CH714405B1 - Electromagnetic levitation and propulsion device. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektromagnetischen Schweben und Antreiben und/oder zur berührungslosen Energiegewinnung aus der Umgebung und/oder zur berührungslosen Geschwindigkeitserfassung, • umfassend mindestens ein erstes Rotorelement (1), • wobei das erste Rotorelement (1) eine zylindrische Anordnung von Permanentmagneten ist, wobei die Permanentmagnete angeordnet sind, um ein helikales Magnetfeld zu bilden, • wobei das erste Rotorelement (1) angeordnet ist, um um eine erste Achse zu rotieren, • ein Statorelement (2), das angeordnet ist, um magnetisch mit dem Magnetfeld des ersten Rotorelements in Wechselwirkung zu treten, und dadurch eine relative Kraft zwischen dem ersten Rotorelement (1) und dem Statorelement (2) zu erzeugen.The invention relates to a device for electromagnetic levitation and propulsion and/or for contactless generation of energy from the environment and/or for contactless speed detection, • comprising at least one first rotor element (1), • the first rotor element (1) being a cylindrical arrangement of permanent magnets , wherein the permanent magnets are arranged to form a helical magnetic field, • wherein the first rotor element (1) is arranged to rotate about a first axis, • a stator element (2) arranged to interact magnetically with the magnetic field of to interact with the first rotor element and thereby generate a relative force between the first rotor element (1) and the stator element (2).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft die Bereiche von Systemen zum Antrieb, zum Schweben, zur Energiegewinnung aus der Umgebung (engl. Energy Harvesting) und zur Geschwindigkeitserfassung. The invention relates to the areas of systems for propulsion, for hovering, for energy harvesting from the environment (Engl. Energy Harvesting) and for speed detection.

Stand der TechnikState of the art

[0002] L. C. Davis und R. H. Borcherts, „Superconducting paddle wheels, screws, and other propulsion units for high-speed ground transportation“, Journal of Applied Physics, vol. 44, no. 7, July 1973, betrachtet berührungslose Methoden der Antriebsproduktion für einen über einer leitfähigen Oberfläche schwebenden Zug. Eine der beiden Topologien, die in dem Forschungspapier betrachtet werden, verwendet eine helikale Wicklung, die auf einen Zylinder gewickelt ist, die ein helikales Magnetfeld erzeugt. Die Topologie ist inFig. 1dargestellt. Davis, LC and Borcherts, RH, "Superconducting paddle wheels, screws, and other propulsion units for high-speed ground transportation," Journal of Applied Physics, vol. 44, no. 7, July 1973, considers non-contact methods of propulsion production for a train levitated over a conductive surface. One of the two topologies considered in the research paper uses a helical winding wound on a cylinder that creates a helical magnetic field. The topology is shown in Fig. 1shown.

[0003] Der Zylinder inFig.1bberührt die Oberfläche der Reaktionsschiene nicht. Der Oberflächenteil, der dem Zylinder am nächsten liegt, ist eine fiktive Linie auf der Oberfläche unter dem Zylinder. Im Stillstand bewirkt die helikale Wicklung am Zylinder eine sinusförmige Verteilung der Normalkomponente des Magnetfeldes entlang dieser Linie. Es wird bislang davon ausgegangen, dass die Reaktionsschiene, die aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt ist, im Stillstand ist. Wenn sich der Zylinder (und die darauf angebrachte helikale Wicklung) dreht, erfährt die oben erwähnte fiktive Linie ein sinusförmiges Feld, das sich jetzt entlang ihrer Länge bewegt. Daher werden Wirbelströme in der Reaktionsschiene induziert. Die Wirbelströme erzeugen ein Magnetfeld, das dem Feld vom Zylinder entgegenwirkt. Die Wechselwirkung der beiden Felder bewirkt eine Antriebskraft in Richtung der x-Achse, sehr ähnlich wie bei einem Induktionsmotor. The cylinder in Fig.1b does not touch the surface of the reaction rail. The portion of the surface closest to the cylinder is an imaginary line on the surface beneath the cylinder. At standstill, the helical winding on the cylinder causes a sinusoidal distribution of the normal component of the magnetic field along this line. So far it has been assumed that the reaction rail, which is made of electrically conductive material, is at a standstill. As the cylinder (and the helical winding attached to it) rotates, the imaginary line mentioned above experiences a sinusoidal field, now moving along its length. Eddy currents are therefore induced in the reaction rail. The eddy currents create a magnetic field that opposes the field from the cylinder. The interaction of the two fields creates a driving force in the direction of the x-axis, very similar to an induction motor.

[0004] Zusätzlich zu der oben beschriebenen Antriebskraft bewirkt die Zylinderrotation eine andere Kraft. Diese Kraft versucht, die leitfähige Oberfläche in Richtung der Zylinderrotation zu bewegen, d. h. als ob ein physischer Kontakt zwischen dem Zylinder und der leitfähigen Oberfläche bestehe. Die Kraft wird nachfolgend als „ϕ-Kraft“ (oder „ϕ-Effekt“) genannt. Diese Kraft wird in [Davis 1973] verwendet, um den Zug anzuheben, d. h. Schweben bereitzustellen (Fig.1a). Um Stabilität bereitzustellen, sind an Bord des Zuges zwei Zylinder angebracht. Obwohl sie sich in entgegengesetzte Richtungen rotieren, haben beide die gleichen Funktionen - den Antrieb und das Schweben zu liefern. In addition to the driving force described above, the cylinder rotation causes another force. This force tries to move the conductive surface in the direction of cylinder rotation, i. H. as if there is physical contact between the cylinder and the conductive surface. The force is hereinafter referred to as "ϕ-force" (or "ϕ-effect"). This force is used in [Davis 1973] to lift the train, i. H. provide levitation (Fig.1a). To provide stability, two cylinders are fitted on board the train. Although they rotate in opposite directions, both have the same functions - to provide propulsion and levitation.

[0005] Die limitierenden Faktoren sind nachfolgend als L1.1-L1.7 aufgelistet. L1.1) Der dritte im System vorhandene Krafttyp (z-Kraft) wird nicht verwendet. Diese Kraft ist eine Abhebekraft zwischen der leitfähigen Oberfläche und dem Zylinder, die in Richtung der z-Achse inFig.1bwirkt. L1.2) Die Hauptwechselwirkung zwischen dem Zylinder und der leitfähigen Oberfläche ist entlang einer Linie. Dies bewirkt eine begrenzte magnetische Kupplung zwischen dem Zylinder und der Reaktionsschiene, daher ist die erreichbare Kraft begrenzt. L1.3) Helikales Feld wird von Supraleitern erzeugt, die ein anspruchsvolles Kühlsystem erfordern. Die Verwendung regulärer Leiter (z. B. Kupferdrähte bei Raumtemperatur) würde zu übermäßigen Verlusten führen. L1.4) Das zur Bereitstellung der Zylinderrotation verwendete System ist vollständig von dem Feld entkoppelt, das durch die helikalen Wicklungen erzeugt wird. Daher ist ein zusätzlicher Motor erforderlich, um den Zylinder zu rotieren. Dieser Motor ist nicht integriert, wodurch dem System zusätzliches Volumen und Gewicht hinzugefügt wird, was sich negativ auf Kosten und Leistung auswirkt. L1.5) Magnetische Endeffekte wirken sich negativ auf die Topologie aus. Selbst wenn sich der Zylinder mit einer Geschwindigkeit rotiert, die Nullschlupf gewährleistet, werden nämlich immer noch Wirbelströme in der Nähe der Kanten des Zylinders erzeugt. Diese Wirbelströme erzeugen nur Verluste und wirken sich somit negativ auf die Topologie aus. L1.6) Der gesamte Fluss strömt durch Luft (um den Zylinder herum und zwischen dem Zylinder und der Reaktionsschiene), die eine viel höhere magnetische Reluktanz als Eisen hat. L1.7) Es gibt keine magnetische Abschirmung des Systems gegen die Umgebung. Da in dem System kein Eisenjoch verwendet wird, kann jedes elektrisch leitfähige Material in der Umgebung des Systems seine Leistung beeinträchtigen und/oder dadurch betroffen werden. The limiting factors are listed below as L1.1-L1.7. L1.1) The third type of force present in the system (z-force) is not used. This force is a lifting force between the conductive surface and the cylinder acting in the direction of the z-axis in Figure 1b. L1.2) The main interaction between the cylinder and the conductive surface is along a line. This causes limited magnetic coupling between the cylinder and the reaction rail, therefore the force that can be achieved is limited. L1.3) Helical field is generated by superconductors that require a sophisticated cooling system. Using regular conductors (e.g. room temperature copper wires) would result in excessive losses. L1.4) The system used to provide cylinder rotation is completely decoupled from the field created by the helical windings. Therefore, an additional motor is required to rotate the cylinder. This motor is not integrated, adding extra volume and weight to the system, with a negative impact on cost and performance. L1.5) Magnetic end effects have a negative impact on the topology. Namely, even if the cylinder rotates at a speed that ensures zero slippage, eddy currents are still generated near the edges of the cylinder. These eddy currents only generate losses and thus have a negative effect on the topology. L1.6) All flux flows through air (around the cylinder and between the cylinder and the reaction rail) which has a much higher magnetic reluctance than iron. L1.7) There is no magnetic shielding of the system from the environment. Since no iron yoke is used in the system, any electrically conductive material in the vicinity of the system can affect and/or be affected by its performance.

[0006] Ein anderer Aspekt des gleichen Forschungspapiers [Davis 1973] (nachfolgend als [Davis 1973, 2] bezeichnet) betrachtet die Verwendung eines radial magnetisierten supraleitenden Rades zur Herstellung einer berührungslosen Antriebsart für einen schwebenden Zug. Die Topologie ist inFig.2dargestellt. Es wird nur das supraleitende Rad berücksichtigt. Dieselbe Topologie mit Permanentmagneten wird hingegen in: J. Bird und T. A. Lipo, „An electrodynamic wheel: an integrated propulsion and levitation machine,“ IEEE International Electric Machines and Drives Conference IEMDC, vol. 3, pp. 1410-1416, 2003 behandelt. Dieselbe Topologie wurde vor Kurzem patentiert (US 2014/0132155 A1) und wird verwendet, um eine kontaktlose Art der Lichterzeugung auf einem Fahrrad bereitzustellen. Kommerzielles Produkt kann man unter: https://www.magniclight.com/en/ finden. Another aspect of the same research paper [Davis 1973] (hereinafter referred to as [Davis 1973, 2]) considers the use of a radially magnetized superconducting wheel to produce a non-contact type of propulsion for a suspended train. The topology is shown in Fig.2. Only the superconducting wheel is considered. However, the same topology with permanent magnets is discussed in: J. Bird and TA Lipo, "An electrodynamic wheel: an integrated propulsion and levitation machine," IEEE International Electric Machines and Drives Conference IEMDC, vol. 3, pp. 1410-1416, 2003. The same topology was recently patented (US 2014/0132155 A1) and is used to provide a contactless way of generating light on a bicycle. Commercial product can be found at: https://www.magniclight.com/en/.

[0007] Die Wechselwirkung zwischen dem Rad und der leitfähigen Oberfläche ist wiederum entlang der Oberflächenlinie, die dem Rad am nächsten ist, am höchsten. Im Gegensatz zu [Davis 1973] erzeugt das Rad jedoch im Stillstand ein konstantes Feld auf dieser Linie (die leitfähige Oberfläche bewegt sich nicht). Rotation des Rades bewirkt eine Flussänderung auf der gesamten Linie und Wirbelströme werden erzeugt. Ihre Wechselwirkung mit dem Feld des Rades bewirkt Auftrieb. Again, the interaction between the wheel and the conductive surface is highest along the surface line closest to the wheel. In contrast to [Davis 1973], however, the wheel generates a constant field on this line when stationary (the conductive surface does not move). Rotation of the wheel causes a flux change along the entire line and eddy currents are generated. Their interaction with the wheel's field causes lift.

[0008] Die limitierenden Faktoren sind nachfolgend als L2.1-L2.4 aufgelistet. L2.1) Die Hauptwechselwirkung zwischen dem Zylinder und der leitfähigen Oberfläche ist entlang einer Linie. Dies bewirkt eine begrenzte magnetische Kupplung. L2.2) Die lineare Geschwindigkeit der Radoberfläche muss höher sein als die lineare Geschwindigkeit des Zuges. Daher sind hohe Rotationsgeschwindigkeiten erforderlich, was mechanische Probleme verursachen kann. L2.3) Das gleiche wie L1.6 L2.4) Das gleiche wie L1.7 The limiting factors are listed below as L2.1-L2.4. L2.1) The main interaction between the cylinder and the conductive surface is along a line. This causes limited magnetic coupling. L2.2) The linear speed of the wheel surface must be higher than the linear speed of the train. Therefore, high rotation speeds are required, which can cause mechanical problems. L2.3) The same as L1.6 L2.4) The same as L1.7

[0009] In N. Fujii, K. Naotsuka, K. Ogawa und T. Matsumoto, „Basic characteristics of magnet wheels with rotating permanent magnets“, Industry Applications Conference, 1994, wird anstelle eines Radialrades (von [Davis 1973, 2]) ein Axialrad verwendet, um die Kupplung zu vergrößern (um L1.2 und L2.1 zu überwinden). Die Topologien sind inFig.3gezeigt. In N. Fujii, K. Naotsuka, K. Ogawa and T. Matsumoto, "Basic characteristics of magnet wheels with rotating permanent magnets", Industry Applications Conference, 1994, instead of a radial wheel (from [Davis 1973, 2] ) used an axial gear to enlarge the clutch (to overcome L1.2 and L2.1). The topologies are shown in Fig.3.

[0010] Ähnlich wie bei [Davis 1973, 2] bewirkt die Rotation des Rades Antriebskräfte in der gleichen Richtung (Richtung der y-Achse), als ob ein mechanischer Kontakt zwischen dem Rad und der leitfähigen Oberfläche bestehe. Nur der Teil des Rades, dessen Spitze sich ungefähr in Translationsrichtung bewegt, trägt zum Antrieb bei. Die anderen Teile verursachen Bremsen; daher werden sie inFig.3ahoch über die leitende Oberfläche verschoben, um ihre Interferenz mit dieser zu minimieren. In ähnlicher Weise werden diese Teile inFig.3bvon der leitfähigen Oberfläche entfernt, indem nur eine teilweise Überlappung zwischen dem Rad und der Oberfläche ermöglicht wird. Durch die Steuerung des Winkels Φ kann die Topologie entweder rein schweben (Φ = 0, vgl.Fig.3a) oder Antrieb sowie Schweben (Φ ≠ 0) bereitstellen. Similar to [Davis 1973, 2], the rotation of the wheel causes driving forces in the same direction (y-axis direction) as if there were mechanical contact between the wheel and the conductive surface. Only the part of the wheel whose tip moves approximately in the direction of translation contributes to the propulsion. The other parts cause braking; therefore in Figure 3a they are shifted high above the conducting surface to minimize their interference therewith. Similarly, in Figure 3b, these parts are removed from the conductive surface by allowing only a partial overlap between the wheel and the surface. By controlling the angle Φ, the topology can either purely levitate (Φ=0, cf. FIG. 3a) or provide propulsion and levitation (Φ≠0).

[0011] Eine Topologie, die das genaue Funktionsprinzip vonFig.3averwendet, ist in 2014 (US 20140265690 A1) preisgegeben. A topology using the detailed operating principle of Fig. 3a is disclosed in 2014 (US 20140265690 A1).

[0012] WO2016199845A1 gibt Anordnungen zum „Energy Harvesting“ preis. WO2016199845A1 discloses arrangements for "energy harvesting".

[0013] Die limitierenden Faktoren sind nachfolgend als L3.1-L3.4 aufgelistet. L3.1) Nur der Teil des Rades, dessen Spitze sich ungefähr in Translationsrichtung (in Richtung der y-Achse) bewegt, trägt zum Antrieb bei. Dies bewirkt eine begrenzte Kupplung. L3.2) Das gleiche wie L2.2 L3.3) Das gleiche wie L1.6 L3.4) Das gleiche wie L1.7 L3.5) Mit dem „Energy Harvesting“ verbundene Topologien leiden während des Betriebs unter dem Auftreten eines Rastmoments. Das Rastmoment hat zwei negative Auswirkungen. Die erste ist, dass es den Selbststart des „Harvesters“ hindert, und die zweite ist, dass es die Leistung des „Harvesters“ während der Betrieb verschlechtert. Aus diesen beiden Gründen muss das Rastmoment von einer anderen Stufe unterdrückt werden. Dies wird jedoch in hohem Maße durch die Tatsache behindert, dass das Rastmoment nicht bei allen Rotationsgeschwindigkeiten gleich ist. Es ist am höchsten bei niedrigen Geschwindigkeiten, während es bei höheren Geschwindigkeiten reduziert wird. Dies ist eine Folge von erzeugten Wirbelströmen. Aus diesem Grund können andere Stufen des „Harvesters“ nur so hergestellt werden, um die Leistung bei einer bestimmten Geschwindigkeit zu optimieren, während bei anderen Geschwindigkeiten das Rastmoment vorhanden sein wird. L3.6) Die Topologien können nicht zur Geschwindigkeitserfassung verwendet werden. L3.7) Ein Versagen des Klebstoffs würde dazu führen, dass die Magnetteile wegfliegen und ein Sicherheitsrisiko darstellen. L3.8) In Topologien im Zusammenhang mit dem „Energy Harvesting“ verschlechtert die Krümmung des leitfähigen Rades die Leistung des „Harvesters“ (im Vergleich zur geraden leitfähigen Oberfläche). The limiting factors are listed below as L3.1-L3.4. L3.1) Only the part of the wheel whose tip moves approximately in the direction of translation (in the direction of the y-axis) contributes to the propulsion. This causes limited clutch. L3.2) The same as L2.2 L3.3) The same as L1.6 L3.4) The same as L1.7 L3.5) Topologies associated with "energy harvesting" suffer from the occurrence of cogging torque during operation. The cogging torque has two negative effects. The first is that it prevents the harvester from starting itself, and the second is that it degrades the harvester's performance during operation. For these two reasons, the cogging torque must be suppressed by another stage. However, this is hampered to a large extent by the fact that the cogging torque is not the same at all rotational speeds. It is highest at low speeds while being reduced at higher speeds. This is a consequence of generated eddy currents. For this reason, other stages of the "harvester" can only be made to optimize performance at a certain speed, while at other speeds the cogging torque will be present. L3.6) The topologies cannot be used for speed detection. L3.7) Failure of the adhesive would cause the magnetic parts to fly off and pose a safety hazard. L3.8) In topologies related to energy harvesting, the curvature of the conductive wheel degrades the performance of the harvester (compared to the straight conductive surface).

[0014] J. Z. Bird, „An investigation into the use of electrodynamic wheels for high-speed ground transportation“, PhD Thesis, Portland State University, 2007, berücksichtigt die Verwendung mehrerer radialer Permanentmagneträder (aus [Davis 1973, 2]) in Reihe. Die Topologie ist inFig.4dargestellt. J.Z. Bird, "An investigation into the use of electrodynamic wheels for high-speed ground transportation", PhD thesis, Portland State University, 2007, considers the use of multiple radial permanent magnet wheels (from [Davis 1973, 2]) in series. The topology is shown in Fig.4.

[0015] Die Topologie hat ein ähnliches Funktionsprinzip wie [Davis 1973, 2]. Jedes Rad erzeugt jedoch einen Fluss in der Nähe der benachbarten Räder. Daher ist die Kupplung im Vergleich zu [Davis 1973, 2] verbessert. Außerdem, ein weiterer Grund für eine verbesserte Leistung im Vergleich zum Einzelrad ist die Verringerung der Endeffekte. Der Wirbelstrom, der durch ein Rad erzeugt wird, wechselwirkt nämlich auch mit dem Feld des nachfolgenden Rades, anstatt nur aus dem „aktiven Bereich“ herausbewegt zu werden. The topology has a similar functional principle as [Davis 1973, 2]. However, each wheel creates a flux near the adjacent wheels. Therefore the clutch is improved compared to [Davis 1973, 2]. Also, another reason for improved performance compared to the single wheel is the reduction in end effects. The eddy current generated by a wheel also interacts with the field of the following wheel instead of just being moved out of the "active area".

[0016] Die limitierenden Faktoren sind nachfolgend als L4.1-L4.3 aufgelistet. L4.1) Das System erfordert vier Systeme (in Bezug aufFig.4) oder eine mechanische Kupplung jener vier Räder, um eine Rotationsbewegung der Räder bereitzustellen. Dies erhöht die Komplexität des Systems. L4.2) Das gleiche wie L1.6 L4.3) Das gleiche wie L1.7 The limiting factors are listed below as L4.1-L4.3. L4.1) The system requires four systems (refer to Fig.4) or mechanical coupling of those four wheels to provide rotational movement of the wheels. This increases the complexity of the system. L4.2) The same as L1.6 L4.3) The same as L1.7

[0017] US 4'764'743 gibt Anordnungen von Permanentmagneten zum Erzeugen von helikal ausgerichteten Magnetfeldern zur Verwendung in zirkular polarisierten Mikrowellen/Millimeterwellen Einrichtungen in der Elektronik preis. US 4,764,743 discloses arrays of permanent magnets for generating helically aligned magnetic fields for use in circularly polarized microwave/millimeter-wave devices in electronics.

[0018] R. F. Post, „Magnetic levitation system for moving objects“, patent, US 5722326 A, 1998, beschreibt ein System zum passiven Schweben. Magnete in einem Halbach-Array werden in ein Fahrzeug gestellt. Sie sind feststehend und am Fahrzeugboden positioniert. Bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs erzeugen die Magneten Ströme in der Oberfläche unter dem Fahrzeug und die Wechselwirkung zwischen diesen induzierten Strömen und den Magneten hebt den Zug an. Ein Nachteil der Lösung besteht darin, dass sie gleichzeitig eine erhebliche Schleppkraft verursacht, die dazu neigt, das Fahrzeug zu verlangsamen. Die Schleppkraft ist vorhanden, da die Topologie gleichzeitig als Wirbelstrombremse wirkt. R.F. Post, "Magnetic levitation system for moving objects", patent, US 5722326 A, 1998 describes a system for passive levitation. Magnets in a Halbach array are placed in a vehicle. They are fixed and positioned on the vehicle floor. At high vehicle speeds, the magnets generate currents in the surface beneath the vehicle and the interaction between these induced currents and the magnets lifts the train. A disadvantage of the solution is that at the same time it causes a significant drag force tending to slow down the vehicle. The drag power is there because the topology acts as an eddy current brake at the same time.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

[0019] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine kontaktlose Art des „Energy Harvesting“ und/oder Geschwindigkeitserfassung bereitzustellen. An object of the present invention is to provide a non-contact type of energy harvesting and/or speed sensing.

[0020] Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. [0020] The object is achieved by a device according to patent claim 1.

[0021] Die Vorrichtung zur berührungslosen Energiegewinnung aus einer Bewegung und/oder zur berührungslosen Geschwindigkeitserfassung • umfasst mindestens ein erstes Rotorelement, • wobei das erste Rotorelement eine zylindrische Anordnung von Permanentmagneten ist, wobei die Permanentmagnete angeordnet sind, um ein helikales Magnetfeld zu bilden, • wobei das erste Rotorelement angeordnet ist, um um eine erste Achse zu rotieren, • ein Statorelement, das angeordnet ist, um magnetisch mit dem Magnetfeld des ersten Rotorelements in Wechselwirkung zu treten, und dadurch eine relative Kraft zwischen dem ersten Rotorelement und dem Statorelement zu erzeugen.The device for contactless generation of energy from a movement and/or for contactless speed detection • comprises at least one first rotor element, • wherein the first rotor element is a cylindrical arrangement of permanent magnets, the permanent magnets being arranged to form a helical magnetic field, • wherein the first rotor element is arranged to rotate about a first axis, • a stator element arranged to magnetically interact with the magnetic field of the first rotor element and thereby generate a relative force between the first rotor element and the stator element .

[0022] Die Vorrichtung verwendet eine Wechselwirkung zwischen Permanentmagneten (PM), die im Fahrzeug verbaut sind, und Wirbelströmen, die in einer leitfähigen Oberfläche unter dem Fahrzeug erzeugt werden. Es können mehrfache Antriebssysteme implementiert werden, die das Schweben und den Antrieb eines Fahrzeugs ermöglichen. Die Systeme können ohne physischen Kontakt zwischen dem Fahrzeug und einer darunter liegenden Oberfläche funktionieren. In den meisten Ausführungsformen wird das Schweben und der Antrieb durch Wechselwirkung zwischen auf dem Fahrzeug gestellten Magneten und Wirbelströmen, die in der leitfähigen Oberfläche unter dem Fahrzeug erzeugt werden, erreicht. The device uses an interaction between permanent magnets (PM) installed in the vehicle and eddy currents generated in a conductive surface beneath the vehicle. Multiple propulsion systems can be implemented that allow for levitation and propulsion of a vehicle. The systems can function without physical contact between the vehicle and an underlying surface. In most embodiments, levitation and propulsion is achieved through interaction between magnets placed on the vehicle and eddy currents generated in the conductive surface beneath the vehicle.

[0023] In Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung • ein zweites Rotorelement, • wobei das zweite Rotorelement eine zylindrische Anordnung von Permanentmagneten ist, wobei die Permanentmagnete angeordnet sind, um ein helikales Magnetfeld zu bilden, • wobei das zweite Rotorelement angeordnet ist, um um eine zweite Achse zu rotieren, • ein Statorelement, das angeordnet ist, um magnetisch mit dem Magnetfeld des zweiten Rotorelements in Wechselwirkung zu treten, und dadurch eine relative Kraft zwischen dem zweiten Rotorelement und dem Statorelement zu erzeugen.In embodiments, the device comprises • a second rotor element, • wherein the second rotor element is a cylindrical array of permanent magnets, wherein the permanent magnets are arranged to form a helical magnetic field, • wherein the second rotor element is arranged to form a second axis to rotate, • a stator element arranged to magnetically interact with the magnetic field of the second rotor element and thereby generate a relative force between the second rotor element and the stator element.

[0024] In Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung einen Aktuator, der angeordnet ist, um die Rotorelemente anzutreiben, um um ihre jeweiligen Achsen zu rotieren. In embodiments, the device includes an actuator arranged to drive the rotor elements to rotate about their respective axes.

[0025] In Ausführungsformen sind die erste und die zweite Achse parallel und nicht koaxial. In embodiments, the first and second axes are parallel and non-coaxial.

[0026] In Ausführungsformen sind die erste und die zweite Achse parallel und koaxial. In embodiments, the first and second axes are parallel and coaxial.

[0027] In Ausführungsformen ist der Aktuator angeordnet, um das erste und das zweite Rotorelement in entgegengesetzte Richtungen zu rotieren. In embodiments, the actuator is arranged to rotate the first and second rotor elements in opposite directions.

[0028] In Ausführungsformen liegen die erste und die zweite Achse in einer Ebene und sind nicht zueinander parallel. In embodiments, the first and second axes are coplanar and not parallel to each other.

[0029] In Ausführungsformen umfasst das Statorelement ein elektrisch leitfähiges Material, und Rotation der Rotorelemente erzeugt Wirbelströme in dem Statorelement. In embodiments, the stator element comprises an electrically conductive material and rotation of the rotor elements creates eddy currents in the stator element.

[0030] In Ausführungsformen, in Longitudinalschnitten der zylindrischen Anordnung von Permanentmagneten, bilden die Permanentmagneten ein lineares Halbach-Array. In embodiments, in longitudinal sections of the cylindrical array of permanent magnets, the permanent magnets form a linear Halbach array.

[0031] In Ausführungsformen, in Transversalschnitten der zylindrischen Anordnung von Permanentmagneten, bilden die Permanentmagneten einen Halbach-Zylinder. In embodiments, in transverse sections of the cylindrical array of permanent magnets, the permanent magnets form a Halbach cylinder.

[0032] In Ausführungsformen umfasst das Statorelement Permanentmagnete. In embodiments, the stator element includes permanent magnets.

[0033] In Ausführungsformen umfasst der Stator Statorwicklungen. In embodiments, the stator includes stator windings.

[0034] In Ausführungsformen umgibt das Statorelement ein oder mehrere Rotorelemente oder das eine oder die mehreren Rotorelemente umgeben das Statorelement, und wobei insbesondere das eine oder die mehreren Rotorelemente an einer Transporteinheit angebracht sind und eingerichtet sind, um die Transporteinheit relativ zu dem Statorelement anzutreiben. In embodiments, the stator element surrounds one or more rotor elements or the one or more rotor elements surround the stator element, and in particular wherein the one or more rotor elements are attached to a transport unit and are configured to drive the transport unit relative to the stator element.

[0035] Die Transporteinheit kann ein Fahrzeug zum Transport von Gütern oder Personen sein. Die Transporteinheit kann eine Einheit in einem Förderbandsystem sein. The transport unit can be a vehicle for transporting goods or people. The transport unit can be a unit in a conveyor belt system.

[0036] Das Statorelement umfasst ein elektrisch leitfähiges Material, und Bewegung des Statorelements relativ zu dem Rotorelement bewirkt Rotation des Rotorelements. Dies kann zum Geschwindigkeitserfassung angewendet werden (z. B. durch Erfassung der Rotation des Rotorelements) und/oder zur Energiegewinnung aus der Bewegung (z. B. durch das einen Generator antreibendes Rotorelement). 1. Topologien, die Antrieb und Schweben über einer flachen leitfähigen Oberfläche schaffen. 2. Methoden zur Erzielung des „Gearing Effects“ zwischen der leitfähigen Oberfläche und dem Zylinder mit Magneten. 3. Methoden zur Erzielung unterschiedlicher Halbach-Konfigurationen innerhalb des Zylinders, der die PM berührt. 4. Topologien mit integriertem Rotor. Der Rotor (d. h. Zylinder mit der PM) hat zwei Funktionen. Er wechselwirkt mit der Oberfläche darunter und überträgt die Kraft auf sie, wodurch Antrieb und Schweben ermöglicht werden. Gleichzeitig ist es der Rotor der Maschine, der ihr die Kraft, die seine Rotation bewirkt, zuführt. 5. Topologien, die die magnetische Reluktanz ausnutzen, um Schweben zu erzielen. 6. Topologien, die keine flache leitende Oberfläche verwenden, sondern andere Geometrien berücksichtigen. 7. Systeme, die Magnete auf der Oberfläche unter dem Fahrzeug anstatt eines leitfähigen Materials verwenden. 8. Systeme zur Stabilisierung der Verfolgung der Oberfläche unter dem Fahrzeug. 9. Topologien, die nicht mehr als eine Maschine benötigen, um mehrere Zylinder mit Strom zu versorgen. 10. Topologien, die mehrere Zylinder verwenden und auf diese Weise die Kupplung erhöhen. 11. Methoden zur Erhöhung der Kupplung durch laminierte und nicht laminierte Eisenjoche. 12. Verwendung von Treibstoff als Energiequelle für das System. 13. Topologien, in denen Magneten stationär sind (vom Fahrzeug aus betrachtet) und Antrieb und Schweben durch ein rotierendes Eisenelement erreicht werden. 14. Topologien, bei denen eine vollständige Kupplung zwischen einer Röhre und dem Fahrzeug innerhalb oder außerhalb davon erreicht wird. 15. Methoden, ein Fahrzeug innerhalb oder außerhalb einer Röhre schweben zu lassen. 16. Fähigkeit der vorgeschlagenen Systeme, einen nicht geraden Pfad zu verfolgen. 17. Verwendung von Zylindern, die nicht koaxial zueinander sind. 18. Einsatzmöglichkeiten aller drei Kraftkomponenten zwischen dem Fahrzeug und der Röhre. 19. Methoden zur Sicherstellung des optimalen Abstands zwischen den Zylindern, um alle drei Kraftkomponenten optimal auszunutzen. 20. Topologien zum „Energy Harvesting“ und zur Geschwindigkeitserfassung.The stator element comprises an electrically conductive material and movement of the stator element relative to the rotor element causes rotation of the rotor element. This can be applied to speed sensing (e.g. by sensing the rotation of the rotor element) and/or to extracting energy from the movement (e.g. by the rotor element driving a generator). 1. Topologies that create propulsion and levitation over a flat conductive surface. 2. Methods to achieve the "gearing effect" between the conductive surface and the cylinder with magnets. 3. Methods to achieve different Halbach configurations within the cylinder touching the PM. 4. Integrated rotor topologies. The rotor (i.e. cylinder with the PM) has two functions. It interacts with the surface below and transfers power to it, providing propulsion and levitation. At the same time, it is the rotor of the machine that supplies it with the force that causes it to rotate. 5. Topologies that exploit magnetic reluctance to achieve levitation. 6. Topologies that do not use a flat conductive surface but consider other geometries. 7. Systems that use magnets on the surface underneath the vehicle instead of a conductive material. 8. Under-vehicle surface tracking stabilization systems. 9. Topologies that require no more than one machine to power multiple cylinders. 10. Topologies that use multiple cylinders and thus increase coupling. 11. Methods of increasing the coupling by laminated and non-laminated iron yokes. 12. Use of fuel as a power source for the system. 13. Topologies in which magnets are stationary (viewed from the vehicle) and propulsion and levitation are achieved by a rotating iron element. 14. Topologies where full coupling is achieved between a tube and the vehicle inside or outside it. 15. Methods to levitate a vehicle inside or outside a tube. 16. Ability of the proposed systems to follow a non-straight path. 17. Use of cylinders that are not coaxial with each other. 18. Possibilities of use of all three force components between the vehicle and the tube. 19. Methods to ensure the optimal distance between the cylinders in order to use all three components of the force optimally. 20. Energy Harvesting and Velocity Sensing topologies.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

[0037] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, was in den beigefügten Figuren geschildert wird. Fig.1. zeigt: a) Topologie und Funktionsprinzip von [Davis 1973], b) vergrößerte Zylinderdarstellung ausFig. 1a. Fig.2. zeigt ein in [Davis 1973, 2] vorgeschlagenes radial magnetisiertes Rad. Fig.3. stellt den Axialaktuator aus [Fujii 1994] dar: a) Neigetyp, b) a Typ mit teilweiser Überlappung. Fig.4. demonstriert mehrere in Reihe gestellte Radialräder [Bird 2007]. Fig.5. zeigt ein Grundsystem zum Antrieb und Schweben oberhalb einer leitfähigen Platte: a) diagonale Ansicht, b) Vorderansicht mit Rotationsrichtungen und Richtungen der linearen Bewegung. Fig.6. zeigt eine Topologie mit voreinander angeordneten Zylindern (in Reihe). Fig.7. zeigt eine Topologie bestehend aus drei Zylindersegmenten: a) mit Antrieb und Schweben, b) nur mit Schweben. Fig.8. zeigt eine Topologie mit versetzten Zylindern. Fig.9. demonstriert a) „Polpaare der Scheibe“ des Zylinders, b) „Linienpolpaare“ des Zylinders. Fig.10. zeigt zwei Arten von Halbach-Konfigurationen: a) für „Polpaare der Scheibe“, b) für „Linienpolpaare“. Fig.11. zeigt integrierte Topologien mit: a) innerem Stator, b) äußerem Stator, c) Kombination aus innerem und äußerem Stator. Fig.12. zeigt a) abgeflachte Darstellung des integrierten Stators aus:Fig.11b, b) abgeflachte Darstellung des integrierten Stators aus:Fig.11a. Die Anschlüsse22und24ausFig.12bberühren die Anschlüsse23und25aufgrund der Statorkrümmung. Fig.13. zeigt alternative Statoren (abgeflachte Darstellung) für die Topologien ausFig.11. InFig.13cwird jede Spule von einem eigenen separaten Wechselrichter versorgt. Fig.14. zeigt ein System zum Antrieb und Schweben unter Verwendung der magnetischen Reluktanz. Fig.15. zeigt konisch geformte Strukturen zur Verminderung der Endeffekte. Fig.16. stellt ein System zum Verknüpfung des Einflusses der beiden Zylinder dar. Fig.17. zeigt ein System zur verbesserten Kupplung: a) mit Halbzylindern, b) mit 270 Grad Zylindern. Fig.18. zeigt eine Topologie mit Permanentmagneten auf der Platte. Fig.19. stellt eine Art der Verwendung des Systems zur Stabilisierung dar. Fig.20. stellt ein umgekehrtes System von dem inFig.19dar. Fig.21. zeigt eine einseitige Versorgungstopologie. Fig.22. zeigt eine Topologie mit mehreren Zylindern. Fig.23. zeigt eine Topologie mit: a) nicht laminiertem Eisen, b) laminiertem Eisen, c) C-förmigem laminiertem Eisen. Fig.24. demonstriert die Verwendung fossiler Brennstoffe (mit Verbrennungsmotoren) zum Drehen der Zylinder. Fig.25. zeigt eine Topologie mit stationären Magneten und rotierendem Eisen. Fig.26. zeigt ein System zum Antrieb und Schweben a) innerhalb und b) außerhalb einer leitfähigen Röhre. Fig.27. zeigt eine modifizierte Topologie von Fig. 26a, die für den Betrieb innerhalb einer Röhre geeignet ist. Fig.28. zeigt Topologien, bei denen eine Röhre verwendet wird, die keinen perfekten kreisförmigen Querschnitt hat. Fig.29. zeigt eine Topologie, die eine perfekt runde leitfähige Röhre verwendet. Fig.30. stellt die Fähigkeit des Systems, einen gekrümmten Pfad zu verfolgen, dar. Fig.31. stellt ein System dar, das Zylinder verwendet, die nicht koaxial sind und a) perfekt runde Röhre, b) Röhre ohne runden Querschnitt. Fig.32. zeigt die Fähigkeit des Systems aus Fig. 8, einen nicht geraden Pfad zu verfolgen. Fig.33. stellt ein System dar, das alle drei Kraftkomponenten zwischen dem Fahrzeug und der Röhre verwendet. Fig.34. zeigt eine Weise der Steuerung der axialen Verschiebung zwischen den Zylindern, um eine optimale Ausnutzung aller drei Kraftkomponenten sicherzustellen. Fig.35. zeigt eine modifizierte Topologie von Fig. 26b, die für den Betrieb außerhalb einer leitfähigen Röhre geeignet ist. Fig.36. zeigt Schwebemethoden um a) eine leitfähige Röhre mit unregelmäßigem Querschnitt, b) eine leitfähige Röhre mit kreisförmigem Querschnitt. Fig.37. stellt eine Einsatzmethode aller drei Kraftkomponenten mit der Topologie, die sich außerhalb der leitfähigen Röhre bewegt, dar. Fig.38. stellt eine Art von Geschwindigkeitserfassung und „Energy Harvesting“ von der Seite eines leitfähigen Rades dar. Fig.39. stellt eine Art von Geschwindigkeitserfassung und „Energy Harvesting“ von der Oberseite eines leitfähigen Rades dar.The invention is explained in more detail below using preferred exemplary embodiments, which is described in the accompanying figures. Fig.1. shows: a) topology and functional principle from [Davis 1973], b) enlarged cylinder representation from Fig. 1a. Fig.2. shows a radially magnetized wheel proposed in [Davis 1973, 2]. Fig.3. represents the axial actuator from [Fujii 1994]: a) tilt type, b) a type with partial overlap. Fig.4. demonstrates several radial gears placed in a row [Bird 2007]. Fig.5. shows a basic system for propulsion and levitation above a conductive plate: a) diagonal view, b) front view with directions of rotation and directions of linear motion. Fig.6. shows a topology with cylinders arranged in front of each other (in series). Fig.7. shows a topology consisting of three cylinder segments: a) with drive and levitation, b) only with levitation. Fig.8. shows a topology with staggered cylinders. Fig.9. demonstrates a) “disc pole pairs” of the cylinder, b) “line pole pairs” of the cylinder. Fig.10. shows two types of Halbach configurations: a) for “disk pole pairs”, b) for “line pole pairs”. Fig.11. shows integrated topologies with: a) inner stator, b) outer stator, c) combination of inner and outer stator. Fig.12. shows a) flattened representation of the integrated stator from: FIG. 11b, b) flattened representation of the integrated stator from: FIG. 11a. Terminals 22 and 24 of Figure 12b touch terminals 23 and 25 due to stator curvature. Fig.13. 11 shows alternative stators (flattened representation) for the topologies of FIG. In Fig. 13c each coil is powered by its own separate inverter. Fig.14. shows a system for propulsion and levitation using magnetic reluctance. Fig.15. shows conically shaped structures to reduce end effects. Fig.16. represents a system for linking the influence of the two cylinders. Fig.17. shows a system for an improved clutch: a) with half cylinders, b) with 270 degree cylinders. Fig.18. shows a topology with permanent magnets on the disk. Fig.19. represents one way of using the system for stabilization. Fig.20. represents an inverted system of that in Fig.19. Fig.21. shows a one-sided supply topology. Fig.22. shows a multi-cylinder topology. Fig.23. shows a topology with: a) non-laminated iron, b) laminated iron, c) C-shaped laminated iron. Fig.24. demonstrates using fossil fuels (with internal combustion engines) to spin the cylinders. Fig.25. shows a topology with stationary magnets and rotating iron. Fig.26. shows a system for propulsion and levitation a) inside and b) outside a conductive tube. Fig.27. Figure 26a shows a modified topology of Figure 26a suitable for operation within a tube. Fig.28. shows topologies using a tube that is not perfectly circular in cross-section. Fig.29. shows a topology using a perfectly round conductive tube. Fig.30. illustrates the system's ability to follow a curved path. Fig.31. represents a system using cylinders that are not coaxial and a) perfectly round tubes, b) tubes without a round cross-section. Fig.32. shows the ability of the system of Fig. 8 to follow a non-straight path. Fig.33. illustrates a system using all three force components between the vehicle and the tube. Fig.34. shows a way of controlling the axial displacement between the cylinders to ensure optimal utilization of all three force components. Fig.35. Figure 26b shows a modified topology of Figure 26b suitable for operation outside of a conductive tube. Fig.36. shows levitation methods around a) a conductive tube with irregular cross-section, b) a conductive tube with circular cross-section. Fig.37. represents a method of using all three force components with the topology moving outside the conductive tube. Fig.38. represents a type of speed sensing and energy harvesting from the side of a conductive wheel. Fig.39. represents a type of speed sensing and "energy harvesting" from the top of a conductive wheel.

[0038] Fig.5zeigt ein grundlegendes Antriebs- und Schwebesystem oberhalb einer flachen leitfähigen Platte2. Antrieb wird auf dieselbe Weise wie in [Davis 1973] erreicht. Die Kraft in z-Richtung inFig.1b, die in [Davis 1973] nicht ausgenutzt wurde, wird jetzt jedoch zum Schweben verwendet. Dies behandelt direkt L1.1. Ein weiterer Unterschied zu dem System aus [Davis 1973] besteht darin, dass „ϕ-Kraft“ („ϕ-Effect“) nicht zum System beiträgt. Im Gegenteil, sie neigt dazu, den Zug je nach Rotationsrichtung nach links oder rechts zu bewegen. Aus diesem Grund müssen zwei Zylinder1oder erste und zweite Rotorelemente 1 nebeneinander gestellt werden. Sie müssen sich in entgegengesetzte Richtungen rotieren, um den „ϕ-Effect“ des anderen zu annullieren. Die Topologie aus [Davis 1973] hat auch Zylinder, die jedoch aus einem anderen Grund in entgegengesetzte Richtungen rotieren - so dass beide „ϕ-Effekte“ zum Abheben des Zugs beitragen. Im Gegensatz zu [Davis 1973] erzeugt die Topologie ausFig.5das Feld durch Permanentmagnete anstelle von Supraleitern. Dadurch wird die Komplexität und der Stromverbrauch des Systems stark verringert und L1.3 gelöst. Die Topologie ausFig.5eignet sich für verschiedene Anwendungen, darunter Magnetschwebahn und Hoverboards. Figure 5 shows a basic propulsion and levitation system above a flat conductive plate 2. Propulsion is achieved in the same way as in [Davis 1973]. However, the force in the z-direction in Fig.1b, which was not used in [Davis 1973], is now used for levitation. This deals directly with L1.1. Another difference to the system from [Davis 1973] is that “ϕ-force” (“ϕ-effect”) does not contribute to the system. On the contrary, it tends to move the train left or right depending on the direction of rotation. For this reason, two cylinders 1 or first and second rotor elements 1 must be placed side by side. They must rotate in opposite directions to nullify the other's "ϕ-Effect". The topology from [Davis 1973] also has cylinders, but they rotate in opposite directions for a different reason - so both "ϕ effects" contribute to the lift off of the train. In contrast to [Davis 1973], the topology from Fig. 5 generates the field through permanent magnets instead of superconductors. This greatly reduces the complexity and power consumption of the system and solves L1.3. The topology of Figure 5 is suitable for various applications including maglev trains and hoverboards.

[0039] Fig. 6demonstriert eine ähnliche Topologie, in der die Zylinder1in Reihe angeordnet sind. Die Zylinder werden wieder in entgegengesetzte Richtungen rotiert, so dass sie den „ϕ-Effekt“ des anderen annullieren. Dies kann jedoch zu einer Rotation des gesamten Zuges (entlang der z-Achse) führen. Figure 6 demonstrates a similar topology in which the cylinders 1 are arranged in series. The cylinders are again rotated in opposite directions, so they nullify each other's "ϕ effect". However, this can lead to a rotation of the entire train (along the z-axis).

[0040] Fig.7azeigt ein System, das aus drei Segmenten besteht. Die Zylinder1vorne und hinten rotieren sich in die gleiche Richtung. Der Zylinder1in der Mitte ist zweimal länger und rotiert sich in entgegengesetzte Richtung. Dies löst den Rotationsnachteil, unter dem die Topologie ausFig.6leidet. Es ist zu beachten, dass, wenn die Topologie ausFig.7bauch möglich ist, die Antriebskraft und die „ϕ-Kraft“ annullieren sich und nur die Schwebekraft bleibt. Figure 7a shows a system consisting of three segments. Cylinders 1, front and rear, rotate in the same direction. Cylinder 1 in the middle is twice as long and rotates in the opposite direction. This solves the rotation penalty that the topology of Figure 6 suffers from. Note that if the topology shown in Fig.7b is possible, the driving force and the "ϕ-force" cancel and only the levitation force remains.

[0041] Fig.8zeigt eine Topologie, die alle drei Kraftkomponenten (Antrieb, Schweben und „ϕ-Kraft“) verwendet. AusFig.5ist ersichtlich, dass Antriebskraft und „ϕ-Kraft“ um einen Winkel von 90 Grad verschoben sind. Daher folgt die resultierende Kraft nicht der Richtung der linearen Bewegung des Zuges. Sie ist um einen bestimmten kleinen Winkel von ihr verschoben. InFig. 8ist jeder der beiden Zylinder1um einen bestimmten Winkel versetzt. Dies ermöglicht, dass die resultierende Kraft in der Richtung der linearen Bewegung liegt. Daher werden alle drei Krafteffekte ausgenutzt, wodurch L1.1 gelöst wird. Trotzdem sind wieder zwei Zylinder erforderlich, um einen stabilen Betrieb zu erzielen. Figure 8 shows a topology using all three force components (propulsion, levitation and "φ force"). From Fig.5 it can be seen that driving force and "φ-force" are shifted by an angle of 90 degrees. Therefore, the resultant force does not follow the direction of the train's linear motion. It is offset from her by a certain small angle. InFig. 8, each of the two cylinders 1 is offset by a specific angle. This allows the resultant force to be in the direction of linear motion. Therefore, all three force effects are exploited, solving L1.1. Nevertheless, two cylinders are again required to achieve stable operation.

[0042] Fig.9stellt die Methoden zur Erzielung eines sogenannten „Gearing Effekts“. Eine der technologischen Einschränkungen der Systeme ausFig.2undFig.3besteht darin, dass die Rotationsgeschwidigkeit der Räder sehr hoch sein muss (L2.2), wenn die Zuggeschwindigkeit hoch ist. Dies kann verschiedene mechanische Probleme verursachen. Im Gegensatz zu diesen Topologien ist das System ausFig.5imstande, gewissermaßen einen „Gearing Effekt“ zu erzielen. Es gibt zwei Möglichkeiten, dies zu erzielen. Um sie zu identifizieren, wird die folgende Nomenklatur der Polpaare des Systems eingeführt: Es wird angenommen, dass eine Anordnung von Magneten zwei Arten von Zylinderpolpaaren aufweist, eines in Umfangsrichtung und eines entlang der axialen Richtung der zylindrischen Anordnung. Wenn ein Zylinder1als auf eine Vielzahl von Scheiben geteilt betrachtet wird, die entlang der Rotationsachse angeordnet sind, kann jede Scheibe mehrere Polpaare haben, die entlang des Umfangs der Scheibe angeordnet sind, und im Folgenden werden sie „Polpaare der Scheibe“ genannt. Sie werden inFig.9avisualisiert und mit „PP1“ gekennzeichnet. Wenn umgekehrt eine Zylinderlinie beobachtet wird, die dem flachen leitfähigen Körper (und somit parallel zur Zylinderachse) am nächsten ist, kann gesehen werden, dass sie eine sinusförmige Änderung des Magnetfelds entlang ihrer Länge erfährt. Die Anzahl der vollen Sinusoide entlang der Länge des Zylinders führt auch eine andere Art von Polpaaren ein, die im Folgenden als „Linienpolpaare“ bezeichnet werden. Sie werden inFig.9bvisualisiert und mit „PP2“ gekennzeichnet. Basierend darauf können zwei Methoden zur Erzielung des „Gearing Effekts“ identifiziert werden. Eine besteht darin, die Anzahl der „Polpaare der Scheibe“ zu erhöhen, und die andere, die Anzahl der „Linienpolpaare“ zu verringern. Durch eine geeignete Kombination dieser beiden „Gearing Effekt“ Parameter können sehr niedrige Geschwindigkeiten des Zylinders für die gleiche hohe Geschwindigkeit des Zuges erreicht werden. Es ist zu beachten, dass diese beiden Parameter das Verhältnis der Antriebskraft und der „ϕ-Kraft“ ändern, das im System vorhanden ist.[0042] FIG. 9 shows the methods for achieving a so-called "gearing effect". One of the technological limitations of the systems of Figures 2 and 3 is that the rotational speed of the wheels must be very high (L2.2) when the train speed is high. This can cause various mechanical problems. In contrast to these topologies, the system from FIG. 5 is able to achieve a “gearing effect” to a certain extent. There are two ways to achieve this. To identify them, the following nomenclature of the pole pairs of the system is introduced: An array of magnets is assumed to have two types of cylindrical pole pairs, one in the circumferential direction and one along the axial direction of the cylindrical array. If a cylinder 1 is considered to be divided into a plurality of discs arranged along the axis of rotation, each disc may have several pole pairs arranged along the circumference of the disc, and hereinafter they will be called "disk pole pairs". They are visualized in Figure 9a and labeled "PP1". Conversely, if a cylinder line closest to the flat conductive body (and thus parallel to the cylinder axis) is observed, it can be seen to experience a sinusoidal change in magnetic field along its length. The number of full sinusoids along the length of the cylinder also introduces another type of pole pair, hereafter referred to as "line pole pairs". They are visualized in Fig. 9b and labeled "PP2". Based on this, two methods for achieving the "gearing effect" can be identified. One is to increase the number of "disc pole pairs" and the other is to decrease the number of "line pole pairs". By a suitable combination of these two "gearing effect" parameters, very low cylinder speeds can be achieved for the same high train speed. It should be noted that these two parameters change the ratio of driving force and “ϕ-force” present in the system.

[0043] Fig.10zeigt, dass das System von der Halbach-Struktur der Magneten profitieren kann, insbesondere wenn die Anzahl von „Polpaare der Scheibe“ des Systems höher als eins ist. Es können zwei Arten von Halbach-Strukturen im System vorhanden sein und die beide sind inFig.10dargestellt. Wenn eine Scheibe betrachtet wird, kann eine umlaufende Halbach-Struktur durch die inFig.10adargestellte Konfiguration erreicht werden, wobei „PP“ für „Polpaar“ steht. Umgekehrt kann, wenn „Linienpolpaare“ betrachtet werden, eine axiale oder lineare Halbach-Struktur implementiert werden, wie inFig.10bdargestellt. Zwei Arten von zusätzlichen Magneten, die solche Halbach-Konfigurationen erlauben, haben unterschiedliche Polarisationsrichtungen: Für die umlaufende Halbach-Struktur ist dies, wie inFig.10a, eine tangentiale Richtung und insbesondere zwei einander entgegengesetzte tangentiale Richtungen. Für die axiale Halbach-Anordnungsstruktur ist dies wie inFig.10bdie axiale Richtung (z-Achse) und insbesondere zwei Richtungen parallel zur Achse und einander entgegengesetzt. Es ist auch eine Kombination der beiden Halbach-Typen (ausFig.10aundFig.10b) ausführbar, was aber drei verschiedene Arten von Magneten erfordern würde. Wenn eine Scheibe betrachtet wird, sollten die drei Magnete radiale, tangentiale und axiale Richtung (z-Achse entlang der Länge des Zylinders) haben. Figure 10 shows that the system can benefit from the Halbach structure of the magnets, particularly when the number of "disk pole pairs" of the system is greater than one. There can be two types of Halbach structures in the system and both are shown in Fig.10. When considering a disk, a circumferential Halbach structure can be achieved by the configuration shown in Figure 10a, where "PP" stands for "pole pair". Conversely, if "line pole pairs" are considered, an axial or linear Halbach structure can be implemented, as illustrated in Figure 10b. Two types of additional magnets, which allow such Halbach configurations, have different polarization directions: for the circumferential Halbach structure, as in Fig. 10a, this is a tangential direction and in particular two opposite tangential directions. For the axial Halbach array structure, as in Figure 10b, this is the axial direction (z-axis) and specifically two directions parallel to the axis and opposite to each other. A combination of the two Halbach types (from FIG. 10a and FIG. 10b) can also be implemented, but this would require three different types of magnets. If a disk is considered, the three magnets should have radial, tangential and axial (z-axis along the length of the cylinder) directions.

[0044] Fig.11stellt drei neuartige Systeme für die Statorintegration vor, um L1.4 zu bewältigen. Sie weisen Folgendes auf: einen inneren Stator5(Fig.11a), einen äußeren Stator6(Fig.11b) und eine Kombination aus einem inneren und einem äußeren Stator (Fig.11c). In allen drei Topologien ist der Rotorzylinder1integriert, da er sowohl als Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine (mit kleinem Luftspalt) als auch als Feld erzeugendes Element der Linearmaschine (mit großem Luftspalt) dient. Die Integration des Rotors löst auch L1.7. Mit anderen Worten ist der Rotorzylinder1so konstruiert, um sich relativ zu dem inneren Stator5und/oder dem äußeren Stator6zu rotieren und sich relativ zu der leitfähigen Platte2linear zu bewegen. Figure 11 presents three novel systems for stator integration to address L1.4. They have the following: an inner stator 5 (Fig. 11a), an outer stator 6 (Fig. 11b) and a combination of an inner and an outer stator (Fig. 11c). The rotor cylinder 1 is integrated in all three topologies, since it serves both as a rotor for an electrical rotary machine (with a small air gap) and as a field-generating element of the linear machine (with a large air gap). The integration of the rotor also solves L1.7. In other words, the rotor cylinder 1 is designed to rotate relative to the inner stator 5 and/or the outer stator 6 and to move linearly relative to the conductive plate 2.

[0045] Fig.12führt mögliche Statorkonfigurationen ausFig.11ein. Zur besseren Darstellung werden sie in abgeflachter Form dargestellt. Bei einem Dreiphasensystem wird die Phase a mit der Bezugsnummer19, die Phase b mit20und die Phase c mit21bezeichnet. Die Topologie ausFig.12aist für den äußeren Stator6geeignet, während die ausFig.12bfür den inneren Stator5gebaut ist. InFig.12bsind die Anschlüsse22und23aufgrund der Krümmung des Stators5verbunden. Das Gleiche gilt für die Anschlüsse24und25sowie für die Anschlüsse der beiden anderen Phasen. Figure 12 introduces possible stator configurations from Figure 11. For better representation, they are shown in flattened form. In a three-phase system, phase a is denoted by reference numeral 19, phase b is denoted by 20 and phase c is denoted by 21. The topology of Fig. 12a is suitable for the outer stator 6, while that of Fig. 12b is built for the inner stator 5. In Fig. 12b the terminals 22 and 23 are connected due to the curvature of the stator 5. The same applies to terminals 24 and 25 and to the terminals of the other two phases.

[0046] Fig.13stellt wiederum in abgeflachter Form Statorkonfigurationen dar, die in der Lage sind, Leistung auf die Zylinder1zu übertragen, und gleichzeitig die Ähnlichkeit mit herkömmlichen und bekannten Statorstrukturen bewahrt. Die Statoren können nur einen Teil der Zylinderoberfläche abdecken. InFig.13csind die Spulen7so angeordnet, dass ihre Achsen (d. h. ihre Symmetrieachsen, die der Rotationssymmetrie der Spule entsprechen) in radialer Richtung des Stators verlaufen. Die Spulen9werden von Wechselrichter8gespeist. Jede einzelne Spule7kann von einem separaten Wechselrichter8gespeist werden. Zur besseren Übersicht sind nur zwei Wechselrichter gezeigt. Figure 13 illustrates, again in flattened form, stator configurations capable of transferring power to the cylinders 1 while retaining the similarity to conventional and known stator structures. The stators can only cover part of the cylinder surface. In Fig. 13c, the coils 7 are arranged so that their axes (i.e. their symmetry axes, which correspond to the rotational symmetry of the coil) are in the radial direction of the stator. The coils 9 are fed by the inverter 8. Each individual coil 7 can be fed from a separate inverter 8. Only two inverters are shown for a better overview.

[0047] Fig.14astellt ein System dar, das magnetische Reluktanz verwendet, um Schweben bereitzustellen. Die helikale Zylinder1sind unter einer festen (nicht laminierten) Eisenplatt12gestellt. Wenn sich der Zylinder mit der Geschwindigkeit rotiert, die es dem Feld erlaubt, sich mit der Geschwindigkeit der linearen Bewegung (d. h. Nullschlupf) zu bewegen, gibt es keinen Antrieb, keine Wirbelstromerzeugung (wenn die Endeffekte vernachlässigt werden) und das System kann nur für das Schweben verwendet werden. Wenn hingegen die Geschwindigkeit zunimmt, liefert das System sowohl Schweben als auch Antrieb. Wenn der helikale Zylinder aus Permanentmagneten geformt wird, tritt ein Stabilitätsproblem auf. Wenn nämlich der Luftspalt abnimmt, nehmen die mitF1bezeichneten Anziehungskräfte zu und umgekehrt. Gravitationskraft wird als F2gekennzeichnet. Dann müssen die Magnete je nach Luftspalt schneller oder langsamer rotiert werden. Das Stabilitätsproblem kann gelöst werden, indem Supraleiter anstatt Magnete verwendet werden, die die Schwebekontrolle erleichtern. Eine andere Art, das Stabilitätsproblem zu lösen, ist die Verwendung der Struktur ausFig. 14b. Es verwendet lineare Maschinen9, die die Höhe zwischen der Eisenplatte12und einem schwebenden Objekt kontrollieren, beispielsweise einem Fahrzeug (Zug)11und den Magneten. Die Trägheit des Fahrzeugs11ist viel höher als die Trägheit der Magneten. Dies bedeutet, dass die Linearmaschinen9vorwiegend nur die Bewegung der Magnete (und nicht des gesamten Fahrzeugs) nach oben oder unten bewirken. Figure 14a illustrates a system that uses magnetic reluctance to provide levitation. The helical cylinders 1 are placed under a solid (non-laminated) iron plate 12. If the cylinder is rotating at the rate that allows the field to move at the rate of linear motion (i.e. zero slip), there is no propulsion, no eddy current generation (if the end effects are neglected) and the system can only do for that hover are used. Conversely, as speed increases, the system provides both hover and propulsion. When the helical cylinder is formed from permanent magnets, a problem of stability arises. In fact, when the air gap decreases, the attractive forces denoted F1 increase and vice versa. Gravitational force is denoted as F2. Then the magnets have to be rotated faster or slower depending on the air gap. The stability problem can be solved by using superconductors instead of magnets, which facilitate levitation control. Another way to solve the stability problem is to use the structure of FIG. 14b. It uses linear machines 9 that control the height between the iron plate 12 and a floating object such as a vehicle (train) 11 and the magnets. The inertia of the vehicle 11 is much higher than the inertia of the magnets. This means that the linear machines 9 mainly only cause the magnets (and not the entire vehicle) to move up or down.

[0048] Fig.15stellt eine Struktur mit zwei konisch geformten Strukturen13dar, die die Endeffekte verringern. Sie befinden sich vor und hinter dem Zylinder1. Wenn ihre Länge entsprechend der Nenngeschwindigkeit des zu schwebenden Objekts (z. B. eines Fahrzeugs) richtig eingestellt ist, müssen sie von keiner Maschine angetrieben werden (sie können frei sein sich zu rotieren). Da sie das Feld in der Reaktionsschiene quasi gleichmäßig verändern, sind sie in der Lage die Endeffekte stark zu verringern. Die lineare Geschwindigkeit ihres Feldes ist gleich der linearen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (Zugs). Figure 15 shows a structure with two conically shaped structures 13 that reduce end effects. They are in front of and behind Cylinder1. If their length is properly adjusted according to the nominal speed of the object to be levitated (e.g. a vehicle), they do not need to be powered by any machine (they are free to rotate). Since they change the field in the reaction rail more or less evenly, they are able to greatly reduce the end effects. The linear velocity of their field is equal to the linear velocity of the vehicle (train).

[0049] Fig.16stellt ein System vor, das den Beitrag der beiden Zylinder1kombiniert (im Gegensatz zu [Davis 1973], bei dem die beiden Zylinder getrennt sind und unabhängig voneinander Antrieb liefern). Felder, die von beiden Zylindern erzeugt werden, durchlaufen dieselbe dünne leitfähige Platte. Daher beeinflussen Wirbelströme, die in der Platte2erzeugt werden, beide Zylinder. Verglichen mit [Davis 1973] weist das System ausFig.16bei gleicher Antriebsleistung viel geringere Verluste auf. Figure 16 presents a system that combines the contribution of the two cylinders 1 (as opposed to [Davis 1973] where the two cylinders are separate and provide propulsion independently). Fields generated by both cylinders pass through the same thin conductive plate. Therefore, eddy currents generated in the plate 2 affect both cylinders. Compared to [Davis 1973], the system from Fig. 16 has much lower losses with the same drive power.

[0050] Fig.17zeigt ein System, das nicht unter einer niedrigen Kupplung leidet. [Davis 1973] beachtend kann geschlossen werden, dass die Hauptwechselwirkung zwischen dem Zylinder und der leitfähigen Oberfläche entlang einer Linie ist. Dies bewirkt eine begrenzte Kupplung (L1.2). InFig.17, anstelle einer Linie findet die Interaktion entlang der gesamten Oberfläche2statt. Dies maximiert die Kupplung und löst L1.2.Fig.17astellt ein System mit Halbzylindern dar, währendFig.17bein ähnliches System mit noch höherer Kupplung zeigt. Topologien, die ähnlich zu denen ausFig.17aundFig.17bsind, sind ebenfalls möglich. Figure 17 shows a system that does not suffer from low clutch. Noting [Davis 1973] it can be concluded that the main interaction between the cylinder and the conductive surface is along a line. This causes a limited clutch (L1.2). In Fig.17, instead of a line, the interaction takes place along the entire surface2. This maximizes the clutch and releases L1.2. Figure 17a shows a system with half cylinders, while Figure 17b shows a similar system with even higher clutch. Topologies similar to those of Figures 17a and 17b are also possible.

[0051] Fig.18stellt eine Topologie dar, die PM14anstelle einer leitfähigen Oberfläche verwendet. Dies erhöht die Kupplung erheblich, jedoch mit viel höheren Infrastrukturkosten. Darüber hinaus kann das Fehlen von Schlupf (Synchronbetrieb) auch die Kontrolle erleichtern und die Dynamik erhöhen sowie eine Drehmoment-/Kraftgrenze für den Systemschutz bereitstellen. Systeme ähnlich zuFig.16undFig.17können eingesetzt werden. Figure 18 illustrates a topology using PM14 instead of a conductive surface. This increases the clutch significantly, but at a much higher infrastructure cost. In addition, the lack of slip (synchronous operation) can also facilitate control and increase dynamics, as well as provide a torque/force limit for system protection. Systems similar to Figures 16 and 17 can be employed.

[0052] Fig.19stellt ein System zur Stabilisierung dar. Wenn die Zylinder1an den Kanten der leitfähigen Oberfläche2gestellt sind, kann das System zur Oberflächenverfolgung verwendet werden. Wenn der Zug z. B. nach links abweicht, verliert der Zylinder auf der linken Seite die Oberfläche darunter und beeinflusst somit das System nicht mehr (seine Kraft in Richtung der y-Achse nimmt ab). Dann beeinflusst nur der rechte Zylinder das System und sein „ϕ-Effekt“ (seine Kraft in Richtung der y-Achse) drückt den Zug in seine Position zurück. Dies ist inFig.19ademonstriert. In ähnlicher Weise kann das Gleiche mit einem inversen System erreicht werden, bei dem der „ϕ-Effekt“ zum Antrieb und der helikale Effekt zur Stabilisierung verwendet wird. Dies wird inFig.19bdargestellt. Die Topologien ausFig.19können auch ohne externe Aktuatoren verwendet werden. In jener Ausführungsform sind sie im Freilauf und ihr einziger Zweck ist Bereitstellen der Stabilisierung. Figure 19 shows a stabilization system. When the cylinders 1 are placed at the edges of the conductive surface 2, the surface tracking system can be used. For example, if the train B. deviates to the left, the cylinder on the left loses surface area underneath and thus no longer influences the system (its force in the y-axis direction decreases). Then only the right cylinder affects the system and its “ϕ effect” (its force in the direction of the y-axis) pushes the train back into position. This is demonstrated in Fig.19a. Similarly, the same thing can be achieved with an inverse system, using the “ϕ effect” for propulsion and the helical effect for stabilization. This is illustrated in Figure 19b. The topologies from FIG. 19 can also be used without external actuators. In that embodiment they are freewheeling and their only purpose is to provide stabilization.

[0053] Fig.20stellt ein System ähnlich zu [Davis 1973] dar, das man durch eine Umkehrung des Zylinders1bekommen werden kann. Nun wird der „ϕ-Effekt“ für Antrieb und der helikale Effekt für Schweben verwendet. Figure 20 shows a system similar to [Davis 1973] that can be obtained by inverting cylinder 1. Now the "ϕ effect" is used for propulsion and the helical effect for levitation.

[0054] Fig.21stellt ein System dar, die den gleichen Betrieb mit nur einer Maschine3erzielt. Die Topologie aus [Davis 1973] erfordert zwei Stromversorgungen für die beiden Zylinder1. Wenn die Zylinder jedoch sehr nahe beieinander gestellt sind, kann es möglich sein, den Zylinder, der an keiner Maschine befestigt ist, zu rotieren, indem der Zylinder daneben gedreht wird. Dieser Effekt wird durch die gegenseitige Wirkung der Magnete verursacht. Sie ziehen sich gegenseitig an und stellen somit eine kontaktlose Kupplung her, die ähnlich ist, als würden sich die beiden Zylinder einander physisch berühren. Der Vorteil ist, dass nur eine einzige Maschine1für das gesamte System verwendet werden kann. Dies wird inFig.21ademonstriert. Dasselbe kann erreicht werden, indem eine einzelne Maschine mit einem mechanischen Zahnrad15oder einer Kette/einem Riemen verwendet wird, wie inFig.21gezeigt. Figure 21 illustrates a system that achieves the same operation with only one machine 3. The topology from [Davis 1973] requires two power supplies for the two cylinders1. However, if the cylinders are placed very close together, it may be possible to rotate the cylinder that is not attached to any machine by rotating the cylinder next to it. This effect is caused by the mutual action of the magnets. They attract each other, creating a non-contact clutch that is similar to the two cylinders physically touching each other. The advantage is that only one machine 1 can be used for the entire system. This is demonstrated in Figure 21a. The same can be achieved using a single machine with a mechanical gear 15 or a chain/belt as shown in Fig.21.

[0055] Fig.22demonstriert ein System mit verbesserter Kupplung. Ähnlich wie in [Bird 2007] können mehrere Zylinder1nebeneinander gestellt werden, um die Kupplung zu vergrößern. Nebeneinanderliegende Zylinder sollten in entgegengesetzte Richtungen rotiert werden (Fig.22). Figure 22 demonstrates an improved clutch system. Similar to [Bird 2007], several cylinders1 can be placed next to each other in order to enlarge the clutch. Adjacent cylinders should be rotated in opposite directions (Fig.22).

[0056] Fig.23zeigt ein System, das Eisen16gebraucht, um das Feld zu verstärken. Wenn Nicht-Halbach-Magnete an einem Rad mit einem großen Innendurchmesser verwendet werden, kann die Topologie von einem inneren nicht laminierten Eisenhohlzylinder16prosperieren, wie inFig.23agezeigt. Eine Topologie mit einem einzelnen „Polpaar der Scheibe“ kann auch von einem externen laminierten Eisen16profitieren, wie inFig.23bundFig.23cgezeigt. Figure 23 shows a system using iron 16 to strengthen the field. When non-halbach magnets are used on a wheel with a large inner diameter, the topology can prosper from an inner non-laminated hollow iron cylinder 16 as shown in Figure 23a. A single “disk pole pair” topology can also benefit from an external laminated iron 16, as shown in Fig. 23b and Fig. 23c.

[0057] Fig.24. stellt ein System dar, bei dem Verbrennungsmaschinen17anstelle von elektrischen Maschinen zur Rotation der Zylinder verwendet werden. Im Vergleich zu Batterien haben fossile Brennstoffe mit gleichem Gewicht eine viel höhere Leistung und gespeicherte Energie. Im Gegensatz zu linearen Elektromaschinen, die häufig für den Eisenbahntraktion vorgeschlagen werden, können Topologien mit drehenden Magneten aus fossilen Brennstoffen angetrieben werden (Fig.24). Dies kann mit einer einzigen Nachfüllung eine erhebliche Erhöhung der Reichweite ermöglichen. Grundsätzlich ist dieser Unterschied dem Unterschied zwischen Elektrofahrzeugen und Verbrennungsfahrzeugen sehr ähnlich. Die Verwendung fossiler Brennstoffe wird in [Davis 1973] vorgeschlagen, jedoch aber für die Topologie mit Supraleitern, was eindeutig einen zusätzlichen Generator erfordert, der durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, was hier vermieden wurde. Figure 24. Figure 12 illustrates a system where internal combustion engines 17 are used instead of electric machines to rotate the cylinders. Compared to batteries, fossil fuels have much higher performance and stored energy of the same weight. Unlike linear electric machines often proposed for railway traction, rotating magnet topologies can be powered by fossil fuels (Fig.24). This can allow for a significant increase in range with a single refill. Basically, this difference is very similar to the difference between electric vehicles and internal combustion vehicles. The use of fossil fuels is suggested in [Davis 1973], but for the superconductor topology, which clearly requires an additional generator driven by an internal combustion engine, which is avoided here.

[0058] Fig.25führt eine Topologie ein, die aus stationären Magneten mit axialer Magnetisierung26und einem rotierenden helikalem Eisenteil18besteht. Das Eisenteil wird verwendet, um den Fluss von den Magneten zur leitfähigen Oberfläche2zu leiten. Rotation des Eisenteils bewirkt die Erzeugung eines bewegenden Sinusfeldes in der leitfähigen Oberfläche. Die Magnete befinden sich in der unteren Hälfte des freien Raums in der Mitte des Eisenteils. Funktionsprinzip bleibt das gleiche wie in [Davis 1973]. Diese Anordnung kann den mechanischen Konstruktionsaufwand verringern, da die spröden Dauermagnete26jetzt stationär gehalten werden. Figure 25 introduces a topology consisting of stationary magnets with axial magnetization 26 and a rotating helical iron part 18 . The iron part is used to direct the flux from the magnets to the conductive surface2. Rotation of the iron part causes a moving sinusoidal field to be created in the conductive surface. The magnets are in the lower half of the empty space in the middle of the iron part. Functional principle remains the same as in [Davis 1973]. This arrangement can reduce mechanical design effort since the brittle permanent magnets 26 are now held stationary.

[0059] Fig.26zeigt Methoden zur Erzielung einer vollständigen Kupplung zwischen dem Fahrzeug (das angenommen mit dem Zylinder1verbunden ist) und der leitfähigen Röhre2(Reaktionsschiene). Eine Topologie, die für „Hyperloop“ geeignet wäre (ein Konzept eines extrem schnellen Transports durch eine Vakuumröhre https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop), ist inFig.26agezeigt. Eine ähnliche Topologie, mit dem sich außerhalb der leitenden Oberfläche rotierenden helikalen Zylinder1, ist inFig.26bgezeigt. Es ist zu beachten, dass das Feld von PM auch durch Wicklungen erreicht werden kann, die an den Zylinder1angebracht sind. Wenn dann ein Drehfeld elektrisch erreicht wird, braucht der gesamte Zylinder1nicht rotiert zu werden. Daher würde der Zylinder1nur eine lineare Bewegung haben. Die Fahrtrichtung liegt in derx-Achse. Figure 26 shows methods of achieving full coupling between the vehicle (assumed to be connected to cylinder 1) and the conductive tube 2 (reaction rail). A topology that would be suitable for "Hyperloop" (a concept of extremely fast transport through a vacuum tube https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperloop) is shown in Fig.26a. A similar topology, with the helical cylinder 1 rotating outside the conducting surface, is shown in Figure 26b. It should be noted that the field of PM can also be achieved by windings attached to the cylinder1. If a rotary field is then achieved electrically, the entire cylinder 1 does not need to be rotated. Therefore, cylinder 1 would only have linear motion. The direction of travel is in the x-axis.

[0060] Fig.27stellt eine Topologie ähnlich zu der ausFig.26dar. Sie besitzt jedoch drei Zylinder1. Der Zylinder1in der Mitte ist zweimal länger als die verbleibenden zwei Zylinder1und rotiert sich in entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Fahrzeug nicht dazu neigt, sich um x-Achse zu rotieren. Darüber hinaus erlaubt dies dem Fahrzeug nur eine lineare Bewegung in Bezug auf die Röhre zu haben. Die Zylinder am Ende und der Zylinder in der Mitte des Fahrzeugs neigen dazu, das Fahrzeug in entgegengesetzte Richtungen zu rotieren. Daher rotiert sich das gesamte Fahrzeug nicht. In der Praxis ist die Rotationskraft nicht genau dieselbe, die mit der Zeit eine langsame Rotation des gesamten Fahrzeugs um die x-Achse verursachen könnte. Daher ist Kontrolle erforderlich, um Stabilität zu gewährleisten. Stabilität kann durch Erhöhen oder Verringern der Rotationsgeschwindigkeit des Zylinders in der Mitte sichergestellt werden, um kleine Fehlanpassungen bei den durch verschiedene Zylinder erzeugten Kräften zu berücksichtigen. Es wird nicht erwartet, dass der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Zylinder in der Mitte und den beiden anderen Zylindern größer als 1% ist. FIG. 27 illustrates a topology similar to that of FIG. However, it has three cylinders1. The cylinder 1 in the middle is twice as long as the remaining two cylinders 1 and rotates in the opposite direction. In this way it is achieved that the vehicle does not tend to rotate around the x-axis. In addition, this allows the vehicle to have only linear movement with respect to the tube. The cylinders at the end and the cylinder in the middle of the vehicle tend to rotate the vehicle in opposite directions. Therefore, the entire vehicle does not rotate. In practice, the rotational force is not exactly the same, which over time could cause the entire vehicle to slowly rotate about the x-axis. Therefore, control is required to ensure stability. Stability can be ensured by increasing or decreasing the rotation speed of the center cylinder to account for small mismatches in the forces generated by different cylinders. The speed difference between the center cylinder and the other two cylinders is not expected to be greater than 1%.

[0061] Fig.28stellt einige der möglichen Gestalten dar, die die leitfähige Röhre2annehmen kann, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Topologien haben einen gleichmäßigen Luftspalt (Abstand zwischen Röhre2und rotierenden Zylindern1) in der unteren Hälfte der Röhre und einen viel höheren Luftspalt im oberen Teil. Dies ermöglicht, dass die gesamte Antriebs- und Schwebekraft von der unteren Hälfte der Topologie erzeugt wird. Der obere Teil hat einen freien Raum28, der zum Führen verschiedener Kabel verwendet werden kann, die das „Hyperloop“ Konzept erfordert. Diese Kabel haben keinen Einfluss auf Antrieb, Schweben oder Rotation der Topologie (wenn angenommen wird, dass sie sich in einem angemessenen Abstand von den Zylindern befinden). Figure 28 illustrates some of the possible shapes that the conductive tube 2 can take to ensure proper operation. Topologies have an even air gap (distance between tube2 and rotating cylinder1) in the lower half of the tube and a much larger air gap in the upper part. This allows all propulsion and levitation force to be generated by the bottom half of the topology. The upper part has a free space28 that can be used to route various cables required by the "Hyperloop" concept. These cables do not affect the propulsion, levitation, or rotation of the topology (assuming they are a reasonable distance from the cylinders).

[0062] Fig.29stellt eine Topologie dar, die eine Röhre2mit einem perfekt runden Querschnitt verwendet. Die Röhre hat eine vollständig standardisierte Form für „Hyperloop“. In dieser Topologie ist der Durchmesser des Magnetzylinders1jedoch geringer als in den Topologien ausFig.28aundFig.28b. Dies führt zu einem variablen Luftspalt. AusFig.29ist ersichtlich, dass der Luftspalt am Boden des Zylinders am niedrigsten ist, an den Seiten vergrößert ist und oben am höchsten ist (dreimal höher als am Boden). Dies bedeutet, dass der oberste Teil des Zylinders einen neunfach geringeren Einfluss (quadratische Abhängigkeit vom Luftspalt) auf die Magnete hat. Die Differenz zwischen diesen beiden Kräften in Richtung der z-Achse hebt den Zug an, während ihre Summe in Richtung der x-Achse für den Antrieb verantwortlich ist. Figure 29 illustrates a topology using a tube 2 with a perfectly round cross-section. The tube has a fully standardized shape for "Hyperloop". In this topology, however, the diameter of the magnetic cylinder 1 is smaller than in the topologies of Figures 28a and 28b. This leads to a variable air gap. From Figure 29 it can be seen that the air gap is lowest at the bottom of the cylinder, enlarged at the sides and highest at the top (three times higher than at the bottom). This means that the top part of the cylinder has nine times less influence (squared dependence on the air gap) on the magnets. The difference between these two forces in the z-axis direction lifts the train, while their sum in the x-axis direction is responsible for propulsion.

[0063] Fig.30beschreibt ein interessantes und sehr wichtiges Merkmal der Topologie ausFig.29, das darin besteht, dass sie (scharfe) Kurven bei hohen Geschwindigkeiten bewältigen kann. Wenn die Kurve auftritt, wirken nämlich Zentrifugalkräfte in Richtung der y-Achse und versuchen, das Fahrzeug seitlich zu bewegen. Dann positioniert sich das Fahrzeug natürlich wie inFig.30gezeigt. Der unterste Luftspalt befindet sich jetzt auf einer Seite der Röhre. Daher wirkt die Differenz zwischen den Kräften in Richtung der y-Achse die durch die linke und rechte Seite der Röhre erzeugt wird, der Zentrifugalkraft entgegen und verhindert eine Kollision mit der Röhre. Es kann der Schluss gezogen werden, dass die Stabilisierung des Systems bei Kurven auf natürliche Weise ohne jegliche Kontrolle erfolgt. Andererseits erfolgt die Stabilisierung des Passagierbereichs27nicht vollständig passiv. Zu jeder Zeit muss die auf die Passagiere einwirkende Kraft auf die darunter liegenden Sitze gerichtet werden. Daher muss in der inFig.30beschriebenen Situation die Geschwindigkeit des mittleren Zylinders1so angepasst werden, dass die Sitze von einer aufrechten Richtung derz-Achse in Richtung der y-Achse geneigt sind. Figure 30 describes an interesting and very important feature of the topology of Figure 29, which is that it can handle (sharp) turns at high speeds. Namely, when the turn occurs, centrifugal forces act in the direction of the y-axis and try to move the vehicle laterally. Then the vehicle naturally positions itself as shown in FIG. The bottom air gap is now on one side of the tube. Therefore, the difference between the forces in the y-axis direction generated by the left and right sides of the tube counteracts the centrifugal force and prevents collision with the tube. It can be concluded that the stabilization of the system when cornering occurs naturally without any control. On the other hand, the stabilization of the passenger area 27 is not completely passive. At all times, the force acting on the passengers must be directed toward the seats below. Therefore, in the situation described in Fig. 30, the speed of the center cylinder 1 must be adjusted so that the seats are inclined from an upright z-axis direction toward the y-axis direction.

[0064] Fig.31stellt Systeme dar, die Zylinder1verwenden, die nicht auf derselben Achse liegen. Eine kleine Fehlanpassung der Achsen (die inFig.31stark übertrieben ist) stellt sicher, dass die linke und die rechte Seite der Röhre2die Zylinder1nicht auf dieselbe Weise beeinflussen. Die Abweichung bewirkt Schweben.Fig.31astellt ein System dar, das einen Standardtyp der Röhre2verwendet, währendFig.31beinen Röhrentyp betrachtet, der eine etwas bessere Kupplung erzielt. Figure 31 illustrates systems using cylinders 1 that are not on the same axis. A small mismatch of the axes (which is greatly exaggerated in Figure 31) ensures that the left and right sides of the tube 2 do not affect the cylinders 1 in the same way. The deviation causes levitation. Figure 31a depicts a system using a standard type of tube 2, while Figure 31b considers a type of tube that achieves slightly better coupling.

[0065] Fig.32illustriert die Fähigkeit des Systems ausFig.31, (scharfe) Kurven zu bewältigen. Ähnlich wie in der Topologie ausFig.29, erfolgt die Stabilisierung auf natürliche Weise und ohne jegliche Kontrolle. Figure 32 illustrates the ability of the system of Figure 31 to negotiate (sharp) turns. Similar to the topology of Figure 29, stabilization occurs naturally and without any control.

[0066] Fig.33stellt ein System dar, das alle drei Kraftkomponenten nutzt, die zwischen der leitfähigen Röhre2und den Zylindern1wirken. Während die Kraft in Richtung der x-Achse auf dieselbe Weise wie bei allen vorhergehenden Ausftihrungsformen verwendet wird, wird Schweben jetzt durch den kombinierten Einfluss von Kräften sichergestellt, die als „F4“ (die eine Abstoßungskraft darstellt) und „F3“ (die eine Rotationskraft darstellt) inFig. 33bezeichnet sind. Im Idealfall wirkt die als „F5“) bezeichnete kombinierte Kraft in Richtung der z-Achse und hebt das Fahrzeug an. Figure 33 illustrates a system utilizing all three force components acting between the conductive tube 2 and the cylinders 1. While the force in the x-axis direction is used in the same manner as in all previous embodiments, levitation is now ensured by the combined influence of forces identified as "F4" (representing a repulsive force) and "F3" (representing a rotational force represents) in Fig. 33 are indicated. Ideally, the combined force, referred to as "F5") acts in the z-axis direction and lifts the vehicle.

[0067] Fig.34stellt eine Art der Kontrolle der Fehlanpassung zwischen den Achsen der Zylinder1dar, um eine optimale Nutzung aller drei Kräfte sicherzustellen. Die Ausnutzung gilt als optimal, wenn die kombinierte Kraft „F5“, die inFig. 33beschrieben ist, in Richtung der z-Achse liegt (falls das Fahrzeug einem geraden Weg folgt - keine Kurvenfahrt). Eine der beiden Kräfte („F4“), die „F5“ formen, ist nahezu unabhängig von der Geschwindigkeit der Linearbewegung des Fahrzeugs. Andererseits ist die andere Kraft („F3“) stark davon abhängig. Daher kann während des Betriebs eine variable axiale Fehlanpassung zwischen den Zylindern1eingesetzt werden, um eine optimale Nutzung der Kräfte sicherzustellen. InFig.34wird das Verschieben der Achse des mittleren Zylinders durch eine Linearmaschine9durch eine Welle10erreicht. Dasselbe kann jedoch auch auf eine andere Weise durchgeführt werden. Darüber hinaus kann die Achse der Zylinder1an der Vorderseite und am Ende auch auf ähnliche Weise verschoben werden. Figure 34 represents a way of controlling the mismatch between the axes of the cylinders 1 to ensure optimal use of all three forces. Utilization is considered optimal when the combined force “F5” shown in Fig. 33 is in the direction of the z-axis (if the vehicle follows a straight path - no cornering). One of the two forces ("F4") that form "F5" is nearly independent of the rate of linear motion of the vehicle. On the other hand, the other force (“F3”) is heavily dependent on it. Therefore, during operation, a variable axial mismatch between the cylinders 1 can be employed to ensure optimal use of forces. In figure 34 the shifting of the axis of the middle cylinder by a linear machine 9 is achieved by a shaft 10. However, the same can be done in another way. In addition, the axis of the front and end cylinders 1 can also be shifted in a similar manner.

[0068] Fig.35zeigt eine Topologie ähnlich zu der ausFig.26b, die für Systeme geeignet ist, die sich um eine leitfähige Röhre2oder ein leitfähiges Kabel bewegen. Die Röhre ist von Magneten der Zylinder1umgeben. Die Zylinder1sind innerhalb des Fahrzeugs29gestellt. Während sich die Zylinder rotieren, hat das Fahrzeug29nur eine lineare Bewegung. Dies wird mit demselben Prinzip wie inFig.27erzielt. Figure 35 shows a topology similar to that of Figure 26b, suitable for systems moving around a conductive tube 2 or cable. The tube is surrounded by cylinder 1 magnets. The cylinders 1 are placed inside the vehicle 29. As the cylinders rotate, the vehicle 29 has only linear motion. This is achieved with the same principle as in Fig.27.

[0069] Fig.36zeigt eine Seitenansicht der Topologie ausFig.35. InFig.36awird eine leitfähige Röhre2mit unregelmäßiger Form verwendet, währendFig.36bein System mit einer Röhre (Draht)2mit kreisförmigem Querschnitt darstellt. Das Funktionsprinzip der jeweiligen Topologien ist ähnlich zu dem der Topologien ausFig.28andFig.29. FIG. 36 shows a side view of the topology of FIG. In Fig. 36a, a conductive tube 2 with an irregular shape is used, while Fig. 36b shows a system with a tube (wire) 2 with a circular cross-section. The functional principle of the respective topologies is similar to that of the topologies from Fig. 28 and Fig. 29.

[0070] Fig.37stellt ein System dar, das die Zylinder1verwendet, die nicht koaxial sind. In der grafischen Darstellung sind die Dimensionen der Elemente im Vergleich zu ihrer praktischen Umsetzung stark verzerrt. Die Funktionsprinzipien sind ähnlich zu der Topologie, die inFig.33gezeigt ist. Es gelten die gleichen Variationen wie für die Topologien, bei denen sich Zylinder innerhalb der Röhre bewegen, und für diejenigen, die in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurden. Figure 37 illustrates a system using cylinders 1 that are not coaxial. In the graphic representation, the dimensions of the elements are greatly distorted compared to their practical implementation. The principles of operation are similar to the topology shown in FIG. The same variations apply as for the topologies where cylinders move within the tube and those described in the previous embodiments.

[0071] Fig.38zeigt einen „Energy Harvester“, der bei keiner Geschwindigkeit ein Rastmoment erzeugt, wodurch L3.5 gelöst wird. Zwei Ansichten derselben Topologie sind inFig.38aundFig.38bgezeigt. Die Abwesenheit des Rastmoments beseitigt die Notwendigkeit einer zweiten Stufe zum Entfernen des Rastmoments, was die Produktionskosten senkt. Sie zeichnet sich durch einen rastmomentfreien Betrieb bei allen Geschwindigkeiten aus. Es wird leicht ein Selbststart erreicht, was die Zuverlässigkeit eines solchen Systems erhöht. Die Topologie ausFig. 38ist in der Lage, genaue Informationen über die Rotationsgeschwindigkeit zu liefern, was L3.6 direkt behandelt. Dies wird durch die Tatsache ermöglicht, dass im Leerlauf seine Geschwindigkeit direkt proportional zur Rotationsgeschwindigkeit des leitfähigen Rades ist. Dies ist eine Folge des abwesenden Rastmoments bei allen Geschwindigkeiten. Da keine zusätzliche Hardware erforderlich ist, können erhebliche Kosten- und Zuverlässigkeitseinsparungen erzielt werden. Der „Harvester“ zeichnet sich durch eine sehr kompakte Bauweise aus. Er kann ganze Magnetscheiben einsetzen, die auf der gleichen Achse gestellt und miteinander verklebt sind. Der Klebstoff wird nur verwendet, um Magnete miteinander zu befestigen. Zentrifugalkräfte werden von den Scheiben selbst und nicht vom Klebstoff bewältigt. Daher würde ein Versagen des Klebstoffs nicht dazu führen, dass Magnetteile wegfliegen und ein Sicherheitsrisiko darstellen, was L3.7 direkt behandelt. [0071] FIG. 38 shows an “energy harvester” that does not generate a cogging torque at any speed, as a result of which L3.5 is released. Two views of the same topology are shown in Figure 38a and Figure 38b. The absence of cogging eliminates the need for a second stage to remove cogging, which reduces production costs. It is characterized by cogging-free operation at all speeds. Self-starting is easily achieved, which increases the reliability of such a system. The topology from Fig. 38 is able to provide accurate information about rotation speed, which L3.6 addresses directly. This is made possible by the fact that when idling its speed is directly proportional to the speed of rotation of the conductive wheel. This is a consequence of the lack of cogging torque at all speeds. With no additional hardware required, significant cost and reliability savings can be achieved. The "Harvester" is characterized by a very compact design. He can use entire magnetic discs that are placed on the same axis and glued together. The glue is only used to attach magnets together. Centrifugal forces are handled by the discs themselves, not the adhesive. Therefore, failure of the adhesive would not result in magnetic parts flying off and presenting a safety hazard, which L3.7 addresses directly.

[0072] Fig.39stellt einen „Energy Harvester“ mit unterschiedlichem Durchmesser dar. Zwei Ansichten derselben Topologie sind inFig.39aundFig.39bgezeigt. Der Durchmesser wird an die Form der leitfähigen Oberfläche (Rad) angepasst. Scheiben mit größeren Durchmessern werden zu den Kanten hin gestellt, während Scheiben mit kleineren Durchmessern zur Mitte hin gestellt werden. Das Funktionsprinzip und die Vorteile der Topologie sind ähnlich zu denen ausFig.38. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Krümmung der leitfähigen Oberfläche (Rad) die Leistung des „Harvesters“ nicht verschlechtert. AusFig.38aist ersichtlich, dass ein Teilchen auf der Oberseite des leitfähigen Rades auf einer geraden und nicht gekrümmten Linie unter dem „Harvester“ wie inFig. 38bewegt. Daher stellt die Topologie ausFig.39eine bessere Kupplung zwischen dem „Harvester“ und dem leitfähigen Rad bereit, was auf Kosten einer erhöhten Konstruktionskomplexität geht. Figure 39 illustrates an "Energy Harvester" with a different diameter. Two views of the same topology are shown in Figures 39a and 39b. The diameter is adjusted to the shape of the conductive surface (wheel). Larger diameter discs are placed toward the edges, while smaller diameter discs are placed toward the center. The principle of operation and the advantages of the topology are similar to those of Fig.38. An additional advantage is that the curvature of the conductive surface (wheel) does not degrade the performance of the "harvester". From Fig. 38a it can be seen that a particle on top of the conductive wheel moves in a straight and non-curved line under the "harvester" as in Fig. 38moves. Therefore, the topology of Figure 39 provides better coupling between the "harvester" and the conductive wheel, at the expense of increased design complexity.

Liste der Bezugszeichen:List of references:

[0073] 1 Zylinder mit PM 2 Leitfähige Oberfläche, in der Wirbelströme erzeugt werden 3 Rotierende Maschine (Aktuator) 4 Welle für Rotation 5 Interner Stator 6 Außenstator 7 Statorwicklungen 8 Wechselrichter 9 Linearmaschine (Aktuator) 10 Welle für lineare Bewegung 11 Fahrzeug (Zug) 12 Leitfähige Oberfläche aus Eisen 13 Konische Struktur enthaltend PM 14 Oberfläche mit PM 15 Getriebe (engl. Gearbox) 16 Eisen zur Erhöhung der Kupplung 17 Verbrennungsmaschine 18 Spiralstruktur 19 Stator Phase a 20 Stator Phase b 21 Stator Phase c 22 Phase a Anschluss 1 23 Phase a Anschluss 2 24 Phase a Anschluss 3 25 Phase a Anschluss 4 26 Axial magnetisierter PM 27 Laderaum (oder Passagierbereich) 28 Kabelraum 29 Außenaufbau des Fahrzeugs 1 Cylinder with PM 2 Conductive surface in which eddy currents are generated 3 Rotating machine (actuator) 4 Shaft for rotation 5 Internal stator 6 External stator 7 Stator windings 8 Inverter 9 Linear machine (actuator) 10 Shaft for linear movement 11 Vehicle (train) 12 Conductive iron surface 13 Conical structure containing PM 14 PM surface 15 Gearbox 16 Iron to increase clutch 17 Internal combustion engine 18 Spiral structure 19 Stator phase a 20 Stator phase b 21 Stator phase c 22 Phase a terminal 1 23 phase a Connector 2 24 Phase a Connector 3 25 Phase a Connector 4 26 Axially magnetized PM 27 Cargo compartment (or passenger area) 28 Wiring compartment 29 Exterior structure of the vehicle

Claims (8)

1. Vorrichtung zur berührungslosen Energiegewinnung aus einer Bewegung und/oder zur berührungslosen Geschwindigkeitserfassung, • umfassend mindestens ein erstes Rotorelement (1), • wobei das erste Rotorelement (1) eine zylindrische Anordnung von Permanentmagneten ist, wobei die Permanentmagnete angeordnet sind, um ein helikales Magnetfeld zu bilden, • wobei das erste Rotorelement (1) angeordnet ist, um um eine erste Achse zu rotieren, • ein Statorelement (2), das angeordnet ist, um magnetisch mit dem Magnetfeld des ersten Rotorelements in Wechselwirkung zu treten, und dadurch eine relative Kraft zwischen dem ersten Rotorelement (1) und dem Statorelement (2) zu erzeugen • wobei zum Erfassen der Bewegung und / oder zur Energiegewinnung aus der Bewegung das Statorelement (2) ein elektrisch leitfähiges Material aufweist und eine Bewegung des Statorelements (2) relativ zum Rotorelement (1) eine Rotation des Rotorelements (1) bewirkt.1. Device for contactless generation of energy from a movement and/or for contactless speed measurement, • comprising at least one first rotor element (1), • wherein the first rotor element (1) is a cylindrical array of permanent magnets, the permanent magnets being arranged to form a helical magnetic field, • wherein the first rotor element (1) is arranged to rotate about a first axis, • a stator element (2) arranged to interact magnetically with the magnetic field of the first rotor element and thereby generate a relative force between the first rotor element (1) and the stator element (2). • wherein the stator element (2) has an electrically conductive material for detecting the movement and/or for generating energy from the movement and a movement of the stator element (2) relative to the rotor element (1) causes a rotation of the rotor element (1). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, • umfassend ein zweites Rotorelement (1), • wobei das zweite Rotorelement (1) eine zylindrische Anordnung von Permanentmagneten ist, wobei die Permanentmagnetenxangeordnet sind, um ein helikales Magnetfeld zu formen, • wobei das zweite Rotorelement (1) angeordnet ist, um um eine zweite Achse zu rotieren, • und das Statorelement (2) angeordnet ist, um magnetisch mit dem Magnetfeld des zweiten Rotorelements (1) in Wechselwirkung zu treten, und dadurch eine relative Kraft zwischen dem zweiten Rotorelement (1) und dem Statorelement (2) zu erzeugen.2. Device according to claim 1, • comprising a second rotor element (1), • wherein the second rotor element (1) is a cylindrical array of permanent magnets, the permanent magnets x being arranged to form a helical magnetic field, • wherein the second rotor element (1) is arranged to rotate about a second axis, • and the stator element (2) is arranged to interact magnetically with the magnetic field of the second rotor element (1) and thereby generate a relative force between the second rotor element (1) and the stator element (2). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, umfassend einen Aktuator (3), der angeordnet ist, um die Rotorelemente (1) anzutreiben, um um ihre jeweiligen Achsen zu rotieren.3. Apparatus according to claim 2, comprising an actuator (3) arranged to drive the rotor elements (1) to rotate about their respective axes. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die erste und zweite Achse parallel und nicht koaxial sind.4. Apparatus according to any one of claims 2 to 3, wherein the first and second axes are parallel and non-coaxial. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die erste und zweite Achse parallel und koaxial sind.5. Apparatus according to any one of claims 2 to 3, wherein the first and second axes are parallel and coaxial. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Aktuator (3) angeordnet ist, um das erste und das zweite Rotorelement (1) anzutreiben, um in entgegengesetzte Richtungen zu rotieren.6. Apparatus according to claim 3, wherein the actuator (3) is arranged to drive the first and second rotor elements (1) to rotate in opposite directions. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die erste und zweite Achse in einer Ebene liegen und nicht parallel zueinander sind.7. Device according to one of claims 2 to 3, wherein the first and second axis lie in a plane and are not parallel to each other. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Statorelement (2) ein oder mehrere Rotorelemente (1) umgibt oder das eine oder die mehreren Rotorelemente (1) das Statorelement (2) umgeben, und wobei insbesondere das eine oder die mehreren Rotorelemente an einer Transporteinheit angebracht sind und eingerichtet sind, um eine Transporteinheit relativ zu dem Statorelement anzutreiben.8. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the stator element (2) surrounds one or more rotor elements (1) or the one or more rotor elements (1) surround the stator element (2), and in particular wherein the one or more Rotor elements are attached to a transport unit and are arranged to drive a transport unit relative to the stator element.