水平定位的表面區(qū)域元件和垂直懸掛的 表面區(qū)域元件之間的表面區(qū)域元件。在激活換能器時(shí)，導(dǎo)致建立磁場，該磁場因此在鐵磁性 物體上實(shí)現(xiàn)從水平位置到傾斜位置的均勻牽引運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，通過適當(dāng)改動(dòng)表面區(qū)域元件 的造型，還可以實(shí)現(xiàn)任何期望的三維表面結(jié)構(gòu)。 提供表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子/銜鐵旋轉(zhuǎn)的第三自由度，對于表面區(qū)域馬達(dá)是一種擴(kuò)展。為了 在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在每個(gè)位置的x方向和y方向產(chǎn)生力，必須為這種應(yīng)用研制新的定子極柱 布置(見圖25A、B和C)，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過45。時(shí)，在一些位置，多極柱基本布置不再能產(chǎn)生
18力。需要檢查是否這些布置的變動(dòng)力和變動(dòng)力矩允許有意義的操作。 根據(jù)物體和空間條件，平臺(tái)的配置必須從屬于特定動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者帶有對應(yīng)接口元件的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但是，應(yīng)在最有可能集成到其他網(wǎng)絡(luò)的前提下進(jìn)行這種設(shè)置，并考慮可能的使用者和消費(fèi)者。
3. 2設(shè)計(jì)概述及布局 圖26示出了具有傾斜框架和螺絲連接部的鋪展表面區(qū)域元件，具備以下部件 36帶有支桿、定子板環(huán)、軸和軛架等的定子板 31用于電子件(MOSFET、導(dǎo)軌、控制器、芯片等)的板件/安裝板 34 觸點(diǎn)/接口 33換能器/包封繞組/線圈 37極柱表面/帶有軸和軛架的定子頭部/定子極柱 38表面區(qū)域元件/包括封裝壁和封裝蓋的封裝件/包括殼體壁和殼體蓋的殼體
39隔膜/隔膜按鍵/孔閉合件/隔膜連接件
40 螺絲 41平臺(tái)邊緣/邊緣傾斜部/平臺(tái)框架
42封裝基座-表面區(qū)域元件表面的一部分
43傾斜的平臺(tái)邊緣拐角/傾斜的框架拐角
3. 3尺寸形式 平臺(tái)原型傾向于表面區(qū)域元件的3個(gè)尺寸等級(jí)，邊緣長度250x250mm、500x500mm和1000xl000mm(見圖27)。所有實(shí)施方式的高度必須相同。為了給全部元件提供有效的自由空間并允許設(shè)計(jì)方案具有適當(dāng)?shù)膱?jiān)固性，高度固定在25mm。應(yīng)該僅在差異極大的作業(yè)中才制造專用尺寸，例如移動(dòng)非常沉重的負(fù)載或者要求覆蓋較大的面積。但是，必須總是確保與其他尺寸等級(jí)的表面區(qū)域元件的融合能力。這特別涉及設(shè)計(jì)方案、懸架布置、觸點(diǎn)/接口、提供堅(jiān)固性的元件等。
3.4組合方法 表面區(qū)域元件的側(cè)部尺寸選擇為使得不同尺寸的類型可以彼此組合，形成配合架構(gòu)的表面區(qū)域或平臺(tái)。這種情形在圖28中示出。 用來借助螺絲連接件將表面區(qū)域元件固定到底架或相鄰表面區(qū)域元件的切口對稱地設(shè)置在表面區(qū)域元件的側(cè)部和內(nèi)部，以相同的距離隔開。這些特征協(xié)助根據(jù)各邊長比率通過相同方式組合個(gè)體表面區(qū)域類型。 切口同樣用作觸點(diǎn)接口，用來向相鄰表面區(qū)域元件和外部受益者和裝置傳輸電流和數(shù)據(jù)。 其他的表面區(qū)域馬達(dá)在圖29和30中示出。
3. 5定子支腳/定子板 本實(shí)施方式中的定子支腳(見圖31)用作整個(gè)表面區(qū)域元件的連接和加強(qiáng)元件，并且同時(shí)用作每個(gè)線圈的定子支腳。它包括鐵鑄件或者某些替代材料。用作線圈繞組模型的軸/定子軛架從基板伸出。除了固定極柱頭部和線圈之外，它們還固定電子組件。此外，它們吸收作用在表面區(qū)域元件上的全部豎直作用力，例如來自運(yùn)輸裝置的豎直作用力。
在優(yōu)選示例中，考慮到對稱，軸結(jié)構(gòu)和極柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成方形/棋盤形式。軛架布置的變化將與總體平臺(tái)的對稱配置以及相鄰表面區(qū)域元件的磁性行波發(fā)生干涉，但是在特殊 場合下也可以采用。支柱在個(gè)體軸之間運(yùn)行。 這些支柱為該結(jié)構(gòu)提供額外的剛性并為個(gè)體軸提供堅(jiān)固性。此外，它們?yōu)殚]合用 于分別激勵(lì)的線圈之間的磁場感應(yīng)的回路提供額外的材料。環(huán)形結(jié)構(gòu)居中構(gòu)造，從棋盤結(jié) 構(gòu)的各個(gè)方塊定心。這樣有助于將表面區(qū)域元件固定在底架上和相鄰表面區(qū)域元件。為 了實(shí)現(xiàn)效率均勻的線圈并保持渦流相同，不承擔(dān)任何機(jī)械目的的環(huán)形元件還包含在定子板 上。操作方法將在有關(guān)接口和固定件的部分專門詳細(xì)說明。
3. 6板件 板件用作表面區(qū)域元件電子部件的安裝板?？缀颓锌诙ㄎ坏刈屗霭寮梢詰覓?在定子板的軸上?？咨舷碌挠操|(zhì)橡膠環(huán)提供固定、消除頻率微小的振動(dòng)并將電氣設(shè)備抬高 到最優(yōu)高度，從而衰減由線圈形成的熱場。這種情形在圖32中示出。 用于接口 /觸點(diǎn)、懸架/固定件和表面區(qū)域元件的封裝件的加強(qiáng)支柱的精確配裝 的切口位于該板件側(cè)部。這些切口為定制切口，以使它們臨近表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)，并且可 以釬焊并粘接到它們。這種特征在圖33中示出。
3. 7線圈/換能器 線圈為預(yù)制，以使它們在配裝到定子板的軸并位于所述板件上方之前，精確配合。 它們由漆包銅導(dǎo)線或優(yōu)選漆包鋁導(dǎo)線構(gòu)成(見圖34A和34B)。 優(yōu)選圓形線圈形式，從而在材料使用量很小的情況下，實(shí)現(xiàn)盡可能多的繞組。繞組 從底部沿著定子軸向上制作，然后在向下覆蓋第一繞組。一層覆蓋先前的一層，從而從內(nèi)向 外生產(chǎn)一個(gè)繞組。這樣導(dǎo)致導(dǎo)線在線圈下面部的中央起始。這種導(dǎo)線起始部還被接觸元件 加強(qiáng)。導(dǎo)線端部在線圈側(cè)邊緣(圖中的上側(cè)邊緣)引出。導(dǎo)線端部同樣以接觸元件加強(qiáng)。 為了確保熱量能從被激勵(lì)的線圈選出，為了將導(dǎo)線固定為其線圈形狀，并且為設(shè)計(jì)線圈以 使其可以操作，所述導(dǎo)線在其本身繞制過程中以兩種非導(dǎo)電材料包封。上包封材料向外向 表面區(qū)域元件表面耗散熱量。線圈支腳處的下包封材料隔離從表面區(qū)域元件內(nèi)部產(chǎn)生的熱 量。此外，導(dǎo)線端部以及相連的觸點(diǎn)同樣被封裝件固定。 通過這種方式制造的線圈設(shè)置在定子軸時(shí)，線圈觸點(diǎn)嚙合在所述板件上相應(yīng)設(shè)計(jì) 的觸點(diǎn)孔中，并且分成用于表面區(qū)域元件的控制電子件。這種特征在圖35中示出。
全部線圈設(shè)置在定子板的定子軸上(如圖36所示)。這種配置呈對稱形式，并在 全部表面區(qū)域元件上保持相同，從而保持渦流差異較小，并保證組合，以及優(yōu)化地實(shí)現(xiàn)對線 圈的一致調(diào)節(jié)。 線圈的數(shù)目和直徑來自表面區(qū)域元件的寬度以及設(shè)置在表面區(qū)域元件側(cè)部和內(nèi) 部區(qū)域的觸點(diǎn)/接口的寬度。在全部表面元件類型中，線圈的直徑相同、一半大小、兩倍大 小等，從而確保全部表面區(qū)域元件類型的對稱性和功能性。但是，線圈的高度可以在不同類 型的表面區(qū)域元件之間發(fā)生變化。 在個(gè)體線圈之間提供了相同的距離/空間。這種特征用來耗散出現(xiàn)的并由激勵(lì)線 圈產(chǎn)生的熱量。此外，還可以由電氣/控制系統(tǒng)的部件使用，因?yàn)樵诒砻鎱^(qū)域元件的下部板 件區(qū)段中并沒有足夠的空間用于電氣/控制系統(tǒng)的部件，或者電氣/控制系統(tǒng)的部件從這 里伸出。此外，空白空間容納表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)/接口 ，并通過這種方式允許在表面區(qū)域 元件之間交換動(dòng)力和數(shù)據(jù)，或者與外部裝置進(jìn)行交換。自由空間同樣用作將表面區(qū)域元件
20固定在底架和彼此之上的切口 。 在一種替代方法中，線圈可以印刷成水平盤形。這些盤形線圈彼此疊置，以絕緣材料/絕緣清漆封裝成層，或者利用3D方法印刷。
3. 8定子極柱頭部 在表面區(qū)域元件中，線圈的定子分成定帶有定子軸的定子支腳(定子板)和定子頭。定子極柱分開。在生產(chǎn)和維修過程中，這樣設(shè)置具有優(yōu)勢，因?yàn)閭€(gè)體元件(例如板件、線圈等)容易插上/和取下，并且容易固定到定子板。(八邊形)的極柱頭部利用它們的中心銷插入對應(yīng)定子軸(在圖37中示出)上精確配裝的孔中?？梢赃x擇的是，在極柱頭銷和定子板軸向孔上的螺紋的幫助下，它們還可以擰入。 擰入法的優(yōu)勢在于堅(jiān)固，壓緊固定全部插在極柱頭下面的元件。但是，螺紋可能導(dǎo)
致不規(guī)則的渦流波動(dòng)，并且在一些情況下，可能讓個(gè)體線圈的調(diào)節(jié)復(fù)雜化。 插入法反過來取決于極柱頭和定子板軸向孔之間的高度配合精度。當(dāng)極柱頭例如
通過粘結(jié)膨脹處理(在生產(chǎn)過程中冷凍部件，使得直徑略大的極柱銷在正常溫度下再次膨
脹并壓入定子板軸向孔中)或者擠壓而固定時(shí)，在這種情況下，即便簡單的元件更換或者
良好的生產(chǎn)也是不可能的。 插上之后，極柱頭凹入定子板的軸，這種特征在圖38中示出。
3. 9組合/固定點(diǎn) 為了將表面區(qū)域元件固定到底架并連接到相鄰表面區(qū)域元件，用于諸如此類的裝置的切口設(shè)置在表面區(qū)域元件的側(cè)部和內(nèi)部。固定裝置的目的是將表面區(qū)域元件集合起來——組合它們——并同時(shí)將它們牢固地連接到底架。借助從定子板的切口中伸出的環(huán)形元件，可以實(shí)現(xiàn)這種效果，該環(huán)形元件上可以插上/擰上精確配裝的固定環(huán)。兩個(gè)表面區(qū)域元件經(jīng)由它們的環(huán)形元件牽制在一起，并且以精確的配合彼此壓靠。這樣導(dǎo)致兩個(gè)表面區(qū)域元件以精確配合固定并組合。這種特征在圖39和40中示出。 固定環(huán)被表面上的非導(dǎo)電性保護(hù)層(塑料、橡膠)包圍。這樣能形成一定量的間隙，從而讓所述環(huán)更容易取下，相對于切口內(nèi)側(cè)的可能觸點(diǎn)，作為耐腐蝕保護(hù)件并作為絕緣件，并且在表面區(qū)域元件的切口中用于自身固定。 這時(shí)，可以使用兩種固定環(huán)一種可以插入的固定環(huán)和一種可以擰上的固定環(huán)(見圖41)。 在生產(chǎn)過程中，可以插入的固定環(huán)更容易制造，并且其設(shè)計(jì)也更堅(jiān)固。但是，例如必須使用螺絲刀或者相對于彼此彎折表面區(qū)域元件，才可以將其撬出絕緣層上方的內(nèi)定子板環(huán)。 可以擰上的固定環(huán)具有隱藏在其內(nèi)側(cè)的螺紋，隱藏的螺紋假設(shè)在定子板環(huán)的外側(cè)存在精確配裝的螺紋。此外，螺絲刀可以嚙合在其中的齒或切口位于其頭部表面。這種固定環(huán)可以通過這種方式擰在定子板的環(huán)上。這樣的特征具有優(yōu)勢，因?yàn)槟茏屗霏h(huán)擰入擰出，并且因此能讓環(huán)和表面區(qū)域元件易于更換。缺陷是在生產(chǎn)過程中，為定子板環(huán)生產(chǎn)精確配裝的螺紋的過程復(fù)雜，這種精確配裝的螺紋必須精確的嚙合在固定環(huán)的螺紋中。
除了表面區(qū)域元件的固定件之外，通過將定子板牽制在一起，固定環(huán)還能從被激勵(lì)的線圈經(jīng)由一個(gè)表面區(qū)域元件向相鄰的表面區(qū)域元件傳遞渦流，并且通過這種方式為整個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)線圈作用的間接單元。該平臺(tái)作為一個(gè)統(tǒng)一的表面區(qū)域元件。
為了實(shí)現(xiàn)與底架的固定，傳統(tǒng)螺紋通過(定子板的)內(nèi)環(huán)并擰在底架上。螺絲頭將固定環(huán)壓緊在定子板環(huán)上，因此將后者壓緊在定子板上，并且同時(shí)將定子板和表面區(qū)域元件擰在底架上。這種特征在圖42中示出。 可以選擇的是，可以使用帶有相連/壓緊的固定環(huán)(在這一側(cè)絕緣)的螺絲，從而能更快速地構(gòu)造所述平臺(tái)。 絕緣塑料封裝件/包封基板，切口頭部的絕緣閉合件和螺絲上的絕緣墊片，形成絕緣空腔，保護(hù)表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)不受外部因素例如潮濕和天氣的影響，并且保護(hù)它們不被腐蝕。 3. 10接口/觸點(diǎn) 接口或者說觸點(diǎn)對稱地設(shè)置在表面區(qū)域元件內(nèi)的適當(dāng)切口中。數(shù)據(jù)和電流經(jīng)由它們在相鄰表面區(qū)域元件和外部受益者/裝置之間交換。這種特征在圖43中示出。
半圓形和圓形管狀觸點(diǎn)粘結(jié)或焊接到表面區(qū)域元件的包封件/殼體。但是，它們也可以是殼體的固定部件并且可以在生產(chǎn)過程中一起設(shè)置在表面區(qū)域元件的部件上。此外，在一些情況下，它們可以釬焊并粘結(jié)到所述板件，并因此包括在方塊的電氣系統(tǒng)中。觸點(diǎn)設(shè)置在定子板上的適當(dāng)定子板環(huán)上。這種特征在圖44中示出。 圓形或半圓形觸點(diǎn)由絕緣材料和匹配曲率的觸點(diǎn)材料(銅、釬焊料等)構(gòu)成。觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)置有切口，以使它可以容納適當(dāng)平齊形式的觸點(diǎn)線。個(gè)體觸點(diǎn)線在圓形/半圓形元件的內(nèi)部彼此分開運(yùn)行，呈疊置的層。導(dǎo)體軌跡在該圓形結(jié)構(gòu)外側(cè)運(yùn)行，豎直包含在表面中。這種特征在圖45中示出。 在所述結(jié)構(gòu)中設(shè)置分層的孔，用于各觸點(diǎn)線，并將圓形元件內(nèi)部的個(gè)體線連接到圓形元件外部的適當(dāng)豎直導(dǎo)體軌跡。圓形元件內(nèi)的線路運(yùn)行地使其不與相鄰連接的表面區(qū)域元件上的觸點(diǎn)發(fā)生任何直接連接。僅由切口中對應(yīng)配置并定位的固定環(huán)或觸點(diǎn)元件提供連接。線路的一個(gè)表面元件到另一個(gè)表面元件的這種物理分隔允許使用者有意地對表面區(qū)域元件進(jìn)行機(jī)械活動(dòng)監(jiān)控?？梢酝ㄟ^這種方式克服軟件錯(cuò)誤、控制錯(cuò)誤、觸點(diǎn)損壞和電連接不良。只有借助觸點(diǎn)裝置彼此連接的表面區(qū)域元件可以交換電流和數(shù)據(jù)。
觸點(diǎn)固定環(huán)(如圖46和47所示)與所述固定環(huán)等同。它們同樣插在/擰在定子板環(huán)上并將相鄰表面區(qū)域元件固緊在一起。它們的外曲面同樣設(shè)置有絕緣層。環(huán)形電導(dǎo)體軌跡包含在絕緣層上，相對于表面區(qū)域元件觸點(diǎn)的觸點(diǎn)層位于適當(dāng)高度。它們的導(dǎo)體軌跡各自容納觸點(diǎn)環(huán)，該觸點(diǎn)環(huán)經(jīng)由相鄰表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)與其進(jìn)行電氣連接。所含的觸點(diǎn)環(huán)較之觸點(diǎn)固定環(huán)和觸點(diǎn)具有略大的半徑。它們包含在一個(gè)點(diǎn)上。這樣導(dǎo)致一種彈簧效應(yīng)，在擰入/插入時(shí)，這種彈簧效應(yīng)將半徑較大的觸點(diǎn)環(huán)固緊在表面區(qū)域元件觸點(diǎn)的觸點(diǎn)線上。觸點(diǎn)環(huán)的中斷部能讓材料半徑在插入/擰入狀態(tài)下減小。 觸點(diǎn)固定環(huán)和固定環(huán)(見圖49)具有內(nèi)部傾斜部。通過較大半徑伸出超過螺紋的螺絲頭抵靠在該傾斜部上。在形成螺絲連接時(shí)，螺絲頭將觸點(diǎn)固定環(huán)或者固定環(huán)進(jìn)一步壓靠定子板的對應(yīng)環(huán)元件。這樣進(jìn)一步保證觸點(diǎn)環(huán)(圖48)相對于表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)和觸點(diǎn)線固定在正確的高度。 可以選擇的是，可以在觸點(diǎn)固定環(huán)絕緣層內(nèi)的切口中容納剛性觸點(diǎn)線，并在表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)上容納彈性安裝的球形觸點(diǎn)(見圖50)。彈性球在觸點(diǎn)固定環(huán)的觸點(diǎn)線被
22壓入過程中抵靠觸點(diǎn)固定環(huán)的觸點(diǎn)線，由此允許進(jìn)行電氣連接。但是，這種方案僅能提供點(diǎn)連接。在其中一個(gè)球形觸點(diǎn)發(fā)生腐蝕的情況下，電氣連接將會(huì)中斷。
3. 11接口和觸點(diǎn)的額外用途功能 除了在平臺(tái)的表面區(qū)域元件之間傳輸數(shù)據(jù)和動(dòng)力之外，各觸點(diǎn)還用作外部受益者/裝置的數(shù)據(jù)和動(dòng)力接口 。這樣允許動(dòng)力供應(yīng)給外部裝置和/或數(shù)據(jù)通過觸點(diǎn)適配器進(jìn)行交換(見圖51)。 為各種應(yīng)用場合專門制造的觸點(diǎn)適配器可以嵌入或擰入表面區(qū)域元件的切口和觸點(diǎn)中。 它們和觸點(diǎn)固定環(huán)一樣，通過相同配置的表面區(qū)域元件接口分出電流。包含在絕緣層內(nèi)的觸點(diǎn)環(huán)同樣壓靠表面區(qū)域元件接口的觸點(diǎn)線，并且以同樣方式進(jìn)行電氣連接。觸點(diǎn)適配器的尺寸延伸到表面區(qū)域元件表面，并且它們填充所述頭部內(nèi)的切口中的傾斜部(可能平齊或凸起)。觸點(diǎn)適配器的頭部中的狹槽允許它擰入表面區(qū)域元件內(nèi)的切口中，并且牢固地張緊。由于并不總是希望在表面區(qū)域元件和底架支架進(jìn)行螺紋連接，所示存在兩種類型的觸點(diǎn)適配器帶有內(nèi)螺紋的觸點(diǎn)適配器，其擰在定子板環(huán)上；和帶有向下伸展的螺紋的觸點(diǎn)適配器，此外它同樣將表面區(qū)域元件固定到底架。這種設(shè)置在圖52中示出。
用于外部受益者的各種插頭的專用入口在各種情況下都配裝在觸點(diǎn)適配器的頭部。觸點(diǎn)適配器內(nèi)部裝置和導(dǎo)線將適當(dāng)?shù)碾娏骱?或?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)送到插入的插頭的各個(gè)區(qū)域。對于適應(yīng)不同的插頭裝置來說，尚未開發(fā)出觸點(diǎn)適配器的專用內(nèi)部配置，據(jù)信這種設(shè)置要建立在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則的基礎(chǔ)上。當(dāng)處于插入狀態(tài)時(shí)，周圍線圈處于解除激勵(lì)狀態(tài)。這樣保護(hù)插上的裝置不會(huì)產(chǎn)生任何磁場輻射，并且激發(fā)出的磁性渦流無法影響外部受益者的功能(見圖53)。 經(jīng)由平臺(tái)的表面區(qū)域元件，來自外部裝置/受益者的電流和數(shù)據(jù)與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行交換，允許選擇范圍更大的應(yīng)用場合。以這種方式配裝的傳感器系統(tǒng)，無論是光學(xué)的還是電感的，都同樣協(xié)助將物體定位在其上的過程。進(jìn)行非接觸式動(dòng)力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ醚b置是可行的(如果表面區(qū)域元件的線圈沒有提供的話)。可以影響外部受益者的行為和動(dòng)力/數(shù)據(jù)供應(yīng)。中央控制系統(tǒng)在任何時(shí)候都可以進(jìn)行個(gè)別切斷，并且可以進(jìn)行精確電流和數(shù)據(jù)監(jiān)控。此外，通過外部裝置向系統(tǒng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)饋送大大增加了外部裝置和中央系統(tǒng)的動(dòng)力。 3. 12封裝件/殼體 表面區(qū)域元件的封裝件由非導(dǎo)電性、非鐵磁性材料制成，優(yōu)選為塑料。它由多個(gè)部件構(gòu)成封裝件基板、封裝件側(cè)部和封裝件頂板/殼體蓋板。 封裝件基板的形狀匹配它所要粘結(jié)或包封的定子板的基本形狀。在側(cè)部和內(nèi)部，它具有用于表面區(qū)域元件的固定件和觸點(diǎn)的對應(yīng)切口以及孔(見圖55和圖56)。
封裝件側(cè)部/側(cè)壁(見圖57)同樣匹配定子板的形狀，并且它們對稱構(gòu)造。定子板"通過"側(cè)壁的支腳，從而與相鄰表面區(qū)域元件直接接觸。這樣在相鄰表面區(qū)域元件的激勵(lì)線圈之間提供了另外的渦流接口 。 —個(gè)切口，或者在表面區(qū)域元件相對較大的情況下表現(xiàn)為用于表面區(qū)域元件固定件和觸點(diǎn)的連續(xù)間隙的多個(gè)切口，位于每個(gè)側(cè)壁中部。豎直加強(qiáng)支柱在后面部運(yùn)行，匹配定子板環(huán)的數(shù)量和環(huán)直徑，并且插入其中。這種具有封裝件和內(nèi)部部件的齒系統(tǒng)提供了固定和加強(qiáng)效果。 除了用于固定點(diǎn)和觸點(diǎn)的切口之外，封裝件頂板/封裝件蓋板(見圖58)設(shè)置有用于換能器極柱頭的切口。材料特別是熱傳導(dǎo)材料，以便向外部耗散激勵(lì)線圈暫時(shí)形成在方塊內(nèi)部的熱輻射。 所有的封裝件部件彼此粘結(jié)或焊接，從而防止水分侵入(見圖59)。
3. 13平臺(tái)邊緣/平臺(tái)框架 所以，通過這種方式設(shè)計(jì)的表面區(qū)域元件和平臺(tái)還可以固定到并不與其他表面區(qū)域元件連接的側(cè)部，連接框架或表面。所述邊緣由長度不同的邊緣元件/邊緣類型構(gòu)成，這些邊緣元件/邊緣類型設(shè)計(jì)成配合各表面區(qū)域元件的精度和尺寸。目前，表面元件的長度為25cm、50cm、100cm。各邊緣類型的這種結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案可以另外變化。
如果需要讓平臺(tái)嵌入，則應(yīng)該使用邊緣/輪廓沿著直線運(yùn)行的邊緣類型。在平臺(tái)支架在基座上的情況下，在一些情況下，可以使用傾斜的邊緣輪廓，例如在所述裝置必須驅(qū)動(dòng)或滾動(dòng)到平臺(tái)上的情況下。 所有的邊緣元件(見圖60-66)可以分別擰在底架上。除了用于固定一個(gè)或多個(gè)表面區(qū)域元件的固定點(diǎn)之外，用于螺絲的額外沉孔/固定方案位于邊緣元件上。沉孔中的適當(dāng)傾斜部允許插入隔膜閉合件/隔膜配件。 例如，如果希望將平臺(tái)安裝在可以從下方操作的擱板基座上或支撐立柱上，則邊緣元件可以固定在邊緣元件中的狹槽內(nèi)。用于此目的的對應(yīng)螺母從側(cè)部插入邊緣元件的切口/狹槽中。通過底架上的孔而擰在這些插入螺母上的螺絲通過這種方式將來自平臺(tái)后面部/下部的邊緣與底架固定。 圖67示出了框架元件傾斜部(25cm)，帶有兩個(gè)螺紋沉孔和表面區(qū)域元件固定點(diǎn)。
所述邊緣已經(jīng)根據(jù)來自"零件"公司的商用產(chǎn)品進(jìn)行了對準(zhǔn)，從而與標(biāo)準(zhǔn)化的和廣泛應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案盡可能實(shí)現(xiàn)相容性。這樣做的目的是提高表面區(qū)域元件的整合潛力，并且還允許已經(jīng)投入使用的產(chǎn)品可以包含在平臺(tái)中。例如，為了配裝和相容的原因，內(nèi)部支柱部分的尺寸和輪廓有意地制作成與來自"零件"的產(chǎn)品相適應(yīng)。但是，外部尺寸匹配平臺(tái)/表面區(qū)域元件的結(jié)構(gòu)。 為了降低重量和節(jié)省資源，邊緣元件設(shè)置有凹腔。內(nèi)部支柱吸收外部影響產(chǎn)生的壓縮載荷，并且增加邊緣元件的總體牢固性和剛性。這樣可以進(jìn)一步簡化生產(chǎn)過程。邊緣元件的軟熱材料在生產(chǎn)過程中拔出，并且在冷卻過程中保持拔出形式。 在傾斜的情況下，向一個(gè)點(diǎn)運(yùn)行的邊緣已經(jīng)去除了毛剌。這樣一方面作為某種集塵部，并且加強(qiáng)元件材料。鈍的末梢/邊緣不容易被損壞。 框架拐角設(shè)計(jì)成以精確配合來匹配邊緣元件。與其他框架元件一樣，它們具有螺紋連接孔，用于借助螺絲固定到底架。這種螺紋連接孔同樣具有傾斜部，用于沉入隔膜按鍵。此外，在基部同樣包含狹槽，用于螺紋連接到其他裝置的框架拐角元件(見圖68)。
包含在框架元件內(nèi)的狹槽、？L和切口 (見圖69和70)同樣設(shè)置有插頭連接部，以便插入其他框架元件或其他類型的裝置，并且將它們連接于此。 此外，還可以在框架元件內(nèi)包含導(dǎo)線。中央控制系統(tǒng)不再直接連接到平臺(tái)的表面區(qū)域元件，而是連接到為此設(shè)計(jì)的接口框架元件中。在表面區(qū)域元件的觸點(diǎn)接口的協(xié)助下，這種方案可以在平臺(tái)和中央控制系統(tǒng)之間提供動(dòng)力和數(shù)據(jù)傳輸，在這種情況下，外部受益者同樣可以從導(dǎo)線受益。已經(jīng)存在的接口應(yīng)該用于表面區(qū)域元件。但是并不排除配裝到框架元件的額外動(dòng)力和數(shù)據(jù)接口 。
4.電路和電子控制 在這一點(diǎn)上，僅以概述的形式簡要說明用于表面區(qū)域元件和所述系統(tǒng)的對應(yīng)控制技術(shù)和電氣系統(tǒng)。 個(gè)體表面區(qū)域元件，設(shè)計(jì)成由使用者個(gè)別接合在一起而形成平臺(tái)，從中央計(jì)算機(jī)接收適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，從而具體激勵(lì)磁場并調(diào)節(jié)用于其它受益者的動(dòng)力。所需動(dòng)力同樣可以集中供應(yīng)給所述系統(tǒng)。 在數(shù)據(jù)總線的協(xié)助下，軟件根據(jù)協(xié)議經(jīng)由表面區(qū)域元件的各接口控制電氣線圈的
個(gè)別值。考慮到成本以及熱插拔原因，推薦使用串行總線系統(tǒng)(USB、Firewire)。 表面區(qū)域元件的內(nèi)部控制元件根據(jù)傳輸類型進(jìn)行連接。這種內(nèi)部電路用于在唯一
指定的集成移位寄存器、控制器等的協(xié)助下控制動(dòng)力輸出的水平、電壓和頻率以及來自外
部中央平臺(tái)控制系統(tǒng)的預(yù)定數(shù)據(jù)。 為了保持?jǐn)?shù)據(jù)量較小，對于脈寬調(diào)制的磁體和輸出階段，推薦使用數(shù)/模測量驅(qū)動(dòng)件。如果認(rèn)為電壓放大器輸入端的信號(hào)為數(shù)字形式，則法則一直到動(dòng)力輸出階段都為數(shù)字形式。 圖71示出了表面區(qū)域元件的網(wǎng)絡(luò)示例。 除了完全集中的控制系統(tǒng)之外，也可以選擇具有一定"智能"的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，用于每個(gè)表面區(qū)域元件。 但是，在運(yùn)輸裝置移動(dòng)過程中發(fā)生干擾時(shí)，相對于全部運(yùn)輸裝置路徑優(yōu)化而言，可能認(rèn)為神經(jīng)方案不具有優(yōu)勢。但是，與此同時(shí)，神經(jīng)結(jié)構(gòu)允許表面區(qū)域元件相對于中央控制系統(tǒng)具有一定程度的獨(dú)立性，這種獨(dú)立性又減少了對經(jīng)由控制中心的數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_，以及對向相鄰表面區(qū)域元件實(shí)時(shí)光滑傳遞數(shù)據(jù)的干擾。 具有兩種變形方案的"局部神經(jīng)"折衷方案是合理的，因?yàn)楸砻鎱^(qū)域元件必須向中
央控制系統(tǒng)傳遞狀態(tài)信息和其他信息，或者直接或間接向相鄰元件傳遞。 動(dòng)力供應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方案同樣可以根據(jù)能耗和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行優(yōu)化，并且由電磁
線圈、電子元件的需求以及系統(tǒng)外可能連接的受益者的需求來控制。在一個(gè)平臺(tái)中可以組
合的表面區(qū)域元件的最大數(shù)量同樣是控制系統(tǒng)的個(gè)別電氣和機(jī)械部件的資金優(yōu)化和可接
受的需求造成的結(jié)果。 在表面區(qū)域元件中存在高壓的時(shí)候，必須采取材料措施和安全措施來防止干擾。在體積相對較大的線圈中，就存在這種情況。對于物理尺寸較小的線圈，所需的各種電壓需求下降，但是與此同時(shí)，線圈數(shù)量增大。線圈的尺寸由運(yùn)輸裝置期望的移動(dòng)精度和他們的最大重量、資金因素等來決定。 電路發(fā)展以及動(dòng)力調(diào)節(jié)方面的需求同樣也對電磁線圈的發(fā)展具有顯著影響。
對于金屬檢測(見部分金屬檢測)而言，需要隨著時(shí)間變化的電壓，根據(jù)電感定律，該電壓是由變化的磁場(渦流)產(chǎn)生的。這意味著必須使用帶有反饋的控制環(huán)路來測量實(shí)際的模擬電流。為了以較小的能量實(shí)施檢測過程，優(yōu)選以頻繁的時(shí)間間隔進(jìn)行脈沖式測量，而非連續(xù)的模擬測量。而且，需要設(shè)計(jì)的電磁線圈是控制這些渦流檢測范圍和精度的主要因素。
存在許多變化形式，特別是在電子學(xué)方面。
圖72粗略地示出了擱板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
5.運(yùn)輸裝置/銜鐵 從系統(tǒng)工程學(xué)的角度來看，位于表面區(qū)域元件內(nèi)的電磁體代表它們自身的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而不是向通常情況下那樣代表上級(jí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的元件。這種特性可以用來為潛在的運(yùn)輸裝置/銜鐵裝置節(jié)省資源。 考慮到巨大的慣性力矩，運(yùn)輸物體的運(yùn)輸裝置中的銜鐵可以設(shè)置的各不相同，從而確保運(yùn)動(dòng)范圍最佳。雖然如此，考慮到生產(chǎn)過程的原因，優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)化的銜鐵類型，這種銜鐵可以連接/固定到不同的運(yùn)輸裝置。 圖73示出了被動(dòng)運(yùn)輸裝置的一種可能實(shí)施方式，呈現(xiàn)從側(cè)部觀察的截面形式。它的承載滾動(dòng)元件支座在固定的表面區(qū)域元件上。其上放置或安裝待運(yùn)輸物體的實(shí)際運(yùn)輸表面位于輥?zhàn)?輪子上方。主體制作在輥?zhàn)又g并位于運(yùn)輸表面以下。該主體包含在表面區(qū)域元件相對直接臨近的地方配裝的作為銜鐵的鐵磁性元件或永磁體。但是，為了減小磁性渦流系，還可以將輥?zhàn)硬贾贸杀舜瞬⑴鸥糸_一定距離。此外，鐵磁性元件或永磁體也可以穿過輥?zhàn)?。?dāng)表面區(qū)域元件內(nèi)的換能器建立電磁場時(shí)，它們作用在運(yùn)輸裝置上設(shè)置鐵磁性元
件的那些區(qū)域。
以下零件在圖73中示出
44電磁表面區(qū)域元件；45磁場；46運(yùn)輸裝置示例；47承載滾動(dòng)元件(輪子、滾珠……)；48鐵磁性元件和/或永磁體；49物體接觸表面；50主體元件。銜鐵元件通過換能器驅(qū)動(dòng)件連接到電磁方塊，電磁方塊設(shè)計(jì)成在時(shí)間和強(qiáng)度方面不同。這意味著如果磁場配置地正確，則運(yùn)輸裝置將移動(dòng)。 示意性地考慮所述過程，運(yùn)輸裝置被磁導(dǎo)波(見圖74)切向拉動(dòng)。 運(yùn)輸裝置本身可以包含可控表面區(qū)域元件或換能器，并且類似于表面區(qū)域元件，
可以結(jié)合外部磁性元件為其自身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電磁力。但是，這樣的方案較為復(fù)雜，并且不是優(yōu)
選變形方案。 可能的運(yùn)輸裝置在圖75和76中示出。 此外，適當(dāng)設(shè)計(jì)的銜鐵元件以集成方式連接，傳統(tǒng)運(yùn)輸裝置可以使用表面區(qū)域元件的電磁場來驅(qū)動(dòng)自身，或者協(xié)助它們自身運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)輸裝置內(nèi)的銜鐵元件的優(yōu)化布置和材料選擇(鐵磁性材料、永磁體……)可以協(xié)助表面區(qū)域元件的磁性力效果。如果銜鐵元件相對于表面區(qū)域元件內(nèi)的換能器極柱偏移，則激勵(lì)極柱的磁性力以及銜鐵可以移動(dòng)換能器寬度的一半，因此換能器和活動(dòng)元件精確相對。如果該換能器的場線圈關(guān)斷并且其他換能器通電，則所述其他換能器的銜鐵元件在該換能器上的位置略微偏移。這樣就產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。如果這種情況之后是第一換能器激勵(lì)而第二換能器解除激勵(lì)，則產(chǎn)生切向力。如果這種驅(qū)動(dòng)過程長期重復(fù)，則導(dǎo)致銜鐵物體的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。這種情形在圖77中示出。 應(yīng)該注意，切向力和法向力變得越大，則轉(zhuǎn)子極柱(銜鐵物體)和定子極柱(換能 器)之間的氣隙S越小。因此，對于線性驅(qū)動(dòng)參數(shù)來說，銜鐵導(dǎo)向質(zhì)量就是一個(gè)關(guān)鍵因素。 相對較大的法向力將需要非常牢固的機(jī)械導(dǎo)向設(shè)計(jì)方案(見圖78)。 抵抗質(zhì)量慣性力矩以及可能來自運(yùn)輸裝置的相對力矩的沉重啟動(dòng)載荷代表特殊
的要求。除了熱學(xué)載荷之外，通電之后的過渡狀態(tài)產(chǎn)生較高的電氣和機(jī)械載荷，并且這些載
荷必須在設(shè)計(jì)和操作(定子電流、慣性力矩、"扭矩")過程中必須加以考慮。 用于運(yùn)輸裝置導(dǎo)向件的最佳結(jié)果在過去是通過帶有空氣軸承的空氣導(dǎo)軌(線性
混合步進(jìn)式馬達(dá))來實(shí)現(xiàn)的。在這種情況下，在軸承剛性高方面，法向磁性力非常具有優(yōu)
勢?？諝廨S承另外的優(yōu)勢在于，基本上不會(huì)發(fā)生摩擦和機(jī)械磨損，并且可以分布重量。但是，
提供空氣需要耗費(fèi)額外的動(dòng)力。在實(shí)驗(yàn)室條件下，根據(jù)定子和銜鐵導(dǎo)向表面的平面度和粗
糙度，可以實(shí)現(xiàn)10至20 ii m的氣隙。但是，在本發(fā)明所面對的大多數(shù)使用現(xiàn)場，不存在這樣
干凈的環(huán)境。此外，在不符合標(biāo)準(zhǔn)的物體承載到運(yùn)輸裝置上的時(shí)候，一定會(huì)發(fā)生磁場扭曲，
導(dǎo)致強(qiáng)烈控制的電路和軟件。因此，運(yùn)輸裝置設(shè)計(jì)成在第一階段不會(huì)懸浮。 對于廣泛的電氣設(shè)備類型而言，具有永磁體激勵(lì)并經(jīng)由逆變器饋電的同步設(shè)備逐
步變得重要。磁路配置僅導(dǎo)致產(chǎn)生較小的損耗，且極柱節(jié)距相對較小。其他優(yōu)勢包括力密 度較高且重量較小。 在銜鐵中使用永磁體的時(shí)候，產(chǎn)生額外力分量并因此有助于設(shè)備"扭矩"的"磁性 齒結(jié)構(gòu)"可以通過定子磁場和永磁體磁場的向量疊加來形成。磁體體積增大導(dǎo)致運(yùn)輸裝置 腹板上的機(jī)械載荷增大，該機(jī)械載荷將各磁體保持在磁體和氣隙之間的相關(guān)金屬板件上。 因此，需要優(yōu)化磁體高度和寬度參數(shù)(極柱均值)。腹板上最大平均機(jī)械應(yīng)力的極限應(yīng)該選 擇地不會(huì)過分高，考慮陷頻效應(yīng)，并且與其出現(xiàn)的載荷循環(huán)的數(shù)目也必須加以考慮。所發(fā)生 的應(yīng)力的分析計(jì)算應(yīng)該借助有限元計(jì)算來進(jìn)行檢查。這是通過Maxwell應(yīng)力伸張器(表面 區(qū)域力密度)或使用能量守恒定律(實(shí)際運(yùn)動(dòng)原則，磁性能量變化)計(jì)算來完成的。
使用嵌入式永磁體在設(shè)計(jì)復(fù)雜性方面的優(yōu)勢是一方面，銜鐵可以通過自動(dòng)化過 程生產(chǎn)，且存在的問題相對較少，因?yàn)榭梢杂稍O(shè)備使用適當(dāng)裝置將磁體插入形成在鐵材料 上的切口中。此外，僅使用兩種材料(鐵材料和磁體材料)也可以簡化生產(chǎn)過程。如果極 柱上的鐵材料和剩余材料之間的連接腹板(橋接件)正確設(shè)計(jì)，則不需要任何粘結(jié)。為了 確保盡可能少的磁通量通過該橋接件收縮，它們應(yīng)該設(shè)計(jì)地可能狹窄，同時(shí)另一方面，它們 必須足夠大，以確保即便在裝置處于最大速度時(shí)，也能保證該布置的強(qiáng)度。為此，可變的材 料導(dǎo)磁率具有優(yōu)勢。例如，可以借助雙穩(wěn)態(tài)材料來實(shí)現(xiàn)這種效果，雙穩(wěn)態(tài)材料隨著熱處理而 改變其磁性特征。 圖79示出了 4種具有大面積銜鐵的定子模塊/表面區(qū)域馬達(dá)。
較大的超載面積可能在實(shí)踐中由銜鐵反應(yīng)來約束，所述銜鐵反應(yīng)在最壞的情況 下，導(dǎo)致磁體局部退磁。為了防止這種情況，磁體材料中的磁通量密度必須降低到最小值以 下，該最小值取決于磁體材料和質(zhì)量以及溫度。這是由兩個(gè)操作狀態(tài)來管理的最大磁通量 (包括使用磁阻)和沒有磁通量。 此外，運(yùn)輸裝置或者受益者可以使用非接觸式電力供應(yīng)和經(jīng)由表面區(qū)域元件的雙 向電氣數(shù)據(jù)傳輸來作為它們的電力供應(yīng)和電氣數(shù)據(jù)供應(yīng)。在總體系統(tǒng)在動(dòng)力饋送側(cè)和耗
27電側(cè)具有適當(dāng)?shù)墓β孰娮咏M件的時(shí)候，這是通過線圈/在中頻范圍內(nèi)切換的換能器來實(shí)現(xiàn) 的。 通過這種方式供應(yīng)的動(dòng)力和數(shù)據(jù)又可以用于該運(yùn)輸裝置的自主運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，與系統(tǒng) 獨(dú)立。由于具有支撐特性，平臺(tái)的特性將可以是被動(dòng)式的并且導(dǎo)向性的，從而涉及運(yùn)輸裝置 的受控驅(qū)動(dòng)。 此外，為了運(yùn)輸裝置和容器的進(jìn)一步可能變量的發(fā)展，以下因素必須加以考慮尺 寸、結(jié)構(gòu)、材料、載荷能力、壓力/重量、溫度、可能速度和與所建立的磁場發(fā)生的反應(yīng)。
6.非接觸式動(dòng)力和數(shù)據(jù)傳輸 電力向移動(dòng)設(shè)備的傳輸是技術(shù)系統(tǒng)中廣泛存在的問題。截至目前，這種傳輸基本 上排他地借助線纜鏈路的導(dǎo)電觸點(diǎn)的協(xié)助，或者在擴(kuò)展交通系統(tǒng)中，借助滑動(dòng)觸點(diǎn)(母線 或?qū)щ姽?的協(xié)助來實(shí)現(xiàn)。但是，就牢固性、不依賴天氣以及維護(hù)工作而言，這種情況存在 明顯的缺陷。 非接觸式電感動(dòng)力傳輸能向移動(dòng)的耗電器供應(yīng)電力。耗電器的移動(dòng)性由于不使用 母線、拖曳電纜或滑環(huán)而得以提到。動(dòng)力供應(yīng)的安全性和可靠性也因不存在機(jī)械觸點(diǎn)而得 以改善。與之相對照，非接觸式動(dòng)力傳輸更安全且不需要維護(hù)，因?yàn)榇嬖陔婂兏綦x。進(jìn)一步 的優(yōu)勢是避免出現(xiàn)觸點(diǎn)阻抗以及形成火花，這意味著該技術(shù)注定要用在嚴(yán)酷的環(huán)境中。
非接觸式傳輸系統(tǒng)的本質(zhì)是互感器磁體布置。但是，與傳統(tǒng)互感器相對照，此時(shí)不 存在閉合鐵芯。實(shí)際上，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈被尺寸為幾個(gè)厘米的氣隙分開。由于動(dòng)力在 中頻范圍內(nèi)傳輸，所以總體系統(tǒng)在動(dòng)力饋送端和耗電器端具有適當(dāng)?shù)墓β孰娮咏M件?？梢?通過這種方式傳輸?shù)碾娏υ趲讉€(gè)mW和若干kW的范圍內(nèi)變化。對于目標(biāo)電氣和磁性設(shè)計(jì)來 說，甚至在較大氣隙的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)高效率。 除了電力供應(yīng)之外，也頻繁要求數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸希望是沿著一個(gè)方向或者雙 向。數(shù)據(jù)同樣可以感應(yīng)式地傳輸，而不需要觸點(diǎn)。 廣泛的調(diào)查已經(jīng)表明，非接觸式動(dòng)力傳輸?shù)娜魏纹谕拇判圆贾檬怯行У?。這些 傳輸系統(tǒng)的特征在于主電感非常低而寄生電感非常高。所用的傳輸頻率具有重要影響通 過使用100kHz范圍內(nèi)的頻率，可以增大可以傳輸?shù)膭?dòng)力以及效率。 使用設(shè)置在表面區(qū)域元件內(nèi)的換能器用于非接觸式動(dòng)力傳輸和數(shù)據(jù)傳輸可以向 置于其上的電氣設(shè)備供電。除了動(dòng)力供應(yīng)之外，在系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)載荷耗電器之間可以實(shí)現(xiàn) 永久數(shù)據(jù)交換。因此，表面區(qū)域元件同樣用作輸入接口。 向諧振載荷提供電力的經(jīng)驗(yàn)表明，功率相對較大的逆變器對于輸出電流和電壓之
間的任何相移都非常敏感，因?yàn)榍袚Q過程在電流過零點(diǎn)不能再以低損耗實(shí)現(xiàn)。這個(gè)問題通 過將頻率作為控制變量進(jìn)行相位調(diào)制來解決。
四極柱網(wǎng)絡(luò)方法或者拾取方法優(yōu)選用于非接觸式動(dòng)力傳輸。目標(biāo)是在初級(jí)環(huán)路內(nèi) 產(chǎn)生恒定的交變電流。這是通過用作電壓/電流換能器的四極柱網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。阻抗可以 進(jìn)行選擇，以使
Xc = _XL 如果四極柱網(wǎng)絡(luò)的自然頻率選擇為輸入電壓UO的頻率，則導(dǎo)致電流具有恒定幅 值
動(dòng)力通過拾取器來抽取，拾取器的次級(jí)繞組是諧振電路的部件。磁場在次級(jí)繞組 內(nèi)產(chǎn)生電流，并且該電流可以根據(jù)需要整流。 非接觸式動(dòng)力傳輸取決于幅值恒定的磁場。四極柱網(wǎng)絡(luò)使得該電流源的行為可 行，在四極柱網(wǎng)絡(luò)中，電流保持恒定而與載荷無關(guān)。逆變器的切換頻率應(yīng)該盡可能高，以便 使得感應(yīng)器的物理體積最小(例如頻率為20kHz)。 拾取器(見圖81)表示互感器的次級(jí)繞組。該拾取器僅包括電感和電容。這兩種 元件形成諧振電路。該諧振電路可以表現(xiàn)為串聯(lián)諧振電路或并聯(lián)諧振電路形式。線圈的鐵 芯集中由初級(jí)電路建立的磁通量。拾取器的輸出電壓與匝數(shù)和初級(jí)電流成比例，因此產(chǎn)生 借助它調(diào)節(jié)電壓的能力。 使用高功率逆變器向初級(jí)繞組供電的一個(gè)問題在于，即使該繞組的阻抗方面任何 較小的變化，例如因?yàn)闇囟炔▌?dòng)導(dǎo)致或者靠近鐵磁性物體而導(dǎo)致的較小變化，都會(huì)發(fā)生切 換損失增大，因?yàn)檩敵鲭娏骱碗妷褐g存在相移。 功率半導(dǎo)體，例如IGBT，在電流過零點(diǎn)不能再以較低損耗進(jìn)行切換，并且因此可能
被損壞，因?yàn)榍袚Q損失增大。 7.金屬檢測/傳感器系統(tǒng) 要求的定位精度以及自動(dòng)檢測運(yùn)輸裝置和障礙物要求分辨率高且重復(fù)精度非常 高的傳感器。此外，傳感器必須耐受與磁場、沖擊載荷和振動(dòng)有關(guān)的干擾。如果可以，優(yōu)選 使用線圈本身來測量表面區(qū)域元件上的活動(dòng)元件產(chǎn)生的電感和渦流。如果因?yàn)榭刂乒こ虒W(xué) 的原因而不可行，則在表面區(qū)域元件封裝件/表面區(qū)域元件殼體的蓋板中包含檢測線圈。
由于大多數(shù)相關(guān)物體和裝置由電感/導(dǎo)電材料構(gòu)成，所以這樣可以確定物體形 狀、位置和速度的較寬范圍。形式不同的物體可以手動(dòng)引入該系統(tǒng)，或者必須由不同類型的 傳感器系統(tǒng)進(jìn)行檢測(例如光學(xué)檢測)。 金屬檢測器/電感近程開關(guān)包括電子電路和搜索線圈，低頻交流電流流過該搜索 線圈。為此，該線圈的形狀為平坦形狀(表現(xiàn)為板形或環(huán)形，沒有芯部)或者延伸形狀(柱 狀線圈)。平坦形式用來搜索人或地板表面，而延伸形式用來定位地面或墻壁中的管道和線 纜輪廓。這種設(shè)置在圖82中示出。 根據(jù)感應(yīng)定律，在隨著時(shí)間變化的磁場中感生出電壓。如果導(dǎo)電物質(zhì)位于該隨著 時(shí)間變化的磁場中，則感生出的電壓降導(dǎo)致電流在這些物質(zhì)中流動(dòng)。如果以圖形形式表示， 由于這種電流在隨著時(shí)間變化的磁通量周圍循環(huán)，所以它們被稱為渦流。渦流本身產(chǎn)生磁 場，該磁場與隨著時(shí)間變化的原始磁場發(fā)生反應(yīng)。在這種情況下，由渦流產(chǎn)生的磁場與原始 磁場指向相反(楞次定律)。 金屬檢測器根據(jù)基礎(chǔ)測量方法細(xì)分為脈沖測量和交變電流測量在前者的情況
下，個(gè)別電流脈沖經(jīng)由傳輸線圈周期性地發(fā)射。所述脈沖在線圈附近的金屬物體中產(chǎn)生渦
流。這又導(dǎo)致接收線圈中信號(hào)變化，這種信號(hào)變化可以在發(fā)射脈沖關(guān)斷之后直接進(jìn)行測量，
作為電壓。可以根據(jù)這些渦流相對于脈沖和長度不同的脈沖序列的響應(yīng)的時(shí)間曲線和持續(xù)
期間，推導(dǎo)各種金屬和金屬物體的尺寸。在這種情況下，通常在時(shí)域進(jìn)行信號(hào)評(píng)價(jià)。 在交變電流測量的情況下，通常持續(xù)傳輸?shù)皖l交變電流信號(hào)，并且反過來作為接
29收線圈內(nèi)的接收信號(hào)進(jìn)行分析。傳輸原理是磁性耦合系統(tǒng)，類似于互感器。 在脈沖測量方法中，表面區(qū)域元件的換能器的使用方式可以類似于檢測器(見圖
83、84)。因此，所述換能器用作發(fā)射和接收線圈。這樣將允許分析位于其上的鐵磁性元件
的位置和形狀，因此相應(yīng)地在該系統(tǒng)中包含運(yùn)輸連接部。通過這種方式，在表面區(qū)域元件中
包含近程開關(guān)，具有鐵磁性特征的被動(dòng)物體也可以自動(dòng)包含在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄中。操作系
統(tǒng)將運(yùn)輸裝置的驅(qū)動(dòng)路線適配在這些物體周圍。 由于控制工程學(xué)的原因，不需要使用表面區(qū)域元件的現(xiàn)有線圈進(jìn)行檢測。為此，開 發(fā)出了兩種替代的金屬檢測方法，這兩種檢測方法可以集成在殼體蓋板中并且可以與極柱 頭部高度相同地進(jìn)行引導(dǎo)。通常，兩種方法都建立在鋪設(shè)線圈的基礎(chǔ)上，所述鋪設(shè)線圈構(gòu)造 成直角并包括數(shù)量較少的繞組和較細(xì)的漆包線。第一種方式由每個(gè)單獨(dú)極柱頭部周圍或上 方的單獨(dú)檢測線圈來提供。這樣提高了檢查精度以及與檢測物體的基部面積、位置和速度 有關(guān)的信息的精度。但是，與此同時(shí)，這樣導(dǎo)致電子件、設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性更高(驅(qū) 動(dòng)件、部件)。具體來說，線圈必須總是具有分開的線路，該分開的線路在線圈和電子件之間 運(yùn)行。因此，僅在小區(qū)域表面區(qū)域元件中建議采用單獨(dú)金屬檢測線圈的方案。
不需要全部線圈在全部時(shí)刻進(jìn)行集成掃描。單獨(dú)線圈的暫時(shí)頻繁搜索切換檢測足 以提供位于平臺(tái)上的貨物的粗略描述。如果物體和交通的數(shù)量增大，則在這些區(qū)域周圍進(jìn) 行測量的頻率和精度(就是說相關(guān)的線圈數(shù)量)同樣增大。這樣允許在任何時(shí)刻對置于平 臺(tái)上的物體獲得優(yōu)化的描述，并且經(jīng)濟(jì)地使用該系統(tǒng)。 在大型表面區(qū)域元件的情況下，不再優(yōu)選檢測線圈用于換能器的每個(gè)極柱頭部。 與之相反，所述線圈在每種情況下，在一排極柱頭部/換能器周圍的矩形路徑上受到引導(dǎo) (見圖85)。檢測線圈的路徑在x方向彼此并排運(yùn)行，并且在v方向彼此并排運(yùn)行。這樣導(dǎo) 致兩個(gè)路徑表面重疊。開始和結(jié)束的線路從封裝件壁上的線圈運(yùn)行到板件，進(jìn)入相應(yīng)的控 制系統(tǒng)。這樣能減少線路支撐件以及電子組件。 通過對所述路徑進(jìn)行臨時(shí)頻繁驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)粗略的采樣圖案。當(dāng)檢測到物體時(shí)，相 鄰線圈路徑將通過x和y路徑上的臨時(shí)檢測脈沖一件一件地掃描物體的基部面積(見圖86 和87)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法對于具有穿孔結(jié)構(gòu)的物體不具有優(yōu)勢。但是，由于一個(gè)主要因素是 避免碰撞而并不是確定精確形狀，這種缺陷可以忽略。
8.識(shí)別 表面區(qū)域元件是設(shè)計(jì)平臺(tái)的可組合子元件。為了讓中央控制系統(tǒng)在該系統(tǒng)中優(yōu)化 操作并且具備驅(qū)動(dòng)器，需要唯一的識(shí)別特征。這種識(shí)別特征能讓中央系統(tǒng)控制器讀取類型 和配置以及電磁方塊/表面區(qū)域元件的干擾，并且對這種數(shù)據(jù)適當(dāng)作出反應(yīng)。這種特征確 定不僅用來破解全部的方塊能力，例如換能器的本質(zhì)、布置和配置或者表面區(qū)域元件的形 狀和尺寸，而且也參照相鄰的表面區(qū)域元件確定精確取向和位置。這種唯一特征由識(shí)別碼 (IB，見圖88)來提供。該IB(識(shí)別碼)容易通過相當(dāng)于電話號(hào)碼或計(jì)算機(jī)Mac地址的方式 從一個(gè)方塊向另一個(gè)發(fā)射，并通過這種方式由控制系統(tǒng)讀取。它注入并燒入每個(gè)表面區(qū)域 元件的微處理器中。因此，IB與該表面區(qū)域元件相關(guān)聯(lián)，不存在任何約束。
此外，IB的唯一性特征還表示一種對抗盜竊或產(chǎn)品剽竊的有效保護(hù)機(jī)制。未注冊 的IB和方塊元件由操作系統(tǒng)識(shí)別出來，并且不允許進(jìn)行操作。此外，如果局域網(wǎng)連接到相 鄰網(wǎng)絡(luò)，則同樣容易向下一個(gè)提供者或者向中央分配點(diǎn)自動(dòng)發(fā)送失竊或復(fù)制元件的信號(hào)。
此外，容易確定對于所有權(quán)以及IB的額外注冊的所有權(quán)關(guān)系。雖然，對于固定在 一個(gè)地方的表面區(qū)域元件來說，這并不是絕對必要，但是如果IB系統(tǒng)同樣在運(yùn)輸裝置或物 體(例如借助RFID標(biāo)簽)中實(shí)施，則有用性就變得非常明顯。而且在這種情況下，可以類 似于機(jī)動(dòng)車車架號(hào)或水印的方式輕易地確定運(yùn)輸裝置的所有權(quán)關(guān)系。在物體、材料和貨物 的日常處理過程中，這是極其優(yōu)選的。特別是，這樣允許所述系統(tǒng)實(shí)時(shí)了解各個(gè)位置，并且 針對使用者的需求適當(dāng)做出反應(yīng)。
9.軟件 從被運(yùn)輸物體的角度來看，為了讓用來在時(shí)間單位內(nèi)克服空間的全部過程協(xié)調(diào)相 互作用，就是說在平臺(tái)上處理和監(jiān)控人員、物體、能量和數(shù)據(jù)的流動(dòng)，需要基于計(jì)算機(jī)的控 制系統(tǒng)。 與全部網(wǎng)絡(luò)用戶相互作用，該控制系統(tǒng)應(yīng)該能適當(dāng)接收數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)并且將其 傳送以及采取開環(huán)和閉環(huán)控制動(dòng)作。 為此，所提出的裝置具有3個(gè)軟件區(qū)域(見圖89)。最為接近硬件的軟件在微控制 器和表面區(qū)域元件內(nèi)的直流電路中操作。連同IB碼，各相關(guān)數(shù)據(jù)，諸如物體檢測信息、干擾 或換能器驅(qū)動(dòng)指令，與操作系統(tǒng)進(jìn)行交換。操作系統(tǒng)用作硬件和應(yīng)用軟件之間的接口。
操作系統(tǒng)和可能的應(yīng)用軟件的任務(wù)將在以下內(nèi)容中簡要描述。
9. 1操作系統(tǒng) 在操作過程中，操作系統(tǒng)用作平臺(tái)的表面區(qū)域元件和用戶軟件之間的接口。操作 系統(tǒng)主要向相應(yīng)的表面區(qū)域元件的電路和微控制器發(fā)出驅(qū)動(dòng)換能器的控制指令。操作系統(tǒng) 根據(jù)它獲得的方塊識(shí)別碼(IB)決定尋址哪個(gè)表面區(qū)域元件和哪個(gè)換能器。各IB向操作系 統(tǒng)發(fā)送平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)中的精確方塊類型和方塊位置。表面區(qū)域元件中的每個(gè)換能器和每個(gè) 功能都可以通過這種方式尋址。這樣還涉及從一個(gè)表面區(qū)域元件向另一個(gè)表面區(qū)域元件， 或者向其他受益者進(jìn)行電力傳輸和信號(hào)傳輸。位于平臺(tái)上的適當(dāng)設(shè)計(jì)的運(yùn)輸裝置或電氣裝 置同樣可以使用非接觸式動(dòng)力或信號(hào)傳輸。每個(gè)耗電器可以尋址或者電氣隔離。失效和干 擾同樣被寄存，并傳輸?shù)接脩糗浖?。在最壞的情況下，可以啟動(dòng)緊急措施，例如讓全部運(yùn)動(dòng) 著的運(yùn)輸裝置停止下來。 通過類似于交換機(jī)或路由器的方式，操作系統(tǒng)同樣協(xié)調(diào)與外部網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)進(jìn)行的
數(shù)據(jù)交換。例如，可以借助表面區(qū)域元件中的插頭連接，經(jīng)由所述平臺(tái)從筆記本電腦向相連
的電話網(wǎng)絡(luò)提供互聯(lián)網(wǎng)鏈路。這樣能以所述平臺(tái)作為傳輸介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)電氣裝置。 此外，操作系統(tǒng)管理可以被檢測并置于平臺(tái)上的物體的檢測工作。為此，臨時(shí)檢查
相應(yīng)的線圈和表面區(qū)域元件，并且感知識(shí)別出的物體的配置和速度。 碰撞監(jiān)控和運(yùn)動(dòng)管理以及運(yùn)輸單元路線同樣與操作系統(tǒng)的子區(qū)域有關(guān)，從而能減 少用戶軟件上的負(fù)載。 日本鐵路系統(tǒng)作為物體協(xié)調(diào)方面的模型。在這種情況下，日本鐵路使用算法計(jì)算 方法利用優(yōu)化版本來做出有關(guān)列車延誤或失效的決定，從而再現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)。在這種情況下， 乘客的不滿程度作為最重要的參數(shù)。該系統(tǒng)旨在以類似方式，相對于在平臺(tái)上爭搶目的地 的其他運(yùn)輸單元，分配優(yōu)先權(quán)。操作系統(tǒng)從運(yùn)輸單元本身接收與各物體有關(guān)的信息，或者通 過用戶軟件從用戶接收。因此，在滾動(dòng)的基礎(chǔ)上，以靈活的實(shí)時(shí)調(diào)度形式，重新計(jì)算路線和 優(yōu)先權(quán)。待分配的優(yōu)先權(quán)由這樣的標(biāo)準(zhǔn)管理，所述標(biāo)準(zhǔn)諸如安全性、危險(xiǎn)物質(zhì)、物體類型、物體形式、依賴溫度的物體、食品、運(yùn)輸?shù)幕铙w等。在運(yùn)動(dòng)相互作用過程中以及優(yōu)先權(quán)行為過 程中，運(yùn)輸單元的最大速度、加速度比率和減速度比率同樣扮演重要角色。同樣以可預(yù)測的 方式在具體位置和具體時(shí)刻調(diào)用運(yùn)輸單元的統(tǒng)計(jì)學(xué)概率，影響總體系統(tǒng)控制下的運(yùn)輸單元 的個(gè)別存儲(chǔ)和行為。這樣提高了可達(dá)性并改善了光滑運(yùn)行。與此同時(shí)，減少了運(yùn)輸區(qū)域緩 存并且有助于總體系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。 由于總體系統(tǒng)單獨(dú)控制并記錄全部運(yùn)輸單元，所以它還在全部時(shí)間都知道全部運(yùn)
輸單元的精確位置。因此，可以避免碰撞。較小的剩余風(fēng)險(xiǎn)仍然存在，因?yàn)橄到y(tǒng)外部的物體
可能干擾個(gè)別運(yùn)輸單元。但是，系統(tǒng)可以寄存穿過平臺(tái)的鐵磁性元件。平臺(tái)元件中的線圈
以類似于金屬檢測器的方式操作，并且將記錄的數(shù)據(jù)傳送給控制系統(tǒng)。可以從接收到的數(shù)
據(jù)計(jì)算出"入侵者"的輪廓，并且可以對此啟動(dòng)適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。因此，位于附近的運(yùn)輸單元可
以轉(zhuǎn)向或減速。 9. 2應(yīng)用軟件 與平臺(tái)狀態(tài)和物體情況有關(guān)的信息系統(tǒng)是可行的，取決于用戶軟件的配置。規(guī)劃
和控制工具優(yōu)化向運(yùn)輸裝置或外部用戶發(fā)生目標(biāo)材料流和相應(yīng)動(dòng)力輸出。 作為示例，操作系統(tǒng)為運(yùn)輸裝置進(jìn)行的路線計(jì)算可能受到適當(dāng)?shù)膬?yōu)先權(quán)分配和權(quán)
利分配以及納入該系統(tǒng)的運(yùn)輸裝置的限定、電氣裝置或物體的影響。被驅(qū)動(dòng)物體的路徑、位
置和響應(yīng)可以由使用者針對它們的范圍或它們的激活時(shí)間以相同方式限定。 這樣允許物流或過程模擬具有后續(xù)實(shí)施方式。這樣導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化的供應(yīng)以及處理過
程以及物體流動(dòng)自動(dòng)化。 公司及其供應(yīng)商之間、公司內(nèi)部以及公司與其客戶之間，整個(gè)材料流動(dòng)和相關(guān)數(shù) 據(jù)流動(dòng)的面向市場的、集成規(guī)劃的配置和處理以及監(jiān)控可以在計(jì)算機(jī)控制下，借助適當(dāng)?shù)?網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)很大程度的自動(dòng)化。
權(quán)利要求
一種存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，具有a)電磁表面區(qū)域馬達(dá)(1、1’)，所述表面區(qū)域馬達(dá)驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸裝置(10、16)；b)其中所述表面區(qū)域馬達(dá)(1、1’)具有多個(gè)活動(dòng)換能器(2)，所述換能器可以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇艌?7)，以形成力來作用在所述運(yùn)輸裝置(10、16)上；c)其中所述運(yùn)輸裝置(10、16)安裝在輪子(11)或輥?zhàn)由希籨)其中所述運(yùn)輸裝置(10、16)相對于所述表面區(qū)域馬達(dá)(1、1’)的驅(qū)動(dòng)而言，設(shè)計(jì)成被動(dòng)式的；和e)其中至少一個(gè)用于金屬檢測的設(shè)備集成到所述表面區(qū)域馬達(dá)中。
2. 如權(quán)利要求l所述的存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)輸裝置(10、16)具有銜 鐵，所述銜鐵包含鐵磁性材料。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)生磁場的僅有的那些換能 器(2)是移動(dòng)所述運(yùn)輸裝置(10、 16)所需要的那些換能器。
4. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于，所述換能器(2)設(shè)計(jì) 成使得它們可以在不接觸所述運(yùn)輸裝置(10、16)或其他換能器(2)的情況下傳輸動(dòng)力和數(shù) 據(jù)。
5. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于，所述換能器(2)具有 用于插頭連接的觸點(diǎn)或接口，用于動(dòng)力傳輸或數(shù)據(jù)傳輸或者固定外部元件和/或裝置。
6. 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，其特征在于，所述表面區(qū)域馬達(dá) (1、1')具有三維表面形狀，由此所述運(yùn)輸裝置(10、16)可以進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
公開了一種存儲(chǔ)或運(yùn)輸系統(tǒng)，包括電磁平面馬達(dá)，該馬達(dá)移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)運(yùn)輸設(shè)備，特別是移動(dòng)臺(tái)板、車輛或安裝在輪子或輥?zhàn)由系娜萜?。所述平面馬達(dá)裝備有多個(gè)電磁體，所述電磁體可以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇艌鰜硪苿?dòng)所述運(yùn)輸設(shè)備。所述運(yùn)輸設(shè)備相對于所述平面馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)操作而言，設(shè)計(jì)成被動(dòng)式的。所述互感器可以彼此分開，并可以布置成平面馬達(dá)的期望幾何形狀。至少一個(gè)金屬檢測裝置集成到所述平面馬達(dá)中。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)極其靈活的存儲(chǔ)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02K41/02GK101779368SQ200880101631
公開日2010年7月14日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月2日
發(fā)明者拉斯·B·伯格曼 申請人:拉斯·B·伯格曼