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Magnetblock für Wechselstrommagnete mit weitgehender Unterdrückung
von Wirbelströmen Die Erfindung betrifft einen Magnetblock für Wechselstrommagnete,
bestehend aus geschichteten Blechen mit dazwischen angeordneten Isolierschichten,
zur Verwendung bei Geräten und Einrichtungen, für deren Funktion eine weitgehende
Unterdrückung der Wirbelströme im Magnet erforderlich ist, z. B. zur Verwendung
bei Teilchen-Beschleunigern.
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Insbesondere bei der Beschleunigung für geladene Teilchen ist es erforderlich,
im Magnetblock des Gerätes die Wirbelströme unterhalb einer kritischen Größe zu
halten. Nur dann ist es nämlich möglich, die Homogenität des Magnetfeldes und dadurch
die Rotationssymmetrie aufrechtzuhalten. Beim Auftreten von Unsymmetrien im Magnetfeld,
die durch Wirbelströme im Magnetblock entstehen können, wird das Einfangen der beschleunigten,
geladenen Teilchen unmöglich gemacht. Die bekannten Magnetblöcke werden daher aus
Blechen zusammengesetzt, die unter Zwischenlegung von Isolierschichten miteinander
verbunden sind. Die Dicke der Bleche beträgt z. B. bei Magneten, die mit 50 Hz betrieben
werden und für Beschleuniger von Elektronen bestimmt sind, 0,35 mm. Bei der Vorbereitung,
also beim Zuschneiden oder Stanzen, entsteht an den Rändern der Bleche ein Grat.
Um beim Aneinanderlegen der Bleche einen durch diese Grate bedingten Schluß zwischen
allen Blechen zu vermeiden, werden die Bleche vor dem Aneinanderlegen entgratet.
Dies erfolgt etwa in einem Walzvorgang oder durch mechanische Abtragung der Grate.
Eine derartige Maßnahme erfordert aber zusätzliche Aufwendungen an Arbeitskraft
und Arbeitsmitteln und führt, insbesondere bei größeren Objekten, zu einer merkbaren
Verteuerung des Gerätes.
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Bei einem Magnetblock für wirbelstromarme Wechselstromgeräte, der
aus Blechen zusammengesetzt ist, zwischen denen Isolierschichten angeordnet sind
und der insbesondere für Teilchenbeschleuniger bestimmt ist, werden erfindungsgemäß
die vorgenannten Nachteile dadurch vermieden, daß in der Blechschichtung aufeinanderfolgend
jeweils zwei Bleche mit ihren Gratseiten aneinanderliegend und demgemäß diese Blechpaare
mit ihren gratlosen Seiten aneinanderliegend angeordnet sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Schichtung wird der Entgratungsvorgang weggelassen,
ohne daß eine störende Erhöhung der Wirbelströme in Kauf genommen werden muß. Dadurch
wird ein Arbeitsvorgang eingespart und damit eine Verringerung der Herstellungskosten
erzielt. Zwischen den Bratfreien Flächen wird durch die Isolierschichten eine einwandfreie
Isolation erhalten, und zwischen den beiden mit der Gratseite aneinanderliegenden
Flächen entsteht ein Schluß wahrscheinlich nur am Rand. Dieser besitzt jedoch, wie
Versuche gezeigt haben, einen übergangswiderstand, der so hoch ist, daß die damit
verbundene Steigerung von Wirbelströmen klein ist gegenüber den im Blech selbst
entstehenden Wirbelströmen.
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Die Anbringung der isolierenden Zwischenschicht kann in der Form einer
zusätzlichen Folie, die zwischen die Bleche eingelegt wird, erfolgen. In einer bevorzugten
Ausführung wird jedoch die Isolierschicht direkt auf die einzelnen Bleche aufgetragen.
Dabei wird jeweils eine Seite des Bleches mit der Isolierschicht überzogen. Da aber
die Bleche abwechselnd mit der Gratseite aneinandergelegt werden, ist es erforderlich,
die isolierende Zwischenschicht bei der einen Hälfte der Bleche an der Seite mit
dem Gratrand und bei der anderen Hälfte der Bleche an der gegenüberliegenden Seite
mit dem gratlosen Rand anzubringen.
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Zur weiteren Erläuterung ist das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In F i g. 1 und 2 sind in Seitenansicht
und Draufsicht teilweise Schnitte dargestellt durch die schematische Zeichnung eines
Teilchenbeschleunigers und in F i g. 3 der mit III bezeichnete Ausschnitt aus der
F i g. 2, in welcher ein Teil des Randes der erfindungsgemäßen Schichtung zur Verdeutlichung
vergrößert dargestellt ist.
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Bei der in der F i g. 1 gewählten Seitenansicht eines teilweise aufgeschnittenen
Teilchenbeschleunigers ist mit 1 das Magnetjoch bezeichnet, welches
aus
nebeneinandergelegten Blechen 2 (F i g. 2) zusammengesetzt ist. Im -Inneren des
Magnetjochs 1, welches den Magnetblock dieses Gerätes darstellt, ist das Vakuumgefäß
3 angeordnet, in welchem die Beschleunigung der geladenen Teilchen stattfindet.
Das Magnetfeld wird in den Spulen 4 und 5 erzeugt. Der magnetische Fluß wird durch
das Joch 1 und die Magnetpole 6, 7, 8, 9, 10, 11 und 12 auf das Gefäß 3 geleifet.
Die Magnetpole selbst bestehen aus einer Vielzahl nebeneinanderliegender, unter
Zwischenlage von Isolierschichten geschichteter Bleche. Zwischen den Magnetpolen
befinden sich die Lufträume 13 und die Abstandhalter 14, welche die Pole voneinander
isolieren. Die Pole werden durch die Keramikkörper 15 und 16 in ihrer relativen
Läge zueinander fixiert. Außerdem werden die Magnetpole durch die pneumatischen
Anpreßvorrichtungen 17 an das Magnetjoch 1 angedrückt.
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Die Bleche 2 des Magnetjochs 1 sind unter Zwischenlage der isolierenden
Schichten 18 aufeinandergeschichtet. Dabei ergibt der vergrößert aus der F i g.
2 herausgezeichnete Ausschnitt III eine Darstellung, in welcher die abwechselnde
Richtung der Grate 19 und 20 der Bleche 2 in der Schichtung des Jochs 1 deutlich
hervortritt. Die Schichtung beginnt am unteren Rand des Jochs 1 mit einem Blech
2, dessen Grat 20 nach der Innenseite der Schichtung weist. Auf das Blech 2 folgt
eine Isolierschicht 18 und darauf wiederum ein Blech 2, dessen Grat 19 nach der
Außenseite der Schichtung, also auf den Grat 20 zu gebogen ist. Die Fortsetzung
der Schichtung erfolgt dann mit einer weiteren Isolierschicht 18, auf die ein weiteres
Blech 2 mit seiner gratfreien Seite folgt. Der Grat 20 dieses Bleches ist wie derjenige
des ersten Bleches 2 nach der Innenseite der Schichtung gebogen. Die weitere Anlegung
der Bleche erfolgt in dem bereits jetzt erkennbaren und dargestellten Rhythmus,
derart, daß auf jedes Blech 2 eine Isolierschicht 18 folgt und daß die Bleche abwechselnd
mit ihrem Grat in die entgegengesetzten Richtungen weisen. Damit liegen in der Schichtung
jeweils zwei Blechseiten mit Graten und dann zwei gratfreie Seiten aneinander.
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Auch die Bleche, aus denen die Magnetpole 6 bis 12 zusammengesetzt
sind, weisen die beim Joch 1 gewählte Schichtung auf.