DE1072332B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21g 36

INTERNAT. KL. H 05 h

PATENTAMT

R 12615 VIII c/21g

ANMELDETAG: 24. SEPTEMBER 1953

BEKANNTMACHUNG
DERANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 31. DEZEMBER 1959

Zyklotrone¹ sind Apparate, die Urteilchen der Materie (Elementarpartikeln), z.B. Protonen, auf sehr hohe Geschwindigkeiten bringen, die benötigt werden, um kernphysikalische Prozesse auf künstlichem Wege auslösen zu können. Sie dienen außer zu Forschungszwecken hauptsächlich der Herstellung künstlicher radioaktiver Stoffe, die für Untersuchungen auf technischem, biologischem und medizinischem Gebiete gebraucht werden. Ein wichtiger Teil eines solchen Apparates ist oft der einige tausend Tonnen schwere Magnetkörper, der durch Spulen, die von Gleichstrom durchflossen sind, magnetisiert wird.

Die Magnetkörper bestehen im allgemeinen aus den Horizontaljochen, den Vertikaljochen und den Polen. Bei verhältnismäßig kleinen Magnetkörpern können dabei die Horizontaljoche, die Vertikaljoche und die Pole aus einem Stück gefertigt werden. Bei größeren Abmessungen werden die Magnetkörper aus Platten oder Blechen aufgeschichtet. Dabei ist es bekannt, die einzelnen Horizoutaljoche und Vertikaljoche für sich getrennt aus Blechplatteii zusammenzusetzen und diese durch Anker zusammenzuhalten.

Für die einwandfreie wirkungsweise der Magneten ist es besonders wichtig, daß die magnetische Feldstärke zwischen den Polen über die ganze Polfläche den gleichen Wert hat. Während die Trennflächen in Richtung des Kraftlinienflusses die gewünschte gleichmäßige Kraftlinienverteilung praktisch kaum beeinträchtigen; erschweren jedoch die vielen senkrecht zum Kraftlinienfluß gelegenen Trennflächen die Forderung der idealen Kraftlinienverteilung ganz erheblich. Auch wird dadurch eine höhere. Amperewindungszahl erforderlich, und höhere \^erluste sind die Folge.

Ein solcher Elektromagnetkörper für Zyklotrone, der aus Platten oder Blechen aufgeschichtet ist, soll nun erfindungsgemäß aus zwei Teilen bestehen, welche aus durchgehenden, E-förmig geschnittenen Blechen zu je einem Paket aufgeschichtet sind, deren Außenschenkel (Vertikaljoche) an den Stirnflächen zusammengefügt sind, so daß nur etwa in der Mitte der beiden Vertikaljoche je eine Trennfuge c|uer zu den magnetischen Kraftlinien verbleibt.

Vorzugsweise ist der Übergang von den Vertikaljochen zu den Horizontaljochen an der Innenseite abgerundet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform können die Jochquerschnitte im Mittellängsschnitt am stärksten und nach außen hin schwächer werdend ausgestaltet sein.

Elektromagnetkörper für Zyklotrone

Anmelder:

Ruhrstahl Aktiengesellschaft, Hattingen/Ruhr,

Dr.-Ing. Karl Jurczyk, Hattingen/Ruhr, ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.

Fig. 1 stellt eine bekannte Ausführungsform eines Elektromagnetkörpers für Zyklotrone dar:

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Elektromagnetkörper der Fig. 1 nach'der Linie II-II;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach der Linie IH-III der Fig.l;

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht eines Elektromagnetkörpers für Zyklotrone gemäß der Erfindung;'

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Elektromagnetkörper der Fig. 4 nach der Linie'V-V;·-^· ■

Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Magnetkörper bekannter Ausführung besteht aus zwei Horizontaljochen 1 und 2, zwei Vertikaljochen 3 und 4/zwei Polen 5 und 6 und zwei Polschuhen 7 und 8. Die Pole 5, 6 mit den Polschuhen 7, 8 sind genau zentrisch übereinander angeordnet. Die zur Erregung dienenden Spulen 25 sind gestrichelt dargestellt. In dem Zwischenraum zwischen den Pol schuhen 7 und 8 kann eine nicht dargestellte evakuierte Beschleunigungskammer eingebaut werden.

Die Trennflächen 9, 10,11, 12,13,14,15, 16,17,18, die senkrecht zu dem Fluß der magnetischen Kraftlinien liegen, stellen Luftspalte dar, deren Länge selbst bei sorgfältigster Bearbeitung der Trennflächen nicht konstant sein kann. Insbesondere entstehen an den Trennflächen meistens schwach keilförmige Luftspalte, so daß durch diese Luftspalte eine gleichmäßige Verteilung des Kraftlinienflusses nicht möglich ist und außerdem ein erhöhter Erregerstrombedarf auftritt.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführung eines bekannten Magnetkörpers für Zyklotrone hat weiter den Nachteil, daß sich die magnetischen Kraftlinien an den Ecken, besonders an den scharfen Ecken 19, eng zusammendrängen, da sie den kürzesten Weg zu nehmen bestrebt sind.

Die oben beschriebenen Nachteile werden gemäß der Erfindung weitgehend dadurch beseitigt, daß der Magnetkörper, wie auch in Fig. 4 gezeigt ist, aus zwei

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Teilen besteht, welche derart ausgebildet sind, daß jeder der beiden Teile ein Horizontaljoch, einen Polteil und einen Teil der Vertikaljoche enthält. In dem in den Fig. 4, 5 undo dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Horizontaljoche mit den halben Vertikal j ocheu und den Polen zusammen aus aufeinandergeschichteten Platten oder Blechen ausgeschnitten, so daß nur in der Mitte der beiden Vertikaljoche je eine Trennfuge quer zu den magnetischen Kraftlinien vorhanden ist. ίο

Der in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Elektromagnetkörper für Zyklotrone besteht aus den Horizontaljochen 1 und 2, welche aus Blechen aufgeschichtet sind, die mit je einem halben Teil des Vertikaljoches 3', 3" und 4', 4" versehen sind. Ebenfalls sind die Pole 5 und 6 zusammen mit den Horizontaljochen ausgeschnitten.

Die Polschuhe 7 und 8 sind aus Gründen, die mit der Erfindung in keinem Zusammenhang stehen, als runde Scheiben ausgebildet und nach dem Zusammensetzen der beiden Teile 1 und 2 durch Schrauben auf den Polen befestigt. Die Bleche der Teile 1 und 2 sind durch Bolzen 26 mit Schrauben 27 miteinander verbunden.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Elektromagnetkörpers sind nur zwei Trennflächen 28 und 29 vorhanden. Die Pole werden nach dem Zusammenschrauben der Magnetkörperhälften durch die Bolzen 26 und Muttern 27 in einer geeigneten Vorrichtung aufgespannt und durch Drehen bearbeitet, so daß es möglich ist, die Magnetkörperhälften zentrisch genau auszubilden und dabei auch eine sehr genaue Planparallelität der Polflächen an den Trennfugen 28 und 29 zu erzielen.

Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform des Magnetkörpers sind die Luftspaltverluste auf ein Minimum herabgesetzt, so daß eine sehr gleichmäßige Verteilung der Kraftlinien über die Polflächen erzielt werden kann.

Um ein Zusammendrängen der Kraftlinien an den Ecken. 19 (Fig. 1 und Fig. 4) zu vermeiden sind, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Abrundungen an diesen Stellen, vorgesehen. Diese Abrundungen sind leicht herzustellen, da die einzelnen Bleche oder Platten durch Brennschneiden hergestellt werden. Ebenso können auch die magnetisch sehr wenig beanspruchten Außenkanten 20 der Horizontaljoche abgerundet werden.

Wie besonders aus Fig. 6 hervorgeht, ist der magnetische Fluß in der Mitte der Vertikaljoche am stärksten, während er nach außen hin immer mehr abnimmt. Die magnetischen Kraftlinien durchfluten daher die Pole in dem Bereich der größten Breite 21-22 am stärksten, während die Durchflutung nach außen hin immer geringer wird. Um eine annähernd gleichmäßige Verteilung des Flusses über die Polflächen zu erzielen, sind die Vertikaljoche so ausgebildet, daß sie in der Mitte die größte Stärke haben und nach außen schwächer werden. Die in Fig. 6 dargestellte Ausbildung des Elektromagnetkörpers gemäß der Erfindung ist durch Brennschneiden ebenfalls leicht herzustellen.

In einem Elektromagnetkörper gemäß der Erfindung ist es möglich, ein gleichmäßiges Magnetfeld zwischen den Polen zu erreichen und die Herstellung des Magnetkörpers genauer, einfacher und wirtschaftlicher vorzunehmen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetkörper für Zyklotrone, der aus Platten oder Blechen aufgeschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper aus zwei Teilen besteht, welche aus durchgehenden, E-förmig geschnittenen Blechen zu je einem Paket aufgeschichtet sind, deren Außenschenkel (Vertikaljoche) an den Stirnflächen zusammengefügt sind, so daß nur etwa in der Mitte der beiden Vertikaljoche je eine Trennfuge quer zu den magnetischen Kraftlinien verbleibt.

2. Magnetkörper für Zyklotrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von den Vertikaljochen zu den Horizontal jochen an der Innenseite abgerundet ist.

3. Magnetkörper für Zyklotrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochquerschnitte im Mittellängsschnitt am stärksten und nach außen hin allmählich schwächer werdend ausgestaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 865 923;
schweizerische Patentschrift Nr. 252 441:
USA.-Patentschriften Nr. 2 447 255. 2 567 904:
Das Lehrbuch der technischen Kernphysik, von H. Watzlawek, 1948, S. 255, 260;

Zeitschrift »Physical Reciew«, Bd. 88, 1952, S. 1193.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen