DE2047780C - Verfahren und Vorrichtung zum Her stellen von Dipol und Multipolmagneten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- Wicklung übereinstimmt, und bei der die Lamellen richtung zum Herstellen von Dipol- und Multlpol- mit Langlöchern versehen sind, deren Längsrichtung magneten für ionenoptische Einrichtungen mit einem in Richtung der Spulenachse weist und die mit einem Hohlkörper als Wicklungsträger, durch dessen Bon- Führungselement zusammenwirken, rung ein Strahlrohr geführt ist und an dessen Außen- 3 Zum Herstellen des Wicklungstrligcrs, der durch seile aus supraleitenden Drähten gewickelte, lang- seine Maßhaltigkeit das Einstellen einer vorbesUmmgestreckte Spulenpakete angeordnet sind, die von ten Feldgeometrie sichert, werden mit Kunstharz geeiner Armierung zum Aufnehmen auf die Wicklung tränkte Glasfasermatten auf einen Dorn, dessen Querwirkender Feldkräfte umschlossen sind und deren schnitt mit dem der herzustellenden Bohrung Uberbeide Enden mit gegenüber der Länge der Spule ίο einstimmt, gewickelt und dort ausgehärtet, kleinem Radius bogenförmig ausgebildet und um Nach dem Zusammenbau eines Bauelementes wereine in der Spulenebene liegende, auf der Spulen- den als Armierung über die Länge der Spulenpakete längsachse senkrecht stehende Achse abgebogen verteilt jeweils eine oder mehrere Schichten mit sind. Kunstharz getränkte Glasfaserbündel gewickelt und

Zum Erzeugen von Magnetfeldern hoher Feld- 15 dort ausgehärtet.

stärke, die z. B. für den Bau von Teilchenbeschleuni ·· Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere gern oder allgemein bei ionenoptischen Einrichtungen darin, daß mit einfachen Wickelvorrichtungen Spulen benötigt werden, finden in zunehmendem Maße mit unterschiedlicher Länge aus supraleitendem Leiterflüssigem Helium gekühlte, supraleitende Anord- material hergestellt werden können, deren Wickelnungen Anwendung. Dabei werden Dipolmagnete ao köpfe um frei wählbare Winkel bis etwa 90° abge- oder allgemein Multipolmagnete verwendet, die ent- bogen sind, ohne daß dabei Zugbelastungen des lang einer leilchenbahn ein vorbestimmtes Magnet- Supraleitungsmaterials auftreten, die dessen physikafeld erzeugen sollen und deren langgestreckte, in lische Eigenschaften, insbesondere dessen Stromtrag-Bahnrichtung orientierte Spulenpakete an ihren bei- fähigkeit, verschlechtern könnten,
den Enden so geformt sind, daß ein Strahlrohr durch 25 Ein anderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die den von Spulenpaketen eingeschlossenen Raum ge- Bohrung des Wicklungsträgers ohne Nachbearbeitung führt werden kann (vgl. die USA.-Patentschrift mit dem gewünschten Querschnitt hergestellt wird 3 409 852). und ebenso wie die Armierung aus einem nichtlei-

Die Spulen sind wegen der geforderten hohen tenden Werkstoff besteht, so daß in dieser Weise

Stromdichte aus supraleitendem Material hergestellt, 30 aufgebaute Magnete frei von solchen Wechselstrom-

so daß Herstellungsverfahren, bei denen supraleitende Verlusten sind, die durch metallische Wicklungsträger

Drähte Zugbeanspruchungen ausgesetzt werden und/oder Armierungen verursacht werden,

müssen, nicht angewendet werden können, weil bei Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrich-

Supraleitern durch Zugbeanspruchung wichtige tung zum Durchführen desselben werden an Hand

physikalische Eigenschaften, ζ. B. deren hohe 35 einer Zeichnung i™ folgenden näher beschrieben.

Stromtragfähigkeit, herabgesetzt werden. Aus diesem Es zei₆t

Grund sind bei bekannten Verfahren aufwendige Fig. 1 einen Schnitt durch einen abgebogenen

Maßnahmen zur Herstellung von Spulen der genann- Wickelkopf mit Biegevorrichtung,

ten Art notwendig. Fig. la eine Lamelle der Biegevorrichtung,

Es ist bekannt, Magnetspulen aus supraleitenden 40 F: g. 2 einen Schnitt durch einen Dipolmagneten. Leiterwerkstoffen wie Niob-Zinn-Bändern, Niob- Fig. 1 zeigt schematisch eine Spule 1, die aus Titan-Drähten und aus dünnen Drähten gewebten supraleitendem Rechteckdraht 2 zunächst in einer Kabeln oder Bändern herzustellen. Solche Leiterwerk- Ebene AA in mehreren Schichten 3 in einer Wickelstoffe sind zwar flexibler als Drähte, haben aber den vorrichtung 4 gewickelt und dabei mit einem lang-Nachteil, daß wegen ihres kleineren Füllfaktors nur 45 sam aushärtenden Kunstharz benetzt wird. Der den eine relativ geringe Stromdichte erreicht wird. Wickelkopf aufnehmende Teil 5 der Wickelvorrich-

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, tung ist über ein Gelenkband 6 an den Mittelabschnitt ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Wickelvorrichtung angeschlossen und nimmt deren Hilfe es möglich ist, auf einfache und wirt- PVC-Lamellen 7 auf. Die Dicke der Lamellen entschaftliche Weise, z, B. für den Bau von Beschleuni- 50 spricht der Dicke einer Schicht der Wicklung. Die gern, geeignete supralentende, in bestimmter Weise Lamellen sind mit Langlöchern 8 versehen, deren gekröpfte Dipol- bzw. Multipolmagnete aus Leiter- Längsachse in Richtung der Spulenlängsachse liegt, material größeren Querschnitts herzustellen und beim Die Form des Bogens der Wicklung wird bestimmt Biegen von Wicklungselementen Zugbelastungen des durch die Form der Lamelle, sie kann z. B. halbsupraleitenden Materials weitgehend zu vermeiden. 55 kreisförmig oder rechteckig mit abgerundeten Ecken

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- sein. Vor dem Aushärten werden die Wickelköpfe der

löst, daß die supraleitenden Drähte zu einem aus Spule um eine in der Spulenebene liegende Kante

mehreren Schichten bestehenden ebenen Spulenpaket abgebogen, indem der Teil 5 der Wickelvorrichtung

gewickelt und dabei mit einem langsam aushärtenden um den Drehpunkt des Gelenkbandes 6 geschwenkt

Kunstharz benetzt werden und daß die Spulenenden 60 wird. Die Lamellen 7 werden mit einem durch deren

vor dem Aushärten des Kunstharzes abgebogen wer- Langlöcher geführten, z. B. schraubenförmigen Füh-

den, damit sich die einzelnen Drahtschichten beim rungselement 9 geführt und verschieben sich ent-

Abbiegen gegeneinander verschieben können. sprechend dem Biegeradius der zugeordneten Schicht

Dabei wird vorteilhafterweise eine Vorrichtung der Wicklung, der mit zunehmendem Abstand vom

verwendet, bei der in den beiden Enden der ebenen 6$ Gelenkpunkt größer wird. Dabei verschieben sich die

Spule in Spulenebene liegende, die Formgebung des einzelnen Lamellen treppenförmig gegeneinander, so

Wickelkopfes bestimmende Lamellen angeordnet daß auf den Supraleitungsdraht wirkende Zugbean-

sind, deren Dicke mit der Dicke einer Schicht der spruchungen weitgehend vermieden bzw. für alle

Schichten der Wicklung trotz unterschiedlicher Biegeradien in engen Grenzen gehalten werden.

Bei größeren Biegewinkeln in der Größenordnung von 90° wird ein letzter Teil des Biegevorgangs zweckmUßigerweise nach Entfernen des FUhrungselementes ausgeführt.

F i g. 2 zeigt einen Halbschnitt durch einen Dipol- _# magneten quer zu dessen Längsachse. Der aus Glasfasermatten und Kunstharz durch Aufwickeln auf einen Dorn hergestellte Wicklungstrüger 10 ist mit mehreren über seine Länge verteilten, am Umfang angeordneten KUhlschlitzen U versehen, die mit zwischen den einzelnen Spulenpaketen 12 angeordneten KUhlschlitzen 13 in Verbindung stehen. In den Mantel des Wicklungstrügers sind durch spangebende Verformung in Achsrichtung verlaufende treppenförmige Nuten eingebracht, welche die Spulenpakete aufnehmen, die von mehreren über die Länge des Dipolmagneten verteilten bandförmigen Armierungen 14 umschlossen sind, die aus mit Kunstharz getränk- ao ten, mehrschichtigen Glasfaserbündeln bestehen und über Keile 15 an den Spulen wirkende Feldkräftc aufnehmen.

Claims (4)

Patentansprüche: as

1. Verfahren zum Herstellen von Dipol- und Multipolmagneten für ionenoptische Einrichtungen mit einem Hohlkörper als Wicklungsträger, durch dessen Bohrung ein Strahlrohr geführt ist und an dessen Außenseite aus supraleitenden Drähten gewickelte, langgestreckte Spulenpakete angeordnet sind, die von einer Armierung zum Aufnehmen auf die Wicklung wirkender Feldkräfte umschlossen sind und deren beide Enden mit gegenüber der Länge der Spule kleinem Radius bogenförmig ausgebildet und um eine in der Spulenebene liegende, auf der SpulenlHngsachse senkrecht stehende Achse abgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Drohte zn einem aus mehreren Schichten bestehenden ebenen Spulenpaket gewickelt und dabei mit einem langsam aushärtenden Kunstharz benetzt werden und daß die Spulenenden vor dem Aushärten des Kunstharzes abgebogen werden, damit sich die einzelnen Drahtschichten beim Abbiegen gegeneinander verschieben können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen des Wicklungstrügers mit Kunstharz getränkte Glasfasermatten auf einen Dorn, dessen Querschnitt mit dem der herzustellenden Bohrung übereinstimmt, gewickelt und dort ausgehärtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zusammenbau eines Bauelementes als Armierung an mehreren über die Länge der Spulenpakete verteilt jeweils eine oder mehrere Schichten mit Kunstharz getränkter Glasfaserbündel gewickelt und dort ausgehärtet werden.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Enden der ebenen Spule (1) in Spulenebene liegende, die Formgebung des Wickelkopfes bestimmende Lamellen (7) angeordnet sind, deren Dicke mit der Dicke einer Schicht der Wicklung übereinstimmt, und daß die Lamellen mit Langlöchern (8) versehen sind, deren Längsrichtung in Richtung der Spulenachse weist und die mit einem Führungselement (9) zusammenwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen