DE102014211316A1

DE102014211316A1 - Elektrische Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei Teilspulen und Herstellungsverfahren dazu

Info

Publication number: DE102014211316A1
Application number: DE102014211316.4A
Authority: DE
Inventors: Otto Batz; Dietmar Bayer; Michael Frank; Peter van Hasselt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US20170084371A1; US10008314B2

Abstract

Es wird eine elektrische Spuleneinrichtung angegeben mit wenigstens zwei Teilspulen aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter. Die Spuleneinrichtung weist wenigstens zwei Leiterzweige auf, wobei jede der Teilspulen aus jeweils einem dieser Leiterzweige gewickelt ist. Dabei weisen die Leiterzweige des übergeordneten Bandleiters eine übergeordnete erste Oberfläche und eine von dieser ersten Oberfläche abgewandte übergeordnete zweite Oberfläche auf. Dabei ist bei einer ersten Teilspule die erste Oberfläche des Bandleiters einem Mittelpunkt der ersten Teilspule zugewandt, und bei einer zweiten Teilspule ist die zweite Oberfläche des Bandleiters einem Mittelpunkt der zweiten Teilspule zugewandt. Weiterhin wird ein Herstellungsverfahren für eine solche Spuleneinrichtung angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei Teilspulen aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter, wobei der Bandleiter wenigstens zwei Leiterzweige aufweist und wobei jede der Teilspulen aus jeweils einem dieser Leiterzweige gewickelt ist.
Zur Erzeugung starker, homogener Magnetfelder werden supraleitende Spulen verwendet, die im Dauerkurzschlussstrom-Modus betrieben werden. Homogene Magnetfelder mit magnetischen Flussdichten zwischen 0.5 T und 20 T werden beispielsweise für die Magnetische Kernresonanz-Spektroskopie (NMR-Spektroskopie) und für die Magnetresonanzbildgebung benötigt. Diese Magnete werden typischerweise über einen äußeren Stromkreis aufgeladen und dann von der äußeren Stromquelle getrennt, da in dem resultierenden Dauerkurzschlussstrom-Modus ein nahezu verlustfreier Stromfluss über die supraleitende Spule stattfindet. Das resultierende, starke Magnetfeld ist zeitlich besonders stabil, da es nicht von den Rauschbeiträgen eines äußeren Stromkreises beeinflusst wird.
Bei Verwendung bekannter Wicklungstechniken werden ein oder mehrere supraleitende Drähte auf Tragkörper gewickelt, wobei unterschiedliche Drahtabschnitte über Drahtverbindungen mit möglichst kleinem ohmschen Widerstand oder über supraleitende Verbindungen miteinander kontaktiert werden. Für klassische Niedertemperatursupraleiter wie NbTi und Nb₃Sn mit Sprungtemperaturen unterhalb von 23 K existieren Technologien zur Herstellung supraleitender Kontakte zur Verknüpfung von Drahtabschnitten und zur Verbindung der Wicklungen mit einem supraleitenden Dauerstromschalter. Der supraleitende Dauerstromschalter ist dabei Teil des Stromkreises der Spule und wird zur Einspeisung eines äußeren Stromes durch Aufheizen in einen ohmsch leitenden Zustand versetzt. Nach Abschalten der Heizung und Herunterkühlen auf die Betriebstemperatur wird auch dieser Teil der Spule wieder supraleitend.
Hochtemperatursupraleiter oder auch Hoch-T_c-Supraleiter (HTS) sind supraleitende Materialien mit einer Sprungtemperatur oberhalb von 25 K und bei einigen Materialklassen, beispielsweise den Cuprat-Supraleitern, oberhalb von 77 K, bei denen die Betriebstemperatur durch Kühlung mit anderen kryogenen Materialien als flüssigem Helium erreicht werden kann. HTS-Materialien sind besonders attraktiv für die Herstellung von Magnetspulen für die NMR-Spektroskopie und die Magnetresonanzbildgebung, da manche Materialien hohe obere kritische Magnetfelder von über 20 T aufweisen. Durch die höheren kritischen Magnetfelder eignen sich die HTS-Materialien prinzipiell besser als die Niedertemperatursupraleiter zur Erzeugung hoher Magnetfelder von beispielsweise über 10 T.
Ein Problem bei der Herstellung von HTS-Magnetspulen ist das Fehlen von geeigneten Technologien zur Herstellung supraleitender HTS-Verbindungen, insbesondere für HTS der zweiten Generation, sogenannten 2G-HTS. Die 2G-HTS-Drähte liegen typischerweise in Form von flachen Bandleitern vor. Wenn ohmsche Kontakte zwischen den supraleitenden Bandleitern eingefügt werden, können die Verluste in der Spule nicht mehr vernachlässigt werden, und das erzeugte Magnetfeld fällt in einem Zeitraum von einigen Stunden oder Tagen merklich ab.
In der DE 10 2010 042 598 A1 wird eine supraleitende MR-Magnetanordnung angegeben, die einen supraleitenden Bandleiter aufweist, der in Längsrichtung mit einem Schlitz zwischen den beiden Enden versehen ist, so dass der supraleitende Bandleiter eine den Schlitz umschließende geschlossene Schleife bildet. Der supraleitende Bandleiter ist in der Magnetanordnung zu mindestens einer Doppelspule aus zwei Teilspulen aufgewickelt, die so gegeneinander verdreht angeordnet sind, dass sie in einem Messvolumen einen vorgegebenen Magnetfeldverlauf erzeugen.
Auch in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2013 207 222.8 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Spule mit einem geschlitzten Bandleiter offenbart. Hier werden die beiden Leiterzweige des Bandleiters gleichzeitig auf zwei nebeneinanderliegende Teilstücke eines Wicklungsträgers aufgewickelt.
Bei diesen bekannten Spuleneinrichtungen mit geschlitzten zweifach zusammenhängenden Bandleitern werden die beiden Teilspulen gleichzeitig gewickelt und zwar so, dass die einander entsprechenden übergeordneten Oberflächen des übergeordneten Bandleiters radial in die gleiche Richtung orientiert sind. Es ist also eine übergeordnete Oberfläche des Bandleiters entweder über ein Paar von gleichzeitig gewickelten Teilspulen einheitlich zum Spuleninneren orientiert oder einheitlich zum Spulenäußeren orientiert. Durch dieses gleichgerichtete und gleichzeitige Wickeln beider Teilspulen können die einzelnen Leiterzweige während des Wickelns ohne eine signifikante Torsion des Bandleiters nebeneinander geführt werden. Wenn die Teilspulen nach dem Wickeln so zueinander angeordnet werden, dass sich ihre gemeinsamen Magnetfelder verstärken, müssen sie gegeneinander gewendet werden, so dass dann zumindest lokal eine deutliche Torsion in Teilbereichen der Leiterzweige entsteht. Nachteilig bei diesen bekannten Spuleneinrichtungen ist also, dass die Leiterzweige beim Betrieb der fertigen Spuleneinrichtung stellenweise tordiert sind. Hierdurch wird eine mechanische Belastung der Leiterzweige während des Betriebs verursacht, die zu einer Beeinträchtigung der Qualität der supraleitenden Schicht führen kann. Um eine solche Beeinträchtigung des Supraleiters möglichst zu verhindern, entsteht ein zusätzlicher Platzbedarf für die überstehenden Enden der Leiterzweige, da die Belastung durch die Verdrillung abgemildert werden kann, wenn die Torsion sich über eine längeren Leiterabschnitt erstreckt. Dieser zusätzliche Platzbedarf ist jedoch ebenfalls nachteilig, da Spulenanordnungen für elektrische Spuleneinrichtungen allgemein möglichst kompakt ausgeführt werden sollen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei Teilspulen aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll eine Spuleneinrichtung angegeben werden, bei der die einzelnen Leiterzweige des Bandleiters bei einem Betrieb der Spuleneinrichtung möglichst wenig tordiert sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für eine solche Spuleneinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene elektrische Spuleneinrichtung sowie das in Anspruch 13 beschriebene Herstellungsverfahren gelöst.
Die erfindungsgemäße elektrische Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei Teilspulen aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter weist wenigstens zwei Leiterzweige auf, wobei jede der Teilspulen aus jeweils einem dieser Leiterzweige gewickelt ist. Dabei weisen die Leiterzweige des übergeordneten Bandleiters eine übergeordnete erste Oberfläche und eine von dieser ersten Oberfläche abgewandte übergeordnete zweite Oberfläche auf. Dabei ist bei einer ersten Teilspule die erste Oberfläche des Bandleiters einem Mittelpunkt der ersten Teilspule zugewandt, und bei einer zweiten Teilspule ist die zweite Oberfläche des Bandleiters einem Mittelpunkt der zweiten Teilspule zugewandt.
Mit anderen Worten sind die wenigstens zwei Teilspulen so gebildet, dass sich innerhalb eines solchen Paares die Orientierung der übergeordneten Bandleiteroberfläche im Hinblick auf den Mittelpunkt der jeweiligen Teilspule unterscheidet. Durch diese gegensinnige Orientierung dieses wenigstens einen Paares von Teilspulen wird zunächst zwangsläufig ein ungünstigerer geometrischer Verlauf bei der Wicklung der Teilspulen in Kauf genommen. Um die gegensinnige Orientierung der übergeordneten Oberflächen zu erreichen, müssen nämlich die wenigstens zwei Leiterzweige beim Herstellen der Teilwicklungen in ihren Endbereichen gegeneinander tordiert werden. Bei einer Anordnung der Teilspulen für die endgültige Spuleneinrichtung können jedoch die einzelnen Teilspulen dieses Paares dann so gegeneinander orientiert werden, dass diese Torsion weitgehend aufgehoben wird und die Leiterzweige des Bandleiters in der fertigen Spuleneinrichtung und bei ihrem Betrieb nur geringfügig tordiert sind. Dies kann vorteilhaft eine verbesserte Lebensdauer und/oder verbesserte elektrische Eigenschaften des Bandleiters während eines Betriebs der Spuleneinrichtung bewirken. Weiterhin kann durch eine solche Anordnung der Platzbedarf für die Endbereiche des zweifach zusammenhängenden Bandleiters reduziert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei Teilspulen aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter, wobei der Bandleiter wenigstens zwei Leiterzweige aufweist, umfasst die folgenden Schritte:

– Anordnen der Leiterzweige derart, dass sie zumindest in einem an ein erstes Leiterende angrenzenden Bereich parallel nebeneinander liegend geführt werden, wobei die Orientierung der beiden Oberflächen des übergeordneten Bandleiters für wenigstens zwei der Leiterzweige unterschiedlich ist,
– Bildung der wenigstens zwei Teilspulen durch Aufwickeln der wenigstens zwei Leiterzweige, ausgehend von dem an das erste Leiterende angrenzenden Bereich und
– Anordnen der wenigstens zwei Teilspulen derart, dass sich von ihnen bei einem Stromfluss durch den gemeinsamen Bandleiter erzeugte Magnetfelder gegenseitig verstärken.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ergeben sich analog zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Spuleneinrichtung. Insbesondere kann mit diesem Herstellungsverfahren durch die gegenläufige Orientierung der Oberflächen der Leiterzweige bei der Wicklung der Teilspulen eine Torsion der Leiterzweige in der fertigen Spuleneinrichtung weitgehend reduziert werden.
Für die Anordnung der beiden Leiterzweige mit entgegengesetzter Orientierung der übergeordneten Oberflächen vor dem Wickeln ist es zweckmäßig, wenn wenigstens einer der Leiterzweige in seinen Endbereichen um seine Längsachse verdrillt wird. Alternativ kann sich eine solche Verdrillung auch über beide Leiterzweige erstrecken, beispielsweise kann jeder der Leiterzweige in einem der Endbereiche verdrillt sein, oder die Verdrillung kann sich in den Endbereichen über beide Leiterzweige erstrecken. In jedem Fall müssen an zwei Stellen im Bereich der zusammenhängenden Leiterenden Torsionen eingeführt werden, um die gewünschte relative Orientierung der Oberflächen zu erreichen.
Bei der Anordnung der wenigstens zwei Teilspulen zur Ausbildung des übergeordneten Magnetfeldes können dann die Teilspulen vorteilhaft so gegeneinander gewendet werden, dass die Beschriebenen Verdrillungen im Bereich der Leiterenden zumindest großenteils wieder rückgängig gemacht werden. Somit kann erreicht werden, dass in der fertigen Spuleneinrichtung nur eine geringe Torsion der Leiterzweige des Bandleiters vorliegt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den von Anspruch 1 und Anspruch 13 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen der Spuleneinrichtung und des Herstellungsverfahrens vorteilhaft untereinander kombiniert werden.
Die Teilspulen der Spuleneinrichtung können jeweils als flache Scheibenwicklungen ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform ist eine Torsion des jeweiligen Leiterzweige innerhalb der einzelnen Teilspulen vorteilhaft vermieden, da dann die Leiterzweige nur innerhalb der jeweiligen zugehörigen Wicklungsebenen gebogen werden, aber nicht aus dieser Wicklungsebene heraus tordiert werden. Mit anderen Worten, innerhalb jeder Scheibenwicklung verlaufen die Ebenennormalen der einzelnen Leiterzweige immer innerhalb der Wicklungsebenen. Die wenigstens zwei Scheibenwicklungen können dabei vorteilhaft jeweils eine Grundfläche mit wenigstens zweizähliger Rotationssymmetrie aufweisen. Besonders vorteilhaft sind Grundflächen in Form eines Kreises, einer Ellipse, eines Ovals, einer Rennbahngeometrie oder eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken. Ein solcher symmetrischer Aufbau bewirkt, dass zwei derartige Teilspulen nach einem gemeinsamen, parallelen Wickeln in der fertigen Spuleneinrichtung wieder auf einer gemeinsamen Grundfläche benachbart angeordnet werden können.
Die Teilspulen der Spuleneinrichtung können jeweils eine Mehrzahl von übereinanderliegenden Windungen der jeweiligen Leiterzweige aufweisen, wobei bei der ersten Teilspule für alle Windungen die erste Oberfläche des Bandleiters dem Mittelpunkt der ersten Teilspule zugewandt ist und bei der zweiten Teilspule für alle Windungen die zweite Oberfläche des Bandleiters einem Mittelpunkt der Teilspule zugewandt ist. Insbesondere kann jede der Teilspulen eine Vielzahl solcher übereinanderliegender Windungen aufweisen, um in der Spuleneinrichtung ein starkes übergeordnetes Magnetfeld zu erzeugen. Wenn wie beschrieben, die Orientierung der Oberflächen des Leiterzweiges innerhalb einer Teilspule nicht wechselt, dann kann zumindest innerhalb jeder der Teilspulen eine Torsion der Leiterzweige vollständig vermieden werden.
Die Spuleneinrichtung kann eine zentrale Systemachse aufweisen. Diese Systemachse kann beispielsweise eine Symmetrieachse eines beim Betrieb der Spuleneinrichtung ausgebildeten Magnetfeldes sein. Falls es sich bei den Teilspulen um flache Scheibenwicklungen handelt, kann die Systemachse in der fertigen Spuleneinrichtung insbesondere senkrecht zu den Wicklungsebenen der Teilspulen liegen.
Die Leiterzweige des Bandleiters können so angeordnet sein, dass ihre lokalen Oberflächen an keiner Stelle einen Winkel von 90° mit der Systemachse bilden. Mit anderen Worten ist der Bandleiter an keiner Stelle vollständig um seine Längsachse verdrillt, denn für solche ein vollstände Verdrillung wäre es nötig, dass der Bandleiter an irgendeiner Stelle des Systems senkrecht zur Systemachse steht, um seine Orientierung gegenüber der Systemachse zu wenden. Ist dies an keiner Stelle der Fall, dann ist eine vollständige Verdrillung des Bandleiters in der fertigen Spuleneinrichtung vorteilhaft ausgeschlossen, und der Bandleiter wird im Betrieb der Spuleneinrichtung mechanisch weniger stark belastet.
Die Leiterzweige des Bandleiters können vorteilhaft so angeordnet sein, dass ihre lokalen Oberflächen an keiner Stelle einen Winkel von mehr als 45° mit der Systemachse bilden. Besonders vorteilhaft können sie sogar so angeordnet sein, dass ihre lokalen Oberflächen an keiner Stelle einen Winkel von mehr als 30° mit der Systemachse aufweisen. Bei diesen beiden vorteilhaften Ausführungsformen liegt also noch eine wesentlich geringere Torsion der Leiterzweige des Bandleiters vor. Die Leiterzweige werden im Wesentlichen untordiert innerhalb von Ebenen, die senkrecht zur Systemachse liegen geführt. Eine leichte Verdrillung kann lediglich in den Endbereichen nötig sein, in denen die Leiterzweige zusammenhängen. Insbesondere bei dem Endbereich, bei dem der Bandleiter von dem Spuleninneren einer ersten Teilspule um die zweite Teilspule herum zu deren Spuleninnerem geführt wird, ist eine leichte Torsion des Leitermaterials nicht vollständig zu vermeiden. Vorteilhaft liegt diese Torsion jedoch unter dem genannten Winkelbereich, so dass eine Belastung der Leitermaterialien durch eine signifikante Verdrillung weitgehend vermieden werden kann.
Die Spuleneinrichtung kann einen Wicklungsträger mit wenigstens zwei Teilstücken aufweisen, wobei jedes Teilstück eine der Teilspulen trägt und wobei jedes Teilstück mit einer schlitzförmigen Ausnehmung zum Einführen eines ersten Leiterendes des Bandleiters versehen ist. Durch einen solchen Wicklungsträger kann jede der Teilspulen bereits bei der Herstellung der Wicklungen vorteilhaft mechanisch fixiert werden. Außerdem können die Teilspulen auf den nebeneinander liegenden Teilstücken des Wicklungsträgers insbesondere gleichzeitig gewickelt werden. Die Verwendung eines Wicklungsträgers mit wenigstens zwei Teilstücken ermöglicht es, die Teilspulen so flexibel zueinander zu orientieren, dass sie ein gewünschtes Magnetfeld erzeugen. Eine gegenseitige Verstärkung der Magnetfelder kann nach dem gemeinsamen Wickeln durch eine Verdrehung der Teilspulen gegeneinander erreicht werden.
Die schlitzförmigen Ausnehmungen der Teilstücke des Wicklungsträgers können so ausgebildet und zueinander orientiert sein, dass sich eine übergeordnete schlitzförmige Ausnehmung über den gesamten Wicklungsträger ergibt. Wenn ein innerer Endbereich des Bandleiters vor dem Wickeln der Teilspulen in diese schlitzförmige Ausnehmung eingeführt wird, können die Teilspulen auf den Trägerteilen gewickelt werden, ohne die Beweglichkeit der Leiterzweige in diesem inneren Endbereich wesentlich zu beeinträchtigen. Die Beweglichkeit beider Endstücke des zweifach zusammenhängenden Bandleiters ermöglicht aber erst eine nachträgliche Änderung der relativen Orientierung der Teilspulen nach dem Wickeln.
Da das Einschieben eines in seinem Endbereich verdrillten Bandleiters in die übergeordnete schlitzförmige Ausnehmung des Wicklungsträgers schwierig ist und/oder den Bandleiter durch Abknicken belasten kann, soll unter dem „Einführen“ des Endbereichs auch ein seitliches Anordnen der Teilstücke des Wicklungsträgers um das Leiterende des Bandleiters herum verstanden werden.
Zusätzlich zu den Teilstücken des Wicklungsträgers, die die jeweiligen Teilspulen tragen, kann der Wicklungsträger noch mit weiteren Mittelstücken und/oder axialen Endstücken versehen sein, die zu einer Führung der Leiterzweige des Bandleiters, beispielswiese innerhalb ihrer parallel zueinander verlaufenden Wicklungsebenen beitragen können. Diese Mittel- und oder Endstücke können entweder fest mit den die Wicklung tragenden Teilstücken verbunden sein oder nachträglich mit ihnen verbunden werden, beispielsweise nachdem ein inneres Leiterende in der schlitzförmigen Ausnehmung positioniert worden ist.
Die wenigstens zwei Teilstücke des Wicklungsträgers können so miteinander verbunden oder verbindbar sein, dass der übergeordnete Wicklungsträger beim Herstellen der Wicklungen zusammen um eine übergeordnete Wicklungsachse gedreht werden kann. Die Verbindung kann beispielsweise als Steckverbindung, als Klebeverbindung oder als mechanische Fixierung auf einem gemeinsamen Halter realisiert sein. Vorteilhaft sind eventuell vorhandene Verbindungsstücke auf der Innenseite der ringförmigen Teilstücke angeordnet. Zweckmäßig ist die Verbindung der beiden Teilstücke so ausgestaltet, dass sie leicht gelöst werden kann, ohne eine auf dem Wicklungsträger aufgebrachte Spulenwicklung durch zu hohe Krafteinwirkung zu schädigen. Beispielsweise kann eine Sollbruchstelle zwischen den beiden verbundenen Teilstücken vorgesehen sein.
Der zweifach zusammenhängende Bandleiter kann ein geschlitzter Bandleiter mit einer durchgehend supraleitenden Schicht sein. Besonders vorteilhaft ist die supraleitende Schicht eine Schicht eines Hochtemperatursupraleiters, insbesondere einer Verbindung des Typs REBa₂Cu₃O_x, wobei RE für ein Element der seltenen Erden oder eine Mischung solcher Elemente steht. Alternativ kann die supraleitende Schicht beispielsweise Magnesiumdiborid umfassen. Die durchgehend supraleitende Schicht ist über die gesamte zusammenhängende Schlaufe hinweg supraleitend verbunden, ohne dass eine Verknüpfung mit einem ohmschen Kontakt existiert. Hierdurch kann besonders vorteilhaft ein zusammenhängender Leiter für eine im Dauerstrommodus betriebene Magnetspule zur Verfügung gestellt werden.
Wenigstens zwei Teilspulen der Spuleneinrichtung können so zueinander orientiert sein, dass sich von ihnen bei einem Stromfluss durch den gemeinsamen Bandleiter erzeugte Magnetfelder gegenseitig verstärken. Dies ist insbesondere bei einem Einsatz als Magnetspule zweckmäßig, da sich dann die Magnetfelder der Teilspulen zumindest nicht vollständig aufheben dürfen. Besonders vorteilhaft kann eine Verstärkung der Magnetfelder durch ein Wenden von einer Teilspule gegen die andere erreicht werden, so dass die Teilspulen nach dem Wenden wieder um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind.
Bei einer Ausführungsform mit mehr als zwei Teilspulen müssen sich nicht zwangsläufig die Magnetfelder aller Teilspulen gegenseitig verstärken. Wesentlich ist, dass zumindest ein Paar von Teilspulen existiert, für die das der Fall ist. Weitere Teilspulen können auch so orientiert sein, dass sich ihre Magnetfelder zumindest teilweise mit benachbarten anderen Teilspulen kompensieren, beispielsweise um einen komplexeren und/oder einen besonders homogenen übergeordneten Feldverlauf zu erreichen. Dies kann insbesondere für in Bezug auf die Systemachse weiter außenliegende Teilspulen sinnvoll sein.
Die Teilspulen können jeweils eine Mehrzahl von übereinanderliegenden Windungen der jeweiligen Leiterzweige aufweisen, wobei zwischen benachbarten Windungen jeweils eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet ist. Eine solche isolierende Schicht kann beispielsweise bereits Teil des Schichtaufbaus des Bandleiters sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres isolierendes Band zwischen den Windungen des Bandleiters angeordnet sein. Eine weitere Möglichkeit ist die Umbändelung der einzelnen Leiterzweige des Bandleiters mit einem isolierenden Band, wodurch auch ein vorgefertigtes isoliertes Wicklungsband erzeugt werden kann.
Der zweifach zusammenhängende Bandleiter kann durch mehr als einen Schlitz in mehr als zwei Leiterzweige geteilt sein, wobei jeder der Leiterzweige zu einer Teilspule der Spuleneinrichtung gewickelt ist, und wobei wenigstens ein Paar dieser Teilspulen sich bezüglich der Orientierung der übergeordneten Oberflächen des Bandleiters gegenüber dem Mittelpunkt der jeweiligen Teilspule unterscheidet. Vorteilhaft kann auch dann jede der Teilspulen auf einem Teilstück eines Wicklungsträgers angeordnet sein, beispielsweise können solche Teilstücke jeweils paarweise zu einer übergeordneten Trägerstruktur verbunden sein oder verbindbar sein. Dann können die Teilspulen der Spuleneinrichtung vorteilhaft immer paarweise gleichzeitig miteinander gewickelt werden.
Die Leiterzweige des Bandleiters können eine voneinander verschiedene Breite aufweisen. Mit dieser Ausführungsform können Teilspulen mit unterschiedlicher Stromtragfähigkeit gebildet werden, beispielsweise zur Anpassung an lokale Magnetfelder in einem Magnetresonanzgerät, zur Erzeugung von vorgegebenen inhomogenen Magnetfeldverteilungen und/oder zur Maximierung des Gesamtstroms in Abhängigkeit von lokalen Gegebenheiten in einem komplexen Spulensystem aus mehreren Magnetspulen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der elektrischen Spuleneinrichtung kann vor dem Aufwickeln der Leiterzweige ein erstes Leiterende des übergeordneten Bandleiters in wenigstens eine schlitzförmige Ausnehmung des Wicklungsträgers eingeführt werden. Anschließend kann jede der Teilspulen durch Aufwickeln eines Leiterzweiges auf einem zugeordneten Teilstück des Wicklungsträgers gebildet werden.
Der Bandleiter kann vor dem Aufwickeln der Teilspulen mit einem Imprägniermittel imprägniert werden, das nach Herstellen der Teilspulen ausgehärtet wird. Mit anderen Worten, die Spulenwicklung kann in einem sogenannten Nasswickelprozess hergestellt werden. Durch das Aushärten des Imprägniermittels erhält die Spulenwicklung dann ihre mechanische Festigkeit. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die inneren und/oder äußeren Endbereiche nicht mit imprägniert oder zumindest nicht gehärtet werden, so dass die Endbereiche frei beweglich bleiben und die Teilspulen dadurch auch weiterhin gegeneinander bewegt werden können.
Alternativ oder zusätzlich zu einem Imprägnieren können die Teilspulen der Spulenwicklung mit einem Vergussmittel vergossen werden, wobei das Vergussmittel ebenfalls ausgehärtet werden kann. Dieser Verguss kann vor oder nach der endgültigen Orientierung der Teilspulen zueinander erfolgen. Erfolgt der Verguss direkt nach dem Aufwickeln der Teilspulen, dann ist es vorteilhaft, wenn die Endbereiche des Bandleiters nicht mit vergossen werden, sondern möglichst frei beweglich bleiben.
Die wenigstens zwei Teilspulen können bevorzugt gleichzeitig gewickelt werden. Bei Vorliegen von mehr als zwei Teilspulen können diese Teilspulen vorteilhaft jeweils paarweise gleichzeitig miteinander gewickelt werden. Dies kann zweckmäßig so durchgeführt werden, dass sich für jedes Paar an Teilspulen eine untereinander gleiche Windungszahl ergibt. Dadurch kann vorteilhaft mit der übergeordneten Spuleneinrichtung ein besonders symmetrisches Magnetfeld erreicht werden.
Der geschlitzte, zweifach zusammenhängende Bandleiter kann bereits vor dem Beginn des Wickelns der Teilspulen durch Schlitzen eines einfach zusammenhängenden Bandleiters hergestellt werden. Beispielsweise kann der zweifach zusammenhängende Bandleiter schon geschlitzt auf einer Vorratsspule und einem Paar von Vorratsspulen vorliegen und beispielsweise hiervon auf den oder die Wicklungsträger umgespult werden.
Alternativ kann jedoch auch vor Beginn des Herstellungsprozesses der einfach zusammenhängende Bandleiter auf einer Vorratsspule vorliegen. Es kann dann zunächst angrenzend an einen Endbereich der Beginn eines Schlitzes gebildet werden, und die Wicklung der Teilspulen kann beginnen. In dieser Ausführungsform des Verfahrens kann dann der weitere Verlauf des Schlitzes beispielsweise während der Wicklung der Teilspulen angebracht werden. Das Schlitzen des Bandleiters kann allgemein beispielsweise mit Hilfe eines Lasers oder einer Säge oder durch Wasserstrahlschneiden erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 die schematische Draufsicht eines supraleitenden Bandleiters zweifach zusammenhängender Topologie zeigt,
2 einen Querschnitt des supraleitenden Bandleiters gemäß der Schnittebene II in 1 zeigt,
3 eine schematische dreidimensionale Ansicht zweier gewickelter Teilspulen nach dem Stand der Technik zeigt,
4 eine schematische Ansicht der Anordnung der Teilspulen in einer Spuleneinrichtung nach dem Stand der Technik zeigt,
5 eine schematische Darstellung eines Teilschrittes des Herstellungsverfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
6 eine schematische dreidimensionale Ansicht zweier gewickelter Teilspulen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt und
7 eine schematische Ansicht der Anordnung der Teilspulen in einem Ausführungsbeispiel einer Spuleneinrichtung zeigt.
1 zeigt die schematische Draufsicht eines supraleitenden Bandleiters zweifach zusammenhängender Topologie, der durch Aufschlitzen eines einfach zusammenhängenden supraleitenden Bandleiters hergestellt ist. In diesem Beispiel ist das Aufschlitzen mittels eines Lasers erfolgt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschreibt eine Magnetspule für die NMR-Spektroskopie. In diesem Beispiel ist die Länge 7 des ursprünglich einfach zusammenhängenden Bandleiters 1000 m. Diese Länge kann aber auch wesentlich kürzer oder länger sein. In einer Magnetspule für die Magnetresonanzbildgebung kann die Länge ein Vielfaches der hier beschriebenen Länge betragen. Der supraleitende Bandleiter umfasst zwei annähernd gleich dimensionierte Leiterzweige 2 und 4. Durch den ersten Leiterzweig 2 fließt ein Strom I₂, und durch den zweiten Leiterzweig fließt ein Strom I₄ gegenläufiger Richtung, so dass durch den gesamten zweifach zusammenhängenden supraleitenden Bandleiter 1 ein geschlossener Ringstrom fließt. Die Breite 8 des ursprünglichen, einfach zusammenhängenden Bandleiters beträgt in diesem Beispiel 10 mm, und die Breite der beiden Leiterzweige 2 und 4 beträgt im aufgeschlitzten Bereich jeweils 5 mm. Abhängig vom verwendeten Bandleitermaterial kann diese Breite der Leiterzweige 2, 4 aber auch wesentlich größer oder kleiner ausfallen, insbesondere kann der Bandleiter 1 auch asymmetrisch geteilt sein. Im Bereich der beiden Leiterenden 5 und 6 bleiben die beiden Leiterzweige 2 und 4 verbunden.
2 zeigt einen beispielhaften Querschnitt eines supraleitenden Bandleiters mit einem Hochtemperatur-Supraleiter zweiter Generation, in dem der Schichtaufbau schematisch dargestellt ist. In diesem Beispiel umfasst der supraleitende Bandleiter 1 eine isolierende Schicht 10, mit der er fest zu einem Wicklungsband 12 verbunden ist. Die isolierende Schicht 10 ist in diesem Beispiel ein 50 µm dickes Kaptonband, sie kann aber auch aus anderen isolierenden Materialien, wie beispielsweise anderen Kunststoffen aufgebaut sein. Das ebenfalls zweifach zusammenhängende Wicklungsband 12 umfasst die beiden nebeneinanderliegenden Leiterzweige 2 und 4, wobei das gesamte Wicklungsband 12 mit diesen nebeneinanderliegenden Leiterzweigen 2 und 4 auf einer hier nicht gezeigten Vorratsrolle aufgerollt werden kann, und die Spuleneinrichtung durch Abwickeln des zweifach zusammenhängenden Wicklungsbandes 12 von der Vorratsrolle hergestellt werden kann. Der Schichtaufbau eines jeden Leiterzweiges 2, 4 umfasst über der isolierenden Schicht 10 zunächst eine normalleitende Deckschicht 14, die in diesem Beispiel eine 20 µm dicke Kupferschicht ist. Darauf folgt das Trägerband 16, das hier ein 50 µm dickes Substrat aus einer Nickel-Wolfram-Legierung ist. es sind auch Stahlbänder oder Bänder aus einer Legierung wie z.B. Hastelloy verwendbar. Über dem Trägerband 16 ist eine 0.5 µm dicke Pufferschicht 18 angeordnet, die die oxidischen Materialien CeO₂ und Y₂O₃ enthält. Darüber folgt die eigentliche supraleitende Schicht 20, hier eine 1 µm dicke Schicht aus YBa₂Cu₃O_x, die wiederum mit einer 20 µm dicken Deckschicht 14 aus Kupfer abgedeckt ist. Die supraleitende Schicht 20 bildet eine durchgehende Schicht über die gesamte zweifach zusammenhängende Toplogie. In dem gezeigten Beispiel ist in jedem Leiterzweig 2, 4 die Breite der isolierenden Schicht 10 etwas größer als die Breite der übrigen Schichten 14 bis 20, so dass bei einer Wicklung der Spuleneinrichtung übereinander zu liegen kommende Leiterzweige 2, 4 zuverlässig gegeneinander isoliert sind. Alternativ zu dem gezeigten Beispiel können auch auf beiden Seiten des supraleitenden Bandleiters 1 isolierende Schichten 10 angeordnet sein, oder es können auch die seitlichen Bereiche des supraleitenden Bandleiters 1 durch isolierende Schichten geschützt sein. Es ist weiterhin möglich, eine isolierende Schicht erst bei der Herstellung der Spulenwicklung als separates Band in die Spuleneinrichtung einzuflechten.
3 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht einer gewickelten elektrischen Spule mit zwei parallel verlaufenden und gleichsinnig orientierten Teilspulen nach dem Stand der Technik. In 3 ist der Großteil des Bandleiters 1 in Form einer Doppelspule auf den Wicklungsträger 22 aufgewickelt, so dass neben den beiden Leiterenden 5 und 6 nur jeweils ein kleiner ungewickelter Teilabschnitt des Bandleiters außerhalb der Windungen der Spulenwicklung verbleibt. Durch gleichzeitiges Drehen der beiden Teilstücke 23, 24 um die Wicklungsachse 26 sind auf dem Wicklungsträger 22 zwei symmetrische Teilspulen 45 und 46 gebildet worden, deren Wicklungsebenen parallel zueinander liegen und die nahe benachbart angeordnet sind. Bei den gezeigten Teilspulen 45 und 46 sind die gleichen Seiten des übergeordneten Bandleiters 1 zum Inneren der Spule hin orientiert. Entsprechend werden die Leiterzweige 2 und 4 der Teilspulen 45 und 46 auf ganzer Länge parallel nebeneinander geführt und dabei im Wesentlichen nicht in sich tordiert.
Bei einem ringförmigen Stromfluss durch den zweifach zusammenhängenden Bandleiter 1 würde ohne weitere Maßnahmen ein entgegengesetzter Stromfluss I₂, I₄ durch die beiden Leiterzweige 2 und 4 stattfinden. Die dadurch erzeugten Magnetfelder hätten also entgegengesetzte Feldrichtungen. Um sich gegenseitig verstärkende Magnetfelder zu erzeugen, müssen ausgehend von der Anordnung in 3 die Teilspulen 45 und 46 gegeneinander verdreht werden.
In 4 ist schematisch eine Anordnung einer elektrischen Spule 44 nach dem Stand der Technik gezeigt, bei der die Teilspule 46 so gegen die Teilspule 45 gedreht wurde, dass nun ein gleichsinniger Stromfluss I2 und I4 erreicht wird, und die Magnetfelder der Teilspulen 45, 46 sich gegenseitig verstärken. Hierzu muss der Bandleiter 1 im Bereich der freien Leiterenden 5, 6 an wenigstens zwei Stellen 50a und 50b um seine lokale Längsachse tordiert werden. Diese Torsion der Leiterzweige liegt beim Betrieb der elektrischen Spuleneinrichtung 44 dauerhaft vor und kann mittelfristig zu einer Schädigung des supraleitenden Materials führen. Um den negativen Einfluss der Torsion zu minimieren, kann es beispielsweise auch erforderlich sein, die Länge der innen und außen überstehenden Leiterenden größer als aus anderen Gründen nötig zu wählen. Dieses überschüssige Leitermaterial führt zu einem vergrößerten Platzbedarf der Spuleneinrichtung in radialer Richtung und reduziert gleichzeitig den Anteil der für die Erzeugung eines Magnetfeldes zur Verfügung stehenden Leiterbahnlänge.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilschrittes des Herstellungsverfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gezeigt ist ein erstes Leiterende 5 eines Bandleiters und ein daran angrenzender Bereich, wobei in diesem angrenzenden Bereich die beiden Leiterzweige 2 und 4 des Bandleiters so nebeneinander geführt werden, dass die Orientierung der beiden Oberflächen 22 und 24 des übergeordneten Bandleiters unterschiedlich ist. Dazu ist hier einer der beiden Leiterzweige 4 in der Nähe des übergeordneten Leiterendes 5 einmal um etwa 180° um seine Längsachse gedreht. Das so nebeneinander angeordnete Paar von Leiterzweigen 2 und 4 ist in einem an sein Leiterende 5 angrenzenden Bereich in das Innere eines Wicklungsträgers eingeführt worden. Dieser Wicklungsträger umfasst zwei symmetrische Teilstücke 32 und 33 mit schlitzartigen Ausnehmungen 34 und 35, die zusammen einen durchgehenden, sich über beide Teilstücke 32 und 33 erstreckenden Schlitz bilden. Um Schäden am Material des Bandleiters 1 zu vermeiden kann das Einführen des Leiterendes 5 derart erfolgt sein, dass die beiden Teilstücke 32 und 33 des Wicklungsträger von gegenüberliegenden Seiten her um diesen Endbereich herum gelegt werden und dann beispielsweise mechanisch zu einem übergeordneten Wicklungsträger verbunden werden.
Beide Teilstücke 23, 24 sind bezüglich einer Wicklungsachse 26 seitlich versetzt angeordnet und so miteinander mechanisch verbunden, dass sie zusammen um die Wicklungsachse gedreht werden können. In den folgenden Schritten des Herstellungsverfahrens können durch eine solche Drehung zwei Teilspulen 45 und 46 der Spuleneinrichtung gleichzeitig und mit gleicher Windungszahl gewickelt werden. Dazu kann der Bandleiter 1 entweder bereits vorab auf seiner vollen Länge 7 geschlitzt sein, oder der Schlitz kann zumindest auf einem Teil der Länge 7 alternativ erst während des Wickelns der Teilspulen 45 und 46 angebracht werden.
6 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht zweier gewickelter Teilspulen 45 und 46 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dies können beispielsweise zwei Teilspulen sein, wie sie in einem auf den Schritt in 5 nachfolgenden Wicklungsschritt hergestellt werden können. Im Unterschied zur 3 ist eine erste übergeordnete Oberfläche 22 hier aber so orientiert, dass sie bei einer Teilspule 45 auf einer radial außen liegenden Seite der Windungen angeordnet ist und bei der anderen Teilspule 46 auf einer radial innen liegenden Seite der Windungen angeordnet ist. Um diese gegeneinander gewendete Anordnung zu erreichen, ist der in 6 rechts dargestellte Leiterzweig 4 an zwei Stellen 50a und 50b um seine Längsachse gedreht, nämlich einmal im Bereich seines äußeren Leiterendes 6 und einmal im Bereich seines inneren Leiterendes 5. Dies führt im Vergleich zu der in 3 gezeigten Anordnung zu einer kurzfristigen zusätzlichen Torsionsbelastung des Bandleiters 1 während des Wicklungsschrittes.
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Spuleneinrichtung 44 mit den Teilspulen 45 und 46 nach dem Verfahrensschritt des Anordnens der Teilspulen, derart, dass sich von ihnen bei einem Stromfluss durch den gemeinsamen Bandleiter erzeugte Magnetfelder gegenseitig verstärken. Hierzu wurde im Vergleich zur 6 die Teilspule 46 um ca. 180° so gegen die Teilspule 45 gewendet, dass die Ströme I2 und I4 in den beiden Leiterzweigen nun gleichsinnig in den benachbarten Teilspulen fließen. Das Wenden der Teilspule 46 wurde dabei so ausgeführt, dass sich die in 6 dargestellten Verdrillungen 50a und 50b im Bereich der Leiterenden größtenteils wieder aufheben. Hierdurch wird eine Spuleneinrichtung 44 erzeugt, bei der die Leiterzweige 2 und 4 auf dem gesamten Längenbereich nur unwesentlich tordiert sind. Nur in den an die Leiterenden 5 und 6 angrenzenden Bereichen liegt noch eine kleine Resttorsion vor, da ein geringer axialer Abstand zwischen den beiden Teilspulen überbrückt werden muss und der Bandleiter in einem an das innere Leiterende 5 angrenzenden Bereich aus dem Inneren der Teilspule 45 um einen Teil der zweiten Teilspule 46 herum in dessen Spuleninneres geleitet werden muss.
Für die Erzeugung sehr hoher Magnetfelder ist eine möglichst hohe Packungsdichte einzelner Spulenwicklungen entlang einer Systemachse 27 wünschenswert. Bei der elektrischen Spule 44 ist der Mindestabstand der beiden Teilspulen 45 und 46 dadurch gegeben, dass im Bereich des inneren Bandleiterendes 5 ein Leiterzweig 2 zwischen den beiden Teilspulen 45, 46 hindurch laufen muss. Je nach Orientierung dieses Abschnitts des Leiterzweigs 2 ist ein Mindestabstand der beiden Teilspulen 45, 46 also durch die Breite und/oder Dicke eines Leiterzweigs 2 gegeben. Die Teilspulen 45 und 46 können also noch wesentlich näher beieinander angeordnet werden als in 7 angedeutet.
Die freien Leiterenden können durch geeignete Maßnahmen wie Verklebung oder mechanische Halterung so fixiert werden, dass sie beispielsweise durch starke Lorenzkräfte nicht beschädigt werden. Das innere Leiterende 5 kann bevorzugt so angeordnet werden, dass ein möglichst großer Teil des Innenraums der elektrischen Spule 44 als Probenvolumen frei bleibt.
Zur Einspeisung eines Stroms kann die elektrische Spule 44 zusätzlich hier nicht gezeigte Kontakte zur Verbindung der Spule mit einer äußeren Stromquelle umfassen. Außerdem kann die elektrische Spule 44 einen heizbaren Bereich umfassen, der durch Heizen in einen ohmsch leitenden Zustand versetzt werden kann. Zweckmäßig werden zwei Kontakte im Bereich eines der Leiterenden 5 oder 6 so angeordnet, dass sie zu beiden Seiten des heizbaren Bereichs der Spule angeordnet sind. Dann kann über die Kontakte ein äußerer Strom in die Spule eingespeist werden, während der heizbare Bereich durch die Aufheizung in einem ohmsch leitenden Zustand ist.
Die Wahl des Materials für den Wicklungsträger hängt davon ab, ob die gewickelte Spule in ihrem Betrieb auf dem Spulenträger verbleibt, oder ob sie nach dem Wickeln vom Wicklungsträger getrennt wird. In den Fällen, in denen die Spule auf dem Wicklungsträger verbleibt, kann das Material des Wicklungsträgers beispielsweise glasfaserverstärkten Kunststoff, Edelstahl, Aluminium und/oder Legierungen mit Edelstahl und/oder Aluminium umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010042598 A1 [0006]
DE 102013207222 [0007]

Claims

Elektrische Spuleneinrichtung (44) mit wenigstens zwei Teilspulen (45, 46) aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter (1), wobei der Bandleiter (1) wenigstens zwei Leiterzweige (2, 4) aufweist und wobei jede der Teilspulen (45, 46) aus jeweils einem dieser Leiterzweige (2, 4) gewickelt ist, wobei die Leiterzweige (2, 4) des übergeordneten Bandleiters (1) eine übergeordnete erste Oberfläche (22) und eine von dieser ersten Oberfläche (22) abgewandte übergeordnete zweite Oberfläche (24) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer ersten Teilspule (45) die erste Oberfläche (22) des Bandleiters (1) einem Mittelpunkt der ersten Teilspule (45) zugewandt ist und – bei einer zweiten Teilspule (46) die zweite Oberfläche (24) des Bandleiters (1) einem Mittelpunkt der zweiten Teilspule (46) zugewandt ist.
Spuleneinrichtung (44) nach Anspruch 1, bei der die Teilspulen (45, 46) jeweils als flache Scheibenwicklungen ausgebildet sind.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Teilspulen (45, 46) jeweils eine Mehrzahl von übereinanderliegenden Windungen der jeweiligen Leiterzweige (2, 4) aufweisen, wobei – bei der ersten Teilspule (45) für alle Windungen die erste Oberfläche (22) des Bandleiters (1) dem Mittelpunkt der ersten Teilspule zugewandt ist und – bei der zweiten Teilspule (46) für alle Windungen die zweite Oberfläche (24) des Bandleiters (1) einem Mittelpunkt der zweiten Teilspule (46) zugewandt ist.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine zentrale Systemachse (27) aufweist, und bei der die Leiterzweige (2, 4) des Bandleiters (1) so angeordnet sind, dass ihre lokalen Oberflächen (22, 24) an keiner Stelle einen Winkel von 90° mit der Systemachse bilden.
Spuleneinrichtung (44) nach Anspruch 4, bei der die Leiterzweige (2, 4) des Bandleiters (1) so angeordnet sind, dass ihre lokalen Oberflächen (22, 24) an keiner Stelle einen Winkel von mehr als 45° mit der Systemachse bilden.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Wicklungsträger mit wenigstens zwei Teilstücken (32, 33) aufweist, – wobei jedes Teilstück (32, 33) eine der Teilspulen (45, 46) trägt – und wobei jedes Teilstück (32, 33) mit einer schlitzförmigen Ausnehmung (34, 35) zum Einführen eines ersten Leiterendes (5) des Bandleiters (1) versehen ist.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweifach zusammenhängende Bandleiter (1) ein geschlitzter Bandleiter mit einer durchgehend supraleitenden Schicht (20) ist.
Spuleneinrichtung (44) nach Anspruch 7, bei der die durchgehend supraleitende Schicht einen Hochtemperatursupraleiter umfasst.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens zwei Teilspulen (45, 46) so zueinander orientiert sind, dass sich von ihnen bei einem Stromfluss durch den gemeinsamen Bandleiter (1) erzeugte Magnetfelder gegenseitig verstärken.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Teilspulen (45, 46) jeweils eine Mehrzahl von übereinanderliegenden Windungen der jeweiligen Leiterzweige (2, 4) aufweisen, wobei zwischen benachbarten Windungen jeweils eine elektrisch isolierende Schicht (10) angeordnet ist.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweifach zusammenhängende Bandleiter (1) durch mehr als einen Schlitz in mehr als zwei Leiterzweige geteilt ist, wobei jeder der Leiterzweige zu einer Teilspule der Spuleneinrichtung gewickelt ist, und wobei wenigstens ein Paar dieser Teilspulen sich bezüglich der Orientierung der übergeordneten Oberflächen (22, 24) des Bandleiters (1) gegenüber dem Mittelpunkt der jeweiligen Teilspule unterscheidet.
Spuleneinrichtung (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leiterzweige (2, 4) des Bandleiters (1) eine voneinander verschiedene Breite aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Spuleneinrichtung (44) mit wenigstens zwei Teilspulen (45, 46) aus einem übergeordneten zweifach zusammenhängenden Bandleiter (1), wobei der Bandleiter (1) wenigstens zwei Leiterzweige (2, 4) aufweist, umfassend die folgenden Schritte: – Anordnen der Leiterzweige (2, 4) derart, dass sie zumindest in einem an ein erstes Leiterende (5) angrenzenden Bereich parallel nebeneinander liegend geführt werden, wobei die Orientierung der beiden Oberflächen (22, 24) des übergeordneten Bandleiters (1) für wenigstens zwei der Leiterzweige (2, 4) unterschiedlich ist, – Bildung der wenigstens zwei Teilspulen (45, 46) durch Aufwickeln der wenigstens zwei Leiterzweige (2, 4), ausgehend von dem an das erste Leiterende (5) angrenzenden Bereich und – Anordnen der wenigstens zwei Teilspulen (45, 46) derart, dass sich von ihnen bei einem Stromfluss durch den gemeinsamen Bandleiter (1) erzeugte Magnetfelder gegenseitig verstärken.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem vor dem Aufwickeln der Leiterzweige (2, 4) das erste Leiterende (5) des übergeordneten Bandleiters (1) in eine schlitzförmige Ausnehmung (34, 35) eines Wicklungsträgers eingeführt wird und bei dem anschließend jede der Teilspulen (45, 46) durch Aufwickeln eines Leiterzweigs (2, 4) auf einem zugeordneten Teilstück (32, 33) des Wicklungsträgers gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei dem bei dem der Bandleiter (1) vor dem Aufwickeln der Teilspulen (45, 46) mit einem Imprägniermittel imprägniert wird, das nach Herstellen der Teilspulen (45, 46) ausgehärtet wird.