DE1464782A1 - Elektrische Wicklung und Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

A 829

'«RUN« ,· β MUNCH^J ⁸^

Dr.- Ing. HANS RÜSCtfiCE Mönchen 27 Dipl.-Ing. HEINZ AGULAR PATENTANWÄITE Bertin Wert 7404 Pottteheektonto: Bankkonto: München β« 77 Bwik f. Hkndel u. Industrie Bankkonto: DapoaHenkttwSS Dresdner B«* Berlin 83 MBnehen Tepützer 8tnBe 42 Dep.-Kaue Leopold*tr«Be

Kto. 827608 · Kto. B9515

Telegramm-AdrMee: Telegramm-Acirewe: Qiwdratiir Bwfln Qi»dn*ir MQndMn

A v c o Corporation, New York / New York (V»St.A.)

Elektrische Wicklung und Herstellungsverfahren

Die Erfindung besieht sieh allgemein auf elektrisch leitende Wicklungen und im besonderen auf supraleitende Wicklungen und auf ein Verfahren zum Herstellen solcher Wicklungen.

Um das Verständnis und die Würdigung der Vorzüge und der Neuheit der vorliegenden Erfindung su erleichtern, soll nachstehend der Entwurf und der Aufbau von supraleitenden Magneten erläutert werden*

Die in einigen vorgeschlagenen großen supraleitenden Ma^yieten gespeicherte Energiemenge wird in Einheiten von zehn Iiegajoules ge.vesuen. Kehrt ein eine nolche gewaltige Energie speichernder Magnet unkontrolliert in den Normalzustand zurück, no ist das mit ziemlich großer Wahrscheinlichkeit su erwartende Ergebnis die vollständige Zerstörung des Magneten und dessen

H64782

unmittelbar benachbarter Umgebung. Es ist deshalb wesentlich, daß solche Magnete betriebssicher sind, d.h. daß eine Cchutzochaltung vorgesehen ist, die solche supraleitenden Magnete schützt, wenn diese in den Normalzustand zurückkehren. Pur die Herstellung von betriebssicheren supraleitenden Magneten mit großer Feldstärke wurden bisher die folgenden Maßnahmen einzeln oder zusammen vorgeschlagen. (1) sollte der zum Wickeln des Magneten benutzte supraleitende Draht mit einen überzug aus einen einen kleinen Widerstand aufweisenden Material z.B. Kupfer sowie aus eine . Material mit einen großen Widerstand versehen wei*den; (2) sollten Segmente oder La^en des Magneten mit einen einen kleinen Widerstand aufweisenden Nebennchluiiwiderstand vergehen werden, so daß der Strom in jedem Nebenschlußwidex'stand unabhängig auf den Wert Null absinken kann, O) und/oder es sollten um Segmente oder vorzugsweise La^en der Spule oder Wicklung herum induktive Abschirmungen vorgesehen werden, die den gesamten Magnetfluß konstant zu halten suchen, so daß der otrom in der ;>pule bei , eringeter Energiespeicherung in den supraleitenden Wic^lun: η langsam schwinden kann.

Bei einer typischen supraleitenden Spule, bei der uxe induktive Kopplung zwischen den Segmenten der Spule ; t *rk i;;t, kann eine kollektive induktive Erscheinung auftx*eten, wenn ein Teil der Spule in den Nox'malzustund versetzt wild. Wird z,?. ein Teil der ersten oder am weitesten innen gele, enen Lage einer supraleitenden Spule in den Normalzustand versetzt, so schwindet der in dieser La^e fließende Strom, wobei während dieses Überganges der in der benachbarten Lage fließende Strom infolge der induktiven Verkopplung dieser La_;;en mit einander sich verstärkt,.

909804/0762

U6A782

Da diese zweite Lage ziemlich wahrscheinlich in der Nähe des kritischen Stromwertea arbeitet, so verstärkt sich der in dieser Lage fließende ütrom während der Schwundperiode bis zu dem kritischen Wert und versetzt diese Lage in den Normalzustand. Sie nächste benachbarte oder dritte Lage, die durch die zweite Lage gegen die sich in der ersten oder am weitesten innen gelegenen Lage abspielenden Vorgänge abgeschirmt wurde, steht plötzlich vor der Notwendigkeit, ihren Strom zu verdreifachen, um den Magnetfluß konstant zu halten. Unter diesen Umständen wird diese dritte La₀θ mit Notwendigkeit in den Normalzustand versetzt, und dieser sich ständig steigernde Vorgang wiederholt sich in allen La;;en der Spule besonders dann, wenn nur eine leitende Schutzschaltung benutzt wird.

Dementsprechend können zwischen den Lagen der supraleitenden Spule induktive Abschirmungen vorgesehen werden, die ζ·Β, aus .Streifen eines einen kleinen Widerstand aufweisenden, nichtmagnetischen Materials bestehen, die ale induktive Abschirmungen wirken und den Energieverbrauch in der Spule selbafc klein halten. Oder anders ausgedrückt, die induktiven Abschirmungen unterbinden das oben beschriebene Anwachsen des in der Spule fließenden Stromes infolge induktiver Verkopplung während der Übergangsperioden. Die induktive Abschirmung nimmt den größten Teil der Stromverstärkung auf, die zuvor bei der Lage erforderlich war, die an einen sich im Normalzustand befindlichen Bezirk angrenzte, und verhindert daher die akkumulative induktive Portpflanzung des sich im Normalzustand befindlichen Bezirk«.

Die die Herstellung von supraleitenden Magneten am

die stärksten behindernde Forderung besteht darin, zwischen/Lagen

der BAD ORIGINAL

-^- U64782

der Spule einen «inen kleinen Widerstand aufweisenden nicht-magnetischen Streifen z.B. aua Kupfer einlegen zu müssen.Während Draht nach allen Richtungen gebogen werden kann,so führt die Anwendung der herkömmlichen Wickelverfahren bei der Anfertigung von sattelförmigen Spulen und dergleichen zu einer ungeordneten oder zufälligen Iiage der Drähte mit der Folge einer mangelhaften Ausnutzung dee Wickelraumes;außerdem ist es unmöglich,eine induktiven Schutz vorzusehen.

Sine induktive Schutzschaltung und ein hoher Raumausnutzungsfaktor kann am leichteeben erzielt werden ,wenn die Spule aus einer Anzahl von streifenformigen Lagen besteht, wobei die Drähte in Jeder Lage ein gut ausgebildetes geometrisches Muster bilden und nicht eine Zufallsla;;e einnehmen. Wie bereits erwähnt, lassen die bekannten Verfahren zum Wickeln von Spulen und im besonderen von sattelförmigen Spulen oder dergleichen keine befriedigende Lösung der Aufgabe zu, in supraleitenden Spulen einen induktiven Schutzstromkreis vorzusehen.

Obwohl ein supraleitendes Material in form eines fortlaufenden Streifens irgendeiner gewünschten Länge eine einfache Lösung für die Herstellung von supraleitenden Spulen ermöglichen würde, liegt unglücklicherweise die Verwendung eines supraleitenden Materials in dieser Form jenseits der gegenwärtig vorhandenen Möglichkeiten. Das für die Herstellung von Spulen geeignete supraleitende MaterialL ist zurzeit nur in Form von Drähten mit einem Durchmesser von 0,25 mn und in dem Zufall unterlie,enden Längen bxij zu ungefähr ^.000 Metern erhältlich. Weiterhin belaufen sich die Kosten eines solchen keinen Überzug tragenden Drahtes auf ungefähr 2.600.— DI/kg $ 50000 pro 4-^>3 g) und auf ungefähr

BAD ORIGINAL

9 Π ö O fi /, / η η r ^

-5- U64782

3.550.— DMAg (Ji 400.00 pro 453 g) bei einer Plattiert«^ mit Kupfer, das seinerseits mit einem isolierenden Material z.B. Nylon überzogen ist.

Wie nunmehr einzusehen ist, müssen supraleitende Wicklungen mit Hauptabmessungen von mehreren Fuß (ungefähr 30 cm) und einem Gewicht von 90 kg oder mehr aus Draht hergestellt werden, um um einen Schutzstromkreis zu schaffen, müssen solche supraleitenden Wicklungen so gewickelt werden, daß die Drahtwindungen jeder Lage fortlaufend nebeneinander liegen.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist leicht einzusehen, daß eine supraleitende Spuleervünschtermaßen einem hohen Wirkungsgrad und einen guten Raumausnutzungsfaktor aufweisen soll, und mittels eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens herstellbar sein soll, das die Einschaltung eines Schutzstromkreisee bei der Anfertigung von sattelförmigen Spulen und dergleichen ermöglicht.

Die Erfindung sieht daher supraleitende Spulen und ein Verfahren zum Herstellen solcher Spulen vor, das nicht die Mängel und Einschränkungen der älteren Verfahren aufweist·

Die Erfindung sieht ferner vor ein Verfahren »um Herstellen einer elektrischen Wicklung, wobei an einander anliegest« t und starr ausgerichtete Windungen mindestens eines supraleitenden Leiters in Porm eines endlosen.Bandes vorgesehen werden, das in der Querrichtung eine erste und eine zweite Hauptflache bildet, und wobei mit der genannten ersten Hauptfläche ein Streifen eine» einen kleinen Widerstand aufweisenden und nicht-magnetischen Materials .verbunden wird, dessen Breite und Länge im wesentlichen gleich der Breite bzw. dem Umfang des genannten Bandes ist. '

BAD ORIGINAL

909804/0752

Werden sur Herstellung der endlosen Wicklung mehr als eine Spule supraleitenden Drahtes benötigt, so wenden die Endteile des ersten Drahtes und der Anfang und das Ende aller folgenden Drähte in einem vorherbestimmten Bezirk der endlosen Wicklung angeordnet. Bei Beendigung der Wicklung wird diese dann vorzugsweise auf sich selbst zu einer Spule gewickelt, die eine in der Mitte ^eie^ene Öffnung und mehre Lagen aufweist, wobei vorzugsweise an einer Stelle auf der Wicklung begonnen wird derart, daß der vorgenannte Bezirk, der die Endteile des Drahtes oder der Drähte enthält, eich an einer freiliegenden Fläche der Wicklung befindet. Die Wicklung wird vorzugsweise für jede Lage der Spule mit einer Verdrillung von 360° versehen. Ist die Spule fertiggestellt, so bestehen keine Nettoverdrillungen in dem Teil der Wicklung, die die erste mit der letzten Lage der Spule verbindet und Uberkreuzt die übrigen La_tjen der Spule. Dieser überquerende Teil der Wicklung enthält vorzugsweise die Endteile des das Band bildenden Drahtes oder der Drähte.

Die Erfindung sieht weiterhin eine elektrische Wicklung vor ait einer Anzahl von an einander angrenzenden und starr ausgerichteten Windungen mindestens eines supraleitenden Leiters vor, wobei ein endloses Band gebildet wird, das in der Querrichtung eine erste und eine zweite Hauptfläche aufweist, um: mit einem ■it der genannten ersten Fläche verbundenen otreifens eines einen kleinen Widerstand aufweisenden und nicht-magnetischen Materials, dessen Breite und Länge im wesentlichen gleich der Breite bzw. dem Usifang des genannten Bandes ist.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnung^ ist die

BAD ORIGINAL

909804/0752

U6A782

Flg. 1 eine schematische Seitenansicht, die ein Verfahren sub Herstellen einer endlosen Wicklung nach der Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Wickelvorrichtung

von der Linie 2-2 in der Fig. 1 aus gesehen, Fig. 3 eine schaubildliche Darstellung einer perMuientverdrlllten endlosen Wicklung,

Fig. 4 ein Querschnitt nach der Linie 4-4· in der KLg. 3_t Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung einer endlosen sattelförmigen Wicklung Und die

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung einer Tragkonstruktion für sattelförmige Wicklungen.

Die Fig. 1 zeigt eine Wickelvorrichtung sun Herstellen einer Wicklung nach der Erfindung. Die Wickelvorrichtung kann aus einer herkömmlichen und an sich bekannten Ausführung bestehen und weist einen Wickeltisch 11 mit der alt; Ganzes mit 12 bezeichneten DrahtzufühiHmgseinrichtung und mit der als Ganzes alt 13 bezeichneten Querführung für den Draht auf. Ein Bandspeicherteil ist al^ Ganzes mit 14 bezeichnet. Die Drahtführungseinrichtung beutenb aus den Tragarmen 15 für die Vorratsrolle 16, einer Bremse 17 herkömulicher Ausführung zum Regulieren der Drahtspannung durch Ausüben einer Breiaskraifb aus den Draht 18, der Querführ un 13 für den Draho und aun eine . drehbaren Wickelkopf 19, der den Jraii» aui, der Querführung 13 aufnirant. Alle angeführten Bauelemente sind an sich bekannt und bestehen aur der herkömmli- -hon Auoführun. und werden in der herkömmlichen Weise benutzt. Dementsprechend kann die fieie Drehung der Vo ■ ·. atr-rolle 16 durch ir_o· nu eine herk ianliche Reibungsbremse gehemmt werden, und die

BAD ORIGINAL

909 8 04/07 5 2.

gewünschte Drahtspannung kann «.Β. mittels einer elektrisch betätigten Hagnetbremse ersielt werden, die auf den Draht fiber eine federbeaufschlagte Rolle eine Bremskraft ausübt wie' an sich herkömmlich. Der Draht 18 wird über den Wickelkopf 19 für jede vollständige Umdrehung der Wicklung auf dem Speicherten 14 um einen Drahtdurchmesser vorgerückt· Eine solche Querfführungsvorrichtung kann aus einer an sich bekannten Leitspindel 2Λ be- , stehen, die über ein nicht dargestelltes Getriebe duroh die Drehung des Wickelkopfes 19 angetrieben wird« Die Leitspindel 21 trägt die drehbare Führungsrolle 22,

Der Speicherteil 14 für die Wicklung setzt, sich in an sich bekannter Weise aus einer Anzahl von drehbaren Tragmitteln für die Wicklung z.B. aus Rollen 23 zusammen, die in einem nicht dargestellten starren Gestell gelagert sind. Der Speicherteil 14 soll in der Hauptsache die Wicklung während des Wiokelne aufnehmen und ist in der Fig· 1 als eine zusammengedrängte Einrichtung dargestellt, die den Zweck hat, den zum Handhaben langer Wicklungen erforderlichen Raum klein su halten· Die an den geeigneten Stellen angeordneten Rollen können in an sich bekannter Weise über einen nicht dargestellten Kettenantrieb von einem Geschwindickeltswechselgetriebe angetrieben werden. Der Antrieb der Rollen erfolgt vorzugsweise durch Reibungskupplungen, die verhindern, daß auf die Wicklung bei einem mechanischen Stillsetzen übermäßig starke Kräfte ausgeübt werden. Während des Wickeins wird die Spannung in der Wicklung geeigneterweise durch mechanisches Einstellen einer oder mehrerer Iiollen mit Hilfe einer Einstellschraube oder dergleichen reguliert. Die Einrichtung kann ferner mit einer magnetischen Kupplung 24- versehen werden

BAD ORIGINAL

werden, die eine örtlich beetlaste Regulierung der Spannung in der Wicklung an einer in der Rahe des Wiekelköpfeβ 19 gelegenen Stelle ermöglicht. Die Wicklung wird an besten auf einem endlosen . Förderband 25 hergestellt, das über die Rollen 23 und den Wickelkopf 19 hinweggeführt 1st.

. Aus der Hg« 1 ist su ersehen, daß da· Förderband 25 zwischen einigen Jedoch allen Rollen 23 üb 180° verdreht 1st· Dies ist bei einer hin- und hergehenden Speichereinrichtung notwendig, damit der aufzuwickelnde Draht 18 auf dem Förderband 2J> aufgewickelt werden kann, ohne mit den Rollen 23 in Berührung zu gelangen· Dementsprechend liegt immer dieselbe Hauptseit· de· Förderbandes in der Querrichtung an den Rollen an.

Das Förderband wird vorzugsweise aus Blaustahlmaterial

hergestellt und um die Rollen 23 im Speicherteil 14 sowie um den

wird Wickelkopf 19 herumgeführt. Das Förderband/an den geeigneten Rollen um 180° verdreht, wonach die Enden de· Förderbande· durch PunktschweiSung mit einander verbunden und ausgeglüht werden· Ein solches Förderband wird hiernach als permanent verdrillt·· Förderband bezeichnet» Der auf da· Förderband schraubenförmig aufgewickelte Draht wird offensichtlich mit.der gleichen Anzahl von Verdrehungen versehen, wie das Förderband aufweist· ι »ach dem Aufziehen des endlosen Förderbandes auf dl« Rollen und den Wickelkopf wird auf die freiliegende Hauptaelte 26 des Förderbandes, d.h. auf die mit den Rollen nicht in Beruhrung gelangende Seite ein nicht erhärtender Klebstoff aufgetragen.

, Es wird ein im Handel erhältlicher Klebstoff in Streifenform

' ■ f j mit Papierunterlage empfohlen wegen der Leichtigkeit und Bin fachhe it, mit der er benutzt werden kann« Die Verwendung ein··

BAD ORIGINAL

909804/0762

solchen Klebemittels »ist noch den weiteren Vorzug auf, daß im wesentlichen die gesamte Menge auf dem Förderband nach dem Entfernen der Wicklung zurückbleibtt, wodurch Ersparnisse beim Packfaktor in einer fertigen Spule erzielt werden.

Wach dem Aufbringen des Klebemittels wird der supraleitende Draht 18 von der Vorratsrolle 16 aus auf das Förderband schraubenförmig aufgewickelt, wobei die Wicklung 27 nach der Fig. 2 hergestellt wird. Der ziemlich steife Draht wird auf dem Förderband an der Gebrauchsstelle von dem Klebemittel festgehalten.

Gegenwärtig besteht ein für die Herstellung von supraleitenden Spulen befriedigender supraleitender Draht aus Niobium-Zirkonium, Da ein solcher supraleitender Draht Eigenschaften aufweist die denen des Klaviersaitendrahtes ziemlich ähnlich sind, so wird die Verwendung eines aun Blaurtahl hergestellten und mit einem Klebstoff belegten endlosen Förderbandes empfohlen.

Theoretisch kann die endlose Wicklung nur zwei Drahtenden als Anschlüsse aufweisen. Da Jedoch der Draht gegenwärtig nur in begrenzten Längen erhältlich ist, no vorbleiben mehrere Paare von Drahtenden, die supraleitende Verbindungen in der endlosen Wicklung erfordern. Beispielsweise würde eine endlose Wicklung alt einem Umfang von 150 Metern und 110 Windungen 16.^00 Meter Draht erfordern. Ss wurde bereits erwähnι, daß bei dem gegenwärtigen Stand der Technik supraleitender Draht nur in einer Durchschnittslänge von ungefähr 3,000 Beter hergestellt werden kann. Infolgedessen würden für die Herstellung einer solchen Wicklung ungefähr sechs Spulen Draht und daher ungefähr fünf oder sechs supraleitende Verbindungen erfordern um einen einzelnen ununterbrochenen supraleitenden Stromkreis herzustellen. Jeder Draht

909804/0752

146478?

Draht oder Leiter wird daher vorzugsweise in einem vorherbestiemten Bezirk 35 der Wicklung in der in der Fig· 3 dargestellten Welse beendet derart, daß die Bndteile 36 aller Leiter in der fertigen Wicklung Im wesentlichen an derselben Stelle gelegen sind. Wie später noch erläutert wird, wirft der die Endteile 36 der Leiter enthaltende genannte Beiirk 35 vorzugsweise an einen freiliegenden und daher leicht zugänglichen Teil einer aus der Wicklung geformten Spule verlegt.

Wie am besten aus der Hg. 2 su ersehen ist, besteht die Wicklung in dieser Herstellungsstufe aus einem oder mehreren Leitern, die auf dem Förderband 25 der Reihe nach und schraubenförmig aufgewickelt sind· Dementsprechend verlaufen die Windungen der Wicklung 27 ununterbrochen und sind auf einander ausgerichtet· Enthält eine einseine Vorratsspule genügend Draht, so sind natürlich supraleitende Verbindungen nicht erforderlich. Bei großen Wicklungen Jedoch, für die mehr ala eine Spule Draht benötigt wird, wie 2.B. eine Wicklung mit einem Umfang, der ausreicht, an eine vorherbestimmte Anzahl von Lagen in einer fertigen Spule vorzusehen, kann die erste Drahtspule auf das Förderband aufgewickelt werden, bis diese bei 37 in der Flg. 3 ausläuft. Danach wird die nächste Drahtspule 18 auf dem Förderband an der Stelle 37 begonnen, an der der erste Leiter endet, und der zweite und alle folgenden Leiter werden vorzugsweise in der Nähe dieser Stelle beendet, so daß alle Endteile 36 der Leiter im wesentlichen in demselben Bezirk auf der Wicklung enden. Hieraus ist zu ersehen, daß eine solche Wicklung nach der Erfindung aus einer Anzahl von an einander angrenzenden Windungen einer Anzahl von schraubenförmig aufgewickelten, auf einander folgenden Leitern

BAD ORIGINAL besteht

besteht, die eine permanent verdrillte endlose Wicklung bilden mit zwei entgegengesetzten und allgemein flachen Hauptflächen 58 und 39 in der Querrichtung der Wicklung, d.h. in der zur Richtung der das Band bildenden Drähte senkrechten Richtung.

Nach dem Aufwickeln der gewünschten Anzahl von Windungen auf dem Förderband wird auf die freiliegende Hauptseite der Wicklung ein geeignetes elektrisch nicht-leitendes Füllmaterial aufgetragen, das die Windungen mit einander verbindet· Obwohl die Art des Bindematerial nicht kritisch oder hierfür nicht einmal wesentlich, so soll es doch widerstandsfest für plötzliche Temperaturänderungen sein, es soll bei Raumtemperatur biegsam sein, einen niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten aufweisen derart, daß eine Verformung bei supraleitenden Temperaturen und den damit verbundenen Beanspruchungen gering gehalten wird, und das Material soll bei allen Temperaturen einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Ein mit Erfolg verwendetes Füllmaterial ist ein bei Wärme&ushärtendes Epoxyharz mit einem Zusatz von Aluminiumoxyd, das dem Material einen niedrigen Expansionskoeffizienten verleiht.

Es wird nunmehr auf die Fig. 4 verwiesen. Nach dem Auftragen des Bindematerials 48 wird ein einen kleinen Widerstand aufweisender und nichk-magnetischer Streifen 45, z.B. aus Kupfer mifc einer Dicke von ungefähr 0,05 mm und mit einer Breite und Länge gleich denen der Wicklung sowie mit einem Belag aus einem isolierenden Material 46 wie Polytetrafluoräthylen z.B. mittels eines Klebstoffes 47 mit der freiliegenden Hauptfläche der Wicklung Verbunden, wobei dex SchuUzstromkreis in form eines geschlossenen elektrischen Stromkreises geschaffen wird. Ein geeignetes

BAD ORIGiNAL 90980^/0752

-i₃. U64782

Verfahren sun festlegen des vorgenannten Streifens 45, der aus induktiven Abschirmungen zwis dien den Lagen einer zusammengesetzten Wicklung besteht, sieht das Auftragen des Klebstoffes 47 auf die eine Seite des Streifens 45 vor, wonacni diese Seite mit der Wicklung in Berührung gebracht wird· Der vorgenannte Streifen stellt nicht nur einen Schützetromkreiß in einer fertigen Spule dar sondern hilft auch, die Windungen der Wicklung zusammenzuhalten. Obwohl der Streifen 45 vorzugsweise aufgebracht wird, bevor die Wicklung vom Förderband abgenommen wird, kann dieser, wenn gewünscht oder erforderlich, danach aufgebracht werden durch Übertragen der Wicklung auf eine Sammeltrommel mit einem großen Durchmesser (nicht dargestellt), der so groß ist, daß die Verdrillungen entfernt werden, wenn die Wicklung auf die Trommel aufgelegt wird» In diesem Falle kann der Streifen auf die Wicklung aufgebracht werden, wenn diese auf die Sammeltrommel aufgelegt wird.

Die Wahl der Größe der Zugrollen ist wichtig in bezug auf das Aufbringen des Streifens 45 auf die Wicklung. Ist der Durchmesser der Zugrollen zu klein, so wird der Streifen beim Führen über die Rollen zu stark gereckt mit der Folge, daß das fertige Erzeugnis Buckel aufweist· Dementsprechend soll beim Aufbau des Speichergestelle die Wahl der Zugrollen mit Sorgfalt erfolgen· Wie bereits erwähnt, kann jedoch der Streifen 45 nach Abnahme der Wicklung vom Förderband aufgebracht werden, wenn der Streifen nicht befriedigt während des Wickeins aufgebracht werden kann«

Wird die Wicklung auf einem unverdrillten Förderband hergestellt, so kann sie von diesem einfach durch Abstreifen /

BAD ORIGINAL

vollständig getrennt werden. Wird die Wicklung jedoch auf einem permanent verdrillten Förderband hergestellt, so kann die Wicklung nicht vollständig vom Förderband getrennt werden, es sei denn, das Förderband wird zuerst quer durchgeschnitten.

Die Festigkeit der Wicklung kann weiterhin dadurch erhöht werden, wenn das Binde- oder Füllmaterial auf die Unterseite der Wicklung bei der oder nach der A^nahr-e vom Förderband aufgetragen wird. Die Fly;. 5 zeigt eine permanent verdrillte endlose Wicklung 27, und die Fij% 4- int ein stark vergrößert gezeichneter Schnitt darch die Wicklung. Wie aus der Fig. 4· zu ersehen ist,

Windungen des
liegen die/zuerst mit Kupfer· 4-9 und dann mit der Isolation 50 überzogenen supraleitenden Drahtes 18 ii. Füllmaterial 48 eingebettet. Der Klebstoff 4-7 verbindet den Kupfer.streifen 4-5, der ©it der Isolation 46 uberzoj^en ist, mit der oberen Hp.uptseite der Wicklung.

Die Fi₁";, 5 zeigt eine als Ganzes mit 55 bezeichnete sattelförmige Spule, d.h. eine Spule mit einer anderen als einer einfachen Hundspulenform, die nach der Erfindung hergestellt ist. Nimmt man eine unverdrillte endlose Wicklunr., und wird das Aufwickeln auf der Wicklung selbst fortgesetzt, un eine Anzahl von Lagen zu erzeugen, wie in der Fir:. 5 dargestellt, so verdroht sich die Wicklung in der Längnrichtung bei jeder La₁^e um 360°. Ist die Wicklung fertiggestellt, so verbindet ein Τ.Ί1 56 der Wicklung die erste nit der letzten La₁^e 57 und 53 der Hpule, wie in der Mg. 5 dargestellt, enthält jedoch dieselbe Anzahl von Verdrehungen von 3^0° wie die Spule Lagen aufweist. Un zu verhindern, daß der Überquerungsteil 56 der Wicklung Verdrehungen aufweist, soll daher die Wicklung während des Wickolns mit so vielen permanenten Verdrehungen (mittels eines verdrillten Förderbandes)

BAD ORIGINAL

909804/0752

-15- U64782

versehen werden, wie die Anzahl der in der fertigen Wicklung erwünschten Lagen beträgt, damit der Überquerungateil keine Verdrehung aufweist, wie in der Pig.5 dargestellt. Sollte dies in der Praxis nicht durchführbar sein, 30 kann der Überquerungsteil in eine Länge Rohr oder dergleichen (nicht dargestellt) eingepackt werden. Dies ist Jedoch unerwünscht, da diese Maßnahme au dem Bestehen eines vom Hauptfeld gesonderten Hagnetfeldes führt, wodurch das bei einer Wicklung mit einem gegeberen Umfang mögliche stärkste Feld geschwächt wird. Das Entfernen der Verdrehungen ist eine einfache Angelegenheit. Wird die Wicklung in der falschen Sichbun,: gewickelt (je nach den Richtungen der permanenten Verdrehungen in der Wicklung, die alle in derselben Richtung liegen sollen), no vermindern sich die Verdrehungen in der Wicklung nicht.

Wird mit der Herstellung der Spule nn den Bndteilen 36 der Leiter begonnen z.B. bei 59 in der Pig.5, so lioren die Endteile der Leiter im überquerungsteil 56 der Wicklun , wodurch deren Verbindung mit einander zur Herstellung beirpielsweiee eines einzelnen fortlaufenden supraleitenden Stromkreises erleichtert wird. Da die Anwendung von Wärme in einem wesentlichen Ausmaß die erforderlichen supraleitenden Merkmale der gegenwärtig zur Verfügung stehenden supraleitenden Drähte zerstört, so soll die Verbindung der Endteile 36 der Leiter mit mechanischen Preßverbindern hergestellt werden. Obwohl die Endteile der Leiter vorzugsweise sich im überquerungsteil befinden sollen, so können sie auch in irgend einen freiliegenden Teil einer Hauptfläche verlegt werden. Befinden sich die Endteile nicht im Überquerungsteil der Wicklung, so kann es erforderlich werden, die Endteile

BADORiGfNAL 909 804/07 5 2

der Leiter zwischen den Windungen und dem mit diesen verbundenen elektrisch leitenden Streifen anzuordnen,

Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß die Erfindung bei der Herstellung von supraleitenden Spulen zum Erzeugen von sehr starken Magnetfeldern von großem Nutzen ist. Der große Durchmesser der sattelförmigen Spulen und dergleichen zum Erzeugen von großen Magnetfeldern führt zu großen Krä-ffcen» denen die Wicklung ■ und der zugehörige tragende Aufbau widerstehen muß, um eine Verformung der Wicklung zu verhindern. Z.B. beträft der Druck einer 4-O.OOO-Gauss-.3pule ungefähr 70 kg/qcm. Dieser Druck sucht die Spule nach allen Richtungen senkrecht zu dem durch den Pfeil 64 in der Pig·6 dargestellten Hauptmagnetfeldvektor auszudehnen und die Spule in der zum Hauptraagnetfeldvektor 64 parallelen Hi-chtun,-, zusammenzudrücken. Bei den herkömmlichen zylindrischen Spulen bewirken diese Kräfte eine radiale Expansion und eine axiale Kompression. Bei den zylindrischen Spulen besteht die herkömmliche Lösung der konctx*uktiven Aufgabe darin,'die Wicklung mit einem oder mehreren Bändern zu umwickeln, die zusammen mit der Wicklung selbst den radialen Kräften widerstehen, und Mittel z.B. Jie herkömmlichen Kompreskionsglieder vorzusehen, die den axialen Kräften widerstehen.

Bei der Herstellung der Spulen können die Spulenkräfte aus Magnetreidkurven abgeleitet werden. Bei dieser Annäherung wird die Spule als aus oCr.orabündeln bestehend angesehen, und die Nettokräfte werden übex^ die Länge der stromführenden Elemente inte giriert.

Die l?ig,6 zeigt in schonatischer Darstellung einer: tragenden Aufbau für eine sattelförmige Spule. Der Zweck des tx*agenden

BAD ORIGINAL

909804/0752

Aufbaus besteht darin, die auf den Wicklungen ruhenden Belastungen so zu Übertragen, daß die Biege- und Abscherbeanspruchungen der Wicklung beseitigt werden können. Nach der Fig. 6 ist die Spule sattelförmig ausgebildet und weist zwei entgegengesetzte Teile 65 und 66 auf, von denen jeder aus drei Segmenten 65a-65c und 66a-66c besteht, die ein allgemein zylindrisches Volumen einschließen» An den geraden Seiten 67 der Wicklungen werden die nach außen gerichteten zum Hauptraagnetfeldvektor 64 senkrechten Belastungen auf die massiven Metallringe 68 übertragen, ,während dieselben Belastungen an den Überquerungsteilen an den entgegen gesetzten Bnden der Spule von den Zugelementen 69 aufgenommen werden» Diese auf den Überquerungsteilen an dem einen Ende der Spule ruhenden Belastungen sind gleich den Belastungen an den Überquerungsteilen am entgegengesetzten Ende der Spule, jedoch entgegengesetzt gerichtet.

Den auf die geraden Seiten der Spulensegmente einwirkenden Druckkräften wird durch die Steifheit der Segmente selbst ent-•jysengewirkt, während die am Überquerung?bezirk wirkenden Druckkräfte von massiven Innenzylindern 72 über eine Reihe von Blöcken 73 aufgefangen werden» die mit den Segmenten im Überquerungsbezirk in inniger Berührung stehen, Zusä t zlich zu der inneren Abstützung durch den inneren Zylinder 72 können weitere Glieder vorgesehen werden, die einen Teil dieser Belastung über die Zugglieder 7"I auf -die Öti^nringe übertragen.

Die Pfeile 74· in der 3?i£,6 aeigen die Richtung der Hauptbelastung^pfade in den verschiedenen Teilen des tragenden Aufbau.- an.

Patentanspruch ' BAD ORIGINAL

§09804/0752

Claims (1)

1. ι t t a u ß ι ρ γ ϋ ο ίι e

   Verfahren sub Herstellen einer elelctric-sben tfisklung, dadursh ije&enn ze lohnet, dass en einander anliefe rule und starr aus gerichtete Windungen mindestens eines supraleitenden Leiters in Form eines endlosen Bandes vorgesehen werden, ias in der Verrich tung eine erste und eine swelte Hauptilache bildet, und dass mit der genennten ersten fiauptfläahe tin Streifen eines einen itieinen Widerstand aufweisenden und nicht -magnetischen Materials veriiunde *ird_f dessen Breite und Lange Ie wesentlichen gleich der Brtiite bes«· des Usttang des genannten Bandes ist.

   2) Veriehren nach Anspruch 1, dadurch -.^em nnztici.net, dass

   das endlose Band »it einer Ansahl pericansnter Verürehungen ber^e-8te11t wird»

   5) Verfahren nach Anspruch Λ cder 2, dadurch -ekennzeichnet»

   des* das endlose Band aus an einander anliegenden und starr aus-^er lohte tea Ündungen von mehreren auf ein&a:ler fojL.;enden leitern wird, und dass die tndtelle der genannten Leiter in vorherbesti&mten Beeirk des ^ena^nten banden engeor inet wtrden«

   BAD ORIGINAL

   909804/0752

   Verfahren nach einem der Ansprache 1 bis 3« dadurch aaee jede der genausten Aindungen auf einander !tilgend auf einen endlose« förderband aufgewickelt Wd die ge» nanate endlose Wicklung hergestellt wird, und das· danach die voa genannten Förderband augeaomRe» wird*

   5X Verfahren nach Anspruch 4·, dadurch gekciin&elaha«!;» als endloees Förderband ein ütrelfta benuttt wird, der um eine Anzahl von a it Abstand von einander ang«ordnet#a_t drehbaren und die Ci-ülc-nwiüklung tragenden Gliedern heruBgeiohrt ist, und ds.se das genannte iÖrJerband angetrieben wird, während diu genannten Λ indungen auf diesen; auigewicKfelt werden.

   6) Verfahren nach Anspruch 5· dadureh gekennseiofcnet, dass ein cndloees Forderband mit einer Anzahl permanenter Verdrehungen benutzt wird, und dass das genannte Förderband sue Abnehmen der genannten Wicklung von diesem in der querrichtung durahgesohnitten wird.

   7) Verfahren nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennstiehnet« dass dae genannte Körderband auf eich selbst in einer Dichtung aufgewickelt wird, bei der die genannten Verdrehungen entfernt werden, »obei ic genannten Band eine Ansahi von Lagen gebildet wird, und wobei ein i'eii des genannten Bandes die erste Lage

   Kit der let; ten Lage verbindet und die übrigen Lagen überquert·

   BAD RtQWAt

   909804/07

   -2Q-

   H647&2

   8} V«ri«fcr«B na&h Aaepruefa 7* dadurch g*kenn*ötatnet, d*··

   die «inen indes *on sindesten· »uei der genaafcen Leiter su «lot« geschlossenen supraleitenden Stromkreis mit einander «erden«

   9) Elektrische, 2Uiah de» Verfahren aacii Anspruch 1 hexge-

   β teilt« w ick lung, ge kennee lohnet dureh ela« Aamaiil voa an eiaaader «all0gend«n und *tft£r attes«rläht#t«a wladungen sLladeettßft elate

   tjeltsre, die ülQ «tudloe^e Band billca, das la der eiüe «rsSe und eine »wei'fee Eauptllache aufwciet, und durch einen Streifen «ine« einen niedrigen Sflderetä&d auf· we4senäea., aioütHEÄgaefelealiea mit ame geaaoafeea ersten Fläche vex-· tou&denen Material·, deeeen Breite* uud Länge la weeeafciiohea gleict der Breit« b*»». d*t üsfang de β genannten Bande· 1st:·

   Ilektrlsolä* Iloiciufl45 nacli Äaeprueh 9« dadurch » dft·· da· genannte Band jperfianent verdreht 1st·

   11) Ilektrlsohe tlefeltssg nach Anspruaii 9 oder 10, dadurch

   gektans·lehnet* das· das genannte Band von auf einander folgenden, an einander anllageadttn und auegerlohteten ^indungen mths9S9S supraleitender Leiter j«bildet wird, da&s da» genannte Band einen üsfang aatweisi, der auareduhff, na eine Ans&hl voa La^a. lets genansen Bande· Torsuseiata, un4 dass die endteil· der genannten belt·*/ In elae£ ver&erbeetSiuuten ßeslrk des genannten Bande· angeordnet sind·.

   12)

   BAD ORIGINAL

   12) clektrieahe ffioklung nach Anepruoh 10 and 11, dadurch gekennzeichnet» dass die Ancahl der Verdrehungen ie genannten Band gleich der Ansahl der uagen dee Band·« ist·

   13) Elektrische Wicklung nmoh eines der Anspruch· 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder supraleitende reciter ieoliert ist, und dass an aiadeeteße einer der hauptiiäohea «in Mittel vorgesehen ist, das die genannten aladung«η Bit «Inaoder verfeindet*

   itieictrieche «fiokiung naoh Ansprtioh 11 oder 12, dadurch geketuanelehnet, Oass das genannte Band auf sich selbst aufgewickelt ist, wobei eine in άτ üitte gelegene Oiioung und die ^nanate ^nsahl von Lagen geseha£len werden, und dass die genann· ten Endteile der genannten Leiter in eines freiliegenden feil einer Bauρtilache des genaonten Bandes angeordnet sind·

   BAD ORfGINAL

   909804/0752