DE1514445C - Magnetspule - Google Patents

Description

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Magnetspulen zur Erzeugung von Magnetfeldern Herstellen von sattelförmigen, supraleitenden, elek-

mit nicht rotationssymmetrischem Feldverlauf, bei- trischen Spulen aus einem flachen Leiterband v'orge-

spielsweise von langgestreckten Transversalfeldern schlagen, bei welchem der Tragkörper eine Form

oder Quadrupolfeldcrn, 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 mitver-

magnete für magnetohydrodynamische Gneratoren formen,

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 schenraiim 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 wenigraum zwischen den Wicklungen Streuverluste hervor- 25 stens einer langgestreckten, insbesondere supraleitengerufcn 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 zu· Verluste 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- 5° 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 erovaler, ebener Form gewickelt und anschließend auf- 55 findungsgemäßen Magnetspule wird daher eine bcgcbogen, 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 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 Herstellung der Wicklung können konventionelle

spielsweise von Quadrupolfeldern, auf. Wickelmaschinen Verwendung finden.

Im älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Pa- Die Nutwände des Wickelkörpers können ferner

tent 1 270 688 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 1270 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.

F i g. 1 zeigt schematisch die räumliche Gestalt einer einzelnen Lage der Wicklung der erfindungsgemäßen 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 I und 2, welche 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

is räumliche Gestalt wird bei der Beschreibung der Wickelkörper noch näher dargestellt werden. Di^ß 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- _t 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 Wickclkörpers 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

und dem Nutboden 33 kleiner, während der Winkel zwischen der innenliegenden Nutwand 32 und dem Nutboden 33 größer wird. In den Scheitelpunkten 34 der an den Stirnseiten des Wickelkörpers befindlichen Bögen bildet die an den Längsseiten des Wickelkörpers außenliegende Nutwand 31 mit dem Nutboden einen Winkel von etwa 30 bis 35° und die an den Längsseiten innenliegende Nutwand 32 einen Winkel von etwa 150 bis 145°. Beide Winkel ergänzen sich jeweils zu 180°. An den Scheitelpunkten der Bögen liegen die Nutwände nahezu parallel zu der durch den Nutboden an den Längsseiten des Wickelkörpers gegebenen Ebene.

In F i g. 3 ist der durch die Nutwände und den Nutboden verdeckte Innenraum der Nut teilweise durch unterbrochene Linien dargestellt. Die Nutwände sind an den Stirnseiten des Wickelkörpers mehr als doppelt so hoch als an den Längsseiten. Die Form des Nutbodens entspricht der Form der ersten Lage einer Wicklung der erfindungsgemäßen Spule.

Die räumliche Form der Wicklung und damit gleichzeitig die Form der Nut des Wickelkörpers kann am besten durch ein Papiermodell dargestellt werden. Dazu werden auf einen gemäß F i g. 1 gebogenen Papierstreifen, welcher den Nutboden bzw. die erste Lage der Spulenwicklung darstellt, weitere Papierstreifen gleicher Breite, jedoch wachsender Länge aufgeklebt. Durch diese Streifen werden die weiteren Lagen der Spulenwicklung nachgebildet. Das Aufeinanderkleben der Papierstreifen erfolgt in der Weise, daß die durch die Ränder der aufeinandergeklebten Streifen gebildeten Flächen, welche die Nutwände darstellen, an den Längsseiten der Nachbildung des Spulenkörpers senkrecht auf der Fläche des ersten Bandes stehen und an den Stirnseiten der Nachbildung mit dieser Fläche Winkel von etwa 30 bis 35° bzw. 150 bis 145° bilden. Da die einzelnen Papierstreifen die verschiedenen aufeinanderliegenden Lagen der Wicklung repräsentieren und die Form der Nut des Wickelkörpers genau dieser Wicklung angepaßt ist, wird durch dieses Modell die Form der Wicklung und der Nut genau dargestellt.

Wie sich aus der Konstruktion des Modells ergibt, können bei dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten Wickelkörper die einzelnen Lagen der Wicklung direkt aufeinander gelegt werden, so daß sich besondere Zwischenlagen aus Isoliermaterial erübrigen.

Bei Magnetspulen mit zwei mit ihren Längsseiten aufeinandergelegten Wickelkörpern gemäß Fig. 3 und entsprechenden Wicklungen erhält man die maximale Feldstärke in der Mittelebene der Spule, die durch die Unterkanten der beiden Längsseiten der aufeinanderliegenden Wickelkörper bestimmt ist. Bei Abweichungen von dieser Mittelebene nach oben und unten ergeben sich Feldänderungen von etwa 1%. Die Feldänderungen bei Abweichung von der Längsachse der Spule innerhalb der Mittelebene betragen etwa 2%. Aus diesen geringen Abweichungen ergibt sich, daß mit Hilfe einer solchen Spule in hohem Maße homogene Magnetfelder erzeugt werden können.

Magnetfelder, deren Maximum nicht in der Mittelebene einer aus zwei Wicklungen bestehenden Magnetspule, sondern oberhalb und unterhalb dieser Mittelebene liegt, können mit einer Magnetspule gemäß der Erfindung hergestellt werden, deren Wicklungen an den Längsseiten keinen rechteckigen, sondern einen rautenförmigen Querschnitt besitzen. Die Nut der zur Aufnahme solcher Wicklungen dienenden Wickelkörper wird in entsprechender Weise ausgebildet.

In F i g. 5 ist ein solcher Wickelkörper, dessen Nut einen rautenförmigen Querschnitt besitzt, im Schnitt dargestellt. An den Längsseiten dieses Wickelkörpers schließt die außenliegende Nutwand 51 mit dem Nutboden 52 einen Winkel von etwa 120° und die innenliegende Nutwand 53 mit dem Nutboden einen

ίο Winkel von etwa 60°' ein. An den Scheitelpunkten der an den Stirnseiten des Wickelkörpers befindlichen Bögen 54 bildet die Nutwand 51 mit dem Nutboden 52 einen Winkel von etwa 40 bis 45° und die Nutwand 53 mit dem Nutboden 52 einen Winkel von 140 bis 135°. Die genannten Winkel ergänzen sich jeweils zu 180°. Der genaue Verlauf der Nut kann modellmäßig ähnlich wie der Verlauf der Nut des Wickelkörpers nach F i g. 3 durch ein Papierstreifenmodell dargestellt werden. Die Streifen werden dabei in der Weise aufeinandergeklebt, daß die durch die Streifenränder, dargestellten Nutwände mit dem den Nutboden bzw. die erste Lage der Spulenwicklung darstellenden Streifen an den Längsseiten und an den Scheitelpunkten der an den Stirnseiten liegenden Bögen die genannten Winkel bilden. An den Scheitelpunkten der Bögen liegen die Nutwände nahezu parallel zu der durch den Nutboden an den Längsseiten des Wickelkörpers, gegebenen Ebene.

Bei einer Magnetspule, die aus zwei derart gestalteten Wickelkörpern durch Aufeinanderlegen deren Längsseiten aufgebaut ist, nimmt das Magnetfeld zunächst bei Entfernung von der Mittelebene der Spule um etwa 25 % zu und anschließend ab.

Die Winkel zwischen Nutboden und den Nutwänden an den Stirnseiten der erfindungsgemäßen Wikkelkörper können verschiedene Werte besitzen, wenn nur gewährleistet ist, daß die einzelnen Windungen innerhalb einer Lage der in die Nut des Wickelkörpers gewickelten Spulenwicklung die gleiche Länge besitzen, d. h., wenn sich die Form der Wicklung und damit die Form der Nut modellmäßig durch Aufeinanderkleben von in sich geschlossenen Papierstreifen mit Randlinien gleicher Langer modellmäßig darstellen läßt. Die in den obenstehenden Beispielen angegebenen Winkel von 30 bis 35° bzw. 150 bis 145° und 40 bis 45° bzw. 140 bis 135° haben sich jedoch als günstig erwiesen, da sie verhältnismäßig geringe Längen der einzelnen Windungen der Wicklung ermöglichen. Dies ist im Sinne der Einsparung von Draht bei der Wicklung von Bedeutung.

Die Wickelkörper können bei der Magnetspule gemäß der Erfindung auch so ausgebildet sein, daß sie nicht die gesamte Wicklung umfassen, d. h. also keine in sich geschlossene Nut besitzen. Es kann in vielen Fällen ausreichen, wenn der Wickelkörper die Wicklung nur teilweise, und zwar insbesondere an den schwierig zu formenden, aufgebogenen Stirnseiten aufnimmt. Die freien Längsseiten der Wicklung können in diesem Fall durch Vergießen mit einer Vergußmasse in einer festen Form gehalten werden.

Bei der Verwendung von supraleitendem Draht für

die Wicklung der Spule kann es vorteilhaft sein, dem Wickelkörper eine mechanisch sehr stabile Form zu geben, damit er die wegen der sehr hohen Magnetfelder in Supraleiterspulen auftretenden mechanischen Kräfte aufnehmen kann. Dem Wickelkörper braucht in diesem Fall nicht die schienenförmigc Gestalt gegeben zu werden, wie sie in den F i g. 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 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)

Patentansprüche: 55

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