DE102011018675A1 - Device for active manipulation of floating electrically conductive substance e.g. liquid metal melt in high-frequency alternating electromagnetic field, has primary winding and secondary winding that are separated at specified angle - Google Patents

Device for active manipulation of floating electrically conductive substance e.g. liquid metal melt in high-frequency alternating electromagnetic field, has primary winding and secondary winding that are separated at specified angle Download PDF

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Inventor
Dr.-Ing. Minchenya Vitaly
Dr.-Ing. habil. Karcher Christian
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Technische Universitaet Ilmenau
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Technische Universitaet Ilmenau
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    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces

Abstract

The device has a conductor loop (10) comprising an electrical contact (11), a primary winding (12) and a secondary winding (13). The primary winding and secondary winding are separated at an angle of 0-90[deg] . The primary winding of the electrical conductor loop is arranged at spatial orientation in order to act on the electrically conductive substance (14). The primary and secondary winging are aligned in preset manner in order to adapt the primary high-frequency electromagnetic alternating field. An independent claim is included for method for active manipulation of floating electrically conductive substance in high-frequency alternating electromagnetic field.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur aktiven Manipulation einer elektrisch leitfähigen Substanz, die einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist. Dabei soll der Begriff „Manipulation” im Folgenden die Stabilisierung der freien Oberfläche einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz, das Positionieren einer bestimmten Menge einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz sowie das Kontrollieren der Bewegung und der induktiven Erwärmung einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz jeweils in einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld umfassen.The present invention relates to an apparatus and a method for the active manipulation of an electrically conductive substance which is exposed to a high-frequency alternating electromagnetic field. In the following, the term "manipulation" is intended to stabilize the free surface of a preferably floating electrically conductive substance, to position a certain amount of a preferably floating electrically conductive substance and to control the movement and the inductive heating of a preferably floating electrically conductive substance in each case high-frequency electromagnetic alternating field.

In der Elektroprozesstechnik und Metallurgie werden hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder zur Formung von freien Oberflächen einer elektrisch leitfähigen Substanz eingesetzt. Es ist bekannt, dass hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder in eine elektrisch gut leitfähige Substanz, wie beispielsweise eine Flüssigmetallschmelze, aufgrund des sogenannten Skin-Effekts nicht und nur beschränkt auf die sogenannte Skintiefe eindringen können. Damit beschränken sich die Wirkungen des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds unmittelbar auf die freie Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz. Durch das elektromagnetische Wechselfeld werden sogenannte Wirbelströme induziert, die in unmittelbarer Nähe der freien Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz fließen. Nach den bekannten physikalischen Phänomenen der Magnetofluiddynamik Wechselwirken die induzierten Wirbelströme mit dem angelegten elektromagnetischen Wechselfeld und erzeugen sogenannte Lorentzkräfte in der elektrisch leitfähigen Substanz. Diese Lorentzkräfte wirken ebenfalls nur in unmittelbarer Umgebung der freien Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz. Man spricht deshalb auch von einem elektromagnetischen Druck, der vom elektromagnetischen Wechselfeld aus auf die freie Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz ausgeübt wird.In electrical process engineering and metallurgy, high-frequency electromagnetic alternating fields are used for shaping the free surfaces of an electrically conductive substance. It is known that high-frequency electromagnetic alternating fields in an electrically highly conductive substance, such as a liquid metal melt, due to the so-called skin effect can not and only limited to the so-called skin depth penetrate. Thus, the effects of the high-frequency alternating electromagnetic field are limited directly to the free surface of the electrically conductive substance. The alternating electromagnetic field induces so-called eddy currents, which flow in the immediate vicinity of the free surface of the electrically conductive substance. After the known physical phenomena of magnetic fluid dynamics, the induced eddy currents interact with the applied alternating electromagnetic field and generate so-called Lorentz forces in the electrically conductive substance. These Lorentz forces also act only in the immediate vicinity of the free surface of the electrically conductive substance. Therefore, one speaks of an electromagnetic pressure exerted by the alternating electromagnetic field on the free surface of the electrically conductive substance.

Es ist bekannt, dass dieser elektromagnetische Druck dazu eingesetzt werden kann, um die elektrisch leitfähige Substanz z. B. beim Schwebeschmelzen oder bei der physikalischen Dampfabscheidung vollständig zu levitieren, oder z. B. bei Kalttiegelverfahren eine Semi-Levitation zu erzielen oder z. B. bei der elektromagnetischen Spaltabdichtung ein Auslaufen der Flüssigmetallschmelze aus einem Behälter unter Schwerkrafteinfluss zu verhindern. Der Hintergrund all dieser Anwendungen ist, dass die elektromagnetische Krafteinkopplung berührungsfrei erfolgt und somit besonders für heiße, chemisch aggressive Metallschmelzen eingesetzt werden kann.It is known that this electromagnetic pressure can be used to the electrically conductive substance z. B. levitation melting or in the physical vapor deposition completely levitate, or z. B. in cold crucible method to achieve a semi-levitation or z. B. in the electromagnetic gap seal to prevent leakage of the liquid metal melt from a container under the influence of gravity. The background of all these applications is that the electromagnetic force coupling takes place without contact and can thus be used especially for hot, chemically aggressive molten metals.

Es ist jedoch auch bekannt, dass solche elektromagnetisch geformten Oberflächen von elektrisch leitfähigen Substanzen verstärkt zu Instabilitäten neigen. Beispielsweise kann eine vollständig levitierte Menge einer Metallschmelze bei einem bestimmten Schwellenwert des elektromagnetischen Drucks an der freien Oberfläche durch angefachte sogenannte Maxwellkräfte in eine starke Rotationsbewegung versetzt werden. Die dadurch induzierten Zentrifugalkräfte bewirken eine starke Änderung der freien Oberfläche der levitierten Schmelzenmenge. Damit einher geht aufgrund des so genannten Skin-Effekts eine starke räumliche Änderung des angelegten elektromagnetischen Wechselfelds, wodurch der Levitationsprozess zusammenbricht. Daneben können bei einem bestimmten Schwellenwert des an der freien Oberfläche angelegten elektromagnetischen Drucks semi-levitierte Flüssigmetalltropfen zu starken Oszillationen angeregt werden, die bis zum Zerreißen der Tropfen führen. Hierdurch bricht der Semi-Levitationsprozess ebenfalls zusammen. Schließlich kann beim elektromagnetischen Spaltabdichten die ebene freie Oberfläche eines Flüssigmetalls zu Pinchinstabilitäten angeregt werden. Dabei bilden sich fingerförmige Vertiefungen an der Oberfläche aus, welche die elektromagnetische Abdichtwirkung zusammenbrechen lassen.However, it is also known that such electromagnetically shaped surfaces of electrically conductive substances tend increasingly to instabilities. For example, at a certain threshold level of electromagnetic pressure at the free surface, a fully levitated amount of a molten metal may be caused to rotate strongly by fanned so-called Maxwell forces. The centrifugal forces induced thereby cause a large change in the free surface of the levitated amount of melt. This is due to the so-called skin effect, a strong spatial change of the applied electromagnetic alternating field, whereby the levitation process collapses. In addition, at a certain threshold of electromagnetic pressure applied to the free surface, semi-levitated liquid metal droplets can be excited to strong oscillations leading to rupture of the droplets. This also breaks down the semi-levitation process. Finally, in electromagnetic gap sealing, the planar free surface of a liquid metal can be excited to pinch instabilities. In the process, finger-shaped depressions form on the surface, which cause the electromagnetic sealing effect to collapse.

Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Anordnungen und Verfahren bekannt, mit denen solche Instabilitäten von freien Oberflächen elektrisch leitfähiger Substanzen verhindert oder der Schwellenwert des elektromagnetischen Drucks für das Einsetzen der Instabilitäten deutlich erhöht werden soll. Dabei werden zum einen spezielle geometrische Anordnungen von elektromagnetischen Induktoren zur Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfelds vorgeschlagen. Zum anderen werden Anordnungen vorgeschlagen, bei denen dem primären elektromagnetischen Wechselfeld weitere statische oder zeitabhängige elektromagnetische Felder überlagert werden.A number of arrangements and methods are known from the prior art, with which such instabilities of free surfaces of electrically conductive substances prevented or the threshold value of the electromagnetic pressure for the onset of instabilities should be significantly increased. In this case, on the one hand, special geometric arrangements of electromagnetic inductors for generating the electromagnetic alternating field are proposed. On the other hand, arrangements are proposed in which the primary electromagnetic alternating field is superimposed by further static or time-dependent electromagnetic fields.

In der Veröffentlichung US 5,394,432 wird zur Stabilisierung einer zu levitierenden Flüssigmetallschmelze vorgeschlagen, eine bestimmte Anzahl von Segmenten aus elektrisch leitfähigem Festkörpermaterial in der felderzeugenden Spule derart zu platzieren, dass ein Dämpfungseffekt auf Formänderungen der levitierten Flüssigmetallschmelze ausgeübt wird. Der Nachteil der Anordnung ist, dass es sich lediglich um eine passive Stabilisierungsmaßnahme handelt, bei der keinerlei aktive Kontrolle möglich ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei einer Veränderung des Schmelzvolumens oder bei einer Änderung der Schmelzenzusammensetzung die spezielle Form und die Anordnung der Segmente ebenfalls geändert werden müssen.In the publication US 5,394,432 For stabilizing a liquid metal melt to be levitated, it is proposed to place a certain number of segments of electrically conductive solid material in the field-generating coil in such a way that a damping effect is exerted on changes in shape of the levitated liquid metal melt. The disadvantage of the arrangement is that it is only a passive stabilization measure in which no active control is possible. Another disadvantage is that if the melt volume is changed or the composition of the melt changes, the specific shape and arrangement of the segments must also be changed.

In der Offenlegungsschrift WO 01/26424 A1 wird als Stabilisierungsmaßnahme vorgeschlagen, dem hochfrequenten elektromagnetischen Primärfeld ein weiteres starkes magnetisches Gleichfeld zu überlagern, das durch einen starken Feldgradienten gekennzeichnet ist. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Erzeugung solch starker statischer Magnetfelder mit hohem Feldgradienten sehr aufwändig und teuer ist. Außerdem gelingt durch diese Anordnung keine Stabilisierung von Oberflächeninstabilitäten, die durch geringe Anwachsraten gekennzeichnet sind. In the published patent application WO 01/26424 A1 is proposed as a stabilization measure to superimpose the high-frequency electromagnetic primary field another strong magnetic constant field, which is characterized by a strong field gradient. The disadvantage of this method is that the generation of such strong static magnetic fields with high field gradients is very complicated and expensive. In addition, this arrangement does not stabilize surface instabilities, which are characterized by low growth rates.

In den Veröffentlichungen WO 2006/128532 A1 , US 5,150,272 und WO 2006/021245 wird als Stabilisierungsmaßnahme vorgeschlagen, dem hochfrequenten elektromagnetischen Primärfeld weitere elektromagnetische Wechselfelder zu überlagern, die durch in spezieller Weise angeordnete weitere elektromagnetische Induktoren erzeugt werden. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine sehr aufwändige und teure Speisespannungsquelle und elektromagnetische Schwingkreise zur Erzeugung der notwendigen elektrischen Ströme mit unterschiedlichen Frequenzen installiert werden müssen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine solche Anordnung mit mehreren Speiseströmen unterschiedlicher Frequenz schwer regelbar ist und sich die Frequenzen der Speiseströme während des Levitationsprozesses nicht verändern lassen. Somit ist auch bei diesem Verfahren die Möglichkeit der aktiven Kontrolle sehr eingeschränkt.In the publications WO 2006/128532 A1 . US 5,150,272 and WO 2006/021245 is proposed as a stabilization measure to superimpose the high-frequency primary electromagnetic field more electromagnetic alternating fields, which are generated by specially arranged in further electromagnetic inductors. The disadvantage of this method is that a very complex and expensive supply voltage source and electromagnetic resonant circuits for generating the necessary electrical currents with different frequencies must be installed. Another disadvantage of this method is that such an arrangement with multiple feed streams of different frequencies is difficult to control and the frequencies of the feed streams can not be changed during the levitation process. Thus, even with this method, the possibility of active control is very limited.

In der Veröffentlichungsschrift WO 2006/087463 A1 wird als Stabilisierungsmaßnahme vorgeschlagen, dem hochfrequenten elektromagnetischen Primärfeld ein starkes homogenes magnetisches Gleichfeld zu überlagern. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen in der ebenfalls aufwändigen Stromversorgung für die Erzeugung des magnetischen Gleichfelds und der Tatsache, dass durch ein homogenes Gleichfeld nur Oberflächeninstabilitäten gedämpft werden können, die in eine bestimmte bevorzugte Raumrichtung wachsen.In the publication font WO 2006/087463 A1 is proposed as a stabilization measure to superimpose the high frequency electromagnetic primary field, a strong homogeneous DC magnetic field. The disadvantages of this method consist in the equally complex power supply for the generation of the DC magnetic field and the fact that can be damped by a homogeneous DC field only surface instabilities that grow in a particular preferred spatial direction.

In der Veröffentlichung US 2,957,064 wird als Stabilisierungsmaßnahme vorgeschlagen, in die Levitationsanordnung an bestimmten Stellen passive Festkörperelemente wie Ringe, Zylinder, Scheiben oder Stäbe aus gut elektrisch leitfähigen Material einzubauen. Die Wirkweise dieser passiven Elemente besteht darin, dass in ihnen durch das hochfrequente elektromagnetische Primärfeld elektrische Wirbelströme induziert werden, die selbst ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugen. Dieses sekundäre elektromagnetische Wechselfeld kann die Wirkung des elektromagnetischen Primärfelds an diesen Stellen abschwächen oder gänzlich kompensieren. Dadurch können an diesen Stellen keine elektromagnetisch induzierten Oberflächeninstabilitäten in der levitierten Flüssigmetallschmelze angefacht werden. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es sich nur um eine passive Maßnahme handelt und dass bei einer Änderung des Volumens der zu levitierenden Schmelze die Bauform des Elements oder die Anordnung des Elements geändert werden muss.In the publication US 2,957,064 is proposed as a stabilization measure to incorporate passive solid state elements such as rings, cylinders, disks or rods of good electrically conductive material in the levitation at certain points. The mode of action of these passive elements is that in them by the high-frequency electromagnetic primary field electrical eddy currents are induced, which themselves generate an electromagnetic alternating field. This secondary alternating electromagnetic field can attenuate or completely compensate for the effect of the primary electromagnetic field at these locations. As a result, no electromagnetically induced surface instabilities in the levitated liquid metal melt can be fanned at these points. The disadvantage of this method is that it is only a passive measure and that when changing the volume of the melt to be levitated, the design of the element or the arrangement of the element must be changed.

Wie in EP 0691163 B1 beschrieben, ist außerdem ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen bekannt, bei dem ein magnetisches Wechselfeld die Metallteile in Dickenrichtung durchdringt, um eine Wirbelstromerwärmung durchzuführen. Dabei wird ein zweites magnetisches Wechselfeld angewendet, das in Bezug auf das erste magnetische Wechselfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch kann in den Metallteilen eine bestimmte Temperaturverteilung realisiert werden. Die in EP 0691163 B1 beschriebene Methode kann jedoch nicht an zeitliche Formveränderung der Metallteile oder der elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten angepasst werden. Der Anwendungsbereich dieses Verfahrens ist auf die Kontrolle der Temperaturverteilung in statischen Festkörperteilen beschränkt.As in EP 0691163 B1 Further, there is known a method for joining metal parts, in which an alternating magnetic field penetrates the metal parts in the thickness direction to perform eddy current heating. In this case, a second alternating magnetic field is applied, which is directed opposite with respect to the first alternating magnetic field. As a result, a specific temperature distribution can be realized in the metal parts. In the EP 0691163 B1 However, the method described can not be adapted to temporal change in shape of the metal parts or the electrically conductive liquids. The scope of this method is limited to the control of the temperature distribution in static solid particles.

Schließlich ist aus der DE 10 2009 042 972 A1 ein Verfahren zur Stabilisierung einer elektrisch leitfähigen Substanz bekannt, das durch ein Mittel zur aktiven räumlichen Modifikation des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes realisiert wird, welches im Wirkungsbereich des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds angeordnet wird. Das Mittel zur aktiven räumlichen Modifikation des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes ist in einer bevorzugten Ausführungsform eine elektrische Leiterschleife. Dabei werden eine oder mehrere dieser elektrischen Leiterschleifen nach einem vorgegebenen Schema in der Nähe der elektrisch leitfähige Substanz angeordnet, welche dem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Diese elektrischen Leiterschleifen zur räumlichen Modifikation des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds verfügen über keine eigene Stromversorgung. Ein elektrischer Stromfluss in der elektrischen Leiterschleife wird allein durch die bekannte physikalische Erscheinung der elektromagnetischen Induktion aufgrund der Wirkung des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds hervorgerufen. Der in der elektrischen Leiterschleife induzierte elektrische Stromfluss generiert wiederum sein eigenes sekundäres elektromagnetisches Wechselfeld. Nach der bekannten Lenzschen Regel wirkt dieses sekundäre elektromagnetische Wechselfeld derart, dass es seine Ursache – das von außen aufgeprägte primäre elektromagnetische Wechselfeld – abschwächt. Die damit verbundene Änderung der räumlichen Verteilung des primären elektromagnetischen Wechselfelds bewirkt eine Änderung des elektromagnetischen Drucks, der auf die freie Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz wirkt. Die in der DE 10 2009 042 972 A1 vorgestellte Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass der aktive Teil der Leiterschleife gleichzeitig an die elektrisch leitfähige Substanz und an das primäre magnetische Wechselfeld angepasst werden muss. Die Stärke des von der Leiterschleife generierten magnetischen Wechselfeld ist von der räumlichen Orientierung der Schleife im primären magnetischen Wechselfeld stark abhängig. Das begrenzt die Möglichkeiten der Anordnung der Leiterschleife und die resultierende Wirkung des durch sie erzeugten magnetischen Sekundärfeldes. Dadurch wird auch der resultierende Effekt der aktiven räumlichen Modifikation des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes stark eingeschränkt.Finally, out of the DE 10 2009 042 972 A1 a method for stabilizing an electrically conductive substance is known, which is realized by a means for active spatial modification of the high-frequency electromagnetic alternating field, which is arranged in the effective range of the high-frequency alternating electromagnetic field. The means for active spatial modification of the high-frequency electromagnetic alternating field is in a preferred embodiment, an electrical conductor loop. In this case, one or more of these electrical conductor loops are arranged according to a predetermined pattern in the vicinity of the electrically conductive substance, which is exposed to the high-frequency alternating electromagnetic field. These electrical conductor loops for the spatial modification of the high-frequency alternating electromagnetic field do not have their own power supply. An electrical current flow in the electrical conductor loop is caused solely by the known physical phenomenon of the electromagnetic induction due to the effect of the high-frequency alternating electromagnetic field. The electrical current flow induced in the electrical conductor loop in turn generates its own secondary electromagnetic alternating field. According to the well-known Lenz's rule, this secondary alternating electromagnetic field acts in such a way that it attenuates its cause - the primary electromagnetic alternating field impressed from the outside. The associated change in the spatial distribution of the primary alternating electromagnetic field causes a change in the electromagnetic pressure on the free Surface of the electrically conductive substance acts. The in the DE 10 2009 042 972 A1 However, the presented arrangement has the disadvantage that the active part of the conductor loop must be adapted simultaneously to the electrically conductive substance and to the primary alternating magnetic field. The strength of the alternating magnetic field generated by the conductor loop is strongly dependent on the spatial orientation of the loop in the primary alternating magnetic field. This limits the possibilities of arrangement of the conductor loop and the resulting effect of the secondary magnetic field generated by it. As a result, the resulting effect of the active spatial modification of the high-frequency electromagnetic alternating field is severely limited.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen es auf einfache Art und Weise gelingt, die freie Oberfläche einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz, die einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist, aktiv zu stabilisieren, eine bestimmte Menge einer elektrisch leitfähigen Substanz berührungsfrei aktiv zu positionieren sowie die Bewegung und die induktive Erwärmung der freien Oberfläche einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz aktiv zu kontrollieren.Object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a device and a method with which it is possible in a simple manner, the free surface of a preferably floating electrically conductive substance, the high-frequency alternating electromagnetic field is exposed to actively stabilize, to actively position a certain amount of an electrically conductive substance without contact and actively control the movement and the inductive heating of the free surface of a preferably floating electrically conductive substance.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs und verfahrensseitig durch die Merkmale des siebten Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen zwei bis sechs gekennzeichnet, während bevorzugte weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Patentansprüchen sieben bis neun angegeben sind.According to the invention, this object is achieved on the device side by the features of the first patent claim and on the method side by the features of the seventh patent claim. Preferred further embodiments of the device according to the invention are characterized in the claims two to six, while preferred further embodiments of the method according to the invention are given in the claims seven to nine.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, näher erläutert wird. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description part, in which the invention with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals designate like parts, is explained in more detail. Show it:

1 – eine elektrische Leiterschleife mit einer ersten Wicklung im Arbeitsmodus (Kurzschlussmodus) 1 An electrical conductor loop with a first winding in working mode (short-circuit mode)

2 – eine elektrische Leiterschleife mit einer ersten Wicklung im Bereitschaftsmodus 2 - An electrical conductor loop with a first winding in standby mode

3 – eine elektrische Leiterschleife mit einer ersten und einer zweiten Wicklung im Arbeitsmodus (Kurzschlussmodus) 3 An electrical conductor loop with a first and a second winding in working mode (short-circuit mode)

4 – eine elektrische Leiterschleife mit einer ersten und einer zweiten Wicklung im Bereitschaftsmodus 4 - An electrical conductor loop with a first and a second winding in standby mode

5 – den Feldlinienverlauf um eine levitierte elektrisch leitfähige Substanz in einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld mit einer Gegenspule 5 - The field line course around a levitated electrically conductive substance in a high-frequency electromagnetic alternating field with a counter coil

6 – zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Zug- oder Druckeffekt 6 - Two embodiments of the device according to the invention with tensile or pressure effect

7 – eine Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit symmetrisch angeordneten ersten Wicklungen 7 - An embodiment of the device according to the invention with symmetrically arranged first windings

8 – eine Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Resonanzmodus 8th - An embodiment of the device according to the invention in the resonance mode

9 – eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ferromagnetischen Einsatz in der ersten Wicklung 9 - An embodiment of the device according to the invention with a ferromagnetic insert in the first winding

10 – eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ferromagnetischen Einsatz in der ersten und zweiten Wicklung 10 - An embodiment of the device according to the invention with a ferromagnetic insert in the first and second winding

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine elektrische Leiterschleife, die mindestens eine erste und mindestens eine zweite Wicklung aufweist, die voneinander räumlich getrennt angeordnet und einen zwischen 0° und 90° einstellbaren Winkel bilden. Durch diese räumliche Anordnung ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung gleichzeitig an die manipulierte elektrisch leitfähige Substanz und an das primäre magnetische Wechselfeld anzupassen, wobei außerdem die räumliche Anordnung variabel ist und eine höhere resultierende Leistung des durch die elektrische Leiterschleife erzeugten magnetischen Sekundärfeldes realisiert werden kann.The device according to the invention comprises an electrical conductor loop which has at least one first and at least one second winding, which are arranged spatially separated from one another and form an angle which can be set between 0 ° and 90 °. By this spatial arrangement, it is possible to adapt the device according to the invention simultaneously to the manipulated electrically conductive substance and to the primary alternating magnetic field, wherein also the spatial arrangement is variable and a higher resulting power of the secondary magnetic field generated by the electrical conductor loop can be realized.

Die in den 1 und 2 dargestellten Ausführungen entsprechen den in der DE 10 2009 042 972 A1 beschriebenen Prototypen der vorliegenden Erfindung. Diese Prototypen sind in einer bevorzugten Ausführungsform elektrische Leiterschleifen (10), die mindestens eine Wicklung (12) und einen elektrischen Kontakt (11) umfassen. Sie sind vorzugsweise aus Kupfer oder Silber gefertigt. Eine oder mehrere dieser elektrischen Leiterschleifen (10) werden nach einem vorgegebenen Schema in der Nähe einer elektrisch leitfähigen Substanz, die einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist, positioniert. Nach dem Schließen des elektrischen Kontaktes (11) befindet sich die Leiterschleife in einem sogenannten Kurzschlussmodus (1). Dabei wird in der Leiterschleife ein sekundäres elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt, welches die Wirkung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes lokal fast vollständig kompensiert. Es entsteht ein elektromagnetisches Loch. In 2 befindet sich die elektrische Leiterschleife (10) im Bereitschaftsmodus. Der elektrische Kontakt (11) ist geöffnet. Dadurch wird der Stromfluss in der Leiterschleife unterbrochen und es findet keine merkliche Änderung der räumlichen Verteilung des primären hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes statt.The in the 1 and 2 illustrated embodiments correspond to those in the DE 10 2009 042 972 A1 described prototypes of the present invention. These prototypes are in a preferred embodiment electrical conductor loops ( 10 ), the at least one winding ( 12 ) and an electrical contact ( 11 ). They are preferably made of copper or silver. One or more of these electrical conductor loops ( 10 ) are positioned according to a predetermined pattern in the vicinity of an electrically conductive substance which is exposed to a high-frequency alternating electromagnetic field. After closing the electrical contact ( 11 ), the conductor loop is in a so-called short-circuit mode ( 1 ). In this case, a secondary alternating electromagnetic field is generated in the conductor loop, which effects the primary high-frequency alternating electromagnetic field locally almost completely compensated. An electromagnetic hole is created. In 2 is the electrical conductor loop ( 10 ) in standby mode. The electrical contact ( 11 ) it is open. As a result, the current flow in the conductor loop is interrupted and there is no noticeable change in the spatial distribution of the primary high-frequency alternating electromagnetic field.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den 3 und 4 dargestellt. Sie umfasst neben der bereits bekannten ersten Wicklung (12) zusätzlich eine zweite Wicklung (13) und einen elektrischen Kontakt (11). Die erste und die zweite Wicklung der elektrischen Leiterschleife sind voneinander räumlich getrennt und in einen zwischen 0° und 90° einstellbaren Winkel zueinander angeordnet. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in den Wirkungsbereich eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds gebracht, so wird in der ersten und der zweiten Wicklung ein elektrischer Stromfluss durch die bekannte physikalische Erscheinung der elektromagnetischen Induktion hervorgerufen. Dabei kann die erste Wicklung (12) der elektrischen Leiterschleife (10) jede beliebige räumliche Orientierung haben, um auf die elektrisch leitfähige Substanz zu wirken. Lediglich die zweite Wicklung (13) der Leiterschleife (10) muss auf das primäre hochfrequente elektromagnetische Wechselfeld ausgerichtet oder angepasst werden. Damit sind deutlich mehr realisierbare räumliche Ausrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich als mit der in der DE 10 2009 042 972 A1 beschriebenen Vorrichtung. Außerdem kann eine um ein Vielfaches höhere Endleistung des durch die elektrische Leiterschleife (10) erzeugten magnetischen Sekundärfeldes erzielt werden.A first embodiment of the device according to the invention is in the 3 and 4 shown. It comprises in addition to the already known first winding ( 12 ) additionally a second winding ( 13 ) and an electrical contact ( 11 ). The first and the second winding of the electrical conductor loop are spatially separated from each other and arranged in an adjustable between 0 ° and 90 ° angle to each other. If the device according to the invention is brought into the effective range of a high-frequency alternating electromagnetic field, an electrical current flow is caused in the first and the second winding by the known physical phenomenon of the electromagnetic induction. The first winding ( 12 ) of the electrical conductor loop ( 10 ) have any spatial orientation to act on the electrically conductive substance. Only the second winding ( 13 ) of the conductor loop ( 10 ) must be aligned or adjusted to the primary high-frequency alternating electromagnetic field. Thus significantly more realizable spatial orientations of the device according to the invention are possible than with the in the DE 10 2009 042 972 A1 described device. In addition, a much higher end power of the electrical conductor loop ( 10 ) generated secondary magnetic field can be achieved.

5 zeigt die Feldlinienverläufe in einer aus der DE 10 2009 042 972 A1 bekannten Vorrichtung zum Manipulieren einer levitierten elektrisch leitfähigen Substanz (14), die sich in einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld einer Levitationsspule (15) und einer Gegenspule (16) befindet, wobei die Vorrichtung im Wirkbereich des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldes mindestens ein Mittel (12) zu räumlichen Modifikation des Felds aufweist. 5 shows the field lines in one of the DE 10 2009 042 972 A1 known device for manipulating a levitated electrically conductive substance ( 14 ), which are located in a high-frequency alternating electromagnetic field of a levitation coil ( 15 ) and a counter-coil ( 16 ), wherein the device in the effective range of the high-frequency electromagnetic alternating field at least one means ( 12 ) to spatial modification of the field.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die elektrische Leiterschleife (10) mit ihren ersten und zweiten Wicklungen (12, 13) je nach Anwendung, Anordnung und Orientierung einen positiven (Druckkraft) oder negativen (Zugkraft) magnetischen Druck (6), sowie einen beidseitigen Druck (7) auf die freie Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz ausüben kann. Dies erweitert ebenfalls das Anwendungsspektrum im Vergleich mit dem in der DE 10 2009 042 972 A1 beschriebenen Prototypen, bei dem nur ein Zug-Effekt erzeugt werden kann. Die erfindungsgemäßen ersten und zweiten Wicklungen der elektrischen Leiterschleife können als Spulenkörper mit definierten Enden betrachtet werden. Die Möglichkeit der Ausübung eines positiven oder negativen Drucks auf die elektrisch leitfähigen Substanz wird dadurch gegeben, dass die elektrische Leitschleife (10) derart ausgeführt wird, dass zwischen den ersten und den zweiten Wicklungen der elektrischen Leiterschleife (10) vielfältige realisierbare Kombinationen der elektrischen Verbindung hergestellt werden können, sowie mehrere realisierbare Ausrichtungen der zweiten Wicklungen (13) relativ zum primären Hochfrequenzwechselfeld möglich sind. Dementsprechende Ausführungen sind anschaulich in der 6 und 7 dargestellt, wobei die Änderung der Ausrichtung der zweiten Wicklung (13) auch die Stromrichtung in der elektrischen Leitschleife (10) ändert. Dies führt im Endeffekt zu einem positiven (Druckkraft) oder negativen (Zugkraft) magnetischen Druck an der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz.Another aspect of the present invention is that the electrical conductor loop ( 10 ) with their first and second windings ( 12 . 13 ) Depending on the application, arrangement and orientation, a positive (compressive) or negative (tensile) magnetic pressure ( 6 ), as well as a two-sided printing ( 7 ) can exert on the free surface of the electrically conductive substance. This also expands the range of applications in comparison with that in the DE 10 2009 042 972 A1 described prototype, in which only a tensile effect can be generated. The first and second windings of the electrical conductor loop according to the invention can be considered as bobbins with defined ends. The possibility of exerting a positive or negative pressure on the electrically conductive substance is given by the fact that the electrical conduction loop ( 10 ) is carried out such that between the first and the second windings of the electrical conductor loop ( 10 ) various realizable combinations of the electrical connection can be produced, as well as several realizable alignments of the second windings ( 13 ) are possible relative to the primary high frequency alternating field. Corresponding explanations are clear in the 6 and 7 illustrated, wherein the change of the orientation of the second winding ( 13 ) also the current direction in the electrical conduction loop ( 10 ) changes. This eventually results in a positive (compressive) or negative (tensile) magnetic pressure on the surface of the electrically conductive substance.

Wie bereits erwähnt, kann die elektrische Leiterschleife (10) mit ihrer ersten und zweiten Wicklung (12, 13) je nach Anwendung in einem Arbeits- oder Bereitschaftsmodus arbeiten. Im Arbeitsmodus arbeitet sie je nach Ausführungsform im Kurzschlussmodus (siehe 1) oder im Resonanzmodus (siehe 9). Im Bereitschaftsmodus ist der elektrische Kontakt (11) geöffnet, wodurch der Stromfluss unterbrochen wird (siehe 2). Im Resonanzmodus werden durch eine geeignete Schaltungseinheit kapazitive und/oder ohmsche Widerstände in den Stromkreis der Leiterschleife zugeschaltet. Es liegt im Sinne der Erfindung, dass diese Widerstände sämtlich von außen regelbar sind. Nach den bekannten Regeln der Elektrotechnik lassen sich durch die Größenwerte dieser Widerstände sowohl die Frequenz als auch die Stromstärke des durch das primäre hochfrequente elektromagnetische Wechselfeld induzierten sekundären Stroms einstellen. Dadurch ändert sich auch die Feldstärke des sekundären elektromagnetischen Felds und folglich die Wirkung des elektromagnetischen Drucks auf die freie Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Substanz, die sich im Wirkbereich der beiden elektromagnetischen Felder befindet. Erfindungsgemäß sind der kapazitive und der ohmsche Widerstand durch eine geeignete Regeleinheit schnell steuerbar, so dass eine aktive Stabilisierung der Bewegung der freien Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Substanz erzielt werden kann.As already mentioned, the electrical conductor loop ( 10 ) with its first and second winding ( 12 . 13 ) work in a work or standby mode depending on the application. In working mode, depending on the embodiment, it works in short circuit mode (see 1 ) or in resonance mode (see 9 ). In standby mode, the electrical contact ( 11 ), thereby interrupting the flow of current (see 2 ). In resonance mode, capacitive and / or ohmic resistances are switched into the circuit of the conductor loop by a suitable circuit unit. It is within the meaning of the invention that these resistors are all controllable from the outside. According to the known rules of electrical engineering can be set by the magnitude values of these resistors, both the frequency and the current strength of the secondary high-frequency electromagnetic field induced secondary current. As a result, the field strength of the secondary electromagnetic field and consequently the effect of the electromagnetic pressure on the free surface of an electrically conductive substance, which is located in the effective range of the two electromagnetic fields. According to the invention, the capacitive and the ohmic resistance can be quickly controlled by a suitable control unit, so that an active stabilization of the movement of the free surface of an electrically conductive substance can be achieved.

Es liegt weiterhin im Sinne der Erfindung, dass die Arbeitsmodi der elektrischen Leiterschleife (10) durch eine geeignete Steuereinheit schnell und beliebig oder nach einem vorgegebenen zeitlichen Algorithmus verändert werden können.It is also within the meaning of the invention that the working modes of the electrical conductor loop ( 10 ) can be changed by a suitable control unit quickly and arbitrarily or according to a predetermined time algorithm.

In den 9 und 10 sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei denen die ersten und/oder zweiten Wicklungen über Einsätze verfügen, die aus ferromagnetischen oder aus anderen weichmagnetischen Materialien gefertigt sind. Diese Einsätze bewirken eine Erhöhung des Stromerzeugungseffektes in der elektrischen Leiterschleife bzw. des Effektes der Modifikation des hochfrequenten elektromagnetischen Primärfeldes. In the 9 and 10 Embodiments of the device according to the invention are shown, in which the first and / or second windings have inserts which are made of ferromagnetic or other soft magnetic materials. These operations cause an increase of the power generation effect in the electrical conductor loop or the effect of the modification of the high-frequency electromagnetic primary field.

Erfindungsgemäß kann die elektrische Leiterschleife (10) mit ihren ersten und zweiten Wicklungen (12, 13) auch räumlich bewegt werden. Dadurch wird ein berührungsfreies Positionieren einer bestimmten Menge einer sich im Wirkbereich eines hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld befindlichen elektrisch leitfähigen Substanz mit einer freien Oberfläche möglich.According to the invention, the electrical conductor loop ( 10 ) with their first and second windings ( 12 . 13 ) are also moved spatially. As a result, contact-free positioning of a specific amount of an electrically conductive substance having a free surface located in the effective range of a high-frequency electromagnetic alternating field is possible.

Es liegt weiterhin im Bereich der Erfindung, dass die zweite Wicklung (13) der Leiterschleife (10) die Energie von einer externen Quelle des Magnetfelds bezieht, wobei die Signalfrequenz ein Vielfaches der Frequenz des primären Magnetfeldes beträgt und die Signalphase bestimmt, ob ein Zugeffekt oder ein Druckeffekt auf die zu levitierten elektrisch leitfähige Substanz erzeugt wird.It is further within the scope of the invention that the second winding ( 13 ) of the conductor loop ( 10 ) receives the energy from an external source of the magnetic field, wherein the signal frequency is a multiple of the frequency of the primary magnetic field and the signal phase determines whether a pulling effect or a pressure effect is generated on the levitated electrically conductive substance.

Außerdem kann die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung verursachte Änderung der räumlichen Verteilung des hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfelds dessen induktive Heizwirkung auf die elektrisch leitfähige Substanz ändern. Dadurch gelingt die aktive Kontrolle der induktiven Erwärmung und der Bewegung der freien Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Substanz, die einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist. Beispielsweise gelingt durch eine solche Vorrichtung die aktive Stabilisierung der freien Oberfläche einer vollständig oder teilweise levitierten Flüssigmetallmenge.In addition, the change in the spatial distribution of the high-frequency alternating electromagnetic field caused by the device according to the invention can change its inductive heating effect on the electrically conductive substance. This allows the active control of the inductive heating and the movement of the free surface of an electrically conductive substance which is exposed to a high-frequency alternating electromagnetic field. By way of example, active stabilization of the free surface of a completely or partially levitated quantity of liquid metal is achieved by such a device.

Im Folgenden werden beispielhaft die Parameter zur Charakterisierung einer erfindungsgemäßen Leiterschleifenanordnung definiert. Dazu zählen:

  • • das geometrische Aspektverhältnis Γ zwischen dem Durchmesser dW1 der ersten Wicklung (12) der Leiterschleife (10) und dem Durchmesser dW2 der zweiten Wicklung (13) der Leiterschleife (10)
  • • das Aspektverhältnis Π zwischen dem Durchmesser dW1 der ersten Wicklung (12) der Leiterschleife (10) und der charakteristischen Längenabmessung L der elektrisch leitfähigen Substanz
  • • die Frequenz des primären Magnetfeldes fpMF sowie dessen magnetische Induktion BRMS
  • • der Abstand D zwischen der elektrischen Leiterschleife (10) und der freien Oberfläche der elektrisch leitfähigen Substanz.
The parameters for characterizing a conductor loop arrangement according to the invention are defined below by way of example. These include:
  • The geometrical aspect ratio Γ between the diameter d W1 of the first winding ( 12 ) of the conductor loop ( 10 ) and the diameter d W2 of the second winding ( 13 ) of the conductor loop ( 10 )
  • The aspect ratio Π between the diameter d W1 of the first winding ( 12 ) of the conductor loop ( 10 ) and the characteristic length dimension L of the electrically conductive substance
  • • the frequency of the primary magnetic field f pMF and its magnetic induction B RMS
  • The distance D between the electrical conductor loop ( 10 ) and the free surface of the electrically conductive substance.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Frequenz des primären Magnetfeldes fpMF = 30 kHz, die mittlere magnetische Induktion BRMS = 50 mT, die charakteristische Längenabmessung L = 25 mm, die Aspektverhältnisse Γ < 1 und Π < 1 und der Abstand D = dW1. Mit dieser Ausführungsform kann eine lokale Wirkung auf die elektrisch leitfähige Substanz realisiert werden. Eine globale Wirkung für diese Anordnung wird nur dann möglich, wenn die elektrisch leitfähige Substanz in ein Resonanzregime übergeht.In a preferred embodiment, the frequency of the primary magnetic field f pMF = 30 kHz, the average magnetic induction B RMS = 50 mT, the characteristic length dimension L = 25 mm, the aspect ratios Γ <1 and Π <1 and the distance D = d W1 , With this embodiment, a local effect on the electrically conductive substance can be realized. A global effect for this arrangement is possible only when the electrically conductive substance passes into a resonance regime.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Frequenz des primären Magnetfeldes fpMF = 30 kHz, die mittlere magnetische Induktion BRMS = 50 mT, die charakteristische Längenabmessung L = 25 mm und der Abstand D = dW1, wobei die Aspektverhältnisse Γ ≥ 1 und Π < 1 sind. Damit kann eine globale Wirkung auf die elektrisch leitfähige Substanz ausgeübt werden, da das primäre magnetische Wechselfeld das gesamte Volumen der elektrisch leitfähigen Substanz beeinflusst.In another preferred embodiment, the frequency of the primary magnetic field f pMF = 30 kHz, the mean magnetic induction B RMS = 50 mT, the characteristic length dimension L = 25 mm and the distance D = d W1 , the aspect ratios Γ ≥ 1 and Π <1 are. Thus, a global effect on the electrically conductive substance can be exercised, since the primary alternating magnetic field affects the entire volume of the electrically conductive substance.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch eine deutlich höhere Effizienz charakterisiert, da das Verhältnis η zwischen der Leistung des Generators zur Erzeugung des primären magnetischen Wechselfelds und der Leistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum aktiven Manipulieren der elektrisch leitfähigen Substanz Werte von η > 5000 (beispielsweise 25000 W/3 W) annimmt.The device according to the invention is characterized by a significantly higher efficiency, since the ratio η between the power of the generator for generating the primary alternating magnetic field and the power of the device according to the invention for actively manipulating the electrically conductive substance values of η> 5000 (for example 25000 W / 3 W).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
elektrische Leiterschleifeelectrical conductor loop
1111
elektrischer Kontaktelectric contact
1212
erste Wicklungfirst winding
1313
zweite Wicklungsecond winding
1414
levitierte elektrisch leitfähige Substanzlevitated electrically conductive substance
1515
räumlicher Feldlinienverlauf des elektromagnetischen Wechselfeldes der LevitationsspuleSpatial field line course of the electromagnetic alternating field of the levitation coil
1616
räumlicher Feldlinienverlauf des elektromagnetischen Wechselfeldes der Gegenspulespatial field line course of the electromagnetic alternating field of the counter coil
1717
weichmagnetischer Einsatzsoft magnetic insert
1818
weichmagnetischer Doppeleinsatzsoft magnetic double insert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Vorrichtung zum aktiven Manipulieren einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz (14), die einem ersten hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist, umfassend eine Leiterschleife (10), die aus mindestens einer ersten Wicklung (12) und einem elektrischen Kontakt (11) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleife (10) mindestens eine zweite Wicklung (13) aufweist, die räumlich getrennt und in einem zwischen 0° und 90° veränderbaren Winkel zur ersten Wicklung (12) der Leiterschleife (10) angeordnet ist.Device for actively manipulating a preferably floating electrically conductive substance ( 14 ) exposed to a first high-frequency alternating electromagnetic field comprising a conductor loop ( 10 ) consisting of at least one first winding ( 12 ) and an electrical contact ( 11 ), characterized in that the conductor loop ( 10 ) at least one second winding ( 13 ), which are spatially separated and in an angle between 0 ° and 90 ° changeable angle to the first winding ( 12 ) of the conductor loop ( 10 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wicklung (13) der Leiterschleife (10) gleich oder entgegengesetzt zur ersten Wicklung (12) der Leiterschleife (10) gewickelt ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the second winding ( 13 ) of the conductor loop ( 10 ) equal to or opposite to the first winding ( 12 ) of the conductor loop ( 10 ) is wound. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleife (10) mehrere gleich- oder entgegengesetzt gewickelte erste Wicklungen (12) und/oder zweite Wicklungen (13) aufweist.Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the conductor loop ( 10 ) a plurality of identically or oppositely wound first windings ( 12 ) and / or second windings ( 13 ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass sie regulierbare kapazitive und/oder ohmsche Widerstände umfasst.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises adjustable capacitive and / or ohmic resistors. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschleife (10) mit ihren ersten und zweiten Wicklungen (12, 13) als Wärmerohr (heat pipe) ausgeführt sind.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conductor loop ( 10 ) with their first and second windings ( 12 . 13 ) are designed as a heat pipe (heat pipe). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Wicklungen (12, 13) der Leiterschleife (10) einen weichmagnetischen Einsatz (17, 18) aufweisen.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first and / or second windings ( 12 . 13 ) of the conductor loop ( 10 ) a soft magnetic insert ( 17 . 18 ) exhibit. Verfahren zum aktiven Manipulieren einer vorzugsweise schwebenden elektrisch leitfähigen Substanz (14), die einem ersten hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass durch Schließen oder öffnen des elektrischen Kontaktes (11) der Wechsel zwischen einem Arbeits- und einem Bereitschaftsmodus realisiert wird, wobei der Arbeitsmodus ein Kurzschluss- oder Resonanzkreismodus ist.Method for actively manipulating a preferably floating electrically conductive substance ( 14 ), which is exposed to a first high-frequency electromagnetic alternating field, with a device according to one of claims 1 to 6, characterized in that by closing or opening the electrical contact ( 11 ) the change between a working and a standby mode is realized, wherein the working mode is a short circuit or resonant circuit mode. Verfahren nach Anspruch 7 mit einer Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass im Resonanzkreismodus die kapazitiven und/oder ohmschen Widerstände reguliert werden.A method according to claim 7 with a device according to claim 4, characterized in that in the resonant circuit mode, the capacitive and / or ohmic resistances are regulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine zweite Wicklung (13) der Leiterschleife (10) von einem zweiten elektromagnetischen Wechselfeld versorgt wird, wobei die Frequenz des zweiten elektromagnetischen Wechselfeldes ein Vielfaches der Frequenz des primären elektromagnetischen Wechselfeldes ist.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the at least one second winding ( 13 ) of the conductor loop ( 10 ) is supplied by a second alternating electromagnetic field, wherein the frequency of the second electromagnetic alternating field is a multiple of the frequency of the primary alternating electromagnetic field.
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