DE1514445B2 - Magnetspule - Google Patents
MagnetspuleInfo
- Publication number
- DE1514445B2 DE1514445B2 DE19651514445 DE1514445A DE1514445B2 DE 1514445 B2 DE1514445 B2 DE 1514445B2 DE 19651514445 DE19651514445 DE 19651514445 DE 1514445 A DE1514445 A DE 1514445A DE 1514445 B2 DE1514445 B2 DE 1514445B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- winding
- groove
- angle
- groove bottom
- long sides
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/08—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means
- G21K1/093—Deviation, concentration or focusing of the beam by electric or magnetic means by magnetic means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/20—Electromagnets; Actuators including electromagnets without armatures
- H01F7/202—Electromagnets for high magnetic field strength
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
- H01J29/70—Arrangements for deflecting ray or beam
- H01J29/72—Arrangements for deflecting ray or beam along one straight line or along two perpendicular straight lines
- H01J29/76—Deflecting by magnetic fields only
- H01J29/762—Deflecting by magnetic fields only using saddle coils or printed windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
- H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
- H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
- H02K44/16—Constructional details of the magnetic circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/04—Magnet systems, e.g. undulators, wigglers; Energisation thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/879—Magnet or electromagnet
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
1 2
Magnetspulen zur Erzeugung von Magnetfeldern Herstellen von sattelförmigen, supraleitenden, elekmit
nicht rotationssymmetrischem Feldverlauf, bei- trischen Spulen aus einem flachen Leiterband vorgespielsweise
von langgestreckten Transversalfeldern schlagen, bei welchem der Tragkörper eine Form
oder Quadrupolfeldern, werden für verschiedenartige hat, die dadurch entstanden ist, daß bei einem als
technische und wissenschaftliche Zwecke benötigt. 5 Ausgangskörper dienenden flachen Hohlzylinder zwei
Insbesondere finden derartige Spulen in den Fällen diametral gegenüberliegende Teile um ihre in der
Anwendung, in welchen geladene Teilchen, beispiels- Mitte der Zylinderhöhe liegenden Tangenten als
weise Ionen, Elektronen und andere Elementarteil- Drehachsen derart gedreht werden, daß die oberen
chen, einem transversalen Magnetfeld ausgesetzt oder unteren Ränder dieser Teile aufeinander zu
werden sollen, d. h. einem Magnetfeld, das senkrecht io und ihre unteren bzw. oberen Ränder voneinander
zur Bewegungsrichtung der Teilchen steht. Derartige weg bewegt werden, wobei die dazwischenliegenden
Spulen werden daher insbesondere als Ablenk- Teile des Hohlzylinders sich entsprechend mitvermagnete
für magnetohydrodynamische Gneratoren formen,
und Teilchenbeschleuniger benötigt. Für sattelförmige Spulen aus Draht ist dieser
und Teilchenbeschleuniger benötigt. Für sattelförmige Spulen aus Draht ist dieser
Zur Erzeugung von langgestreckten Transversal- 15 Wicklungsträger jedoch nicht geeignet, da die einfeldern
sind geteilte Spulen mit durchgehendem Zwi- zelnen Drahtwindungen durch den Wicklungsträger
schenraum bekannt. Diese Spulen besitzen zwei sowohl während des Wickelvorganges als auch wähzylindrische
Wicklungen mit ovalem Querschnitt. Die rend des Betriebs der Spule noch nicht hinreichend
abzulenkenden Teilchen können dabei durch den gegen Verschiebungen gesichert sind.
Zwischenraum zwischen beiden Wicklungen in das 20 Durch die Erfindung soll die Herstellung von im wesentlichen in Längsrichtung des Zylinders ver- Spulen mit Drahtwicklungen ermöglicht werden, laufende Magnetfeld eintreten und wiederum durch deren einzelne Lagen die Form des in dem älteren diesen Zwischenraum die Spule verlassen. Derartige Patent vorgeschlagenen Tragkörpers haben.
Spulen haben den Nachteil, daß durch den Zwischen- Die Erfindung betrifft eine Magnetspule mit wenig-
Zwischenraum zwischen beiden Wicklungen in das 20 Durch die Erfindung soll die Herstellung von im wesentlichen in Längsrichtung des Zylinders ver- Spulen mit Drahtwicklungen ermöglicht werden, laufende Magnetfeld eintreten und wiederum durch deren einzelne Lagen die Form des in dem älteren diesen Zwischenraum die Spule verlassen. Derartige Patent vorgeschlagenen Tragkörpers haben.
Spulen haben den Nachteil, daß durch den Zwischen- Die Erfindung betrifft eine Magnetspule mit wenig-
raum zwischen den Wicklungen Streuverluste hervor- 25 stens einer langgestreckten, insbesondere supraleiter
gerufen werden, die eine Feldverzerrung gerade in den, aus einzelnen Drahtlagen aufgebauten Wicklung,
dem Teil des Magnetfeldes zur Folge haben, welcher deren Längsseiten parallel zueinander verlaufen und
von den abzulenkenden Teilchen durchlaufen wird. deren Stirnseiten sattelartig aufgebogen sind, wobei
Ein homogenes Feld findet sich daher nur in einem die einzelnen Lagen eine Form haben, die dadurch
verhältnismäßig kleinen Bereich innerhalb der Spule. 30 entstanden ist, daß ein in sich geschlossenes, die
Außerdem wird das zur Ablenkung der Teilchen Mantelfläche eines Zylinders bildendes Band gleichverfügbare Feld durch die im Zwischenraum auf- mäßiger Breite derart verformt wird, daß zwei eintretenden
Feldverluste geschwächt. ander gegenüberliegende Teile des Bandes in eine
Die bei den geteilten Spulen auftretenden Feld- Ebene gedreht und mit den Bandkanten parallel zuverluste
und -Verzerrungen können teilweise dadurch 35 einander ausgerichtet werden, so daß die Innenvermieden
werden, daß zur Erzeugung von transver- flächen der beiden Bandteile auf der gleichen Seite
salen Magnetfeldern kein durchgehender Zwischen- der Ebene liegen, und mit einem die Wicklung traraum
zwischen den Wicklungen vorgesehen wird. Es genden Wickelkörper, dessen die erste Wicklungslage
kann vielmehr eine Spule mit zwei langgestreckten tragende Grundfläche der Form dieser Wicklungslage
Wicklungen verwendet werden, deren Längsseiten 40 entspricht.
aufeinanderliegen und deren Stirnseiten derart Die Erfindung besteht bei einer solchen Spule
sattelartig aufgebogen werden, daß das Spuleninnere darin, daß der Wickelkörper eine zur Aufnahme
von den Stirnseiten der Wicklungen her für die abzu- der Wicklung dienende Nut aufweist, deren' Nutlenkenden
Teilchen zugänglich ist. Da die Stirnseiten boden die Grundfläche bildet.
der Wicklungen bei dieser Spulenform aufgebogen 45 Der Draht der Spulenwicklung kann auf einen
sind, liegen die einzelnen Windungen einer Wicklung derart gestalteten Wickelkörper kontinuierlich aufnicht
mehr in einer Ebene. gewickelt werden. Der Draht kann beim Wickeln
Bei einer Spule mit derart sattelartig aufgebogenen unter Zug stehen, da wegen der gleichen Länge
Wicklungen besteht jedoch die Schwierigkeit, die aller Windungen einer Lage der beim Wickeln vom
Wicklung so auszuführen, daß eine hohe Wicklungs- 50 Draht ausgehende Druck immer senkrecht auf der
dichte und damit ein geringer Drahtverbrauch er- Unterlage steht und somit ein seitliches Verrutschen
reicht wird und daß zusätzlich die Herstellung der der Drähte beim Wickeln verhindert wird und da
Wicklung mit Hilfe von Wickelmaschinen ermöglicht die übereinanderliegenden Lagen durch die Nut
wird. Wird etwa die Spulenwicklung zunächst in gegen Verschiebungen gesichert werden. Bei der crovaler,
ebener Form gewickelt und anschließend auf- 55 findungsgemäßen Magnetspule wird daher eine begebogen,
so verschieben sich beim Aufbiegen die sonders dichte und feste Packung der Wicklung und
einzelnen Drähte der Wicklung gegeneinander. Man somit ein hoher Füllfaktor erreicht,
erreicht dadurch nur einen verhältnismäßig geringen Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäße
erreicht dadurch nur einen verhältnismäßig geringen Besondere Vorteile bietet die erfindungsgemäße
Füllfaktor. Bei maschineller Wicklung auf einen Magnetspule, wenn die Wicklung aus supraleitendem
Wickelkörper könnte die Wicklung nur in lockerer 60 Draht ausgeführt wird. Gerade bei der Verwendung
Form aufgebracht werden, da sonst ein Aufbiegen von supraleitendem Draht kommt es nämlich auf
des bewickelten Wickelkörpers nicht möglich wäre. eine dichte und feste Packung der Wicklung an,
Ähnliche Schwierigkeiten treten bei Magnetspulen damit bei möglichst geringem Drahtaufwand ein
mit mehr als zwei Wicklungen zur Erzeugung von möglichst hohes Magnetfeld erzielt werden kann,
nicht rotationssymmetrischen Magnetfeldern, bei- 65 Zur Flcrstellung der Wicklung können konventionelle
spielsvvcise von Quadrupolfeldern, auf. Wickelmaschinen Verwendung finden.
Im älteren, nicht vorveröflentlichtcn deutschen Pa- Die Nutwändc des Wickelkörpers können ferner
tent 1 270 6SS ist bereits ein Wicklungsträger zum die Kräfte aufnehmen, die auf Grund des Magnet-
feldes beim Betrieb der Spule auf die Spulenwicklung ausgeübt werden. Gerade bei Supraleiterspulen
sind diese Kräfte wegen der starken Magnetfelder besonders groß.
Die Form des Querschnitts der im Wickelkörper der erfindungsgemäßen Magnetspule vorgesehen Nut,
d. h. der Winkel zwischen dem Nutboden und den Nutwänden, hängt von der Gestalt des Magnetfeldes
ab, welches mit der Spule erzeugt werden soll. So erhält man bei einer Magnetspule, die aus zwei mit
ihren Längsseiten aufeinandergesetzten Wicklungen besteht, die maximale Feldstärke in der Mittelebene
der Spule, falls die Wicklungen an ihren Längsseiten einen rechteckigen Querschnitt besitzen, d. h. wenn
der Winkel zwischen Nutboden und Nutwänden an den Längsseiten des Wickelkörpers 90° beträgt. Die
Wickelkörper können so ausgeführt sein, daß die Winkel zwischen Nutboden und Nutwänden entlang
der Nut gleich bleiben oder veränderlich gestaltet werden. Die Tiefe der Nut, d. h. die Höhe der Nutwände,
wird jeweils so gewählt, daß die ganze Spulenwicklung in der Nut Aufnahme finden kann.
In dem bereits genannten älteren Patent 1 270 688 ist ferner vorgeschlagen, nichtmagnetisches metallisches
Material für den Wicklungsträger zu verwenden. Zur Herstellung von Wickelkörpern gemäß der
Erfindung sind aus der Klasse der nichtmagnetischen metallischen Materialien insbesondere die festen, gut
bearbeitbaren Metalle geeignet. Beispielsweise können die Wickelkörper aus Aluminiumguß bestehen.
An Hand einiger Figuren und Beispiele soll die erfindungsgemäße Magnetspule näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt schematisch die räumliche Gestalt einer einzelnen Lage der Wicklung der erfmdungsgemäßen
Magnetspule;
F i g. 2 zeigt zwei zu einer Magnetspule zusammengesetzte Wickelkörper gemäß der Erfindung;
F i g. 3 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel für einen Wickelkörper gemäß der Erfindung;
F i g. 4 zeigt den Wickelkörper nach F i g. 3 aus einer anderen Richtung gesehen und senkrecht zu den
Längsseiten aufgeschnitten;
F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Wickelkörper gemäß der Erfindung senkrecht
zu den Längsseiten aufgeschnitten.
Die räumliche Form einer Lage der Wicklung der erfindungsgemäßen Magnetspule kann modellmäßig
am besten dadurch dargestellt werden, daß ein in sich geschlossenes Band mit gleichmäßiger Breite
und zwei Rändern gleichmäßiger Länge, welches die Mantelfläche eines Zylinders bildet, derart verformt
wird, daß zwei einander gegenüberliegende Teile dieses Bandes in eine Ebene gedreht und mit den
Bandkanten parallel zueinander ausgerichtet werden, so daß die Innenflächen der beiden Bandteile auf
der gleichen Seite der Ebene liegen.
Durch eine derartige Verformung des in sich geschlossenen Bandes erhält man die in F i g. 1 dargestellte
räumliche Form. Die beiden Bandteile 1 und 2, weiche die Längsseiten der Wicklung darstellen,
liegen parallel zueinander in einer Ebene. Durch die Verformung werden die Teile 3 und 4 des
Bandes, welche die Stirnseiten der Wicklung darstellen, aufgewölbt. Das Band gleichmäßiger Breite ist
ein Modell für eine durch nebeneinanderliegende Drahtwindungen gebildete Lage der Wicklung der
erfindungsgemäßen Magnetspule. Da das Band im unverformten Zustand eine Zylinderfläche darstellt
und gleich lange Ränder besitzt, sind auch alle auf dem Band parallel zu den Rändern gezogenen Linien
gleich lang. Daraus ist ersichtlich, daß auch die einzelnen parallel zueinander verlaufenden Drahtwindungen,
die diesen Linien entsprechen, innerhalb einer Lage der erfindungsgemäßen Spule die gleiche
Länge besitzen. Durch verschieden starke Aufbiegung an den Stirnseiten, etwa dargestellt durch eine Stauchung
der aufgewölbten Teile des Bandes, kann die Form der Wicklung variiert werden.
Durch Aufbringen weiterer Lagen ähnlicher Form auf die in F i g. 1 dargestellte erste Lage der Wicklung
entsteht die gesamte Wicklung der Spule. Ihre räumliche Gestalt wird bei der Beschreibung der
Wickelkörper noch näher dargestellt werden. Die Länge der einzelnen Windungen bleibt auch in den
weiteren Lagen innerhalb einer Lage konstant, nimmt jedoch von Lage zu Lage zu.·
Zur Herstellung von länglichen Transversalfeldern wird die erfindungsgemäße Magnetspule aus zwei
oder mehr mit den Längsseiten aufeinanderliegender! Wicklungen aufgebaut. Zwei zu einer solchen Anordnung
zusammengefügte Wickelkörper 21 und 22 sind in F i g. 2 dargestellt. Die Längsseiten dieser
Wickelkörper verlaufen parallel zueinander, während ihre Stirnseiten sattelartig aufgewölbt sind. Der
Innenraum einer solchen Spule ist wegen der Aufbiegung der Stirnseiten-von außen in senkrecht zum
erzeugten Magnetfeld verlaufender Richtung zugänglich. In jedem Wickelkörper ist eine zur Aufnahme
der Spulenwicklung dienende Nut vorgesehen. Am Wickelkörper 22 soll diese Nut näher beschrieben
werden. Der Nutboden 23 besitzt die in F i g. 1 dargestellte, an die erste Lage der Wicklung angepaßte
Form. Die Nutwände 24 und 25 stehen innerhalb der ganzen Nut auf dem Nutboden senkrecht. Die Nut
des Wickelkörpers 21 ist in gleicher Weise ausgebildet.
Bei der Herstellung der Spulenwicklung werden die einzelnen Lagen der Wicklung jeweils so in die Nut
des Wickelkörpers gewickelt, daß die einzelnen Windungen innerhalb jeder Lage die gleiche Länge
haben. Wegen· der am Beginn der stirnseitigen Auf- s
wölbung, etwa an den Stellen 26, auftretenden Ausbuchtung der Nutwände, durch welche der Wickelkörper
verbreitert wird, liegen die einzelnen Lagen der Wicklung mit Windungen gleicher Länge an den
Längsseiten und an den Stirnseiten des Wickelkörpers verschieden dicht. Um eine mechanisch feste Wicklung
zu erzielen, sind daher an den Stirnseiten der Wicklung gegebenenfalls Zwischenlagen aus Isoliermaterial
zwischen den einzelnen Lagen der Wicklung notwendig. Dadurch tritt ein geringer Verlust an
Wickeldichte auf. Dieser Nachteil wird jedoch durch die verhältnismäßig einfache geometrische Form des
Wickelkörpers weitgehend aufgewogen. Der Wickelkörper kann verhältnismäßig leicht hergestellt werden.
Das Aufbringen der Wicklung kann in einfacher Weise mit Hilfe einer Wickelmaschine erfolgen.
Eine Ausbuchtung der Nutwände am Beginn der stirnseitigen Aufbiegungen ist bei der in den F i g. 3
und 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wickelkörpers vermieden. Bei diesem Wikkelkörper
stehen die Nutwände 31 und 32 lediglich an den Längsseiten senkrecht auf dem Nutboden 33.
Beim Beginn der stirnseitigen Aufbiegungen wird der Winkel zwischen der außenlicgcndcn Nutwand 31
5 6
und dem Nutboden 33 kleiner, während der Winkel Nut der zur Aufnahme solcher Wicklungen dienenden
zwischen der innenliegenden Nutwand 32 und dem Wickelkörper wird in entsprechender Weise ausge-
Nutboden 33 größer wird. In den Scheitelpunkten 34 bildet.
der an den Stirnseiten des Wickelkörpers befindlichen In F i g. 5 ist ein solcher Wickelkörper, dessen Nut
Bögen bildet die an den Längsseiten des Wickelkör- 5 einen rautenförmigen Querschnitt besitzt, im Schnitt
pers außenliegende Nutwand 31 mit dem Nutboden dargestellt. An den Längsseiten dieses Wickelkörpers
einen Winkel von etwa 30 bis 35° und die an den schließt die außenliegende Nutwand 51 mit dem
Längsseiten innenliegende Nutwand 32 einen Winkel Nutboden 52 einen Winkel von etwa 120° und die
von etwa 150 bis 145°. Beide Winkel ergänzen sich innenliegende Nutwand 53 mit dem Nutboden einen
jeweils zu 180°. An den Scheitelpunkten der Bögen io Winkel von etwa 60°' ein. An den Scheitelpunkten
liegen die Nutwände nahezu parallel zu der durch der an den Stirnseiten des Wickelkörpers befindlichen
den Nutboden an den Längsseiten des Wickelkörpers Bögen 54 bildet die Nutwand 51 mit dem Nutboden
gegebenen Ebene. 52 einen Winkel von etwa 40 bis 45° und die Nut-
In F i g. 3 ist der durch die Nutwände und den wand 53 mit dem Nutboden 52 einen Winkel von
Nutboden verdeckte Innenraum der Nut teilweise 15 140 bis 135°. Die genannten Winkel ergänzen sich
durch unterbrochene Linien dargestellt. Die Nut- jeweils zu 180°. Der genaue Verlauf der Nut kann
wände sind an den Stirnseiten des Wickelkörpers modellmäßig ähnlich wie der Verlauf der Nut des
mehr als doppelt so hoch als an den Längsseiten. Die Wickelkörpers nach F i g. 3 durch ein Papierstreifen-Form
des Nutbodens entspricht der Form der ersten modell dargestellt werden. Die Streifen werden dabei
Lage einer Wicklung der erfindungsgemäßen Spule. 20 in der Weise aufeinandergeklebt, daß die durch die
Die räumliche Form der Wicklung und damit Streifenränder dargestellten Nutwände mit dem den
gleichzeitig die Form der Nut des Wickelkörpers Nutboden bzw. die erste Lage der Spulenwicklung
kann am besten durch ein Papiermodell dargestellt darstellenden Streifen an den Längsseiten und an /' f j
werden. Dazu werden auf einen gemäß F i g. 1 gebo- den Scheitelpunkten der an den Stirnseiten liegenden
genen Papierstreifen, welcher den Nutboden bzw. die 25 Bögen die genannten Winkel bilden. An den Scheitel
erste Lage der Spulenwicklung darstellt, weitere Pa- punkten der Bögen liegen die Nutwände nahezu
pierstreifen gleicher Breite, jedoch wachsender Länge parallel zu der durch den Nutboden an den Längsaufgeklebt.
Durch diese Streifen werden die weite- seiten des Wickelkörpers, gegebenen Ebene,
ren Lagen der Spulenwicklung nachgebildet. Das Auf- Bei einer Magnetspule, die aus zwei derart gestaleinanderkleben der Papierstreifen erfolgt in der 30 teten Wickelkörpern durch Aufeinanderlegen deren Weise, daß die durch die Ränder der aufeinander- Längsseiten aufgebaut ist, nimmt das Magnetfeld geklebten Streifen gebildeten Flächen, welche die zunächst bei Entfernung von der Mittelebene der Nutwände darstellen, an den Längsseiten der Nach- Spule um etwa 25 % zu und anschließend ab.
bildung des Spulenkörpers senkrecht auf der Fläche Die Winkel zwischen Nutboden und den Nutwändes ersten Bandes stehen und an den Stirnseiten der 35 den an den Stirnseiten der erfindungsgemäßen Wik-Nachbildung mit dieser Fläche Winkel von etwa 30 kelkörper können verschiedene Werte besitzen, wenn bis 35° bzw. 150 bis 145° bilden. Da die einzelnen nur gewährleistet ist, daß die einzelnen Windungen Papierstreifen die verschiedenen aufeinanderliegen- innerhalb einer Lage der in die Nut des Wickelkörden Lagen der Wicklung repräsentieren und die Form pers gewickelten Spulenwicklung die gleiche Länge der Nut des Wickelkörpers genau dieser Wicklung 40 besitzen, d. h., wenn sich die Form der Wicklung angepaßt ist, wird durch dieses Modell die Form der und damit die Form der Nut modellmäßig durch Wicklung und der Nut genau dargestellt. Aufeinanderkleben von in sich geschlossenen Papier-
ren Lagen der Spulenwicklung nachgebildet. Das Auf- Bei einer Magnetspule, die aus zwei derart gestaleinanderkleben der Papierstreifen erfolgt in der 30 teten Wickelkörpern durch Aufeinanderlegen deren Weise, daß die durch die Ränder der aufeinander- Längsseiten aufgebaut ist, nimmt das Magnetfeld geklebten Streifen gebildeten Flächen, welche die zunächst bei Entfernung von der Mittelebene der Nutwände darstellen, an den Längsseiten der Nach- Spule um etwa 25 % zu und anschließend ab.
bildung des Spulenkörpers senkrecht auf der Fläche Die Winkel zwischen Nutboden und den Nutwändes ersten Bandes stehen und an den Stirnseiten der 35 den an den Stirnseiten der erfindungsgemäßen Wik-Nachbildung mit dieser Fläche Winkel von etwa 30 kelkörper können verschiedene Werte besitzen, wenn bis 35° bzw. 150 bis 145° bilden. Da die einzelnen nur gewährleistet ist, daß die einzelnen Windungen Papierstreifen die verschiedenen aufeinanderliegen- innerhalb einer Lage der in die Nut des Wickelkörden Lagen der Wicklung repräsentieren und die Form pers gewickelten Spulenwicklung die gleiche Länge der Nut des Wickelkörpers genau dieser Wicklung 40 besitzen, d. h., wenn sich die Form der Wicklung angepaßt ist, wird durch dieses Modell die Form der und damit die Form der Nut modellmäßig durch Wicklung und der Nut genau dargestellt. Aufeinanderkleben von in sich geschlossenen Papier-
Wie sich aus der Konstruktion des Modells ergibt, streifen mit Randlinien gleicher Langer modellmäßig
können bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten darstellen läßt. Die in den obenstehenden Beispielen * / , ;
Wickelkörper die einzelnen Lagen der Wicklung 45 angegebenen Winkel von 30 bis 35° bzw. 150 bis ^
direkt aufeinander gelegt werden, so daß sich beson- 1450 und 40 bis 45° bzw. 140 bis 135° haben sich
dere Zwischenlagen aus Isoliermaterial erübrigen. jedoch als günstig erwiesen, da sie verhältnismäßig
Bei Magnetspulen mit zwei mit ihren Längsseiten geringe Längen der einzelnen Windungen der Wickaufeinandergelegten
Wickelkörpern gemäß Fig. 3 lung ermöglichen. Dies ist im Sinne der Einsparung
und entsprechenden Wicklungen erhält man die 50 von Draht bei der Wicklung von Bedeutung,
maximale Feldstärke in der Mittelebene der Spule, Die Wickelkörper können bei der Magnetspule gedie durch die Unterkanten der beiden Längsseiten mäß der Erfindung auch so ausgebildet sein, daß sie der aufeinanderliegenden Wickelkörper bestimmt ist. nicht die gesamte Wicklung umfassen, d. h. also Bei Abweichungen von dieser Mittelebene nach oben keine in sich geschlossene Nut besitzen. Es kann in und unten ergeben sich Feldänderungen von etwa 55 vielen Fällen ausreichen, wenn der Wickelkörper die 1%. Die Feldänderungen bei Abweichung von der Wicklung nur teilweise, und zwar insbesondere an Längsachse der Spule innerhalb der Mittelebene be- den schwierig zu formenden, aufgebogenen Stirnseitragen etwa 2%. Aus diesen geringen Abweichungen ten aufnimmt. Die freien Längsseiten der Wicklung ergibt sich, daß mit Hilfe einer solchen Spule in können in diesem Fall durch Vergießen mit einer hohem Maße homogene Magnetfelder erzeugt wer- 60 Vergußmasse in einer festen Form gehalten werden, den können. Bei der Verwendung von supraleitendem Draht für
maximale Feldstärke in der Mittelebene der Spule, Die Wickelkörper können bei der Magnetspule gedie durch die Unterkanten der beiden Längsseiten mäß der Erfindung auch so ausgebildet sein, daß sie der aufeinanderliegenden Wickelkörper bestimmt ist. nicht die gesamte Wicklung umfassen, d. h. also Bei Abweichungen von dieser Mittelebene nach oben keine in sich geschlossene Nut besitzen. Es kann in und unten ergeben sich Feldänderungen von etwa 55 vielen Fällen ausreichen, wenn der Wickelkörper die 1%. Die Feldänderungen bei Abweichung von der Wicklung nur teilweise, und zwar insbesondere an Längsachse der Spule innerhalb der Mittelebene be- den schwierig zu formenden, aufgebogenen Stirnseitragen etwa 2%. Aus diesen geringen Abweichungen ten aufnimmt. Die freien Längsseiten der Wicklung ergibt sich, daß mit Hilfe einer solchen Spule in können in diesem Fall durch Vergießen mit einer hohem Maße homogene Magnetfelder erzeugt wer- 60 Vergußmasse in einer festen Form gehalten werden, den können. Bei der Verwendung von supraleitendem Draht für
Magnetfelder, deren Maximum nicht in der Mittel- die Wicklung der Spule kann es vorteilhaft sein,
ebene einer aus zwei Wicklungen bestehenden Ma- dem Wickelkörper eine mechanisch sehr stabile Form
gnetspule, sondern oberhalb und unterhalb dieser zu geben, damit er die wegen der sehr hohen Magnet-Mittelebene
liegt, können mit einer Magnetspule 65 folder in Supraleiterspulen auftretenden meciianigemäß
der Erfindung hergestellt werden, deren Wick- sehen Kräfte aufnehmen kann. Dem Wickelkörper
lungcn an den Längsseiten keinen rechteckigen, son- braucht in diesem Fall nicht die schicncnförmige Gedem
einen rautenförmigen Querschnitt besitzen. Die stak gegeben zu werden, wie sie in den Fig. 2 bis 5
aus Gründen einer größeren Klarheit der Darstellung gewählt ist. Vielmehr kann in einem massiven Metallstück
lediglich die zur Aufnahme der Spulenwicklung gemäß der Erfindung dienende Nut und ein in
Längsrichtung des Spulenkörpers verlaufender Kanal 5 für die in das Magnetfeld zu bringenden Teilchen
vorgesehen werden, während Teile des Körpers als Stützmaterial zur mechanischen Versteifung stehenbleiben.
Besonders vorteilhaft sind dabei rippenförmige Versteifungen. Bei Spulen mit mehreren Wick- ίο
lungen können die Wickelkörper beispielsweise durch Verschrauben miteinander verbunden werden.
Für die Herstellung der Wickelkörper ist insbesondere festes, gut bearbeitbares Metall geeignet. Beispielsweise
können die Wickelkörper in ihrer endgültigen Form aus Aluminium gegossen werden. Bei
Verwendung von gut wärmeleitendem Material, wie Aluminium, für die Wickelkörper wird insbesondere
bei supraleitenden Spulen die Kühlung der Spulenwicklung erleichtert. Zur Ermöglichung einer besseren
Kühlung können die Nutwände der Spulenkörper zusätzlich mit Öffnungen versehen werden,
die den Eintritt des Kühlmittels in die Spulenwicklung ermöglichen. Wegen der guten elektrischen
Leitfähigkeit von Aluminium dienen die aus diesem Metall bestehenden Wickelkörper bei supraleitenden
Spulen gleichzeitig als Kurzschlußringe zur Sicherung der Spule gegen Zerstörung beim Übergang vom
supraleitenden in den normalleitenden Zustand.
Als supraleitender Draht für die Spulenwicklung ist beispielsweise Niob-Zirkon-Draht geeignet. Durch
Verwendung von Kabeln, die aus mehreren, in einer Kunststoffhülle zusammengefaßten Niob-Zirkon-Drähten
bestehen, kann der Wickelvorgang wesentlich erleichtert werden. Ebenso können beispielsweise
Drähte oder Kabel aus Niob-Zinn (Nb3Sn) oder mit Schichten aus Niob-Zinn verwendet werden.
Bei Betrieb im supraleitenden Zustand befindet sich die gesamte Spule zur Erzielung der notwendigen
tiefen Temperaturen in einem Kryostaten.
Gemäß der Erfindung ausgebildete Magnetspulen können vielfältige Anwendung finden. Die aus zwei
oder mehr Wicklungen aufgebauten Magnetspulen, die ein Magnetfeld erzeugen, dessen Maximum in
der Mittelebene der Spule liegt, sind insbesondere zur Verwendung bei magnetohydrodynamischen Generatoren
geeignet. Aus zwei oder mehr Wicklungen aufgebaute Magnetspulen, deren maximales Feld
außerhalb der Mittelebene der Spulen liegt, eignen sich als Führungsmagnete für Teilchenbeschleuniger,
da die abzulenkenden Teilchen bei derartigen Geräten oft nicht die Mittelebene der Spulen durchlaufen.
Claims (9)
1. Magnetspule mit wenigstens einer langgestreckten, insbesondere supraleitenden, aus einzelnen
Drahtlagen aufgebauten Wicklung, deren Längsseiten parallel zueinander verlaufen und
deren Stirnseiten sattelartig aufgebogen sind, wobei die einzelnen Lagen eine Form haben, die
dadurch entstanden ist, daß ein in sich geschlossenes, die Mantelfläche eines Zylinders bildendes
Band gleichmäßiger Breite derart verformt wird, daß zwei einander gegenüberliegende Teile des
Bandes in eine Ebene gedreht und mit den Bandkanten parallel zueinander ausgerichtet werden,
so daß die Innenflächen der beiden Bandteile auf der gleichen Seite der Ebene liegen, und einem
die Wicklung tragenden Wickelkörper, dessen die erste Wicklungslage tragende Grundfläche der
Form dieser Wicklungslage entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper eine
zur Aufnahme der Wicklung dienende Nut aufweist, deren Nutboden die Grundfläche bildet.
2. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutwände auf dem Nutboden
senkrecht stehen.
3. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten des Wickelkörpers
die Nutwände auf dem Nutboden senkrecht stehen und daß in den Scheitelpunkten der
an den Stirnseiten befindlichen Bögen die an den Längsseiten außenliegende Nutwand mit dem
Nutboden einen Winkel'von weniger als 90° einschließt und die an den Längsseiten innenliegende
Nutwand mit dem Nutboden einen Winkel einschließt, der den Winkel zwischen äußerer Nütwand
und Nutboden zu 180° ergänzt.
4. Magnetspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Scheitelpunkten der an
den Stirnseiten befindlichen Bögen die an den Längsseiten außenliegende Nutwand mit dem
Nutboden einen Winkel von etwa 30 bis 35° und die an den Längsseiten innenliegende Nutwand
mit dem Nutboden einen Winkel von etwa 150 bis 145° einschließt.
5. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut an den Längsseiten
einen rautenförmigen Querschnitt besitzt und daß in den Scheitelpunkten der an den Stirnseiten befindlichen
Bögen die an den Längsseiten außenliegende Nutwand mit dem Nutboden einen Winkel
von weniger als 90° einschließt und die an den Längsseiten innenliegende Nutwand mit dem
Nutboden einen Winkel einschließt, der den Winkel zwischen äußerer Nutwand und Nutboden
zu 180°' ergänzt.
6. Magnetspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten des Wickel-^,
körpers die außenliegende Nutwand mit dem Nutboden einen Winkel von etwa 120° und die
innenliegende Nutwand mit dem Nutboden einen Winkel von etwa 60° einschließt und daß an den
Scheitelpunkten der an den Stirnseiten befindlichen Bögen die an den Längsseiten außenliegende
Nutwand mit dem Nutboden einen Winkel von etwa 40 bis 45° und die an den Längsseiten
innenliegende Nutwand mit dem Nutboden einen Winkel von etwa 140 bis 135° einschließt.
7. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper
die Spulenwicklung nur teilweise, insbesondere an ihren aufgebogenen Stirnseiten, aufnimmt.
8. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelkörper
aus Aluminiumguß besteht.
9. Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei oder
mehr mit den Längsseiten aufeinanderliegende Wicklungen besitzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109 511/275
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0096602 | 1965-04-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1514445A1 DE1514445A1 (de) | 1970-09-24 |
DE1514445B2 true DE1514445B2 (de) | 1971-03-11 |
Family
ID=7520182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19651514445 Pending DE1514445B2 (de) | 1965-04-17 | 1965-04-17 | Magnetspule |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3409852A (de) |
AT (1) | AT253049B (de) |
BE (1) | BE678534A (de) |
CH (1) | CH437529A (de) |
DE (1) | DE1514445B2 (de) |
GB (1) | GB1134515A (de) |
NL (1) | NL6605156A (de) |
SE (1) | SE335385B (de) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2755357A1 (de) * | 1977-12-12 | 1979-06-13 | Euratom | Spule zur erzeugung von magnetfeldern hoher und extrem hoher homogenitaet |
JP2752156B2 (ja) * | 1989-05-30 | 1998-05-18 | 株式会社東芝 | Mri装置用コイル部品の製造方法 |
JPH0719694B2 (ja) * | 1990-08-07 | 1995-03-06 | 財団法人シップ・アンド・オーシャン財団 | 鞍型ダイポールコイル |
JP2944317B2 (ja) * | 1992-07-28 | 1999-09-06 | 三菱電機株式会社 | シンクロトロン放射光源装置 |
DE102006009250A1 (de) | 2005-04-20 | 2006-11-02 | Siemens Ag | Sattelförmige Spulenwicklung unter Verwendung von Supraleitern und Verfahren zu ihrer Herstellung |
CA2906739A1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Woodside Energy Pty Ltd | A magneto-hydrodynamic seismic source and a method of marine seismic surveying |
US9818523B2 (en) * | 2014-08-19 | 2017-11-14 | Toshiba Memory Corporation | Electromagnet, tester and method of manufacturing magnetic memory |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3215871A (en) * | 1961-12-26 | 1965-11-02 | Allis Chalmers Mfg Co | Structural features of mhd electrical power generator |
US3283276A (en) * | 1963-07-25 | 1966-11-01 | Avco Corp | Twisted superconductive winding assembly |
US3270304A (en) * | 1963-11-01 | 1966-08-30 | Avco Corp | Form for supporting saddle-shaped electrical coils |
-
1965
- 1965-04-17 DE DE19651514445 patent/DE1514445B2/de active Pending
-
1966
- 1966-01-31 AT AT84266A patent/AT253049B/de active
- 1966-02-18 CH CH237366A patent/CH437529A/de unknown
- 1966-03-28 BE BE678534D patent/BE678534A/xx unknown
- 1966-03-28 SE SE04079/66A patent/SE335385B/xx unknown
- 1966-04-12 US US542144A patent/US3409852A/en not_active Expired - Lifetime
- 1966-04-18 NL NL6605156A patent/NL6605156A/xx unknown
- 1966-04-18 GB GB16975/66A patent/GB1134515A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL6605156A (de) | 1966-10-18 |
CH437529A (de) | 1967-06-15 |
GB1134515A (en) | 1968-11-27 |
SE335385B (de) | 1971-05-24 |
DE1514445A1 (de) | 1970-09-24 |
US3409852A (en) | 1968-11-05 |
BE678534A (de) | 1966-09-01 |
AT253049B (de) | 1967-03-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69503521T3 (de) | Synchronmotor mit dauermagneten | |
DE4128931C2 (de) | Ablenkspule in einem Elektromagneten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE3101217C2 (de) | Wicklung für einen Trockentransformator mit Abstandshalteanordnung | |
DE2716590A1 (de) | Nach dem reluktanzprinzip arbeitende elektrische maschine | |
DE2045978A1 (de) | Elektrische Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes | |
DE2807978C2 (de) | Ablenkjoch für eine Kathodenstrahlröhre | |
DE2432919A1 (de) | Stromwandler nach dem prinzip des magnetischen spannungsmessers | |
DE1514445B2 (de) | Magnetspule | |
DE2601205A1 (de) | Ablenkjoch, insbesondere fuer eine kathodenstrahlroehre | |
DE1204314B (de) | Staenderwicklung eines Induktions-Kleinstmotors fuer Zwei- oder Mehrphasen-Wechselstrom | |
DE2526502A1 (de) | Magnetkern fuer 3-phasen-transformatoren | |
DE10160013A1 (de) | Ständerbefestigungsbauweise eines Kolbenmotors | |
DE2811249C2 (de) | ||
DE666920C (de) | Verfahren zur Herstellung von Spulen fuer elektrotechnische Zwecke | |
DE1514445C (de) | Magnetspule | |
DE2552275A1 (de) | Ablenkspule fuer eine kathodenstrahlroehre und verfahren zum herstellen einer derartigen ablenkspule | |
DE256533C (de) | ||
EP0185955A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer scheibenförmigen, gekrümmten Magnetspule und Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens | |
DE1015548B (de) | Verfahren zur Herstellung von geschlossenen UEbertragerkernen aus bandfoermigem magnetisierbarem Material | |
DE10157591A1 (de) | Wicklung für einen Transformator oder eine Spule | |
CH416817A (de) | Magnetkern, insbesondere für Transformatoren oder Drosseln | |
DE2745701C2 (de) | Dreischenkliger Blechschichtkern und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE2428076C2 (de) | Transformator oder Drossel mit mindestens einer Drahtwicklung | |
DE7247288U (de) | Spulenkoerper fuer elektrische spulen | |
DE2153399C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines aus Joch und Anker bestehenden magnetischen Kreises |