DE1107801B

DE1107801B - Electromagnetic high voltage direct current generator

Info

Publication number: DE1107801B
Application number: DEH36691A
Authority: DE
Inventors: Robert Jemison Van De Graaff; John George Trump
Original assignee: High Voltage Engineering Corp
Current assignee: High Voltage Engineering Corp
Priority date: 1959-06-19
Filing date: 1959-06-19
Publication date: 1961-05-31

Description

Elektromagnetischer Hochspannungs-Gleichstromgenerator Auf dem Gebiet der technischen Anwendung der Strahlungsenergie besteht ein steigender Bedarf wirtschaftlicher Hochspannungs- und Gleichstromquellen. Die bekannteste Hochspannungsquelle ist der elektrostatische Bandgenerator. Die Stromabgabe dieses Generators ist jedoch begrenzt. Man hat daher bereits vorgeschlagen, mehrere der üblichen, mit Kommutatoren arbeitenden elektromagnetischen Gleichstromgeneratoren in Serie zu schalten. Dabei gelangt man zu Spannungen bis zu 50 kV. Eine noch höhere Spannungserzeugung ist auf diesem Weg aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht möglich. Auch die Gleichrichtung hoher Wechselspannungen durch eine Hochspannungsgleichrichterröhre ergibt keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Die Reihenschaltung von bekannten Transformatorgleichrichtersätzen oder Spannungsvervielfältigungskreisen erfordert ein erhebliches Bauvolumen und bedingt beträchtliche Isolationsschwierigkeiten.High voltage electromagnetic direct current generator In the field There is an increasing need for the technical application of radiant energy to be more economical High voltage and direct current sources. The most famous high voltage source is the electrostatic tape generator. However, the power output of this generator is limited. It has therefore already been proposed to use several of the usual commutator-operated to connect electromagnetic direct current generators in series. You get there to voltages up to 50 kV. An even higher voltage generation is on this way not possible for technical and economic reasons. Also the rectification high AC voltages through a high voltage rectifier tube does not result satisfactory results. The series connection of known transformer rectifier sets or voltage multiplication circles requires a significant construction volume and causes considerable isolation difficulties.

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Hochspannungs-Gleichstromgenerator mit einem am äußeren Umfang gezahnten Rotorring und einem den Rotorring umgebenden und die Induktionsspulen tragenden, am inneren Umfang gezahnten Statorring.The invention relates to a high-voltage electromagnetic direct current generator with a rotor ring toothed on the outer circumference and one surrounding the rotor ring and inner circumferential toothed stator ring carrying the induction coils.

Gemäß der Erfindung ist der Generator dadurch gekennzeichnet, daß der Statorring in mehrere getrennte Magnete unterteilt ist, die jeweils für sich mit den Induktionsspulen verkettete, offene magnetische Kreise bilden, deren Luftspalte der umlaufende, gezahnte Rotor verengt und erweitert, wodurch sich der magnetische Widerstand des Kreises ändert und der magnetische Fluß durch die Spulen pulsiert und eine Wechsel-EMK in den Spulen erzeugt, daß mit jeder Spule ein Gleichrichter für die Spulen-Wechsel-EMK verbunden ist und daß sämtliche Spulen mit ihren Gleichrichtern hintereinandergeschaltet sind, so daß an den Ausgangsklemmen des Generators die gewünschte hohe Gleichspannung als Summe der gleichgerichteten Spulen-Gleichspannungen abnehmbar ist.According to the invention, the generator is characterized in that the stator ring is divided into several separate magnets, each for itself form open magnetic circles linked with the induction coils, their air gaps the rotating, toothed rotor narrows and widens, which makes the magnetic The resistance of the circuit changes and the magnetic flux through the coils pulsates and an alternating emf generated in the coils that with each coil a rectifier for the coil alternating emf and that all coils with their rectifiers are connected in series so that at the output terminals of the generator the Desired high DC voltage as the sum of the rectified coil DC voltages is removable.

Zur Erhöhung der verfügbaren Spannungs- oder Stromwerte kann man mehrere Stator- und Rotorringe unter Einfügung von Isolationszwischenstücken übereinander anordnen. Die Spulen sind dann zweckentsprechend miteinander verbunden, wobei die Reduzierung des Wellenanteils des Gleichstroms besonders beachtet werden kann.To increase the available voltage or current values one can use several Stator and rotor rings with the insertion of intermediate insulating pieces on top of one another arrange. The coils are then appropriately connected to one another, the Reduction of the wave component of the direct current can be given special attention.

Einen vorzugsweise zur Verwendung für Teilchenbeschleuniger oder Röntgenröhren geeigneten Generator erhält man, wenn die übereinander angeordneten Statorringe mit den Isolationszwischenstücken eine in sich starre Säule bilden und die übereinander angeordneten Rotorringe mit ihren Isolationszwischenstücken ein in sich starres Hohlrohr bilden, das die Teilchenbeschleunigerröhre aufnimmt oder selbst als Teilchenbeschleunigerröhre dient.One preferably for use in particle accelerators or X-ray tubes A suitable generator is obtained when the stator rings are arranged one above the other Form a rigid column with the insulating spacers and stack them on top of each other arranged rotor rings with their intermediate insulating pieces a rigid one Form a hollow tube that accommodates the particle accelerator tube or itself as a particle accelerator tube serves.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels, Fig.2 eine schematische Seitenansicht für einen Hochspannungs-Gleichstromgenerator aus mehreren übereinander angeordneten Stator- und Rotorringen, Fig. 3 einen Schnitt durch die übereinander angeordneten Rotorringe nach Fig. 2, Fig. 4 eine Seitenansicht - zum Teil im Schnitt -eines Teilchenbeschleunigers mit einem Hochspannungs-Gleichstromgenerator, Fig. 5 einen Schnitt durch den Rotor des Hochspannungs-Gleichstromgenerators nach Fig. 4.On the basis of an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail. 1 shows a schematic representation of the exemplary embodiment, FIG. 2 a schematic side view for a high-voltage direct current generator of several stator and rotor rings arranged one above the other, FIG. 3 shows a section by the rotor rings arranged one above the other according to FIG. 2, FIG. 4 shows a side view - partly in section - of a particle accelerator with a high-voltage direct current generator, 5 shows a section through the rotor of the high-voltage direct current generator according to FIG Fig. 4.

Laut Fig. 1 hat jede Gleichstromgeneratoreinheit nach der Erfindung einen Rotor 1 mit einer großen Zahl von Zähnen 2 an seinem Umfang. Der Rotor 1 ist aus magnetischem Werkstoff zusammengesetzt, sc daß jeder Zahn 2 einem magnetischen Pol entspricht. Während jedoch der übliche Gleichstromgenerator z. B. zwei, vier oder sechs Pole hat, hat der Rotor 1 bei der Erfindung viele Pole und kann z. B. etwa hundert Pole haben.According to Fig. 1, each DC generator unit according to the invention a rotor 1 with a large number of teeth 2 on its periphery. The rotor 1 is composed of magnetic material, sc that each tooth 2 is a magnetic Pole corresponds. However, while the usual DC generator z. B. two, four or has six poles, the rotor 1 in the invention has many poles and can e.g. B. have about a hundred poles.

Rings um den Rotor 1 sind zahlreiche Magnete 3 angeordnet, die durch eine Feldspule erregbar sind oder Permanentmagnete 1 sein können, wie Fig. 1 zeigt. Die Zahl der Magnete 3 ist nicht besonders wichtig. Jedoch sind die Polschuhe 4 gezahnt, wobei die Zähne 5 der Magnete 3 den Zähnen 2 des Rotors 1 ähnlich sind.Around the rotor 1 numerous magnets 3 are arranged, which by a field coil can be excited or permanent magnets 1, as FIG. 1 shows. The number of magnets 3 is not particularly important. However, the pole pieces 4 toothed, the teeth 5 of the magnets 3 being similar to the teeth 2 of the rotor 1.

Bei Verwendung von Permanentmagneten müssen die magnetischen Kreise in üblicher Art zur Vermeidung von übermäßigen Wirbelstromverlusten aus dünnen Blechen aufgebaut sein. Andere Bauformen für die Magnete 3 bereiten dem Fachmann keine Schwierigkeiten. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Bauform beschränkt. Zum Beispiel bedarf nur ein Teil jedes Magnets 3 zur Bereitstellung der nötigen Erregung einer Permanentmagnetisierung. Man kann auch nur einen der sechs Magnete in jeder Gleichstromgeneratoreinheit als Felderregungseinheit benutzen.When using permanent magnets, the magnetic circuits must in the usual way to avoid excessive eddy current losses from thin sheets be constructed. Other designs for the magnets 3 do not present any difficulties for the person skilled in the art. The invention is not restricted to a specific design. For example, needs only part of each magnet 3 to provide the necessary excitation of permanent magnetization. You can also use just one of the six magnets in each DC generator unit as a Use field excitation unit.

Laut Fig. 1 dient der Rotor 1 zum Schließen des Flußweges zwischen den Polschuhen 4 jedes Magnets 3. Außerdem sind im magnetischen Kreis die Luftspalte zwischen jedem Polschuh 4 und dem Rotor 1 die einzigen vorhandenen Luftspalte. Wenn die Zähne 2 des Rotors 1 den Zähnen 5 eines bestimmten Magnets 3 gegenüberstehen, dann ist der Luftspalt in dem zu diesem Magnet gehörigen magnetischen Kreis sehr klein. Wenn die Zähne 2 des Rotors 1 dagegen den Räumen zwischen den Zähnen 5 des Magnets 3 gegenüberstehen, ist der Luftspalt erheblich. Da der Luftspalt den größten Anteil am Widerstand des magnetischen Kreises hat, verursacht die Drehung des Rotors 1 eine große Änderung im magnetischen Fluß des magnetischen Kreises.According to Fig. 1, the rotor 1 is used to close the flow path between the pole pieces 4 of each magnet 3. In addition, the air gaps are in the magnetic circuit between each pole piece 4 and the rotor 1 are the only existing air gaps. if the teeth 2 of the rotor 1 face the teeth 5 of a particular magnet 3, then the air gap in the magnetic circuit belonging to this magnet is very large small. If the teeth 2 of the rotor 1, however, the spaces between the teeth 5 of the Opposite magnets 3, the air gap is considerable. Because the air gap is the largest Contributes to the resistance of the magnetic circuit, causes the rotor to turn 1 a large change in the magnetic flux of the magnetic circuit.

Jeder Magnet 3 ist von einer oder mehreren Spulen 6 umwickelt. Die Größe der Änderung im magnetischen Fluß, der mit jeder Spule 6 verkettet ist, erzeugt eine Wechsel-EMK in der Spule. Die dabei in jeder Spule 6 auftretende Wechselspannung wird dann durch einen Gleichrichter 7 gleichgerichtet und das Pulsieren des Gleichstroms durch einen Kondensator 8 ausgeglichen.Each magnet 3 is wound by one or more coils 6. the The amount of change in magnetic flux associated with each coil 6 is generated an alternating EMF in the coil. The alternating voltage occurring in each coil 6 is then rectified by a rectifier 7 and the pulsing of the direct current balanced by a capacitor 8.

Durch Vergrößerung der Zahn- oder Polzahl 2 auf dem Rotor 1 und durch Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Rotors 1 kann man die Frequenz der Flußänderung in den Magneten 3 erhöhen und dadurch jeder Spule 6 eine größere Spannung oder höhere Energie entnehmen. Dadurch kann jeder Rotor mit zahlreichen Polen Tausende von Wechseln je Sekunde erzeugen. Die einfache Konstruktion des Rotors 1 erlaubt seine Drehung mit hohen Geschwindigkeiten, weil der Rotor 1 keinerlei Wicklungen trägt und deshalb hohen Zentrifugalkräften gewachsen ist.By increasing the number of teeth or poles 2 on the rotor 1 and through Increasing the speed of rotation of the rotor 1 can increase the frequency of the change in flux increase in the magnet 3 and thereby each coil 6 a greater voltage or higher Take energy. As a result, each rotor with numerous poles can make thousands of changes generate per second. The simple construction of the rotor 1 allows it to rotate at high speeds because the rotor 1 does not have any windings and therefore can cope with high centrifugal forces.

Infolge der raschen Flußänderung erhält man in den Spulen 6 eine hohe Windungsspannung, so daß es vorteilhaft ist, eine häufige Gleichrichtung zu verwenden. Bei der Maschine laut Fig.1 hat jede Spule 6 ihren eigenen Gleichrichter. Im Grenzfall kann jede Windung ihren eigenen Gleichrichter haben. Durch die häufige Gleichrichtung wird die Bildung von kräftigen Ladewechselströmen vermieden. Außerdem kann man dadurch Kommutatoren oder große Hochspannungs-Vakuumröhren vermeiden. Durch Anordnung eines Gleichrichters äußerst dicht an jeder Wechselstromgeneratoreinheit ist der Gleichrichter gezwungen, fast genauso wie ein Kommutator zu arbeiten, so daß die Maschine laut Fig. 1 einen Gleichstromgenerator im Mittelspannungsbereich mit gutem Wirkungsgrad darstellt. Die Maschine laut Fig. 1 erzeugt so kumulativ eher Gleichstrom als Wechselstrom.As a result of the rapid change in flux, a high one is obtained in the coils 6 Turns voltage, so it is advantageous to use frequent rectification. In the machine according to FIG. 1, each coil 6 has its own rectifier. In the borderline case each turn can have its own rectifier. Due to the frequent rectification the formation of strong alternating charging currents is avoided. Besides, you can do that Avoid commutators or large high voltage vacuum tubes. By arranging a The rectifier is extremely close to each alternating current generator unit forced to work almost exactly like a commutator, making the machine noisy Fig. 1 shows a DC generator in the medium voltage range with good efficiency represents. The machine according to FIG. 1 thus cumulatively generates direct current rather than alternating current.

Es wurde bereits angedeutet, daß man durch häufige Gleichrichtung mit einzelnen sehr kleinen Gleichrichtern einen kostspieligen Einzelgleichrichter vermeiden kann. Tatsächlich können die kleinen Gleichrichter in die Generatoreinheit eingebaut werden. Außerdem muß man zum Glätten des Gleichstroms nicht unbedingt einen getrennten Kondensator 8 verwenden, da die zwischen den Komponenten der Maschine von Natur aus bestehende Kapazität bereits zum Glätten des Gleichstroms genügen kann. Durch diese Maßnahmen wird die Geschlossenheit der Maschine beträchtlich verbessert.It has already been suggested that frequent rectification with individual very small rectifiers an expensive individual rectifier can avoid. Indeed, the small rectifiers can go into the generator unit to be built in. In addition, it is not necessary to smooth the direct current use a separate capacitor 8 as the one between the components of the machine Naturally existing capacity is already sufficient to smooth the direct current can. These measures considerably improve the closed nature of the machine.

Die erforderliche Kapazität läßt sich durch Phasenverschiebung der Ausgangsgrößen der Spulen 6 erheblich vermindern. In der Maschine laut Fig. 1 läßt sich beobachten, daß der Abstand der sechs Magnete 3 voneinander derart ist, daß eine Phasenverschiebung von 60° zwischen benachbarten Magneten entsteht. Die erforderliche Kapazität ist dadurch nur ein Bruchteil von jener, die man benötigen würde, wenn alle Magnete 3 in Phase miteinander wären.The required capacity can be adjusted by phase shifting the Reduce the output sizes of the coils 6 considerably. In the machine according to FIG observe that the distance between the six magnets 3 is such that there is a phase shift of 60 ° between neighboring magnets. The required Capacity is only a fraction of what you would need if all magnets 3 would be in phase with one another.

Um die Gesamtspannung beim Generatorkurzschluß auf den Betrag Null zu bringen, können Entlastungswiderstände 9 jede Spule 6 überbrücken. Diese Entlastungswiderstände 9 sind aber für die Erfindung nicht wesentlich.To reduce the total voltage in the case of a generator short circuit to zero to bring, relief resistors 9 can bridge each coil 6. These relief resistors 9 are not essential for the invention.

Die Ausgangsspannung der in Fig. 1 dargestellten Maschineneinheit läßt sich leicht durch Reihenschaltung einer Mehrzahl solcher Maschineneinheiten nach Art der Fig. 1 und 3 erhöhen. In den Fig. 2 und 3 sind einzelne derartige Maschineneinheiten gestaffelt angeordnet und voneinander durch Isolierringe 10, 11 getrennt. Der Rotor 12 hat allgemein Rohrform und besteht abwechselnd aus Rotoren 1 und Isolatoren 10, die miteinander zu einer starren rohrförmigen Einheit verbunden sind. Jeder Magnet 3 liegt unter Zwischenschaltung eines Isolierstücks 11 auf seinem nächsten darunterliegenden Magnet. Die Spulen 6 jeder Einheit sind mit den Spulen der nächstfolgenden Einheit, wie durch die Leitungen 13 in Fig.2 gezeigt, verbunden, so daß die Einheiten in Reihe geschaltet sind. Jede Spule 6 ist gegenüber den unmittelbar benachbarten Spulen darunter und darüber entsprechend Fig. 2 versetzt, um den bei einer bestimmten Spannung erforderlichen axialen Abstand zu verringern. Dadurch kann die Spannungserregungsbahn um ein Vielfaches größer sein als der senkrechte Abstand. Beim elektrostatischen Bandgenerator ist die spannungsführende Bahn durch die Säulenlänge begrenzt. Wenn man die Maschine in ein unter Druck stehendes Isoliergas taucht, können die senkrecht einander benachbarten Spulen mit glatter Fläche einen Abstand von nur 6 mm zueinander haben.The output voltage of the machine unit shown in FIG. 1 can easily be increased by connecting a plurality of such machine units in series according to the type of FIGS. In FIGS. 2 and 3, individual machine units of this type are arranged in a staggered manner and separated from one another by insulating rings 10, 11 . The rotor 12 has a generally tubular shape and consists alternately of rotors 1 and insulators 10, which are connected to one another to form a rigid tubular unit. Each magnet 3 lies with the interposition of an insulating piece 11 on its next underlying magnet. The coils 6 of each unit are connected to the coils of the next unit, as shown by the lines 13 in Figure 2, so that the units are connected in series. Each coil 6 is offset from the immediately adjacent coils below and above as shown in FIG. 2, in order to reduce the axial distance required for a certain voltage. As a result, the voltage excitation path can be many times greater than the vertical distance. In the case of an electrostatic belt generator, the live path is limited by the length of the column. If the machine is immersed in a pressurized insulating gas, the perpendicularly adjacent coils with a smooth surface can have a distance of only 6 mm from one another.

Die Magnete 3 jeder Einheit sind von einer Äquipotentialebene 14 getragen oder bilden einen Teil davon, die quer zur Achse des Rotors 12 und im Zentrum der vertikalen Weite jedes Magnets 3 liegt. Der gezahnete Rotor 1 jeder Einheit kann eine einzelne Äquipotentialebene sein. Man kann aber auch jeden Rotor 1 in voneinander isolierte Sektoren aufteilen. Jeder solcher Sektoren nimmt das Potential des benachbarten Magnets 3 an. Dadurch wird die zu isolierende Bahnlänge, wie oben erwähnt, vergrößert. Da bei dieser Anordnung sowohl die Spulen als auch die Magnete eine geometrische Anordnung haben, die der gesamten Hochspannungsbauform des Generators angeglichen ist, braucht man keine Faradayschen Käfige und kann so den Raumbedarf wesentlich verringern.The magnets 3 of each unit are carried by or form part of an equipotential plane 14 which is transverse to the axis of the rotor 12 and in the center of the vertical width of each magnet 3. The toothed rotor 1 of each unit can be a single equipotential plane. However, each rotor 1 can also be divided into sectors that are isolated from one another. Each of such sectors takes on the potential of the neighboring magnet 3 . This increases the length of the path to be insulated, as mentioned above. Since in this arrangement both the coils and the magnets have a geometric arrangement which is matched to the entire high-voltage design of the generator, no Faraday cages are required and the space requirement can thus be reduced significantly.

Entsprechend Fig. 3 ist die Konstruktion des Rotors 12 ganz ähnlich der Konstruktion einer Beschleunigerröhre. Tatsächlich ist der Rotor 12 so abgestimmt, daß er eine Beschleunigerröhre in den Fällen in sich aufnehmen kann, in denen die Hochspannungsquelle der Fig. 2 und 3 zur Beschleunigung von geladenen Partikeln benutzt wird. Der Rotor 12 hat wie der Rotor eines Induktionsmotors einen geeigneten Antrieb. Die Vakuumröhre innerhalb des Rotors 12 kann entweder ortsfest sein oder sich mit dem Rotor 12 drehen. Entsprechend Fig. 4 und 5 kann der Rotor 12 aber auch selbst die Beschleunigerröhre bilden.Referring to Fig. 3, the construction of the rotor 12 is very similar to the construction of an accelerator tube. Indeed, the rotor 12 is tuned to accommodate an accelerator tube in those cases where the high voltage source of Figures 2 and 3 is used to accelerate charged particles. Like the rotor of an induction motor, the rotor 12 has a suitable drive. The vacuum tube within the rotor 12 can either be stationary or rotate with the rotor 12. According to FIGS. 4 and 5, however, the rotor 12 itself can also form the accelerator tube.

Durch nahe Lagerung der Magnete 3 gegenüber den verschiedenen Rotoren 1 kann man zwischen den verschiedenen Einheiten eine geeignete Phasenbeziehung in Ergänzung der bereits beschriebenen Phasenverschiebung zwischen den Magneten 3 jeder Einheit erzielen. Wenn zehn Einheiten von sechs Magneten jeweils geeignete Phasenverschiebung haben, dann wird die zur Glättung des welligen Gleichstroms im gewünschten Maß erforderliche Kapazität nur ein Sechzigstel jener Kapazität, die man brauchen würde, wenn alle Magnete zueinander in der Phase lägen. Dies bekommt bei der Strahlungserzeugung für bestimmte nukleare Zwecke Bedeutung, wo es wichtig ist, daß die erzeugte Strahlung möglich reich an einer einzigen Energie ist.By mounting the magnets 3 close to the various rotors 1 a suitable phase relationship can be found between the various units in Supplement to the phase shift already described between the magnets 3 each Achieve unity. When ten units of six magnets each appropriate phase shift then that is required to smooth the ripple direct current to the desired extent Capacity only one-sixtieth of the capacity you would need if all Magnets would be in phase with each other. This gets with the generation of radiation meaning for certain nuclear purposes where it is important that the generated radiation is possible rich in a single energy.

Viele neue Entwicklungen auf verschiedenen technischen Gebieten steigern das erforderliche Arbeiten mit der Erfindung. Ein Beispiel ist die Entwicklung von wirksamen und zuverlässigen Silicondioden, die unter diesen Bedingungen die Gleichrichtung erheblich leichter durchführbar machen. Ein anderes Gebiet ist die Entwicklung von neuen magnetischen Stoffen, die das wirksame Arbeiten der elektromagnetischen Ausrüstung bei Frequenzen von F = 100 Hz ermöglichen.Many new developments in various technical fields increase the required work with the invention. One example is the development of effective and reliable silicon diodes that perform rectification under these conditions make it much easier to implement. Another area is the development of new magnetic materials that make the effective work of electromagnetic equipment at frequencies of F = 100 Hz.

Nach Fig. 4 und 5 hat der Hochspannungs-Gleichstrom-Partikelbeschleuniger einen Hochspannungsanschluß 15, der durch den Gleichstromgenerator nach der Erfindung auf hoher Spannung gehalten wird, und eine Vakuum-Beschleunigerröhre 16, durch die geladene Partikeln mit Hilfe des vom Generator erzeugten elektrischen Feldes von dem Hochspannungsanschluß 15 weg in die an Massepotential liegende Röhrenverlängerung 17 hinein beschleunigt werden. Die auf Hochspannung liegenden Teile der Maschine sind alle in einem mit unter hohem Druck stehenden Isoliergas gefüllten Behälter eingeschlossen. Der Hochspannungsgenerator hat einen Stapel von Gleichstromgeneratoreinheiten 19 entsprechend Fig.1, die miteinander in Reihe geschaltet und der Länge nach um die Beschleunigerröhre 16 herum angeordnet sind. Die Beschleunigerröhre 16 enthält den Rotor des Hochspannungsgenerators und wird von einem Motor 20 (vorzugsweise Induktionsmotor) über eine rotierende Kupplung 21 angetrieben. Der Motor 20 ist im Behälter 18 auf der Behälterbasis 22 gelagert.4 and 5, the high voltage direct current particle accelerator has a high voltage terminal 15, which is maintained at a high voltage by the direct current generator according to the invention, and a vacuum accelerator tube 16 through which charged particles by means of the electric field generated by the generator the high-voltage connection 15 are accelerated away into the tube extension 17 which is at ground potential. The high-voltage parts of the machine are all enclosed in a container filled with insulating gas under high pressure. The high voltage generator has a stack of DC generator units 19 according to Figure 1, the mutually connected in series and the length are arranged in the accelerating tube 16 around. The accelerator tube 16 contains the rotor of the high-voltage generator and is driven by a motor 20 (preferably an induction motor) via a rotating coupling 21. The motor 20 is supported in the container 18 on the container base 22 .

Der Hochspannungsanschluß 15 wird nicht nur durch die Hauptsäule 23 des Hochspannungsgenerators, sondern auch noch durch eine Hilfssäule 24 aus Reihen von einander abwechselnden ringförmigen Isolatoren 25 und ringförmigen Metallschirmen getragen. Die Hilfssäule 24 liegt zwischen dem Hochspannungsanschluß 15 und einer Führung 27 im Kopf des Behälters 18. Die Führung 27 soll das Ende der Hilfssäule 24 in Stellung bringen, wenn der stählerne Behälter geschlossen und die Hauptbeschleunigersäule 23 unter Druck gesetzt wird.The high-voltage connection 15 is supported not only by the main column 23 of the high-voltage generator, but also by an auxiliary column 24 made up of rows of alternating annular insulators 25 and annular metal screens. The auxiliary column 24 lies between the high-voltage connection 15 and a guide 27 in the head of the container 18. The guide 27 is intended to bring the end of the auxiliary column 24 into position when the steel container is closed and the main accelerator column 23 is pressurized.

Um ein bestimmtes Ausführungsbeispiel zu- geben, soll der Partikelbeschleuniger laut Fig. 4 und 5 eine Ausgangsgröße von 3 MV Gleichspannung haben. Wie man sehen kann, besteht die Erregersäule aus 28 in Reihe liegenden Äquipotentialanordnungen, von denen jede sechs kleine Gleichstromgeneratoreinheiten in Reihe hat. Insgesamt sind demnach 168 kleine Gleichstromgeneratoreinheiten vorhanden, von denen jede entsprechend Fig. 1 eine Spannung von 18 kV Gleichspannung liefert. Wenn jede kleine Gleichstromgeneratoreinheit eine Ausgangsleistung von 300 Watt hat, dann ist die Ausgangsleistung der ganzen Generatorsäule in Reihenschaltung bei 3 MV 50 kW. Um einen entsprechenden Größenvergleich mit Fig.4 zu bekommen, wird unterstellt, daß der Behälterdurchmesser etwa gleich dem Durchmesser eines standardelektrostatischen Bandgenerators für 3 MV bei 3 kW sein soll, der einen Durchmesser von etwa 1,65 m hat. Da die unterstellte Ausgangsleistung bei dieser Ausführung wesentlich mehr vergrößert wird als die Baukosten, wird unterstellt, daß die Anlagekosten je Kilowatt dieser Anordnung um ein Vielfaches geringer als die der derzeitigen Bestrahlungsquelle für 3 MV sind. Außerdem würde ein solcher Beschleuniger eine Gleichspannungsquelle aus der Summe von 168 Ausgangsspannungen in verschiedener Phase bereitstellen, so daß die gelieferte Hochspannung nur einen sehr kleinen Wellenanteil hat und nur eine sehr kleine Kapazität zur Glättung dieses Wellenanteils braucht. Die Kostensenkung je Kilowatt Bestrahlungsenergie, die man mit der Erfindung erreicht, ist das Ergebnis der speziellen Ausführung des in Fig.4 und 5 dargestellten Partikelbeschleunigers. Der Beschleuniger laut Fig. 4 und 5 macht in erster Linie einen äußerst wirksamen Gebrauch von dem durch die Maschine eingenommenen Raum. Zum zweiten führt die Verwendung der Beschleunigerröhre als Rotor des Hochspannungsgenerators zu zahlreichen Vorteilen, die später noch im einzelnen erörtert werden. Zum dritten ist die Hauptsäule 23 in der Querebene äußerst steif. Diese Steife ist wichtig, weil eine hohe Ausgangsleistung ohne Steife die Anordnung vibrieren läßt. Zum vierten würde die Anordnung der Hochspannungseinheiten in Reihe zu den üblichen elektromagnetischen Maschinen Schirmhauben oder Faradaysche Käfige nötig machen, um die Verwendung von ungenauen Einheiten aufeinander abzustimmen. Solche Schirme oder Käfige führen zu einer nutzlosen Raumverschwendung und sind bei der Maschine nach Fig. 4 und 5 nicht nur unnötig, sondern sogar eine unerwünschte Komplikation. Wie später noch dargelegt wird, führt die hohe Energie, auf die die Maschine nach Fig. 4 und 5 arbeitet, zur Vibration. Es ist daher sehr erwünscht, eine Auslegerkonstruktion zu vermeiden. Das Druckglied bzw. die Hilfssäule 24 soll deshalb auf der Maschinenseite mit dem Hochspannungsanschluß vorgesehen sein. Dadurch kommt es an dieser Seite nur zu einem sehr kleinen toten Raum. Außerdem ist dieser Endraum elektrisch kompakt, obwohl er einen festen Isolator enthält, weil der Isolator im Bereich eines gleichförmigen Feldes liegt. In der Regel fällt das elektrische Feld um den Hochspannungsanschluß 15 mit wachsendem Abstand vom Hochspannungsabschluß ab. Man kann jedoch durch Schirmung der festen Isolatoren 25 durch Paare von Äquipotentialreifen 26, durch Installation von gleichen Widerständen (nicht dargestellt) zwischen benachbarten Streifen 26 die Spannung zwischen diesen in untereinander gleiche Potentiale aufteilen, so daß in der Nähe der Isolatoren 25 ein gleichförmiges elektrisches Feld entsteht. Diese Konstruktion vergrößert den normalen Gradienten in der Nähe des Behälters 18 und verringert den normalen Gradienten in der Nähe des Anschlusses 15, läßt aber den Durchschnittsgradienten unverändert. Die Konstruktion bringt deshalb die belastbare Spannung auf einen Höchstwert, da jeder Zuwachs, den man der Konstruktion mit einem Festisolator gibt, sich auf die maximal tragbare Höchstspannung zuschlägt. Da der Bereich nahe Masse auf diese Weise wirksamer verwendet wird als im Fall von Hochdruckgas und von einem nicht gleichförmigen Feld, hat dieser Endraum annähernd die gleiche Geschlossenheit wie jene, wie sie durch Hochdruck und ein nicht gleichförmiges Feld gegeben ist.To give a specific embodiment, the particle accelerator according to FIGS. 4 and 5 should have an output value of 3 MV DC voltage. As can be seen, the exciter column consists of 28 equipotential arrays in series, each of which has six small DC generator units in series. Accordingly, there are a total of 168 small direct current generator units, each of which, as shown in FIG. 1, supplies a voltage of 18 kV direct voltage. If each small DC generator unit has an output power of 300 watts, then the output power of the entire generator column connected in series at 3 MV is 50 kW. In order to get a corresponding size comparison with FIG. 4, it is assumed that the container diameter should be approximately the same as the diameter of a standard electrostatic belt generator for 3 MV at 3 kW, which has a diameter of approximately 1.65 m. Since the assumed output power is increased significantly more in this design than the construction costs, it is assumed that the system costs per kilowatt of this arrangement are many times lower than those of the current irradiation source for 3 MV. In addition, such an accelerator would provide a DC voltage source from the sum of 168 output voltages in different phases, so that the high voltage supplied has only a very small wave component and only needs a very small capacity to smooth this wave component. The cost reduction per kilowatt of irradiation energy achieved with the invention is the result of the special design of the particle accelerator shown in FIGS. The accelerator of Figures 4 and 5 primarily makes extremely efficient use of the space occupied by the machine. Second, the use of the accelerator tube as the rotor of the high-voltage generator leads to numerous advantages, which will be discussed in detail later. Third, the main pillar 23 is extremely stiff in the transverse plane. This stiffness is important because a high output without a stiff will vibrate the assembly. Fourth, the arrangement of the high-voltage units in series with the usual electromagnetic machines would require shield hoods or Faraday cages in order to coordinate the use of imprecise units. Such screens or cages result in a useless waste of space and are not only unnecessary in the machine of FIGS. 4 and 5, but are even an undesirable complication. As will be explained later, the high energy to which the machine according to FIGS. 4 and 5 works leads to vibration. It is therefore very desirable to avoid a cantilever design. The pressure member or the auxiliary column 24 should therefore be provided on the machine side with the high-voltage connection. As a result, there is only a very small dead space on this side. In addition, although it contains a solid insulator, this end space is electrically compact because the insulator is in the region of a uniform field. As a rule, the electric field around the high-voltage connection 15 drops as the distance from the high-voltage connection increases. However, by shielding the solid insulators 25 by pairs of equipotential tires 26, by installing the same resistors (not shown) between adjacent strips 26, the voltage between them can be divided into equal potentials, so that in the vicinity of the insulators 25 a uniform electric field arises. This construction increases the normal gradient in the vicinity of the container 18 and decreases the normal gradient in the vicinity of the port 15, but leaves the average gradient unchanged. The construction therefore brings the loadable voltage to a maximum value, since every increase that is given to the construction with a fixed insulator is added to the maximum acceptable maximum voltage. Since the near mass region is used more effectively in this way than in the case of high pressure gas and a non-uniform field, this end space has approximately the same closeness as that given by high pressure and a non-uniform field.

Der Hochspannungsanschluß 15 ist auch so ausgebildet, daß er vom verfügbaren Raum den wirksamsten Gebrauch macht. Der Hochspannungsanschluß 15 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem zylindrischen Teil 28 und einer Metallspinne 29 zur Vergrößerung des im Hochspannungsanschluß 15 verfügbaren Raums. Da ein fester Isolator nicht so wirksam wie ein gasförmiger Isolator ist, wird es so möglich, den Hochspannungsanschluß 15 innerhalb der Hilfssäule 24 nach vorn zu schieben. Die Spinne 29 muß nicht genau halbkugelig sein. Die Außenfläche der Spinne 29 kann so konstruiert sein, daß sie so dicht wie möglich, jedoch ohne elektrischen Kurzschluß, an dem Isolator 25 anliegt, um den Raum innerhalb des Hochspannungsanschlusses 15 auf ein Maximum zu vergrößern.The high voltage terminal 15 is also designed so that it is available from the Makes the most effective use of space. The high voltage terminal 15 consists of two Parts, namely a cylindrical part 28 and a metal spider 29 for enlargement of the space available in the high-voltage connection 15. As a solid insulator is not As effective as a gaseous insulator is, it becomes possible to use the high voltage connection 15 to be pushed forward within the auxiliary column 24. The spider 29 does not have to be exact be hemispherical. The outer surface of the spider 29 can be constructed so that it as close as possible, but without an electrical short circuit, on which insulator 25 rests, in order to increase the space within the high-voltage connection 15 to a maximum.

Die Hauptsäule 23 und die Beschleunigerröhre 16 sind ebenfalls geschlossene Einheiten und dienen nicht nur zur Erzeugung, sondern auch zur Isolierung der hohen Gleichspannung.The main column 23 and the accelerator tube 16 are also closed Units and serve not only to generate, but also to isolate the high DC voltage.

Die Hauptsäule 23 wird zu folgenden Zwecken verwendet: 1. zur mechanischen Kraftübertragung längs der Säule 23, 2. zur Bildung der rotierenden Welle für die Gleichstrom-Generatoreinheiten und 3. zur Umwandlung der elektrischen Hochspannungsenergie in die kinetische Energie eines Elektronenstrahls oder in Bestrahlungsenergie.The main column 23 is used for the following purposes: 1. Mechanical Power transmission along the column 23, 2. to form the rotating shaft for the DC generator units and 3. for converting high-voltage electrical energy into the kinetic energy of an electron beam or into radiation energy.

An dem an Masse liegenden Ende der Maschine wird sonst anderweitig verlorener Raum zur Kühlung der Maschine und für andere Ausrüstung verwendet. Ein an Masse liegender Metallschirm 30, der von einer Stahlkonstruktion 31 getragen ist, bildet einen ringförmigen und zur Aufnahme einer Kühlvorrichtung und anderer Geräte verfügbaren Raum 32. Ein zweiter ringförmiger Raum 33 - zwischen der Tragkonstruktion 31 und dem Motor 20 - ist für den gleichen Zweck verfügbar. Der Motor 20 selbst nutzt den Raum wirksam aus. Der Metallschirm 30 kann ähnlich wie die Spanne 29 gestaltet sein, d. h., sein Außenumfang kann so konstruiert sein, daß er so dicht wie möglich, jedoch ohne elektrischen Kurzschluß, an der Hauptsäule 23 anliegt und so den für nützliche Zwecke verfügbaren Raum auf ein Höchstmaß bringt.At the end of the machine that is connected to ground, otherwise lost space is used for cooling the machine and for other equipment. A grounded metal screen 30 supported by a steel structure 31 defines an annular space 32 available for receiving a cooling device and other equipment. A second annular space 33 - between the support structure 31 and the motor 20 - is for the same purpose available. The motor 20 itself makes efficient use of the space. The metal screen 30 can be designed similar to the span 29, that is, its outer circumference can be designed so that it is as close as possible, but without electrical short circuit, to the main pillar 23, thus maximizing the space available for useful purposes .

Wie bereits beschrieben, muß die Beschleunigerröhre 16 nicht den Rotor des Hochspannungsgenerators bilden. Eine geeignete Alternativlösung zur Maschine nach Fig.4 und 5 wäre eine stationäre und von einer isolierenden und als Rotor arbeitenden Hohlwelle umgebene Beschleunigerröhre. Die Verwendung der Beschleunigerröhre 16 für beide Zwecke gibt jedoch eine solche Geschlossenheit und vereint so viele Vorteile, daß man diese Konstruktion bevorzugt. Die Eignung dieser Konstruktion wird von folgenden überlegungen her verständlich.As already described, the accelerator tube 16 does not have to be the rotor of the high voltage generator. A suitable alternative solution to the machine 4 and 5 would be a stationary one and an insulating and working as a rotor Accelerator tube surrounded by a hollow shaft. The use of the accelerator tube 16 for both purposes there is such a unity and combines so many advantages, that this construction is preferred. The suitability of this construction is indicated by the following considerations understandable.

Man betrachte dazu das allgemeine Problem der Energieübertragung in Gleichstrombeschleunigern und unterstelle einen Hochspannungsanschluß und die Übertragung von hoher Gleichspannung an den Anschluß in einer etwas unsichtbaren Weise. Es ist nun erwünscht, die Hochspannung in Strahlung umzuwandeln. Das beste dazu bekannte Gerät ist eine Vakuumröhre mit Partikelbeschleunigung in einem gleichförmigen elektrischen Feld. Man bekommt jedoch auch mit dieser Einrichtung eine von der Vakuumröhre ausgehende Querkorona. Um die Querkorona zu unterdrücken, braucht man Leitringe um die Vakuumröhre herum. Da der Apparat bereits eine aus einer Mehrzahl von Leitringen aufgebaute zylindrische Säule hat, verwendet man logischerweise diese Konstruktion als Energieübertragung. Beim elektrostatischen Bandgenerator ist innerhalb der Säule ein Band vorgesehen, das mechanische Energie an jeder Äquipotentialfläche oder jedem Leitring in elektrische Energie überträgt. Der Apparat ist deshalb den zahlreichen in Reihe geschalteten Gleichstromgeneratoren ähnlich. Um nun die Energieabgabe zu vergrößern, könnte man noch weitere Bänder hinzufügen, wie man es bei manchen elektrostatischen Generatoren bereits getan hat. Man könnte auch eine Welle benutzen, da eine Welle. eine sehr wirksame Energieübertragungsvorrichtung ist. Man kann z. B. an der Welle des größten heute arbeitenden Turbogenerators eine Leistung von 300 000 kW abnehmen.Consider the general problem of energy transfer in DC accelerators and assume a high voltage connection and transmission of high DC voltage to the connector in a somewhat invisible manner. It is it is now desirable to convert the high voltage into radiation. The best known about it Device is a vacuum tube with particle acceleration in a uniform electrical Field. However, even with this device, one gets an outgoing from the vacuum tube Transverse corona. In order to suppress the transverse corona, guide rings are needed around the vacuum tube hereabouts. Since the apparatus is already built up from a plurality of guide rings has a cylindrical column, this construction is logically used as an energy transfer. In the case of the electrostatic belt generator, a belt is provided inside the column, the mechanical energy at each equipotential surface or each guide ring into electrical Transfers energy. The apparatus is therefore the numerous ones connected in series DC generators similar. In order to increase the energy output, one could add more ribbons as you do with some electrostatic generators has already done. You could also use a wave, there a wave. a very is effective energy transfer device. You can z. B. on the wave of the largest today working turbo generator take an output of 300,000 kW.

Bei Verwendung der Beschleunigerröhre 16 als Welle zur Kraftübertragung hat man automatisch eine 1. Für die magnetischen Zwecke der Gleichstromgeneratoren, 2. für mechanische Zwecke, und zwar als wichtiges Bauelement im Gleichstromgenerator und in der Hochspannungs-Isoliersäule als Gasraum und 3. zur Herstellung einer geeigneten Verteilung des elektrischen Hochspannungsfeldes zwischen der Säule 23 und dem Behälter 18. Hohlwelle, die steifer und kräftiger als eine massive Welle gleichen Gewichts ist. So überträgt z. B. bei einem Düsenantriebsaggregat, bei dem in der Kraftübertragung Tausende von Pferdestärken entwickelt werden, eine Welle Kraft längs der Maschine. Eine Hohlwelle beansprucht nur wenig Gewicht und Raum und bedingt nur einen Energieverlust von weniger als 1 % bei der übertragung.When using the accelerator tube 16 as a shaft for power transmission one automatically has a 1. For the magnetic purposes of direct current generators, 2. For mechanical purposes, as an important component in the direct current generator and in the high-voltage insulating column as a gas space and 3. to produce a suitable one Distribution of the high voltage electric field between the column 23 and the container 18th Hollow shaft that is stiffer and stronger than a solid shaft equal weight. So transmits z. B. in a nozzle drive unit in which Thousands of horsepower are developed in power transmission, a shaft Power along the machine. A hollow shaft takes up little weight and space and only causes an energy loss of less than 1% during transmission.

Außerdem hat man bei Verwendung der Beschleunigerröhre 16 als Welle zur Kraftübertragung automatisch eine unter Druck stehende Welle, da das Innere der Beschleunigerröhre 16 evakuiert und die Röhre 16 selbst in ein unter hohem Druck stehendes Isoliergas getaucht ist. Dieser Druck kompensiert nicht nur die von der Rotation der Röhre 16 herrührende Zentrifugalkraft, sondern stärkt auch das Gas oder andere Isolierteile der Beschleunigerröhre.In addition, when using the accelerator tube 16 as a shaft for power transmission automatically a pressurized wave because the inside the accelerator tube 16 is evacuated and the tube 16 itself is under high pressure standing insulating gas is immersed. This pressure not only compensates for that of the Rotation of the tube 16 due to centrifugal force, it also strengthens the gas or other insulating parts of the accelerator tube.

Die Zentrifugalkraft ist nur ein Bruchteil des Drucks des Isoliergases. In der Praxis verwendet man Schwefelhexafluorid als Gas bei einem Druck von 7 kg/qcm, der ausreicht, um die Röhre 16 sowohl radial als auch der Länge nach unter Druck zu halten. Im Unterschied zum üblichen elektrischen Bandgenerator, der eine Zersetzung des Schwefelhexafluorid veranlassende Korona erzeugt, arbeitet die Maschine nach Fig.4 und 5 mit vernachlässigbarer Korona.The centrifugal force is only a fraction of the pressure of the insulating gas. In practice, sulfur hexafluoride is used as a gas at a pressure of 7 kg / cm 2, sufficient to pressurize the tube 16 both radially and longitudinally to keep. In contrast to the usual electrical tape generator, which has a decomposition the corona causing the sulfur hexafluoride is generated, the machine continues to work 4 and 5 with negligible corona.

Unter Druck stehendes Gas hat nicht nur eine größere Bruchfestigkeit als unter Spannung stehendes Gas, sondern auch eine geringere Durchschnittsdurchschlagfestigkeit, wenn man eine große Zahl von Versuchen heranzieht. Da man für praktische Zwecke für das Mehr an dem geringsten Durchschlagfestigkeitswert als am Durchschnittsdurchschlagfestigkeitswert interessiert ist, hat unter Druck stehendes Gas gegenüber unter Spannung stehendem Gas einen zweifachen Vorteil.Pressurized gas not only has a greater breaking strength than gas under tension, but also has a lower average dielectric strength, if a large number of experiments are used. As one for practical purposes for more of the lowest dielectric strength value than the average dielectric strength value is interested, has gas under pressure versus gas under tension Gas has a twofold benefit.

Die in Fig.4 und 5 gezeigte Konstruktion mit horizontaler Lagerung der Hauptsäule 23 und der rotierenden Röhre 16 an beiden Enden hat gegenüber einer senkrechten Konstruktion mit winkeliger Anordnung der Hauptsäule 23 und der rotierenden Röhre 16 zueinander bestimmte Vorteile. Eine winkelige Konstruktion führt zu Vibrationen, während der durch die in Fig. 4 und 5 vorgesehene kontraktionsbedingte Längsdruck die Röhre 16, wie beschrieben, und die Hauptsäule 23 verstärkt. Die horizontale Konstruktion berücksichtigt nicht nur Vibrationen durch Unterdrucksetzen der Röhre 16 und der Säule 23, sondern auch von der magnetischen Kraft auf die Hauptsäule 23 ausgehende Torsionsbeanspruchungen. Eine vertikale Auslegerkonstruktion wäre weit weniger wirksam gegenüber Torsionsbeanspruchungen, insbesondere weil sie nicht ein schmales, fortlaufendes, sondern vielmehr ein zu Vibrationen führendes Torsionselement ist.The construction shown in Fig. 4 and 5 with horizontal storage of the main column 23 and the rotating tube 16 at both ends has opposite one vertical construction with angled arrangement of the main column 23 and the rotating Tube 16 to each other certain advantages. An angular construction leads to vibrations, while the contraction-induced longitudinal pressure provided by the in FIGS. 4 and 5 the tube 16, as described, and the main column 23 reinforced. The horizontal Construction not only takes into account vibrations from pressurizing the tube 16 and the column 23, but also from the magnetic force on the main column 23 outgoing torsional loads. A vertical boom construction would be far less effective against torsional stresses, especially because they are not a narrow, continuous, but rather a torsion element that leads to vibrations is.

In der vorangehenden detaillierten Beschreibung wird nur auf Elektronenbeschleunigung Bezug genommen. Trotzdem ist die Erfindung auch in der Atomwissenschaft und Technik sehr wertvoll, weil man mit ihr sowohl einen sehr energiereichen als auch einen hohen positiven Ionenstrahl einer Energieform (monoenergetic) bereitstellen kann.In the foregoing detailed description, only electron acceleration is referred to Referenced. Even so, the invention is also used in nuclear science and engineering very valuable because with her you get both a very energetic and a can provide a high positive ion beam of one form of energy (monoenergetic).

Hinsichtlich der in Fig. 1 gezeigten Generatorbauart wurde bereits erwähnt, daß der Werkstoff mit permanentem Magnetismus geschichtet sein soll. Bei einer anderen Ausführungsform kann man jedoch den magnetischen Fluß durch den Permanentmagnet stetig machen. Der Permanentmagnet , kann dann massiv und umgeschichtet sein. Bei dieser Bauart veranlaßt dann die Bewegung des gezahnten Rotors den Fluß aus den permanenten Magneten zur Umkehr i und zum Weitergießen zwischen zwei Ästen des magnetischen Kreises, derart, daß ein Wechsel-EMK in die diese Zweige umgebenden Spulen eingeführt wird.With regard to the type of generator shown in FIG. 1 has already been mentions that the material should be layered with permanent magnetism. at Another embodiment, however, can be the magnetic flux through the permanent magnet make steady. The permanent magnet can then be solid and rearranged. at this design then causes the movement of the toothed rotor to flow out of the permanent magnet to reverse i and to continue pouring between two branches of the magnetic Circle, in such a way that an alternating EMF is introduced into the coils surrounding these branches will.

Im Beispiel laut den Figuren ist der Einfachheit halber angedeutet, daß diese rotierende Beschleunigerröhre nur an jedem Ende Lager hat. Falls nötig, kann man die Konstruktion durch ein zusätzliches Zwischenlager oder zusätzliche Zwischenlager ergänzen.In the example according to the figures it is indicated for the sake of simplicity, that this rotating accelerator tube only has bearings at each end. If necessary, one can improve the construction by an additional intermediate storage or additional Supplement interim storage.

Claims

CLAIMS: 1. An electromagnetic high-voltage direct current generator with a toothed on the outer circumference of the rotor ring and a rotor ring surrounding and supporting the induction coil, toothed on the inner periphery stator ring, characterized in that the stator ring is divided into a plurality of separate magnets (3) each for open magnetic circuits linked to the induction coils (6) form, the air gaps of which are narrowed and expanded by the rotating, toothed rotor (1), whereby the magnetic resistance of the circuit changes and the magnetic flux through the coils pulsates and an alternating EMF in generated the coils that a rectifier for the coil alternating EMF is connected to each coil, and that all coils with their rectifiers are connected in series so that the desired high DC voltage can be removed as the sum of the rectified coil DC voltages at the output terminals of the generator .

2nd generator according to claim 1, characterized in that the stator and rotor ring (14 or 1) consist of layered magnetic material.

3. Generator according to the claims 1 and 2, characterized in that several stator rings (14) and rotor rings (1), each separated by insulating spacers (10) or (11), arranged one above the other are.

4. Generator according to claims 1 to 3, characterized in that the Coils with their rectifiers are connected in series that the wave component of the direct current is reduced.

5. Generator, preferably for use for particle accelerators or X-ray tubes, according to claims 3 and 4, characterized in that the stacked stator rings (14) with the insulating spacers (11) form a rigid column (23) and the stacked rotor rings (1) Form a rigid hollow tube with the intermediate insulating pieces (10) , which tube accommodates a particle accelerator tube or serves as a particle accelerator tube (16) itself.

6. Generator according to claims 3 to 5, characterized in that the column (23) between a ground connection (31) and a high-voltage connection (15) is clamped in such a way that it under the clamping pressure large energy

Determine the gradient of the electric field in the protective gas. Documents considered: German Patent No. 317 353; British Patent Nos. 199 554, 786 541; U.S. Patent No. 1162,726.