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磁场推进驱动器


技术摘要:
一种磁场推进单元(1),包括:磁场产生装置(10),其具有配置为传导电流以产生磁场的多条导电线(100);接触断路器装置(20),其配置为将多条导电线中的每条从导电状态单独地转变为非导电状态;能量供应单元(30),其配置为向磁场产生装置(10)提供电能;以及控制单元(40),  全部
背景技术:
通常,推进驱动器提供推进力以移动用于人员和/或通常是货物的运输工具。 为了帮助和支持人、动物和货物的移动,人类发明了几种轮式货车(马车、蒸汽机 车等)以及其他类型的机械(如飞机和船)。货车、船和飞机等容器需要推进系统来从一个位 置移动到下一个位置。是肌肉力量(人的肌肉或动物的肌肉)、可再生能源(风)或某种引擎 使容器移动。 在本文档中,“推进”系统的目的理解为移动物体。大多数实践的推进解决方案是 基于摩擦的(压在路面上、或螺旋桨推空气或水、风吹到帆上等)。在最近的时期,一些推进 系统是基于质量分离的(例如,所有类型的火箭驱动器和离子驱动器)。 然而,当今使用的推进系统要么依赖摩擦的存在(例如,马的蹄子在路面上推进和 刮擦,或者汽车的旋转轮胎对街道表面的摩擦),要么它们使用某种物理质量分离过程,其 中消耗的质量(如气体、离子、水的喷射)加速远离需要移动的物体。当然,所有推进系统还 依赖于能源来为推进系统提供动力。
技术实现要素:
可能需要减少推进驱动器的耗散损失。 总之,本文档描述了用于更高级的推进的第三替代方案,其不是基于摩擦,也不需 要将质量推离需要被移动的物体的质量的加速(在最常见的意义上)。 这项技术可以称为磁云加速器,或者简称为MCA。MCA驱动系统的目标是在任何方 向上推动(移动)容器(MCA驱动器已经安装在该容器上),无论容器放置在何处:在外太空、 在空中飞行、或是在行星/月球的表面。 MCA驱动单元提供指向选定方向的力,该力作用在必须移动的容器上。定向力从 MCA驱动器内部产生,并且不依赖在MCA驱动器外部的任何条件。MCA技术基于磁性原理,因 此需要必须由已经安装MCA驱动器的容器携带的电源。 基本上,MCA驱动模块由电源、至少两个或更多个磁场发生器(例如,电感器)以及 一些电子器件组成。为了移动较重的物体,可能需要具有两个以上的电感器的MCA驱动模 块,或者一个以上的MCA驱动模块。电感器彼此相互作用,以在规定的方向上产生推进力。优 选地,电感器被安装以使得它们彼此保持恒定的距离。 根据一个方面,磁场推进单元包括磁场产生装置、接触断路器装置、能量供应单元 和控制单元。磁场产生装置包括配置为传导电流来产生磁场的多条导电线。接触断路器装 置配置为将多条导电线中的每条从导电状态单独地转变为非导电状态。能量供应单元配置 为向磁场产生装置提供电能。控制单元配置为控制能量供应单元从而控制向每条单独的导 4 CN 111602328 A 说 明 书 2/12 页 电线供应能量,并且控制接触断路器装置。多条导电线沿着纵向轴线设置。控制单元配置为 向第一导电线供应电能从而产生围绕第一导电线的第一磁场,将第一导电线转变为非导电 状态,向第二导电线供应电能从而产生第二磁场,其中,在第一导电线转变为非导电状态之 后的预先确定的时间段内,第二导电线被供应电能。 磁场产生装置的多条导电线中的每条可以是具有至少一个绕组的线圈或者可以 是杆状天线。各个导电线可以彼此分离,即各个导电线之间没有直接电气连接。导电线能够 单独地被提供电能,从而每条导电线可以在被供应电信号时产生磁场。 导电线以特定顺序被供应电能。因此,由导电线产生的磁场以类似的顺序产生。在 第一导电线转变为非导电状态之后,由第二导电线产生的磁场与由第一导电线产生的磁场 的剩余部分排斥。该过程能够被重复。以这种方式,推进力以脉冲模式产生。推进脉冲的强 度可以取决于磁场的强度,该磁场的强度本身取决于供应给导电线的电能。 根据另一实施例,导电线中的每条是具有至少一个绕组的线圈。优选地,线圈是没 有芯的空心线圈。优选地,线圈的直径为10mm至200mm。 尽管理论上可以使用具有磁性的芯的电感器(例如线基线圈),但是这种具有芯的 电感器的缺点是,它们对高频的反应时间非常慢。在本文档中描述的电感器是仅具有很少 绕组的空心线圈。 根据另一实施例,线圈在尺寸上是相同的并且有相同数量的绕组。 根据另一实施例,线圈以线性方式设置并且以预先确定的距离彼此等间距地隔 开。 根据另一实施例,对于每条导电线,控制单元配置为重复执行以下周期,该周期可 以被称为切换周期:在第一时间段内供应正电流,在第二时间段内将导电线转变为非导电 状态,在第三时间段内供应负电流,在第四时间段内将导电线转变为非导电状态。 优选地,第三时间段的持续时间等于第一时间段的持续时间。优选地,第四时间段 的持续时间等于第二时间段的持续时间。 在本实施例中描述的周期针对每条导电线执行。然而,该周期对于相邻的导电线 相移,即当第一导电线被供应正电流(第一时间段)时,第二导电线处于非导电状态(第二时 间段)。换言之,相邻的导电线之间的周期相移90°(Pi的四分之一)。 根据另一实施例,第一导电线的切换周期相对于第二导电线的切换周期相移四分 之一周期,其中,第一导电线和第二导电线以之间预先确定的距离彼此相邻地设置,使得磁 场推进单元在从第一导电线到第二导电线的方向上产生力脉冲。 根据另一实施例,线圈是平面线圈。优选地,线圈设置在同一平面上。更优选地,磁 场产生装置的所有线圈设置在同一平面上。 根据另一实施例,导电线设置为具有多行和多列的矩阵状结构,其中,根据上面提 到的切换周期来控制一列或一行中的导电线,使得任何行和任何列可以被选择性地用作磁 场推进单元。 根据另一实施例,接触断路器设备包括多个接触断路器,其中,至少一个接触断路 器被分配给每条导电线并且设置为使得接触断路器中断导电线从而防止电流流过导电线。 接触断路器设置为使得当接触断路器处于断开状态时在断开状态下转换线圈。换 言之,线圈的连续导线被接触断路器中断。接触断路器可以是开关。接触断路器可以靠近线 5 CN 111602328 A 说 明 书 3/12 页 圈的导电线设置,从而在接触断路器与线圈之间的互连线比线圈的圆周短得多。例如,线圈 与接触断路器之间互连线的长度小于线圈的圆周的25%,更优选地小于线圈的圆周的 20%,更优选地小于线圈的圆周的15%,甚至更优选地小于线圈的圆周的10%。 根据另一实施例,接触断路器是能够选择性地处于导电状态或非导电状态半导体 元件,优选晶体管。当半导体元件处于导电状态时,接触断路器将导电线的第一部分与导电 线的第二部分互相连接,以形成连续的导电线。 例如,一个线圈可以分成通过两个接触断路器互相连接的两个部分。如果两个接 触断路器均处于闭合状态,则两个部分将建立一个线圈的闭合回路。如果一个接触断路器 断开,则线圈的导线为一端(接触断路器在该位置断开)断开的C形导线。在两个接触断路器 均断开时,先前的线圈现在是导线的两个分开的部分。 换言之,通过提供至少两个或多个周向地设置在线圈上以将线圈的连续导线中断 成多个部分的接触断路器,线圈的特性能够选择性地从线圈改变为导线的分开的部分。 根据另一实施例,导电线中的至少一条是管状的并且具有填充有半导体流体,优 选为半导体液体的内腔。 因此,可以通过将液体的特性从导电改变为不导电来改变管状线的电特性。在本 实施例中,可以不必物理中断导电线。 根据另一方面,提供了一种具有如本文所述的磁场推进单元的推进驱动器。磁场 推进单元设置为使得在纵向轴线的方向上产生力脉冲。 这样的推进驱动器能够用于向车辆或元件施加推进力。为此目的,推进驱动器被 附接或安装到车辆或元件上。 根据另一方面,提供了一种电磁场推进单元。电磁场推进单元包括电磁场产生装 置、能量供应单元、控制单元。电磁场产生装置包括配置为产生电磁场的多个产生单元。能 量供应单元配置为向电磁场产生装置提供电能,优选为给定频率的交流电。控制单元配置 为将电能从能量供应单元选择性地传递至产生单元。控制单元配置为控制能量供应单元, 从而控制向每个单独的产生单元供应能量的过程。多个产生单元是杆状的并且沿着线性轴 设置,并且产生单元彼此平行。控制单元配置为向第一产生单元供应电能从而产生第一电 磁场,中断向第一产生单元的能量供应,并且向第二产生单元供应电能从而产生第二电磁 场。在中断向第一产生单元的能量供应之后的预先确定的时间段内,第二产生单元被供应 电能。 根据一个实施例,多个产生单元是具有相同的长度,并且沿着公共线设置并且关 于彼此等距地设置的天线。 参考下文中描述的示例性实施例,本发明的这些和其他方面将变得显而易见并且 得到阐明。 附图说明 图1示意性地示出了空心线圈。 图2示意性地示出了线圈以及磁场和磁场的传播。 图3示意性地示出了线圈以及磁场和磁场的传播。 图4示意性地示出了线圈以及磁场和磁场的传播。 6 CN 111602328 A 说 明 书 4/12 页 图5示意性地示出了线圈的磁场强度。 图6示意性地示出了图5的磁场强度的测量。 图7示意性地示出了用于改变线圈的特性的方法。 图8示意性地示出了具有多个开关的可中断的空心线圈。 图9示意性地示出了具有多个开关的可中断的空心线圈。 图10示意性地示出了具有半导体流体的线圈。 图11示意性地示出了具有由此产生的磁场的杆状天线。 图12示意性地示出了磁场的扩展和分散。 图13示意性地示出了两个相邻线圈之间的相互作用。 图14示意性地示出了两个相邻杆状天线之间的相互作用。 图15示意性地示出了磁场推进单元。 图16示意性地示出了具有电源和控制接口的空心线圈。 图17示意性地示出了磁场推进单元。 图18示意性地示出了磁场推进单元的切换方案。 图19示意性地示出了磁场推进单元。 图20示意性地示出了磁场推进单元的空心线圈的布置。 图21示意性地示出了磁场推进单元的切换状态。 图22示意性地示出了由磁场推进单元的电感器施加的力。 图23示意性地示出了磁场推进单元的切换状态。 图24示意性地示出了由磁场推进单元的电感器施加的力。 图25示意性地示出了磁场推进单元的切换状态。 图26示意性地示出了由磁场推进单元的电感器施加的力。 图27示意性地示出了磁场推进单元的切换状态。 图28示意性地示出了由磁场推进单元的电感器施加的力。 图29示出了四个不同时间点的电感器状态。 图30示意性地示出了磁场推进单元。 图31示意性地示出了磁场推进单元。 图32示意性地示出了磁场推进单元。
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