Levitation - Sheydin Design

Elektromagnetische Levitation
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Ob das auch mit der relativ
neuen Technologie
der programmierbaren
Permanentmagnete
möglich wäre, müsste
man experimentell
erforschen.
3.10. Fazit
Magnetische Levitation erfordert nicht nur starke magnetische Felder,
sondern es geht vor allem um die Gewährleistung der Stabilität des
schwebenden Objekts. Kontaktfreie magnetische Levitation kann also
bewiesenermaßen durch Umgehen des Earnshaw-Theorems auf unterschiedliche
Weisen erreicht werden:
1. Stabilisierung durch gyroskopische Drehung (Levitron)
2. Magnetische Wechselfelder
3. Diamagnetische Materialien
4. Supraleiter (insbesondere vom Typ II)
5. Aktive Feldregelung
Von diesen Methoden kommen zwei infrage, bei denen ein Objekt über
längere Zeit kontaktfrei und ruhend in einem magnetischen Feld schweben
kann. Entweder man arbeitet mit aktiver Feldregelung oder Diamagnetismus
bzw. dem Super-Diamagnetismus von Supraleitern.
Selbstregulierende Stabilität durch Diamagnetismus kann man in Zusammenhang
mit externen Magnetfeldern erreichen, wobei schon
einige Neodym-Dauermagnete ausreichen. Umso diamagnetischer
ein Objekt desto stärker das magnetische Feld, das ihn umgibt, desto
stabiler ist die Levitation. Im Umkehrschluss gilt, dass das Magnetfeld
umso stärker sein muss, je weniger das Objekt diamagnetisch ist.
Deshalb würden sich insbesondere Supraleiter dafür eignen, wenn das
Problem mit der Kühlung nicht wäre. Der Vorteil von diamagnetischem
Schweben ist, dass keine zusätzliche Energie erbracht werden muss.
Aufgrund des perfekten Diamagnetismus von Supraleitern würde das
permanente kabellose Schweben ohne zusätzliche Energieinvestition
möglich. Normal-diamagnetische Levitation ist jedoch nur ausreichend,
um sehr leichte Substanzen zu levitieren und eignet sich deshalb nur für
den Einsatz auf kleiner Skala für die Levitation von Objekten in kleinem
Maßstab.
Wo kein elektrischer Strom fließt, Mobilität erwünscht ist, aber dennoch
der Anspruch auf dauerhaftes Schweben besteht, sollte Diamagnetismus
als Levitationsverfahren angewendet werden. An dieser Stelle
muss auch die Frage beantwortet werden, ob der Einsatz von dem relativ
teuren Neodym rechtfertigt, die ohne zusätzliche Energie ausrei-
chend starke statische Felder generieren können. Dennoch wäre lediglich
das Schweben von relativ leichten Dingen möglich und damit nur
eine minimale Impression des Schwebens zu erreichen. Die Levitation
von Alltagsgegenständen würde sehr starke Magnetfelder benötigen
und eignet sich deshalb eher für technische Anwendungen.
Das Schweben mit Elektromagneten benötigt Strom und kann durch
Feedback stabile Levitation erreichen. Die Notwendigkeit für die permanente
Stromzufuhr ist insofern ein Nachteil, als dass es die Mobilität
einer Schwebevorrichtung einschränkt. Der Vorteil ist, dass durch
Stromstärke ein relativ starkes Magnetfeld aufgebaut und geregelt werden
kann. Die Stärke des elektromagnetisches Feldes kommt allerdings
an ihre Grenzen, wenn man ein Objekt dauerhaft in der Schwebe erhalten
möchte, denn entweder entwickelt sich Wärme in dem levitierten
Leiter oder es werden mehr Magnete benötigt, was wiederum zu mehr
Gewicht führt. Der elektromagnetischen Induktion so wie Magneten
sind Grenzen gesetzt. Das Gewicht von Objekten, die man mit aktiver
Feldregelung heben kann, ist insofern beschränkt.
Wenn man also zum heutigen Tage darüber nachdenkt, die Eigenschaft
des Schwebens in Produkte zu integrieren, sollte man auf aktive Feldregelung
zurückgreifen, da Diamagnetismus noch einen zu hohen Aufwand
bedeutet. Sollte elektrischer Strom in der Nähe eines Objektes
vorhanden sein, das schweben soll, bietet sich der Einsatz von Elektromagneten
mit aktiver Feldregelung umso mehr an.
Wären Supraleiter bei Zimmertemperatur oder mit geringerem Kühlungsaufwand
möglich, würde das Schweben durch Diamagnetismus
in Zusammenhang mit Elektromagneten zu der effektivsten Levitationstechnik
werden. Die aktive Feldregelung durch den selbststabilisierenden
Diamagnetismus ist lediglich notwendig, um den Abstand des
schwebenden Objekts vom Elektromagneten zu messen und zu beeinflussen,
nicht nur zur Stabilisierung. Mit Elektromagneten könnten also
extrem starke Magnetfelder induziert werden, während die Stabilität
stiege und das Gewicht des schwebenden Objekts viel höher werden
könnte als heutzutage möglich. Durch die kontaktlose Levitation von
schweren Objekten wären insbesondere industrielle Anwendungen
denkbar. Die Abschirmung der Magnetfelder gegenüber Objekten und
damit der Einsatz im Alltag blieben problematisch.