DE2934445A1 - Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld - Google Patents

Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld

Info

Publication number
DE2934445A1
DE2934445A1 DE2934445A DE2934445A DE2934445A1 DE 2934445 A1 DE2934445 A1 DE 2934445A1 DE 2934445 A DE2934445 A DE 2934445A DE 2934445 A DE2934445 A DE 2934445A DE 2934445 A1 DE2934445 A1 DE 2934445A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductor
magnetic
magnetic field
element according
thrust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE2934445A
Other languages
English (en)
Inventor
Max Ing.(grad.) 6250 Limburg Jankl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE2934445A priority Critical patent/DE2934445A1/de
Publication of DE2934445A1 publication Critical patent/DE2934445A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/006Motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

  • Schubelement zur Erzeugung eines Schubes in einem
  • Magnetfeld Die Erfindung bezieht sich auf ein Schubelement zur Erzeugung eines Schubes in einem Magnetfeld mit einem mit dem Magnetfeld wechselwirkenden stromdurchflossenen Leiter.
  • Es ist bekannt, die Wechselwirkung des magnetischen Feldes eines stromdurchflossenen Leiters mit einem Magnetfeld zur Schub- bzw. allgemein Krafterzeugung auszunutzen. Sn ist z.B. vorgeschlagen worden, ein in der Magnetosphäre fase~ gendes Flugobjekt unter Ausnutzung dieser Wechselwirkuza zu steuern bzw. dessen Lage zu regeln.
  • Es hat auch nicht an Vorschlägen gefehlt, die durch die Wechselwirkung eines stromdurchflossenen Leiters mit dem schwachen Magnetfeld der Erde entstehende Kraft etwa zur Fortbewegung von Flugobjekten zu benutzen. Da das Magnet feld der Erde nur schwach ist, mit den zur Zeit zur Ver fügung stehenden elektrischen Strömen in Leitern selbst bei Supraleitung die verlangten Kräfte nicht aufgebracht werden können und außerdem die benötigten elektrischen Anlagen umfangreich und sehr schwer sind, konnten alle diese Vorschläge bisher nicht realisiert werden.
  • So wurde die erwähnte Wechselwirkung außer bei einigen physikalischen Meßinstrumenten im wesentlichen nur bei Elektromotoren bzw. Generatoren wirtschaftlich angewendet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schubelement der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß die Schubkraft auch bei relativ schwachen Magnetfeldern, wie bei dem Erdmagnetfeld, mit ausreichendem Wirkungsgrad ausnutzbar ist.
  • Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem stromdurchflossenen elektrischen Leiter ein die Feldlinien des Magnetfeldes in der Umgebung des Leiters konzentrierender Magnetverstarkungskörper zugeordnet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Magnetverstärkungskörper direkt auf dem Leiter angeordnet und vorzugsweise als Beschichtung des Leiters mit einem Magnetmaterial ausgebildet. Der MagnetverstArkungskörper kann aber auch eine vom elektrischen Leiter getrennte Baueinheit sein.
  • Die Erfindung geht danach von der Tatsache aus, daß ein stromdurchflossener Leiter, der senkrecht zu den Magnetfeldlinien eines Magnetfeldes bzw. senkrecht zu einer Magnetfeldkomponente verläuft, eine Kraft erfährt, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien bzw. der Magnetfeldkomponente und der Stromrichtung in dem elektrischen Leiter ist. Damit diese Kraft effektiv genutzt werden kann, ist es notwendig, daß sie zumindest das Gewicht des elektrischen Leiters und der mit diesem verbundenen Einrichtungen übersteigt. Berücksichtigt man lediglich das Gewicht des elektrischen Leiters und will man mit einem schwachen Magnetfeld, z.B. dem Erdmagnetfeld eine Kraft erzeugen, die dem Gewicht des Leiters gleich ist oder dieses übersteigt, so schmelzen metallische Stromleiter üblicher Ausführung allein durch die Entwicklung der Widerstandsstromwärme bereits, bevor diese.Kraft erreicht wird. Diese Kraft kann nun um ein Vielfaches verstärkt werden, wenn gemäß der Erfindung ein Magnetverstärkungskörper verwendet wird, der in der Umgebung des elektrischen Leiters die Feldlinien des vorhandenen Magnetfeldes konzentriert. Außerdem kann zur Verringerung der Belastung des elektrischen Leiters durch die Widerstandsstromwärme der Leiter als Folienleiter ausgebildet werden; die Oberfläche des Folienleiters ist gegenüber einem üblichen Leiter vergrößert, so daß mehr Wärme abgestrahlt werden kann und größere Stromstärken in dem Leiter erzielt werden können. Die Stromfolienleiter können zur besseren Wärmeableitung mit zusätzlichen Abkiilflächen verbunden werden, wobei diese Abkühlflächen gleichztitig mit einer sehr dünnen Schicht eines Magnetmaterials beleg werden, um eine begrenzte magnetische Konzentration des srdfeldes zu erreichen. Anstelle von ebenen Folienleitern wnnnen auch Rohrleiter verwendet werden, die aus Gründen des Gewichtes mit einem elektrisch leitenden Material geringen spezifischen Gewichtes, wie Natrium oder Lithium gefüllt sind. Bei den anliegenden Stromstärken in dem elektrischer Leiter sind diese Materialien flüssig. Auch derartige Rohrleiter werden mit radial sich erstreckenden Kühlblechci ersehen; außerdem ist die Außenkontur des elektrischen Leiters mit einem Magnetmaterial dünn beschichtet, um die Magnetfeldlinien des umgebenden Magnetfeldes in der Nähe des Leiters zu konzentrieren. Der Magnetverstärkungskörper, in diesem Falle die Beschichtung des Rohr- oder Folienleiters mit Magnetmaterial, weist einzelne Segmente auf, die etwa in Richtung der Magnetfeldlinien durch Trennspalte magnetisch getrennt sind. Damit werden die Magnetfeldlinien in dem Magnetverstärkungskörper gerichtet geleitet und Querströme vermieden. Es ist auch möglich, daß der Folien- bzw.
  • Rohrleiter und die magnetisch leitende Dünnschicht aus demselben Material bestehen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Leiter als astatische Spule ausgebildet.
  • Als astatische Spule wird eine Spule bezeichnet, die so gewickelt ist, daß sie in einem Magnetfeld bei Stromdurchfluß kein Drehmoment erhält. Der Strom in den äußeren Leiterteilen einer solchen Spule hat jeweils gleiche Richtung, so daß die Kraft auf die Spule senkrecht zu den Magnetfeldlinien durch den Strom in diesen Außenleitern bestimmt wird.
  • Die Leiter der astatischen Spule können wit oben als Folienleiter oder Rohrleiter ausgebildet werden. Im letzteren Fall kann der Magnetverstärkungskörper als Beschichtung auf dem Rohrleiter ausgebildet sein; ist der Magnetverstärker eine von der astatischen Spule getrennte Einheit, so wird er formmäßig an den Verlauf der zur Erzeugung eines Schubes beitragenden Leiterteile angepaßt und in deren unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet. Der Magnetverstärkungskörper weist vorzugsweise einen zu den zur Schuberzeugung beitragenden äußeren Leiterteile der astatischen Spule etwa konzentrischen Magnetverstärkungsring auf, der mit einem Magnetfeldleitkörper aus Magnetmaterial in Art eines Kegelstumpfmantels an dessen Rand mit dem kleineren Durchmesser verbunden ist.
  • Durch den Kegelstumpfmantel, der zur Magnetfeldleitung auch lediglich mit Magnetmaterial beschichtet sein muß, dient zur Sammlung und Konzentration der Magnetfeldlinien des umgebenden Magnetfeldes, während der Magnetverstärkungsring für die Führung und Ableitung der Magnetfeldlinien in unmittelbarer Nachbarschaft der astatischen Spule dient.
  • Die astatische Spule kann z.B. aus einem Aluminium-Folienleiter gewickelt sein; derartige Aluminium-Folienleiter können etwa mit 10 000 Ampere pro Quadratzentimeter (A/cm2).
  • Ein entsprechender Folienleiter aus Kupfer kann mit 12 500 2 2 A/cm2, ein Eisenfolienleiter etwa mit 4 000 A/cm2 belastet werden. Diese Belastung kann durch zusätzliche Kühl flächen und Luftkühlung noch vergrößert werden. Der vom Magnetfeld auf den elektrischen Leiter ausgeübte Schub in Newton wird nach folgender Formel bestimmt: S = i x w x l x B x 10 6 (N) (1) f Hierbei ist i der Strom in Ampere, w die Anzahl der Stromwindungen, 1 die Länge des zu einem Schub beitragenden elektrischen Leiters und B die Induktion des Magnetfeldes in Gauß; hierbei entspricht 1 Gauß (G) 10 4 Tesla (T).
  • Soll der auf den elektrischen Leiter ausgeübte Scnub zumindest gleich dessen Gewicht sein, d.h. daß der elektrische Leiter in einem Magnetfeld schwebend gehalten wird, sc errechnet sich für einen Aluminium-Folienleiter mit der an9tgebenen Strombelastung von 10 000 A/cm2 eine hierzu notwendige magnetische Induktion bzw. Flußdichte B von 2,6 Gauß Da das Erdmagnetfeld eine Flußdichte von 0,46 Gauß aufweist, müßte das Magnetfeld etwa 6fach verstärkt werden1 um den elektrischen Leiter schwebend zu halten. Verläuft das Magnetfeld nicht senkrecht zu dem elektrischen Leiter, so muß noch der Inklinationswinkel berücksichtigt werden, so daß etwa am 50. Breitengrad die notwendige magnetische Flußdichte 5,2 G betragen und damit die notwendige trgnetische Verstärkung etwa den Wert 12 annehmen müßte. Bei einer astatischen Flachspule, deren Außenleiter in einem Kreis verlaufen, tragen nur diese Außenleiter zum Schub bei, und zwar belastet werden mit einer dem Durchmesser der Spule entsprechenden Länge.
  • Bei einer einfachen kreisförmigen astatischen Flachspule entsprechend etwa der Fig. 4a ist die effektive zum Schub beitragende Länge der Außenleiter lediglich ein Fünftel der gesamten Leiterlänge, so daß die oben angegebenen Werte nochmals mit dem Faktor 5 multipliziert werden; müßten.
  • Für Kupferfolien-Leiter ergeben sich aufgrund des höheren spezifischen Gewichtes notwendige Verstärkungsfaktoren von 16 bzw. 32 am Äquator bzw. am 50. Breitengrad für einfache elektrische Leiter, während diese Werte für kreisförmige astatische Flachspulen 80 bzw. 160 betragen.
  • Die notwendigen Verstärkungsfaktoren können wesentlich verringert werden, wenn der Leiter in dem Zustand der Supraleitung gehalten wird. Derartige Supraleiter können je nach Ausfertigung mit bis zu 1 000 000 A/cm2 belastet werden.
  • Hiermit ergeben sich Verstärkungsfaktoren von 0,14 und 0,28 für das Magnetfeld am Äquator bzw. am 50. Breitengrad, wenn der elektrische Leiter vollständig aus Supraleitungsmaterial hergestellt ist. Für eine kreisförmige astatische Flachspule ergeben sich entsprechend Werte von 0,74 bzw. 1,5.
  • Dies bedeutet, daß der auf einen einfachen elektrischen Leiter ausgeübte Schub am Äquator und am 50. Breitengrad sowie derjenige auf eine kreisförmige astatische Flachspule am Äquator ausgeübte Schub bereits größer als das Gewicht des Leiters, bzw. der Spule ist. Der Leiter bzw. die Spule könnten unter diesen Umständen bereits schwebend gehalten werden; allerdings ist hierbei noch nicht das Gewicht der für die Stroovversorgungç notwendigen Einrichtungen sowie sonstiger mit der Spule verbundener Vorrichtungen, etwa des Magnetverstärkungskörpers berücksichtigt. Ublicherweise sollten auch aus Gründen der Festigkeit Supraleiter mit einem Kupfermantel umgeben sein; derartige Verbundleiter sind mit heute erhältlichen Materialien etwa bis 500 000 A/cm2 belastbar.
  • Hiermit ergeben sich für einen einfachen elektrischen Leiter Verstärkungsfaktoren von 0,73 bzw. 1,5 am Äquator bzw. am 50. Breitengrad und für eine kreisförmige astatische Flachspule Verstärkungsfaktoren von 4 bzw. 8 ebenfalls für den Äquator bzw. den 50. Breitengrad. Durch Reduktion des Gewichts des Kupfermantels können diese Werte etwa um den Faktor 3 verringert werden.
  • Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß für supraleitende kreisförmige astatische Flachspulen für den 50. Breitengrad im Erdmagnetfeld Verstärkungsfaktoren zwischen 1,5 und 10 notwendig sind.
  • Eine Alternative sind auch Rohrleiter, die mit einem Metall geringen spezifischen Gewichtes, z.B. Lithium gefüllt sind, 2 das bei einer Strombelastung von 10 000 A/cm2 bereits flüssig ist. Hierbei sind ohne Supraleitung für eine kreisfQrmige astatische Flachspule Verstärkungsfaktoren von etwa 10 bzw. 20 am Äquator bzw. am 50. Breitengrad notwendig.
  • Diese Werte können durch entsprechende Supraleiter noch verbessert werden.
  • Die angegebenen Verstärkungsfaktoren können durch entr.pr-chend ausgebildete Magnetverstärkungskörper erreicht werien, wie dies in Versuchen nachgewiesen worden ist. Als günstig hat sich hierbei ein Magnetverstärkungskörper heraugestellt, der wie oben ausgeführt, einen Magnetverstärkungsring und einen Magnetfeldleitkörper in Form eines Kegelstumpfmantels aufweist.
  • Schubelemente gemäß der Erfindung können zur Erzeugung eines Schubes in einem konstanten Magnetfeld, aber auch in einem Wechselfeld verwendet werden; hierzu muß der Strom in der Spule synchron mit dem Wechsel des Magnetfeldes umgepolt werden; außerdem muß die Länge des Leiters an die Phasenlänge des Wechselfeldes angepaßt werden, damit durch Welleninterferenz keine Schubschwächung auftritt.Schubelemente gemäß der Erfindung können z.B. in Flugzeugen eingesetzt werden und dort etwa den gesamten Vortrieb liefern oder auch nur zur Unterstützung der normalen Triebwerke bei Start und Landung dienen.
  • Auch für Landfahrzeuge können ein oder mehrere hintereinander angeordnete Schubelemente zum Vortrieb verwendet werden, wobei dann jeweils die astatische Spule in Bodennähe und der Konzentrationskegel oberhalb der Spule gelegen ist und sich nach oben erweitert. Ähnliches gilt für Schienenfahrzeuge.
  • Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert sind. In der Zeichnung stellen dar: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teiles eines als Rohr leiter ausgebildeten Schubelementes gemäß der Erfindung; Fig. 1a einen Querschnitt durch den Rohrleiter gemäß Fig. 1; Fig. 2 eine Ansicht einer rechteckigen astatischen Flach spule für ein Schubelement gemäß der Erfindung; Fig. 2a eine Aufsicht auf die astatische Flachspule in Fig. 2; Fig. 3 eine Aufsicht auf ein aus mehreren astatischen Flachspulen zusammengesetztes Schubelement gemäß der Erfindung; Fig. 4a bis 4f verschiedene Ausgestaltungen für astatische Flachspulen, die für ein Schubelement gemäß der Erfindung verwendet werden können; Fig. 5 eine Seitenansicht eines Schubelementes gemäß der Erfindung aus einer kreisförmigen astatischen Flachspule und einem in Art eines Kegelstumpfmantels ausgebildeten Magnet.verstärkungskörperst Fig. 6 eine Aufsicht auf das Schubelement gemäß Fig. 5.
  • In Fig. 1 ist ein Teil eines metallischen Rohrleiters 1 dargestellt, der senkrecht zu den Feldlinien eines Magnetfeldes B gelegen ist. Der Rohrleiter wird von einem Strom 1 in der in Fig. 1 angegebenen Richtung durchflossen. Zur Abfb.rung der Stromwärme sind auf dem Rohrleiter radiale KUhlblectlç 2 befestigt. Zwischen jeweils zwei benachbarten Kühlflächem ist der Rohrleiter mit Magnetmaterial 3 beschichtet. Die Beschichtung ist jeweils zu beiden Seiten eines Kühlbleches 2 durch einen Trennspalt 4 unterbrochen, so daß benachbarte Beschichtungen magnetisch nicht miteinander verbunden sind.
  • Der Rohrleiter ist mit einem hier nur angedeuteten Mes 5, z.B. Lithium gefüllt und an eine nicht dargestellte opannungsquelle angeschlossen. Die Stromstärke ist so groß, daß das Lithium flüssig ist. Der Rohrleiter selbst kenn z.B. aus Kupfer bestehen, ebenso wie die Kühlbleche, wohingegen die Beschichtung 3 etwa aus nichtrostendem Chrom oder einem ähnlichen Magnetmaterial besteht. Unter Magnetmaterial soll ein Material verstanden werden, das fähig ist, Magnetfeldlinien zu konzentrieren, d.h. ein Material, dessen relative Permeabilität wesentlich größer ist als die des umliegenden Raumes.
  • Wie aus Fig. la hervorgeht, werden die Magnetfeldlinien des Magnetfeldes B in der Umgebung des Rohrleiters 1 durch die Beschichtung 3 aus Magnetmaterial konzentriert, so daß das effektive Magnetfeld wesentlich größer als das Magnetfeld in einiger Entfernung von dem Rohrleiter ist. Bei derartigen runden Rohrleitern ist der durch die Beschichtung 3 bewirkte VerstärkUngsfaktor des Magnet feldes bei jedem In inationswinkel des Magnetfeldes gleich groß. Das Gesamtgewicht eines Schubelementes, das aus einem derartigen Rohrleiter zusammengesetzt ist, und das spezifische Gewicht der für den Leiter verwendeten Materialien soll sehr niedrig sein; dies wird durch die angegebene Konstruktion mittels einer dünnen Wand des Rohrleiters und Füllung durch ein bei Stromdurchfluß flüssiges Metall erfüllt. Es ist auch möglich,wie in Fig. la nur angedeutet, den Rohrleiter 5 mit einem weiteren Folienleiter 6 auszukleiden, wobei dann der Folienleiter aus einem supraleitfähigen Metall besteht.
  • Aus einem derartigen Rohrleiter kann z.B. eine astatische Flachspule 11 gemäß Fig. 2 hergestellt werden. Die an den Längsseiten des Rechteckes liegenden Außenleiter 12 sind entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Rohrleiter ausgebildet, sind demnach mit Magnetmaterial 3 beschichtet und tragen Kühlbleche 2. Die Außenleiter werden in gleicher Richtung von Strom durchflossen, wie dies durch Pfeile angedeutet ist. Hierfür ist ein Stromanschluß 13 vorgesehen.
  • Die beiden Außenleiter 12 werden nahe der Mittellinie der rechteckigen Flachspule als Innenleiter 14 über die gesamte Länge der Flachspule zurückgeführt und sind mit einem weiteren Stromanschluß 15 verbunden. Auch der Strom in den Innenleitern fließt jeweils in gleicher, dem Strom in den Außenleitern entgegengesetzter Richtung. Diese Innenleiter brauchen nicht beschichtet zu sein, sind jedoch mit Kühlblechen 2 ausgestattet. Das Magnetfeld B durchsetzt die Fläche der Spule senkrecht, wie dies deutlich in Fig. 2a gezeigt ist. Der Strom in den Außen- und Innenleitern 12 und 14 erzeugt ein kreisförmiges Magnetfeld Bs, das für die beiden Außenleiter 12 das äußere Magnetfeld B in der Figur gesehen rechts von den Außenleitern verstärkt und links von-den Außenleitern schwächt. Die Magnetfelder der Innenleiter sind zwischen den Innenleitern einander entgegengerichtet. Hieraus ergibt sich, daß die Kraft auf die Innenleiter sich nahezu aufhebt, während die Kraft auf die Außenleiter gleichgerichtet und senkrecht zu dem Magnetfeld B ist, und der Flachspule einen Schub S verleiht, der in der Ebene der Flachspule senkrecht zu dem Magnetfeld B ist.
  • In Fig. 3 sind mehrere derartiger Flachspulen geräß Fig. 2 winkelmäßig gegeneinander versetzt; in dem dargesteilten Ausführungsbeispiel sind vier derartige Flachspulen li bis 114 vorgesehen, so daß eine räumliche astatische SPLLC in Form eines Zylinders geschaffen wird. Auch hier heben sich die Kräfte auf die Innenleiter annähernd auf, während die Außenleiter sämtlich zu einem Schub S beitragen, der senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes B ist.
  • Die Figuren 4a bis 4f zeigen einige Beispiele von asta+S-sehen Flachspulen. Die Fig. 4a zeigt eine kreisförinig astatische Flachspule 11a, die aus einem Folienleiter 21 gewickelt ist. Die Anschlußpunkte für die Stromversorgung sind mit A und E bezeichnet, wie dies auch für die übrigen Figuren 4b bis 4f gilt.
  • Die in den Fig. 4b bis 4f gezeigten Flachspulen sind jeweils mit lib bis lif bezeichnet. In Fig. 4b ist eine kreisförmige aufgeschnittene Flachspule 17b dargestellt,derenaus jeweils einem halbkreisförmigen Außenleiter 12 und einem eine Sekante des Kreises bildenden Innenleiter 14 gebildet sind.
  • Auch hier sind die Stromrichtungen so, daß die Ströme in den Innenleitern und in den Außenleitern jeweils gleich, jedoch der Strom in den Innenleitern dem des Stromes in den Außenleitern entgegengerichtet ist. In Fig. 4c ist eine astatische Spiral-Flachspule 11c dargestellt die aus zwei spiralförmig, jedoch entgegengesetzt gewickelten Hälften besteht. Die Anschlußpunkte für die Stromversorgung liegen jeweils in den Mittelpunkten der Wicklungshälften und sind mit A und bezeichnet.
  • In Fig. 4d ist eine astatische symmetrische Doppelspiral-Flachspule dargestellt, die aus zwei um 900 versetzten Spiral-Flachspulen gemäß Fig. 4 c zusammengesetzt ist.
  • Die Leiterzweige der Spule sind in sich geschlossen, so daß bei Supraleitung ein Kreisstrom aufrechterhalten wird.
  • In Fig. 4e ist eine doppelt gekreuzte Spiralflachspule 11e gezeigt, wobei die Leitung des in der Spiralmitte gelegenen Stromanschlusses E sich in die Spiralhälften verzweigt.
  • In Fig. 4f ist eine symmetrische Doppelspiral-Flachspule lif dargestellt, die aus zwei Spulen gemäß Fig. 4e zusammengesetzt ist, deren innere und äußere Spiralenden jeweils zusammengeschlossen sind. Auch hierdurch ergibt sich bei Supraleitung ein Kreisstrom.
  • In Fig. 5 ist ein Schubelement dargestellt, das aus einer kreisförmigen astatischen Flachspule 11 und einem separaten Magnetverstärkungskörper 30 aufgebaut ist. Der Magnetverstärkungskörper 30 besteht aus einem Magnetverstärkungsring 31 aus Magnetmaterial, der konzentrisch zur kreisförmigen Flachspule 11 direkt unterhalb dieser angeordnet ist.
  • Der Magnetverstärkungsring 31 ist mit einem Magnetfeldleit-Hälften H&lften körper 32 verbunden, der in Art eines Kegelstumpfmantels ausgebildet ist, dessen Achse mit der Mittelachse des Magnetverstärkungsringes und der Flachspule 11 zusammenfällt. Der Kegelstumpfmantel 32 erweitert sich ausgehend von dem Magnetverstärkungsring und liegt auf der der Flachspule 11 gegenüberliegenden Seite des MagnetverstGrkungsringes 31. Die Flachspule 11 ist in einem Behälter 33 angeordnet, der z.B. mit flüssigem Helium 34 gefüllt ist, welches die Temperatur der Flachspule 11 so weit absenkt, daß die Spule 11 supraleitend ist. Die Flachspule 11 kann eine Ausführung haben, wie sie oben beschrieben ist, so z.B. aus einem Rohrleiter aus Kupfer, der mit einem supraleitenden Material ausgefüllt ist.
  • Der Magnetfeldleitkörper 32 ist in einzelne Segmente 35 unterteilt, die durch längs einer Mantellinie verlaufende Trennspalte 36 magnetisch voneinander getrennt sind.
  • Die einzelnen Segmente sind wiederum mit einer dünnen Beschichtung 3 aus Magnetmaterial versehen, wobei dicse Beschichtung entsprechend der Verengung des Kegelstumpfmantels in Richtung auf den Magnetverstärkungsring zune*-mend dicker wird. Die Schichtstärken der magnetischen Dünnschicht reichen etwa von 0,02 bis 0,25 mm. Durch die Unterteilung des Magnetfeldleitkörpers in einzelne Segmente werden die Magnetfeldlinien geführt und unkontrollierte Querströme vermieden. Bei astatischen Flachspulen können durch eintretende magnetische Feldlinien keine gegenelektromrtorischen Spannungen entstehen, weil diese sich aufheben.
  • Die magnetischen Feldlinien werden durch den magnetischleitenden Magnetverstärkungsring 31 von der astatischen Flachspule abgeschirmt und in der Zeichnung gesehen links und rechts an dieser vorbeigeführt. Durch einen solchen Magnetverstärkungskörper 30 kann die außerhalb des dargestellten Schubelementes herrschende Feldstärke B so weit verstärkt werden, daß der auf das Schubelement wirkende Schub S das Gewicht des Schubelementes übertrifft.
  • Ein derartiges Schubelement kann selbstverständlich auch Spulen aus mehreren Wicklungen aufweisen. Werden etwa die Wicklungen der Flachspulen aus einem Supraleiter mit einem Quadratzentimeter Querschnitt und einer Kupferummantlung mit ebenfalls einem Quadratzentimeter Querschnitt und mit einem Durchmesser von 1 Meter gefertigt, so beträgt das Gewicht einer Spulenwicklung etwa 8 Kilo und dasjenige aller 40 Wicklungen demnach 320 Kilo. Auf diese Spulenanordnung wirkt bei einer Strombelastung von 500 000 A/cm2 eine Schubkraft von 10 000 kg, was etwa dem 30fachen Gewicht der Spulenanordnung entspricht. Nimmt man an, daß für die Herstellung des Magnetverstärkungskörpers und für das zur Kühlung notwendige Helium Material in einem Gewicht von etwa 680 kg erforderlich ist , so hat das gesamte Schubelement ein Gewicht von etwa 1000 kg. Der Schub im Erdmagnetfeld ist demnach um rund 9 000 kg höher als das Eigengewicht des Schubelementes. Damit kann das Schubelement etwa zum Vortrieb eines Flugkörpers genutzt werden. Bei der Berechnung des Gewichtes des Schubelementes sind Einrichtungen zur Stromversorgung der Spulen nicht berücksichtigt worden, da diese supraleitend sind und nach Inbetriebsetzung für gewisse Zeit von einer Stromversorgung getrennt werden können. Der Betrag des Schubes wird durch Regelung der Stromstärke und durch die Lage des Schubelementes hinsichtlich des äußeren Magnetfeldes geregelt.
  • Selbstverständlich können anstelle der beschriebenen Kreisspulen auch Rechteckspulen oder die in den Fig. 4a bis 4f gezeigten astatischen Spulen verwendet werden. Der Magnetverstärkungsring wird in diesen Fällen an die Außenkontur der Flachspulen angepaßt und über ein Zwischenstück mit dem Konzentrationskegel verbunden.
  • Mit einem Schubelement gemäß der Erfindung können auch in relativ schwachen Magnetfeldern, z.B. dem Erdmagnetfeld Kräfte entwickelt werden, die das Eigengewicht des Schubelementes bei weitem übersteigen. Damit sind für ein 501-ches Schubelement vielfältige Anwendungen etwa in'Flugobjekten möglich.
  • Der Magnetfeldleitkörper 32 bzw. allgemein der Magnetverstärkungskörper eines beschriebenen Schubelementes kann mit dem elektrischen Leiter bzw. der astatischen Spule wärmeleitend verbunden werden, um etwaige ohmsche StromwArme abzuführen, die allerdings bei Supraleitung nicht auftritt.
  • Leerseite

Claims (19)

  1. Schubelement zur Erzeugung eines Schubes in einem Magnetfeld Patentansprüche Schubelement zur Erzeugung eines Schubes in einem Magnetfeld mit einem, mit dem Magnetfeld wechsel.wirkenden stromdurchflossenen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß dem stromdurchflossenen elektrischen Leiter (1, 11) ein die Feldlinien des Magnetfeldes (B) in der Umgebung des Leiters konzentrierender Magnetverstärkungskörper (3, 30) zugeordnet ist.
  2. 2. Schubelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärkungskörper (3) direkt auf dem Leiter (1, 11) angeordnet und vorzugsweise als Berrh;chtung (3) des Leiters mit einem Magnetmaterial aus¢Jebildet ist.
  3. 3. Schubelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärkungskörper (30) eine von dem elektrischen Leiter (11) getrennte Baueinheit ist.
  4. 4. Schubelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärkungskörper (3, 30) einzelne, die Magnetfeldlinien leitende Segmente (3, 4; 35) aufweist.
  5. 5. Schubelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter als Folienleiter (1, 6, 21) ausgebildet ist.
  6. 6. Schubelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter als Rohrleiter (1) ausgebildet ist;
  7. 7. Schubelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrleiter (1) mit einem elektrisch hochleitenden Metall (5) niedrigen sezifischen Gewichtes, vorzugsweise Natrium oder Lithium gefüllt ist.
  8. 8. Schubelement nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Rohrleiters (1) mit einem Magnetmaterial (3) beschichtet ist.
  9. 9. Schubelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (1) mit Kühlblechen (2) versehen ist.
  10. 10. Schubelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter als astatische Spule (11) ausgebildet ist.
  11. 11. Schubelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärkungskörper (30) formmäßig dem Verlauf der zur Erzeugung eines Schubes beitragenden Leiterteile (12) angepaßt und in deren unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet ist.
  12. 12. Schubelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetverstärkungskörper (30) einen zu den zur Schuberzeugung beitragenden äußeren Leiterteilen (12) der astatischen Spule (11) etwa konzentrischen Magnetverstärkungsring (31) aufweist, der mit einem Magnetfeldleitkörper (32) aus Magnetmaterial in Art eines Kegelstumpfmantels an dessen Rand mit dem kleineren Durchmesser verbunden ist.
  13. 13. Schubelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldleitkörper (32) mit Magnetmaterial (3) beschichtet ist.
  14. 14. Schubelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldleitkörper (32) zur Maynntfeldleitung einzelne, magnetisch voneinander getrennte Segmente (35) aufweist, deren Trennspalte (36) etwa in Richtung der Magnetfeldlinien verlaufen.
  15. 15. Schubelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Beschichtung (3) des Kegelstumpfmantels (32) längs der Mantellinien in Richtung auf den Magnetverstärkungsring (31) zunimmt.
  16. 16. Schubelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, didcch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldleitkörper (32i vArmeleitend mit der astatischen Spule (11) zur Ableitung der ohmschen Stromwärme verbunden ist.
  17. 17. Schubelement nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Leiterteile (12) der astatischen Spule in Kreisform verlaufen.
  18. 18. Schubelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter (1, 11, 21) ein zur Supraleitung geeignetes Material aufweist.
  19. 19. Schubelement nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die astatische Spule (11) als Zylinderspule ausgebildet ist (Fig. 3), deren äußeren, den Zylinddrmantellinien folgenden Leiterteile jeweils in Umfangsrichtung des Zylinders winkelm&-Big gegeneinander versetzt sind.
DE2934445A 1979-08-25 1979-08-25 Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld Ceased DE2934445A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2934445A DE2934445A1 (de) 1979-08-25 1979-08-25 Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2934445A DE2934445A1 (de) 1979-08-25 1979-08-25 Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2934445A1 true DE2934445A1 (de) 1981-03-26

Family

ID=6079303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2934445A Ceased DE2934445A1 (de) 1979-08-25 1979-08-25 Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2934445A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3708962A1 (de) * 1987-03-19 1988-09-29 Priebe Klaus Peter Dipl Ing Magnetfeldgetragene plattform, bestehend aus rahmenkonstruktion, energieversorgung, bauteil- und insassenabschirmung, lageregelung und steuervorrichtung und mindestens drei, teilweise gegenueber aeusseren magnetischen feldern abgeschirmten, supraleitenden spulen
DE3812810A1 (de) * 1988-04-16 1989-10-26 Priebe Klaus Peter Dipl Ing Antriebskoerper fuer feldeffektgetragene flugkoerper
DE19938148A1 (de) * 1999-08-16 2001-04-12 Hermann Thoene Elektromagnetische Antriebskombination

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3708962A1 (de) * 1987-03-19 1988-09-29 Priebe Klaus Peter Dipl Ing Magnetfeldgetragene plattform, bestehend aus rahmenkonstruktion, energieversorgung, bauteil- und insassenabschirmung, lageregelung und steuervorrichtung und mindestens drei, teilweise gegenueber aeusseren magnetischen feldern abgeschirmten, supraleitenden spulen
DE3812810A1 (de) * 1988-04-16 1989-10-26 Priebe Klaus Peter Dipl Ing Antriebskoerper fuer feldeffektgetragene flugkoerper
DE19938148A1 (de) * 1999-08-16 2001-04-12 Hermann Thoene Elektromagnetische Antriebskombination
DE19938148C2 (de) * 1999-08-16 2001-10-04 Hermann Thoene Elektromagnetische Antriebsvorrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3511282C1 (de) Supraleitendes Magnetsystem fuer Teilchenbeschleuniger einer Synchrotron-Strahlungsquelle
EP0317853B1 (de) Magnetische Einrichtung einer Anlage zur Kernspintomographie mit supraleitenden Grundfeldspulen und normalleitenden Gradientenspulen
DE2656389C3 (de) Synchroner Linearmotor
EP2717278B1 (de) Induktiver Fehlerstrombegrenzer mit geteilter Sekundärspulenanordnung
EP0538556B1 (de) Elektromagnetischer Beschleuniger in Flachspulenanordnung
DE2337930A1 (de) Elektromagnetische schiene zum antreiben eines zuges mittels thyristorgesteuerten linearmotors
EP0154779B1 (de) Supraleitendes Magnetsystem für den Betrieb bei 13K
EP0288729B1 (de) Quenchausbreitungseinrichtung für einen supraleitenden Magneten
DE602004004366T2 (de) Fehlerstrombegrenzer mit von supraleitenden wicklungen gesättigten kernen
DE2249354A1 (de) Flussabschirmung fuer generatorendzaehne
DE1932086A1 (de) Aus Supraleitermaterial und bei der Betriebstemperatur des Supraleitermaterials elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzter Hohlleiter
DE3927454C2 (de)
DE2905993A1 (de) Supraleitende spule und damit ausgestattetes kernresonanzspektrometer
WO1991001915A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum antreiben von wasserfahrzeugen
DE2934445A1 (de) Schubelement zur erzeugung eines schubes in einem magnetfeld
DE4209518C2 (de) Magnetspulenaufbau
DE2953100C1 (de) Hochspannungs-Transformations- und Gleichrichtereinrichtung
DE3027605C2 (de) Vorrichtung zur Übertragung großer Kräfte
DE1242265B (de) Leistungskryotron
DE2934418A1 (de) Flugobjekt
DE102015114208A1 (de) Transformator, Wickelkörper dafür und Verfahren zur Herstellung eines Wickelkörpers
EP0288835A1 (de) Magnetsystem einer Anlage zur Kernspintomographie mit supraleitenden Einzelspulen und einem Kälteschild
DE2229545A1 (de) Schalter fur supraleitenden Strom kreis
DE856931C (de) Als Sekundaerinduktor dienende induktive Heizeinrichtung
DE2557527C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer auf Tief temperatur zu kühlenden elektrischen Spulenwicklung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection