AT400779B - Magnetsystem - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Magnetsystem zur Erzeugung von zu einer Symmetrieebene überwiegend parallel, auf paramagnetische und auf ferromagnetisch-paramagnetische Körper anadynamisch wirkenden Kräften, wobei das Magnetfeld überwiegend senkrecht zur Symmetrieebene liegt und ohne Verwendung von formenden Eisenkernen überwiegend bzw. ausschliesslich durch Anordnung, Querschnittsform und Stromfluss der Erregerspulen ausgebildet wird und die Erregerspulen insgesamt aus vier gestreckten, im Vergleich zu den an den Spulenenden befindlichen Wickelköpfen langen, zueinander und zur Symmetneebene parallelen Leiterblöcken bestehen. 



   Magnetische Kraftfelder, die in ihrer Wirkungsrichtung über einen beachtlichen Bereich konstant sind oder abnehmen, sind seit langem bekannt. Ihre Vorteile liegen in der Möglichkeit, stabile Gleichgewichte zwischen magnetischen Kräften und andersartigen Gegenkräften wie   z. B.   der Schwerkraft auf magnetisierbare Körper sicherzustellen. Dies wird   z. B.   in der Magnetscheidung genutzt. Ein ebenes anadynamisches Kraftfeld, das auf einen paramagnetischen Körper in x-Richtung wirkt, ist In Anlehnung an die US-PS 2, 056, 426 durch 
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 gekennzeichnet, wenn B den Betrag der örtlichen magnetischen Flussdichte bedeutet. Werden derartige Felder wie derzeit üblich mittels Eisenpolkonfogurationen hervorgerufen, sind sie In ihrer Höhe, aber auch In Ihrer Ausdehnung wegen auftretender Eisensättigung stark beschränkt.

   Eisenpollose Spulen -besonders wenn sie supraleitend ausgeführt werdenermöglichen demgegenüber höhere und   grossvolumige   Kraftfelder. Dabei können ferromagnetische Strukturen zur Flussrückführung und Schirmung sowie zur Verminderung des Erregeraufwandes dienen, sie sind aber im Bereich des gewünschten Kraftfeldraumes nicht feldformend. Vielmehr wird der Verlauf des Magnetfeldes durch Form und Lage der Erregerspulen bestimmt. Dies wird beispielsweise in der AT-PS 379525 beansprucht. In dieser werden allerdings keine Angaben bezüglich Lage der Erregerspulen zwecks Sicherstellung eines spezifischen Kraftfeldverlaufes gemacht. 



   Erfindungsgemäss lässt sich nun ein anadynamischer Kraftfeldverlauf dadurch erzielen. dass die Stromschwerpunkte der zueinander parallelen Leiterblöcke die Eckpunkte eines in einer senkrecht zu denkenden Schnittebene liegenden Trapezes, das den nutzbaren anadynamischen Kraftbereich umfasst, bilden. Daraus resultiert eine einfache und letztlich kostengünstige Ausführung des Magnetsystems, insbesondere wenn es supraleitend ausgeführt werden soll. 



   Fig. 1 zeigt ein aus langgestreckten Teilspulen bestehendes erfindungsgemässes Spulensystem im Ausschnitt. Der nutzbare Kraftfeldraum liegt   z. B.   beidseitig der Symmetrieebene (1), nahe der das Kraftfeld auf einen oder mehrere paramagnetische bzw.   ferromagnetisch-paramagnetische   Körper (2) wirkt. Die an sich gewünschte   Wirkungsrichtung -nämlich parallel   zur x-Achse, wird durch ausserhalb der Symmetneebene stets zwangsläufig auftretende, mässige zusätzliche Kraftkomponenten in y-Richtung verzerrt ; das zulässige Ausmass der Verzerrung bestimmt die Ausdehnung des nutzbaren Kraftfeldraumes in y-Richtung. 



  Das langgestreckte Spulensystem umfasst jedenfalls den nutzbaren   Kraftfeldraum -wie   in der AT-PS 379525   ausgeführt- zumindest   teilweise und wird in Form von vier Leiterblöcken (3) realisiert. 



  Selbstverständlich muss ein insgesamt geschlossener Stromkreis im Spulensystem gesichert sein, d. h. es muss die Summe aller Einzelströme Null ergeben. An den Spulenenden sind entsprechende Wickelköpfe vorzusehen. Diese müssen so ausgebildet sein, dass keine störenden zusätzlichen Magnetfelder entstehen Dies lässt sich   z. B.   durch Aufbiegen der Wickelköpfe derart erreichen, dass die Störfelder ihrer Grösse nach beschrankt bleiben, und der kraftwirksame gestreckte Teil der Spulen genügend lang gehalten wird. Nur dieser gestreckte Teil ist in Fig. 1 ersichtlich und betnfft den Erfindungsgegestand.

   Die Magnetfeldvektoren In der Symmetrieebene des Kraftfeldraumes stehen normal zur Kraftwirkungsrichtung, also parallel zur yAchse, da die Individuellen Leiterblöcke (3) symmetrisch zur Symmetrieebene (1) liegen und überdies zu Ihr symmetnsche Ströme führen. Die gegenseitigen Abstände der Stromschwerpunkte (4), (5), (6), (7) sind 
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 strom In allen vier   Einzelblöcken   (3) gleiche Grösse besitzt. Die Amperewindungszahl bestimmt das Kraftniveau. 



   Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein   erfindungsgemässes Spulensystem   mit den vier Stromschwerpunkten   (4, 5, 6. 7).   die in den Eckpunkten eines gedachten Trapezes, In dessen Inneren sich der nutzbare Kraftfeldraum befindet, liegen. Die Stromnchtung in den den auf einer Parallelseite weiter von der Symmetneebene (1) entfernt liegenden Stromschwerpunkten (4) und (5) entsprechenden   Leiterblöcken   

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 (3) ist derjenigen in den den auf der anderen Parallelseite näher zur Symmetrieebene (1) gelegenen Stromschwerpunkten (6) und (7) entsprechenden Leiterblöcken (3) entgegengesetzt.

   Die Kraftrichtung ist dabei stets in Richtung des ansteigenden Magnetfeldes -also zu den näher zur Symmetrieebene (1) gelegenen Stromschwerpunkten (6), (7) hin-zu sehen, sofern paramagnetische und ferromagnetischparamagnetischer Körper (2) betrachtet werden. Derartige Körper (2) sehen also eine Kraft zur Schmalseite des gedachten Trapezes hin. 



   Ein besonders gleichmässig anadynamischer, linear in einem weiten Bereich in Richtung der wirkenden Kraft mässig abfallender Kraftfeldverlauf auf paramagnetische Körper (2) mit vergleichsweise kleinen störenden Kraftkomponenten in y-Richtung ausserhalb der Symmetriebene (1) ist erfindungsgemäss erzielbar, wenn ein Abstandverhältnis zwischen den auf konvergierenden Seiten liegenden Stromschwerpunkten (4) und (6) bzw. (5) und (7) In x-Richtung,   d. h. parallel   zur Symmetrieebene   (1),   sowie zwischen den auf Parallelseiten liegenden Stromschwerpunkten (4) und (5), (6) und (7) in y-Richtung,   d. h.   orthogonal zur Symmetrieebene (1), von 1. 9 : 1, 65 : 1 bis hinunter zu   1, 8 : 1, 5 : 1 eingehalten   wird. 



   Eine weitere Feineinstellung des Kraftfeldverlaufes lasst sich durch geeignete Wahl der Querschnittsform der einzelnen Leiterblöcke (3) erzwingen. Allenfalls können Einzelblöcke unterteilt werden. Die beanspruchte Einhaltung der gegenseitigen Stromschwerpunktsabstände ist aber in jedem Fall zwingend. Dies gilt auch bel Verwendung von nicht kraftfeldformenden ferromagnetischen Flussrückschlussstrukturen ausserhalb des Spulensystems. 



  

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Magnetsystem zur Erzeugung von zu einer Symmetrieebene überwiegend parallel, auf paramagneti- sche und auf ferromagnetisch-paramagnetische Körper anadynamisch wirkenden Kräften, wobei das Magnetfeld überwiegend senkrecht zur Symmetrieebene liegt und ohne Verwendung von formenden Eisenkernen überwiegend bzw. ausschliesslich durch Anordnung, Querschnittsform und Stromfluss der Erregerspulen ausgebildet wird und die Erregerspulen insgesamt aus vier gestreckten, im Vergleich zu den an den Spulenenden befindlichen Wickelköpfen langen, zueinander und zur Symmetrieebene parallelen Leiterblöcken bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschwerpunkte (4), (5). (6), (7) der Leiterblöcke (3) in einer gedachten senkrechten Schnittebene die Eckpunkte eines Trapezes bilden, das den nutzbaren anadynamischen Kraftbereich umfasst, wobei die den auf einer Parallel seite weiter von der Symmetrieebene (1) entfernt liegenden Stromschwerpunkten (4), (5) entsprechenden Summenströme der jeweiligen Leiterblöcke (3) zueinander gleiche, aber entgegengesetzte Richtung aufweisen wie die den auf der anderen Parallelseite näher zur Symmetrieebene (1) gelegenen Stromschwerpunkte (6), (7) entsprechenden Summenströme der jeweiligen Leiterblöcke (3), und überdies alle Summenströme von gleicher Grösse sind.
2. 2. Magnetsystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitigen Abstände der auf konvergierenden Seiten liegenden Stromschwerpunkte (4, 6 ; 5, 7) sich zum Abstand zwischen den Strom- schwerpunkten (4. 5 ; 6, 7) in den Parallelseiten verhalten wie 1, 9 : 1, 65 : 1 bis 1, 8 : 1, 5 : 1.