EP2156446A1 - Method for influencing the magnetic coupling between two bodies at a distance from each other and device for performing the method - Google Patents

Method for influencing the magnetic coupling between two bodies at a distance from each other and device for performing the method

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EP2156446A1
EP2156446A1 EP08758553A EP08758553A EP2156446A1 EP 2156446 A1 EP2156446 A1 EP 2156446A1 EP 08758553 A EP08758553 A EP 08758553A EP 08758553 A EP08758553 A EP 08758553A EP 2156446 A1 EP2156446 A1 EP 2156446A1
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EP
European Patent Office
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field displacement
displacement device
field
bodies
magnetic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08758553A
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German (de)
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Inventor
Vadim Gogichev
Peter Smyslov
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PHILIPPE SAINT GER AG
Original Assignee
PHILIPPE SAINT GER AG
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Filing date
Publication date
Application filed by PHILIPPE SAINT GER AG filed Critical PHILIPPE SAINT GER AG
Publication of EP2156446A1 publication Critical patent/EP2156446A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00—Variable inductances or transformers of the signal type
    • H01F21/02—Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
    • H01F21/08—Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers by varying the permeability of the core, e.g. by varying magnetic bias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps

Definitions

  • the present invention relates to the field of influencing magnetic fields. It relates to a method for influencing the magnetic coupling between two spaced-apart bodies according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method
  • Diamagnetism is defined as the property of a substance to push out a magnetic field passing through it more or less strongly from its interior or to weaken the magnetic field.
  • An ideal diamagnet is a superconductor of the first kind, which pushes the magnetic field completely out of its interior except for a narrow edge area.
  • circular flows are induced by the external magnetic field according to the model presentation at the atomic level, whose magnetic field is opposite to the external magnetic field and weakens it.
  • a loss-free shielding current is triggered by the external magnetic field in a macroscopic dimension in the edge region, whose magnetic field makes the interior of the SL field-free.
  • a controllable field displacement device having a field displacement region is brought between the two bodies, and that the magnetic field prevailing between the two bodies is displaced in a predetermined manner from the field displacement region of the field displacement device by a corresponding activation of the field displacement device.
  • One way of controlling is to turn the field displacement device on or off to affect the magnetic coupling between the two bodies. This alternates between full field displacement and missing field displacement, which corresponds to a switching process in the magnetic coupling.
  • the field displacement device can be periodically switched on and off to influence the magnetic coupling between the two bodies. But it is also conceivable to change the field displacement device for influencing the magnetic coupling between the two bodies in the strength of the field displacement in order to achieve a continuous change, as is the case, for example, in sinusoidal processes.
  • At least one self-contained Törüidalspuie is used.
  • the Vekiorporeniiai can be influenced by a current flowing through the at least one Toroidalspule in the direction of the axis of the Toroidalspule current-carrying coil.
  • the magnetic coupling to be influenced can exist between similar or differentiated bodies.
  • at least one of the bodies may be a permanent magnet whose magnetic field interacts with another body.
  • both bodies can be permanent magnets that attract or repel each other as part of their interaction depending on the polarity.
  • At least one of the bodies may also be an electromagnetic coil which either itself flows through the current and generates a magnetic field or is traversed as an induction coil by a changing magnetic field.
  • both bodies can be electromagnetic coils.
  • a control is used to control the field displacement device.
  • An embodiment of the field displacement device according to the invention is characterized in that the field displacement device comprises at least one toroidal coil whose inner magnetic field is closed annularly and whose outer magnetic field disappears.
  • the field displacement device comprises at least one toroidal coil whose inner magnetic field is closed annularly and whose outer magnetic field disappears.
  • an in-line tion of the axis of the toroidal coil extending current-loadable winding (31) may be arranged.
  • a plurality of toroidal coils are arranged concentrically with one another in a plane directly adjacent to one another.
  • the Toroidalspulen or the winding ind thereby preferably connected to a power supply, which in turn is controlled by a controller.
  • Fig. 1 in a greatly simplified form different steps (Fig. I a to I d) in influencing the magnetic coupling between two permanent magnets according to a
  • FIG. 2 shows the section through a toroidal coil, as it is part of a field displacement device according to an embodiment of the invention.
  • 3 shows in cross-section an embodiment of the inventive field displacement device with alternately operated concentric Toroidalspulen in two superimposed planes.
  • FIG. 4 shows an illustration comparable to FIG. 1 of an arrangement in which the coupling between a permanent magnet and an electromagnetic coil is influenced according to the invention
  • FIG. 5 shows a representation comparable to FIG. 4 of an arrangement in which the coupling between two electromagnetic coils is influenced according to the invention.
  • FIG. 6 shows a section through a field displacement device according to another embodiment of the invention with a toroidal coil and an additional winding surrounding it for controlling the vector potential.
  • the patent relates to the way in which phenomena and effects of diamagnetism can be produced in a fixed area of space (field displacement area) and how, with the aid of this diamagnetic space area (field displacement area) generated by external currents, an interaction with constant or temporal variable magnetic or electromagnetic fields that can reach into this area from various external independent sources (eg external permanent magnets or electromagnets) can be brought about.
  • various external independent sources eg external permanent magnets or electromagnets
  • DMC diamagnetism cenerator
  • gradeA r , D the radial gradient
  • a circular-shaped solenoid (toroidal coil) supplied from a power source may be used, which generates a circular self-contained electromagnetic field B 0 (the direction of the field B D is along the axis of the circular solenoid).
  • B 0 the direction of the field B D is along the axis of the circular solenoid.
  • gradeA r D the radial gradient
  • dA D / dt 0th
  • f (v) function of the frequency of the alternating current
  • KD correction coefficient that takes into account the wave manifestations of AD.
  • Fig. 1 is a simplified view of the principle of the invention
  • the method is based on two bodies 10 and 1 2, which are spaced apart from one another and which are here designed, for example, as permanent magnets and which are magnetically coupled that between them there is an area with a non-zero magnetic flux density of induction 1 1.
  • the two permanent magnets with opposite poles facing each other, so that the magnetic interaction on the two bodies 10, 12 exerts an attractive force.
  • a controllable Feidverdrfitungsvorraum 13 is now introduced according to the invention, which for control from the outside a (symbolically represented by an arrow) control input 14 has ( Figure I b).
  • the field displacement device 13 is preferably placed so that the effect of the field displacement on the magnetic coupling of the two bodies 10, 12 is maximum.
  • FIGS. 4 and 5 can by means of a field displacement device 18 - as shown in FIGS. 4 and 5 - but also the magnetic coupling between a permanent magnet 1 2 and an electromagnetic coil 25 (FIG. 4) or between two electromagnetic coils 25 and 26 (Fig. 5) are influenced, wherein the electromagnetic coils 25, 26 are either used themselves for generating a magnetic DC or alternating field, or for inducing a current by the change of the coupled magnetic field.
  • the central element of an exemplary embodiment of the field displacement device 13 or 18 according to the invention is a Toroidalspule 1 5 of the type shown in section in Fig. 2, in the interior of the coil current an annularly closed magnetic flux induction 17 is constructed, while the outer space is field-free.
  • a plurality of toroidal coils 19,..., 21 and 19 ',..., 2 V are concentrically arranged one inside the other in two planes arranged one above the other, a diamagnetic result is produced between the coil planes acting) field displacement region 22 that when switching on the coils 19, .., 21 and 19 ', .., 2T has the effect shown in Fig. I c.
  • the toroidal coils 19, .., 21 and 19 ', .., 2V are operated alternately both within each plane and between the planes.
  • both magnetic forces can be influenced (switched), but also inductive processes that are involved in the generation or processing of alternating currents can be controlled.
  • FIG. 6 Another embodiment of a field displacement device according to the invention is shown in Fig. 6 in a comparable to Fig. 2 representation.
  • the field displacement device 30 of FIG. 6 comprises a toroidal coil 32 extending along a central (circular) axis 33, which is traversed by a coil current 34.
  • the coil current 34 generates in the field region a magnetic field E £ D, which is directed to the left into the drawing plane and to the right out of the plane of the drawing.
  • an additional winding 31 (in FIG.
  • FIG. 6 are shown by way of example and without limitation of generality 4 turns), which generates in a further field region 36 an additional magnetic field B v , parallel to the coil current 34 and perpendicular to the magnetic field BD of the toroidal coil 32 is oriented.
  • the quantity gradA r , D is influenced by the additional winding 31.
  • the interaction of the two fields B v and B 0 influences the vectorial potential A r, D and the size gra dA r , D , wherein the change in the current through the winding 31 can be influenced without the coil current 34 in the toroidal coil 32 has to be changed. This results in additional possibilities to influence magnetic couplings by means of the diamagnetic field displacement region.

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Abstract

The invention relates to a method for influencing the magnetic coupling between two bodies (10, 12) at a distance from each other, characterized in that a controllable field displacement device (13) having a field displacement area is placed between the two bodies (10, 12) and that the magnetic field (11) present between the two bodies (10, 12) is displaced out of the field displacement area of the field displacement device (13) in a prescribed manner by corresponding actuation of the field displacement device (13).

Description

VERFAHREN ZUR BEEINFLUSSUNG DER MAGNETISCHEN KOPPLUNG ZWISCHEN ZWEI VONEINANDER BEABSTANDETEN KÖRPERN SOWIE VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS METHOD OF INFLUENCING MAGNETIC COUPLING BETWEEN TWO BODIES COMPRISING OTHER BODIES AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Beeinflussung von magnetischen Feldern. Sie betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen zwei voneinander beabstandeten Körpern gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensThe present invention relates to the field of influencing magnetic fields. It relates to a method for influencing the magnetic coupling between two spaced-apart bodies according to the preamble of claim 1 and an apparatus for carrying out the method
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Diamagnetismus ist definiert als Eigenschaft eines Stoffes, ein durch ihn hindurchgehendes Magnetfeld aus seinem Inneren mehr oder weniger stark herauszudrängen bzw. das Magnetfeld abzuschwächen. Ein idealer Diamagnet ist ein Supraleiter 1. Art, der das Magnetfeld bis auf einen schmalen Randbereich vollständig aus seinem Inneren herausdrängt. Beim diamagnetischen Material werden nach der Modellvorstellung auf atomarem Niveau durch das äussere Magnetfeld Kreisströme induziert, deren Magnetfeld dem äusseren Magnetfeld entgegengesetzt ist und dieses schwächt. Beim Supraleiter 1. Art wird durch das äussere Magnetfeld in makroskopischer Dimension im Randbereich ein verlustfreier Abschirmstrom angeworfen, dessen Magnetfeld das Innere des SL feldfrei macht.Diamagnetism is defined as the property of a substance to push out a magnetic field passing through it more or less strongly from its interior or to weaken the magnetic field. An ideal diamagnet is a superconductor of the first kind, which pushes the magnetic field completely out of its interior except for a narrow edge area. In the case of the diamagnetic material, circular flows are induced by the external magnetic field according to the model presentation at the atomic level, whose magnetic field is opposite to the external magnetic field and weakens it. In the superconductor of the first kind, a loss-free shielding current is triggered by the external magnetic field in a macroscopic dimension in the edge region, whose magnetic field makes the interior of the SL field-free.
Grundsätzlich kann mit einem diamagnetischen Körper wegen der Feldverdrängung die magnetische Kopplung zwischen zwei Körpern verändert (geschwächt) werden, wenn der diamagnetische Körper in das Gebiet der magnetischen Kopplung zwischen den Körpern gebracht wird. Eine Steuerung dieses Vorgangs, insbesondere ein einfaches An- und Abschalten der Feldverdrängung, ist nicht möglich.Basically, with a diamagnetic body, because of the field displacement, the magnetic coupling between two bodies can be changed (weakened) as the diamagnetic body enters the field of magnetic coupling between the bodies is brought. A control of this process, in particular a simple on and off of the field displacement, is not possible.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen auf einfache Weise gezielt die magnetische Kopplung zwischen zwei Körpern beeinflusst und gesteuert werden kann.It is the object of the invention to specify a method and a device with which the magnetic coupling between two bodies can be influenced and controlled in a simple manner in a targeted manner.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Wesentlich für die Erfindung ist, dass zwischen die beiden Körper eine steuerbare, ein Feldver- drängungsgebiet aufweisende Feldverdrängungsvorrichtung gebracht wird, und dass durch eine entsprechende Ansteuerung der Feldverdrängungsvorrichtung das zwischen den beiden Körpern herrschende Magnetfeld auf vorbestimmte Weise aus dem Feldverdrängungsgebiet der Feldverdrängungsvorrichtung verdrängt wird. Die Feldverdrängungsvorrichtung definiert dabei ein Raumgebiet, in welchem eine magnetische Induktionsflussdichte B mit divB=0 herrscht, und in dessen Aussenraum ein Vektorpotential A mit rotA=0 und B=O vorliegt.The object is solved by the entirety of the features of claims 1 and 10. It is essential for the invention that a controllable field displacement device having a field displacement region is brought between the two bodies, and that the magnetic field prevailing between the two bodies is displaced in a predetermined manner from the field displacement region of the field displacement device by a corresponding activation of the field displacement device. In this case, the field displacement device defines a spatial region in which a magnetic induction flux density B with div B = 0 prevails, and in the outer space of which there is a vector potential A with rotA = 0 and B = 0.
Eine Möglichkeit der Steuerung besteht darin, dass die Feldverdrängungsvorrichtung zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen den beiden Körpern an- oder abgeschaltet wird. Hierdurch wird zwischen voller Feldverdrängung und fehlender Feldverdrängung gewechselt, die einem Schaltvorgang bei der magnetischen Kopplung entspricht.One way of controlling is to turn the field displacement device on or off to affect the magnetic coupling between the two bodies. This alternates between full field displacement and missing field displacement, which corresponds to a switching process in the magnetic coupling.
Um eine periodisch sich ändernde Kopplung zu erreichen, wie sie beispielsweise im Zusammenhang mit induzierten Wechselströmen auftritt, kann die Feldverdrängungsvorrichtung zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen den beiden Körpern periodisch an- und abgeschaltet werden. Es ist aber auch denkbar, die Feldverdrängungsvorrichtung zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen den beiden Körpern in der Stärke der Feldverdrängung zu verändern, um eine stetige Änderung zu erreichen, wie sie bei beispielsweise bei sinusförmigen Vorgängen vorliegt.In order to achieve a periodically changing coupling, as occurs for example in connection with induced alternating currents, the field displacement device can be periodically switched on and off to influence the magnetic coupling between the two bodies. But it is also conceivable to change the field displacement device for influencing the magnetic coupling between the two bodies in the strength of the field displacement in order to achieve a continuous change, as is the case, for example, in sinusoidal processes.
Zur Erzeugung des Feldverdrängungsgebietes wird dabei vorzugsweise wenigstens eine in sich geschlossene Törüidalspuie verwendet. Darüber hinaus kann das Vekiorporeniiai durch eine innerhalb der wenigstens einen Toroidalspule in Richtung der Achse der Toroidalspule verlaufende stromdurchflossene Wicklung beeinflusst werden.To generate the field displacement region, preferably at least one self-contained Törüidalspuie is used. In addition, the Vekiorporeniiai can be influenced by a current flowing through the at least one Toroidalspule in the direction of the axis of the Toroidalspule current-carrying coil.
Die zu beeinflussende magnetische Kopplung kann zwischen gleichartigen oder unterschied- liehen Körper bestehen. So kann wenigstens einer der Körper ein Permanentmagnet sein, dessen Magnetfeld mit einem anderen Körper in Wechselwirkung steht. Insbesondere können beide Körper Permanentmagneten sein, die sich im Rahmen ihrer Wechselwirkung je nach Polung anziehen oder abstossen.The magnetic coupling to be influenced can exist between similar or differentiated bodies. Thus, at least one of the bodies may be a permanent magnet whose magnetic field interacts with another body. In particular, both bodies can be permanent magnets that attract or repel each other as part of their interaction depending on the polarity.
Es kann aber auch wenigstens einer der Körper eine elektromagnetische Spule sein, die ent- weder selbst vom Strom durchflössen wird und ein Magnetfeld erzeugt oder als Induktionsspule von einem sich ändernden Magnetfeld durchflössen wird. Insbesondere können beide Körper elektromagnetische Spulen sein.However, at least one of the bodies may also be an electromagnetic coil which either itself flows through the current and generates a magnetic field or is traversed as an induction coil by a changing magnetic field. In particular, both bodies can be electromagnetic coils.
Vorzugsweise wird dabei zum Steuern der Feldverdrängungsvorrichtung eine Steuerung verwendet.Preferably, a control is used to control the field displacement device.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemässen Feldverdrängungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feldverdrängungsvorrichtung wenigstens eine Toroidalspule umfasst deren inneres Magnetfeld ringförmig geschlossen ist und deren äusseres Magnetfeld verschwindet. Insbesondere kann innerhalb der wenigstens einen Toroidalspule eine in Rieh- tung der Achse der Toroidalspule verlaufende mit Strom beaufschlagbare Wicklung (31 ) angeordnet sein.An embodiment of the field displacement device according to the invention is characterized in that the field displacement device comprises at least one toroidal coil whose inner magnetic field is closed annularly and whose outer magnetic field disappears. In particular, within the at least one toroidal coil, an in-line tion of the axis of the toroidal coil extending current-loadable winding (31) may be arranged.
Cemäss einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausgestaltung sind in einer Ebene unmittelbar aneinander grenzend mehrere Toroidalspulen konzentrisch ineinander angeordnet.According to a preferred embodiment of this embodiment, a plurality of toroidal coils are arranged concentrically with one another in a plane directly adjacent to one another.
Ul l i ucjui iu^i j y i i nαjjiycj ι tiu vci ui αi iyu nyjycuit i. i n u.i ι ciu vci u i α i ι y u ι ιu,->vuι ι iun uu ny lässt sich erzeugen, wenn in zwei übereinander angeordneten Ebenen jeweils unmittelbar aneinander grenzend mehrere Toroidalspulen konzentrisch ineinander angeordnet sind.Ul lu ucjui iu ^ ij y i i nαjjiycj ι tiu vci ui αi iyu nyjycuit i. i n u.i ι ciu vci u i α i ι y u ι ιu, -> vuι ι iun uu ny can be generated when in two superposed planes each directly adjacent to each other several toroidal coils are arranged concentrically with each other.
Die Toroidalspulen bzw. die Wicklung ind dabei vorzugsweise an eine Stromversorgung angeschlossen, die ihrerseits von einer Steuerung gesteuert wird.The Toroidalspulen or the winding ind thereby preferably connected to a power supply, which in turn is controlled by a controller.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it
Fig. 1 in stark vereinfachter Form verschiedene Schritte (Fig. I a bis I d) beim Beeinflussen der magnetischen Kopplung zwischen zwei Permanentmagneten gemäss einemFig. 1 in a greatly simplified form different steps (Fig. I a to I d) in influencing the magnetic coupling between two permanent magnets according to a
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens;Embodiment of the inventive method;
Fig. 2 den Schnitt durch eine Toroidalspule, wie sie Teil einer Feldverdrängungsvorrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; Fig. 3 im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Feldverdrängungsvorrichtung mit alternierend betriebenen konzentrischen Toroidalspulen in zwei übereinander liegenden Ebenen;2 shows the section through a toroidal coil, as it is part of a field displacement device according to an embodiment of the invention. 3 shows in cross-section an embodiment of the inventive field displacement device with alternately operated concentric Toroidalspulen in two superimposed planes.
Fig. 4 eine zu Fig. 1 vergleichbare Darstellung einer Anordnung, bei der die Kopplung zwischen einem Permanentmagneten und einer elektromagnetischen Spule erfin- dungsgemäss beemflusst wird;4 shows an illustration comparable to FIG. 1 of an arrangement in which the coupling between a permanent magnet and an electromagnetic coil is influenced according to the invention;
Fig. 5 eine zu Fig. 4 vergleichbare Darstellung einer Anordnung, bei der die Kopplung zwischen zwei elektromagnetischen Spulen erfindungsgemäss beeinflusst wird; und5 shows a representation comparable to FIG. 4 of an arrangement in which the coupling between two electromagnetic coils is influenced according to the invention; and
Fig. 6 ein Schnitt durch eine Feldverdrängungsvorrichtung gemäss einem anderen Aus- führungsbeispiel der Erfindung mit einer Toroidalspule und einer darin umlaufenden zusätzlichen Wicklung zur Steuerung des Vektorpotentials.6 shows a section through a field displacement device according to another embodiment of the invention with a toroidal coil and an additional winding surrounding it for controlling the vector potential.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Das Patent bezieht sich auf die Art und Weise, wie in einem fest vorgegebenen Gebiet des Raumes (Feldverdrängungsgebiet) Erscheinungen und Wirkungen des Diamagnetismus erzeugt werden können, und wie mit Hilfe dieses durch externe Ströme erzeugten diamagnetischen Raumgebietes (Feldverdrängungsgebietes) eine Wechselwirkung mit konstanten oder zeitlich veränderlichen magnetischen oder elektromagnetischen Feldern, die in dieses Gebiet von verschiedenen äusseren unabhängigen Quellen (z.B. externen Permanentmagneten oder Elektromagneten) hineinreichen, herbeigeführt werden kann.The patent relates to the way in which phenomena and effects of diamagnetism can be produced in a fixed area of space (field displacement area) and how, with the aid of this diamagnetic space area (field displacement area) generated by external currents, an interaction with constant or temporal variable magnetic or electromagnetic fields that can reach into this area from various external independent sources (eg external permanent magnets or electromagnets) can be brought about.
Es wird insbesondere die Steuerung der äusserlichen statischen und/oder zeitlich veränderlichen Flüsse der magnetischen Felder, die von den externen Quellen herrühren, vorgeschla- gen.In particular, the control of the external static and / or time-varying fluxes of the magnetic fields resulting from the external sources is proposed. gene.
Zur Erzeugung des diamagnetischen Raumgebietes wird eine spezielle Feldverdrängungsvorrichtung, nämlich ein Diamagnetismus-Cenerator (im Folgenden DMC) vorgeschlagen, dessen Grössen bzw. Parameter mit dem Index D bezeichnet werden. Der DMC erzeugt inner- halb des fest vorgegebenen Raumgebietes geschlossene Zirkulationen der Magnetflussdich- Ie eines konstanten und/oder zeitlich veränderlichen magnetischen Feldes BD mit divIE=0 (im Inneren des Raumgebietes). Ausserhalb des festen Raumgebietes wird ein Vektorpotential A0 erzeugt mit dem radialen Gradienten (gradAr,D), wobei rotAD=0 und B0=O. Die feste Wechselwirkung dieser zwei Gebiete wirkt wie die Erscheinungsform des Diamagnetismus in den Beziehungen mit anderen äusserlichen Flüssen der magnetischen und/oder elektromagnetischen Felder, die von anderen äusserlichen Quellen (z.B. Permanentmagneten oder Elektromagneten) in dieses Gebiet reichen.To generate the diamagnetic space region, a special field displacement device, namely a diamagnetism cenerator (hereafter DMC) whose sizes or parameters are designated by the index D, is proposed. Within the fixed spatial area, the DMC generates closed circulations of the magnetic flux density of a constant and / or time-varying magnetic field B D with div I E = 0 (in the interior of the space area). Outside the fixed space region, a vector potential A 0 is generated with the radial gradient (gradA r , D ), where rotA D = 0 and B 0 = 0. The strong interaction of these two regions acts like the manifestation of diamagnetism in relationships with other external fluxes of the magnetic and / or electromagnetic fields that reach this area from other external sources (eg permanent magnets or electromagnets).
Als DMG kann zum Beispiel ein aus einer Stromquelle versorgtes kreisförmiges Solenoid (Toroidalspule) verwendet werden, welches ein kreisförmigen, in sich geschlossenes elektro- magnetischen Feldes B0 erzeugt(die Richtung des Feldes BD ist entlang der Achse des kreisförmigen Solenoids). Es existiert weiterhin ein äusseres kreisförmiges Gebiet des vektoriellen Potentials A0 mit dem radialen Gradienten (gradAr D) und den Parametern auf diesem Gebiet B0=O1 rotAD = 0. Wird das Solenoid mit Gleichstrom versorgt, gilt dAD/dt =0. Wird das Solenoid dagegen mit einem Wechselstrom versorgt, gilt dAD/dt = AoD*Kü*f(v) mit A0 D = Amplitude des vektoriellen Potentials AD, f(v) = Funktion der Frequenz des Wechselstromes, und KD = Korrekturkoeffizient, der die Wellenerscheinungsformen von AD berücksichtigt.As a DMG, for example, a circular-shaped solenoid (toroidal coil) supplied from a power source may be used, which generates a circular self-contained electromagnetic field B 0 (the direction of the field B D is along the axis of the circular solenoid). There is also an outer circular area of the vectorial potential A 0 with the radial gradient (gradA r D ) and the parameters in this area B 0 = O 1 rotA D = 0. If the solenoid is supplied with direct current, dA D / dt = 0th On the other hand, if the solenoid is supplied with an alternating current, then dA D / dt = Ao D * Kü * f (v) with A 0 D = amplitude of the vectorial potential AD , f (v) = function of the frequency of the alternating current, and KD = correction coefficient that takes into account the wave manifestations of AD.
In Fig. 1 ist in einer stark vereinfachten Darstellung das Prinzip des erfindungsgemässenIn Fig. 1 is a simplified view of the principle of the invention
Verfahrens in verschiedenen Schritten (Teilfiguren) wiedergegeben. Das Verfahren geht ge- mäss Fig. I a aus von zwei voneinander beabstandeten Körpern 10 und 1 2, die hier bei- spielsweise als Permanentmagneten ausgebildet, und die magnetisch gekoppelt sind, so dass zwischen ihnen ein Gebiet mit einer von Null verschiedenen magnetischen Induktionsflussdichte 1 1 herrscht. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Permanentmagnet mit entgegengesetzten Polen einander zugewandt, so dass die magnetische Wechselwirkung auf die beiden Körper 10, 12 eine anziehende Kraft ausübt.Process in different steps (sub-figures) reproduced. According to FIG. 1a, the method is based on two bodies 10 and 1 2, which are spaced apart from one another and which are here designed, for example, as permanent magnets and which are magnetically coupled that between them there is an area with a non-zero magnetic flux density of induction 1 1. In the present example, the two permanent magnets with opposite poles facing each other, so that the magnetic interaction on the two bodies 10, 12 exerts an attractive force.
In das Gebiet der von Null verschiedenen magnetischen Induktionsflussdichte 1 1 wird nun gemäss der Erfindung eine steuerbare Feidverdrängungsvorrichtung 13 eingebracht, die zur Steuerung von aussen einen (symbolisch durch einen Pfeil dargestellten) Steuereingang 14 aufweist (Fig. I b). Die Feldverdrängungsvorrichtung 13 wird dabei vorzugsweise so platziert, dass die Wirkung der Feldverdrängung auf die magnetische Kopplung der beiden Körper 10, 12 maximal ist.In the field of non-zero magnetic flux density induction 1 1, a controllable Feidverdrängungsvorrichtung 13 is now introduced according to the invention, which for control from the outside a (symbolically represented by an arrow) control input 14 has (Figure I b). The field displacement device 13 is preferably placed so that the effect of the field displacement on the magnetic coupling of the two bodies 10, 12 is maximum.
Wird nun die Feldverdrängungsvorrichtung 13 eingeschaltet (symbolisiert durch den Blockpfeil am Steuereingang 14 in Fig. I c), ergibt sich aufgrund der einsetzenden Feldverdrängung eine veränderte magnetische Induktionsflussdichte 1 V, die eine entsprechende veränderte magnetische Kopplung zwischen den Körpern zur Folge hat. Wird die Feldverdrän- gungsvorrichtung 13 wieder ausgeschaltet (Fig. I d), ist der ursprüngliche Zustand aus Fig. I a wieder hergestellt.Now, if the field displacement device 13 is turned on (symbolized by the block arrow at the control input 14 in Fig. I c) results due to the onset of field displacement, an altered magnetic induction flux density 1 V, which has a corresponding altered magnetic coupling between the bodies result. If the field displacement device 13 is switched off again (FIG. 1 d), the original state of FIG. 1 a is restored.
Anstelle der magnetischen Kopplung zwischen zwei Permanentmagneten kann mittels einer Feldverdrängungsvorrichtung 18 - wie die Fig. 4 und 5 zeigen - aber auch die magnetische Kopplung zwischen einem Permanentmagneten 1 2 und einer elektromagnetischen Spule 25 (Fig. 4) oder zwischen zwei elektromagnetischen Spulen 25 und 26 (Fig. 5) beeinflusst werden, wobei die elektromagnetischen Spulen 25, 26 entweder selbst zur Erzeugung eines magnetischen Gleich- oder Wechselfeldes eingesetzt werden, oder zur Induzierung eines Stromes durch die Änderung des eingekoppelten Magnetfeldes. Zentrales Element einer beispielhaften Ausführungsform der Feldverdrängungsvorrichtung 13 bzw. 18 nach der Erfindung ist eine Toroidalspule 1 5 der in Fig. 2 im Schnitt gezeigten Art, in deren Innerem durch den Spulenstrom ein ringförmig geschlossener magnetischer Induktionsfluss 17 aufgebaut wird, während der Aussenraum feldfrei ist.Instead of the magnetic coupling between two permanent magnets can by means of a field displacement device 18 - as shown in FIGS. 4 and 5 - but also the magnetic coupling between a permanent magnet 1 2 and an electromagnetic coil 25 (FIG. 4) or between two electromagnetic coils 25 and 26 (Fig. 5) are influenced, wherein the electromagnetic coils 25, 26 are either used themselves for generating a magnetic DC or alternating field, or for inducing a current by the change of the coupled magnetic field. The central element of an exemplary embodiment of the field displacement device 13 or 18 according to the invention is a Toroidalspule 1 5 of the type shown in section in Fig. 2, in the interior of the coil current an annularly closed magnetic flux induction 17 is constructed, while the outer space is field-free.
Werden gemäss Fig. 3 zum Aufbau einer Feldverdrängungsvorrichtung 18 in zwei übereinander angeordneten Ebenen jeweils unmittelbar aneiricirider grenzend mehrere Toroidaispu- len 19,.., 21 und 19',..,2 V konzentrisch ineinander angeordnet, ergibt sich zwischen den Spulenebenen ein (diamagnetisch wirkendes) Feldverdrängungsgebiet 22, dass beim Einschalten der Spulen 19,..,21 und 19',..,2T die in Fig. I c gezeigte Wirkung hat. Die Toroidalspulen 19,..,21 und 19',..,2V werden dabei sowohl innerhalb jeder Ebene als auch zwischen den Ebenen alternierend betrieben.If, according to FIG. 3, a plurality of toroidal coils 19,..., 21 and 19 ',..., 2 V are concentrically arranged one inside the other in two planes arranged one above the other, a diamagnetic result is produced between the coil planes acting) field displacement region 22 that when switching on the coils 19, .., 21 and 19 ', .., 2T has the effect shown in Fig. I c. The toroidal coils 19, .., 21 and 19 ', .., 2V are operated alternately both within each plane and between the planes.
Durch die Beeinflussung der magnetischen Kopplung können sowohl Magnetkräfte beein- flusst (geschaltet) werden, aber auch induktive Vorgänge gesteuert werden, die mit der Erzeugung bzw. Verarbeitung von Wechselströmen zu tun haben.By influencing the magnetic coupling, both magnetic forces can be influenced (switched), but also inductive processes that are involved in the generation or processing of alternating currents can be controlled.
Ein anders Ausführungsbeispiel einer Feldverdrängungsvorrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 6 in einer zu Fig. 2 vergleichbaren Darstellung wiedergegeben. Die Feldverdrängungsvorrichtung 30 der Fig. 6 umfasst eine sich entlang einer zentralen (kreisförmigen) Achse 33 erstreckende Toroidalspule 32, die von einem Spulenstrom 34 durchflössen wird. Der Spulenstrom 34 erzeugt in dem Feldgebiet ein magnetischen Feld E£D, das links in die Zeichen- ebene hinein und rechts aus der Zeichenebene hinaus gerichtet ist. Entlang der Achse 33 ist im Inneren der Toroidalspule 32 ein zusätzliche Wicklung 31 (in Fig. 6 sind beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit 4 Windungen eingezeichnet) angeordnet, die in einem weiteren Feldgebiet 36 ein zusätzliches magnetisches Feld Bv erzeugt, das parallel zum Spulenstrom 34 und senkrecht zum magnetischen Feld BD der Toroidalspule 32 orientiert ist. Die Grösse gradAr,D wird mit der zusätzlichen Wicklung 31 beeinflusst. Durch die Wechselwirkung der beiden Felder Bv und B0 wird das vektorielle Potential Ar,D und die Grösse gra- dAr,D beeinflusst, wobei durch die Veränderung des Stroms durch die Wicklung 31 Einfluss genommen werden kann, ohne dass der Spulenstrom 34 in der Toroidalspule 32 verändert werden muss. Hierdurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten, mittels des diamagnetischen Feldverdrängungsgebietes magnetische Kopplungen zu beeinflussen. Another embodiment of a field displacement device according to the invention is shown in Fig. 6 in a comparable to Fig. 2 representation. The field displacement device 30 of FIG. 6 comprises a toroidal coil 32 extending along a central (circular) axis 33, which is traversed by a coil current 34. The coil current 34 generates in the field region a magnetic field E £ D, which is directed to the left into the drawing plane and to the right out of the plane of the drawing. Along the axis 33, an additional winding 31 (in FIG. 6 are shown by way of example and without limitation of generality 4 turns), which generates in a further field region 36 an additional magnetic field B v , parallel to the coil current 34 and perpendicular to the magnetic field BD of the toroidal coil 32 is oriented. The quantity gradA r , D is influenced by the additional winding 31. The interaction of the two fields B v and B 0 influences the vectorial potential A r, D and the size gra dA r , D , wherein the change in the current through the winding 31 can be influenced without the coil current 34 in the toroidal coil 32 has to be changed. This results in additional possibilities to influence magnetic couplings by means of the diamagnetic field displacement region.
BEZUCSZEICHENUSTEBEZUCSZEICHENUSTE
10,1 2 Permanentmagnet10.1 2 permanent magnet
1 1 ,1 1 ' magnetische Induktionsflussdichte i ^ i Q ^n i Ciu v'θrurSπyUi IySvGn iCi RÜny (SlCÜei Üdtj1 1, 1 1 'magnetic induction flux density i ^ i Q ^ n i Ciu v'θrurSπyUi IySvGn iCi RÜny (SlCÜei Üdtj
14 Steuereingang14 control input
15 Toroidalspule15 toroidal coil
16 Spulenstrom16 coil current
17 magnetischer Induktionsfluss 1 9,20,21 Toroidalspule17 magnetic induction flux 1 9,20,21 toroidal coil
19',20',2T Toroidalspule19 ', 20', 2T toroidal coil
22 Feldverdrängungsgebiet22 field displacement area
23 Stromversorgung23 power supply
24 Steuerung 25,26 elektromagnetische Spule24 control 25,26 electromagnetic coil
31 Wicklung31 winding
32 Toroidalspule32 toroidal coil
33 Achse (Toroidalspule)33 axis (toroidal coil)
34 Spulenstrom 35 Magnetfeld (Wicklung 31 )34 coil current 35 magnetic field (winding 31)
36,37 Feldgebiet 36.37 field area

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen zwei voneinander beabstandeten Körpern (10, 12; 25, 26), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die beiden Körper (10, 12; 25, 26) eine steuerbare, ein Feldverdrängungsgebiet (22) auf- weisende Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) gebracht wird, und dass durch eine entsprechende Ansteuerung der Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) das zwischen den beiden Körpern (10, 12; 25, 26) herrschende Magnetfeld (1 1 ) auf vorbestimmte Weise aus dem Feldverdrängungsgebiet (22) der Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) verdrängt wird.1. A method for influencing the magnetic coupling between two spaced-apart bodies (10, 12, 25, 26), characterized in that between the two bodies (10, 12, 25, 26) a controllable, a field displacement area (22) pointing field displacement device (13, 18, 30) is brought, and that by a corresponding control of the field displacement device (13, 18, 30) between the two bodies (10, 12; 25, 26) prevailing magnetic field (1 1) in a predetermined manner from the field displacement region (22) of the field displacement device (13, 18, 30) is displaced.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen den beiden Körpern (10, 12; 25, 26) an- oder abgeschaltet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the field displacement device (13, 18, 30) for influencing the magnetic coupling between the two bodies (10, 12, 25, 26) is switched on or off.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen den bei- den Körpern (10, 12; 25, 26) periodisch an- und abgeschaltet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the field displacement device (13, 18, 30) for influencing the magnetic coupling between the two bodies (10, 12, 25, 26) periodically switched on and off.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) zur Beeinflussung der magnetischen Kopplung zwischen den beiden Körpern (10, 12; 25, 26) in der Stärke der Feldverdrängung verändert wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the field displacement device (13, 18, 30) for influencing the magnetic coupling between the two bodies (10, 12, 25, 26) is changed in the strength of the field displacement.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Er- zeugung des Feldverdrängungsgebietes (22) wenigstens eine in sich geschlossene To- roidalspule (15; 19, 20, 21 , 19', 20', 21 '; 32) verwendet wird. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that to generate the field displacement region (22) at least one self-contained tidal coil (15; 19, 20, 21, 19 ', 20', 21 '; 32) is used.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vektorpotential (AΓ D) durch eine innerhalb der wenigstens einen Toroidalspule (32) in Richtung der Achse (33) der Toroidalspule (32) verlaufende stromdurchflossene Wicklung (31 ) beeinflusst wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the vector potential (A Γ D) by a within the at least one Toroidalspule (32) in the direction of the axis (33) of the Toroidalspule (32) extending current-carrying winding (31) is influenced.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Körper (1 ü, 1 2; 25, 2b) ein Permanentmagnet (10, 12) ist.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the body (1 ü, 1 2; 25, 2b) is a permanent magnet (10, 12).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Körper (10, 1 2) Permanentmagneten sind.8. The method according to claim 7, characterized in that both bodies (10, 1 2) are permanent magnets.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigs- tens einer der Körper (10, 1 2; 25, 26) eine elektromagnetische Spule (25, 26) ist.9. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the body (10, 1 2, 25, 26) is an electromagnetic coil (25, 26).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beide Körper (25, 26) e- lektromagnetische Spulen sind.10. The method according to claim 9, characterized in that both bodies (25, 26) e- lektromagnetische coils.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Steuern der Feldverdrängungsvorrichtung (1 3, 18, 30) eine Steuerung (24) verwendet wird.1 1. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that for controlling the field displacement device (1 3, 18, 30), a controller (24) is used.
1 2. Feldverdrängungsvorrichtung (1 3, 18, 30) zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldverdrängungsvorrichtung (1 3, 18, 30) ein Raumgebiet definiert, in welchem eine magnetische Induktionsflussdichte B mit divB=0 herrscht, und in dessen Aussenraum ein Vektorpotential A mit rotA=0 und B=O vorliegt.1 2. Field displacement device (1 3, 18, 30) for carrying out the method, characterized in that the field displacement device (1 3, 18, 30) defines a space region in which a magnetic induction flux density B with divB = 0 prevails, and in the Outside a vector potential A with rotA = 0 and B = O is present.
13. Feldverdrängungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldverdrängungsvorrichtung (13, 18, 30) wenigstens eine Toroidalspule (1 5; 19,..,21 ; 19',..,2T; 32) umfasst deren inneres Magnetfeld ringförmig geschlossen ist und deren äusseres Magnetfeld verschwindet.13. field displacement device according to claim 12, characterized in that the field displacement device (13, 18, 30) at least one Toroidalspule (1 5, 19, .., 21; 19 ', .., 2T; 32) whose inner magnetic field is closed annularly and whose outer magnetic field disappears.
14. Feldverdrängungsvorrichtung nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der wenigstens einen Toroidalspule (32) eine in Richtung der Achse (33) der To- roidalspule (32) verlaufende mit Strom beaufschlagbare Wicklung (31 ) angeordnet ist.14. field displacement device according to claim 1 3, characterized in that within the at least one Toroidalspule (32) in the direction of the axis (33) of the tidal coil (32) extending current-loadable winding (31) is arranged.
15. Feldverdrängungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ebene unmittelbar aneinander grenzend mehrere Toroidalspulen (1 5; 19,..,21 ; 19',..,2T) konzentrisch ineinander angeordnet sind.15. field displacement device according to claim 13, characterized in that in a plane immediately adjacent to each other several Toroidalspulen (1 5; 19, .., 21; 19 ', .., 2T) are arranged concentrically with each other.
16. Feldverdrängungsvorrichtung nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass in zwei übereinander angeordneten Ebenen jeweils unmittelbar aneinander grenzend mehrere Toroidalspulen (15; 19,..,21 ; 19',..,2V) konzentrisch ineinander angeordnet sind.16. field displacement device according to claim 1 5, characterized in that in two superimposed planes each directly adjacent to each other several Toroidalspulen (15; 19, .., 21; 19 ', .., 2V) are arranged concentrically with each other.
17. Feldverdrängungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Toroidalspule(n) (1 5; 19,..,21 ; 19',..,2V; 32) bzw. die Wicklung (31 ) an eine Stromversorgung (23) angeschlossen ist (sind), die ihrerseits von einer Steuerung (24) gesteuert wird. 17. field displacement device according to one of claims 12 to 16, characterized in that the Toroidalspule (s) (1 5; 19, .., 21; 19 ', .., 2V; 32) and the winding (31) to a Power supply (23) is connected (are), which in turn is controlled by a controller (24).
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