EP0190623B1 - Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Magnetspule und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten Magnetspule und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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EP0190623B1
EP0190623B1 EP86100929A EP86100929A EP0190623B1 EP 0190623 B1 EP0190623 B1 EP 0190623B1 EP 86100929 A EP86100929 A EP 86100929A EP 86100929 A EP86100929 A EP 86100929A EP 0190623 B1 EP0190623 B1 EP 0190623B1
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EP
European Patent Office
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conductor
winding
pressing
winding body
roller
Prior art date
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EP86100929A
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Konrad Meier
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/071—Winding coils of special form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/082—Devices for guiding or positioning the winding material on the former
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a curved, disc-shaped magnetic coil, in particular for particle accelerator systems, the conductors of which have a convex-shaped outer side and a concave-shaped inner side, thus having a partially negative curvature, using the conductors on the inside of the Winding body or elements already pressing there applied conductor windings is wound and fixed in position after the winding process.
  • the invention further relates to an apparatus for performing this method.
  • a corresponding superconducting magnetic coil is e.g. B. from the literature "Fuji Electric Review", Vol. 19, No. 3, 1973, pages 112 to 118.
  • This coil which is wound from superconductors, is curved along a circular arc length with a predetermined radius and a predetermined arc (central) angle, so that it has a convex-shaped outer side and a concave-shaped inner side.
  • This magnetic coil, the conductors of which are fixed in their geometric position by struts between these sides, is intended to serve as a lifting magnet for the contact-free levitation of a vehicle along a roadway.
  • Magnets the windings of which have negative curvatures
  • winding techniques are very complex and time-consuming, especially for superconducting dipole magnets of storage rings.
  • each pressure element has a device with a pressure roller for pressing the conductor from the outside onto the concavely shaped inside and that the pressure elements are spoke-like at a point around the center of the radius of curvature thereof Inside rotatably mounted support part are attached.
  • FIGS. 1 and 2 show an apparatus for carrying out the method according to the invention in a different view.
  • Figure 3 shows another device according to the invention in Figure 1 corresponding representation. Corresponding parts in the figures are provided with the same reference numerals.
  • Winding body 2 can be seen how it can be provided, for example, for the creation of a flat dipole magnetic coil for an electron storage ring. As shown in the figure, this winding former is already provided with a partial winding 3.
  • the winding is to be created from at least one flat, in particular superconducting conductor 4, which is taken from a storage drum (not shown in the figure) and, for winding the inner contour of the winding body, via a deflection roller 5, the partial area of the winding body to be wound there or that already on it applied part winding 3 is supplied.
  • the winding body 2 which extends along a predetermined arc length b with an arc or curvature radius p, has a constant width of 2 ⁇ s.
  • the size s is the distance from the curved line b to the two concentrically curved long sides 6 and 7 of the winding core 2.
  • This constant width of the winding core extends generally over an arc length ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ p / 180 °, where a is the measured in degrees Is center or arc angle. According to the illustrated embodiment, a should have a value of 180 °.
  • the front ends 8 and 9 of the winding core 2 are formed by semicircles with diameters of 2 ⁇ s each. The convex-shaped outer side 7 to be wound is thus connected via these semicircles to the concave-shaped inner side 6 of the winding body to be wound.
  • the outer contour of the winding body 2 thus curved and fastened on a winding table 14 is to be wound with the at least one conductor 4 quasi continuously under a relatively high winding tension and the inner contour under a greatly reduced winding tension.
  • special pressing elements 1 are provided, which run along the concave inner side 6 of the winding body and are regularly spaced from one another. By means of these elements 11, a predetermined radial contact pressure K is exerted on the respective part of the conductor 4, so that it is held immovably on the concavely shaped inside 6 of the winding body 2 or on conductor windings already applied there until the entire winding that has been created is in it Location has been fixed.
  • the winding device provided for this purpose can be seen both from the top view of FIG. 1 and from the corresponding cross section of FIG. 2.
  • a special carrier part 13 is rotatably mounted in the winding table 14 and provided with a drive 15 in the radius center M of the curved, disk-shaped winding 3 or its winding body 2.
  • This carrier part is plate-shaped. Since the individual contact elements 11 on it are spoke-like, i.e. are fastened radially outward and these elements 1 each have a roller, the plate-like support part can also be referred to as a roller plate.
  • the changing table 14 To move the conductor 4 to the positive, i.e. To wind up the convexly curved outside 7 of the winding body 2, the changing table 14 is rotated in the direction indicated by an arrow until the "stop" position shown in FIG. 1 is reached. In this position, the conductor 4 to be unwound from the supply drum lies tangentially approximately at the outermost apex S of the semicircular end piece 8 of the winding body 2.
  • the windings already wound on the winding body are also held immovably in the region of the end piece 8, which extends from the apex S to the beginning of the outside 7 of the winding body, due to the high winding tension and, if appropriate, an additionally attached clamp.
  • the pressing elements 11 to be provided for this purpose each contain a pressure roller 16 which is attached to the radially outer end of a roller arm 17.
  • the roller arms 17 are radially displaceable. They are each in a so-called free zone F, in which individual and there designated 11 'pressing elements protrude radially outwards, that is, do not come to rest against the inner contour of the winding body 2, via an adjusting device 18 on the by the conductor thickness of the last applied conductor turn reduced radial dimension set.
  • the adjusting device 18 is used for coupling to an actuator 20 in the one in FIG Angle y marked rotation range taken from the roller table 13 in the circumferential direction, released at the end of the adjustment process and pivoted back into its starting position by a tension spring 21.
  • the angle of rotation y corresponds to z. B. the between two adjacent pressing elements included arc or central angle.
  • the angle of rotation ⁇ can z. B. correspond to one or more times the arc angle between two adjacent pressing elements. In this way, a collision of the conductor with the winding in this area can be prevented and the conductor guidance at the outlet of the pressure rollers is also improved.
  • the position of the winding former or its partial winding assumed after this turning process is indicated in this figure by dashed lines denoted by 3 '.
  • the conductor turns of the winding thus created are finally fixed in their desired position in a known manner, for example with one another and glued to the winding body.
  • FIG. 3 shows a further winding device which largely corresponds to the device shown in FIG. 1.
  • This winding device differs from the device according to FIG. 1 essentially only in a changed conductor routing.
  • the conductor 4 is guided for winding the inside 6 of the winding body 2 or conductor windings of a partial winding 3 already applied there over a now centrally arranged deflection roller 27 and placed on the corresponding inner contour via the pressure roller 28 of a pressure element 29.
  • the diameter d 'of this roller is chosen to be relatively large compared to the diameter d of the pressure rollers 16 of the other pressure elements 11 and 11'.
  • the pressure elements _71 only serve to hold the conductor on the inner contour.
  • the figure also shows the progressive winding of the inner contour, wherein advantageously a counter-rotation of the winding table 14, as in the device according to FIG. 1, is no longer necessary, indicated by dashed lines in corresponding, individual positions of the roller 28 or the conductor.
  • the individual conductor positions are designated 4'a to 4'g.
  • the directions of rotation A 'and C' of the winding table 14 and the roller table 13 are reversed with respect to the corresponding directions of rotation A and C of the device according to FIG. 1.
  • all drives of the actuators can be designed both mechanically and hydraulically or pneumatically.
  • the control of all movements in the course of the winding process takes place, for. B. by an electronically controlled sequence control.
  • the motion sequences can also be controlled via program and NC controls, because interventions by changing the program are possible in a simple manner.
  • the embodiment of the winding device was based on a curved winding body 2, the central or arc angle a of which was chosen to be 180 °.
  • Magnet coils with a corresponding shape are provided in particular for storage rings of electron accelerator systems.
  • curved bobbins with smaller arc angles can also be wound in a corresponding manner.
  • so-called double disks can also advantageously be produced on a large industrial scale in a relatively simple manner by assembling them from single disks according to the assumed exemplary embodiments.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten, scheibenförmigen Magnetspule, insbesondere für Teilchenbeschleuniger-Anlagen, deren Leiter um einen eine konvex geformte Außenseite und eine konkav geformte Innenseite aufweisenden Wickelkörper mit somit teilweise negativer Krümmung unter Verwendung von den Leiter auf die Innenseite des Wickelkörpers bzw. dort bereits aufgebrachte Leiterwindungen pressenden Elementen gewickelt und nach dem Wickelvorgang in seiner Lage fixiert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Eine entsprechende supraleitende Magnetspule ist z. B. aus der Literaturstelle "Fuji Electric Review", Vol. 19, No. 3, 1973, Seiten 112 bis 118 bekannt. Diese aus Supraleitern gewickelte Spule ist längs einer Kreisbogenlänge mit vorbestimmtem Radius und vorbestimmtem Bogen -(Zentri-)Winkel gekrümmt, so daß sie eine konvex geformte Außenseite und eine konkav geformte Innenseite aufweist. Diese Magnetspule, deren Leiter durch Verstrebungen zwischen diesen Seiten in ihrer geometrischen Lage fixiert werden, soll als Hubmagnet zur berührungsfreien Schwebeführung eines Fahrzeugs längs einer Fahrbahn dienen.
  • Auch in Teilchenbeschleuniger-Anlagen müssen Speicherringe für geladene Teilchen wie z. B. Elektronen aufgrund ihrer gekrümmten Teilchenbahnen entsprechend gekrümmte Dipolmagnete aufweisen. Diese Magnete können dabei insbesondere halbkreisförmig gebogen sein (vergl. z. B. "IEEE Transactions on Nuclear Sience", Vol. NS-30, No.4, August 1983, Seiten 2531 bis 2533). Wegen der erforderlichen hohen Feldstärken werden hierfür bevorzugt supraleitende Wicklungen vorgesehen. Um eine unveränderte Lage der aus entsprechenden Leitern zu erstellenden Windungen dieser Wicklungen zu garantieren, müssen diese zunächst um einen entsprechend geformten Wjckelkörper gewickelt und an diesen befestigt werden. Dabei stellt sich jedoch das Problem des Wickelns mit negativem Krümmungsradius im Bereich der konkaven Innenseiten der Wickelkörper.
  • Magnete, deren Wicklungen negative Krümmungen aufweisen, können beispielsweise durch zugfreies Legen des mindestens einen Leiters in Nuten und anschließendes Verkeilen hergestellt werden. Auch ist ein sukzessives Anklemmen des Leiters unter Verwendung besonderer Anpreßelemente wie z. B. einzelner, am Außenrand des Wickelkörpers ortsfest anzubringender Klemmen bekannt. Die mit diesen Elementen jeweils angeklemmten Leiterstücke müssen dann Stück für Stück an den Wickelkörper bzw. an gegebenenfalls auf diesen schon aufgebrachten Leiterwindungen fixiert, beispielsweise angeklebt werden. Derartige Wickeltechniken sind jedoch insbesondere für supraleitende Dipolmagnete von Speicherringen sehr aufwendig und zeitraubend.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine großtechnische Herstellung von scheibenförmigen, gekrümmten Magnetspulen auf verhältnismäßig einfache Weise ermöglicht wird, wobei insbesondere supraleitende Leiter vorgesehen werden können.
  • Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leiter an den Wickelkörper oder an die dort bereits vorhandenen Leiterwindungen im Bereich der konvex geformten Außenseite unter Zug aufgebracht und im Bereich der konkav geformten Innenseite unter demgegenüber vermindertem Zug mittels der an dieser Seite entlangzuführenden, untereinander zumindest weitgehend regelmäßig beabstandeten und eine vorbestimmte radiale Anpreßkraft ausübenden Anpreßelemente angefügt und dort bis zur Fixierung gehalten wird.
  • Die mit dieser Ausgestaltung des Verfahrens verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß aufgrund der Verwendung einer Vielzahl von hintereinandergereihten und längs der konkav geformten Innenseite des Wickelkörpers beweglich angeordneten Anpreßelementen ein quasi-kontinuierlicher Wickelvorgang ermöglicht wird, indem der Leiter mit einem dieser Elemente an den Wickelkörper angelegt und mit nachfolgenden Elementen an diesem gehalten wird. Auf diese Weise ist eine Spule mit negativer Krümmung auszubilden, ohne daß es einer besonderen, im allgemeinen sehr aufwendigen ortsfesten Halterung einzelner Teile der Windungen während des Wickelvorganges bedarf.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft mit einer Vorrichtung durchgeführt werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Anpreßelement eine Einrichtung mit einer Andruckrolle zum Anpressen des Leiters von außen an die konkav geformte Innenseite aufweist und daß die Anpreßelemente speichenartig an einem um den Mittelpunkt des Krümmungsradius' dieser Innenseite drehbar gelagerten Trägerteil befestigt sind.
  • Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der entsprechenden Vorrichtung gehen aus den restlichen Unteransprüchen hervor.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren 1 und 2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in jeweils verschiedener Ansicht veranschaulicht ist. Figur 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung in Figur 1 entsprechender Darstellung. Dabei sind in den Figuren übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Aus Fig. 1 ist in Draufsicht ein ebener Wickelkörper 2 ersichtlich, wie er beispielsweise für die Erstellung einer ebenen Dipolmagnetspule für einen Elektronenspeicherring vorgesehen werden kann. Dieser Wickelkörper ist gemäß der Darstellung nach der Figur bereits mit einer Teilwicklung 3 versehen. Die Wicklung ist dabei aus mindestens einem flachen, insbesondere supraleitenden Leiter 4 zu erstellen, der einer in der Figur nicht dargestellten Vorratstrommel entnommen und zur Bewicklung der Innenkontur des Wickelkörpers über eine Umlenkrolle 5 dem jeweils dort zu bewickelnden Teilbereich des Wickelkörpers bzw. der auf ihm bereits aufgebrachten Teilwicklung 3 zugeführt wird. Der sich längs einer vorbestimmten Bogenlänge b mit einem Bogen- bzw. Krümmungsradius p erstreckende Wickelkörper 2 hat eine konstante Breite von 2 x s. Die Größe s ist dabei der Abstand von der Bogenlinie b zu den beiden konzentrisch gekrümmten Längsseiten 6 und 7 des Wickelkerns 2. Diese konstante Breite des Wickelkerns erstreckt sich allgemein über eine Bogenlänge π · α · p/180°, wobei a der in Grad gemessene Zentri- oder Bogenwinkel ist. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll a einen Wert von 180° haben. Die stirnseitigen Enden 8 und 9 des Wickelkerns 2 werden von Halbkreisen mit Durchmessern von jeweils 2 x s gebildet. Über diese Halbkreise ist somit die zu bewickelnde, konvex geformte Außenseite 7 mit der zu bewickelnden, konkav geformten Innenseite 6 des Wickelkörpers verbunden.
  • Erfindungsgemäß soll nun die Außenkontur des so gekrümmten und auf einem Wickeltisch 14 befestigten Wickelkörpers 2 unter einem verhältnismäßig hohen und die Innenkontur unter stark reduziertem Wickelzug quasi kontinuierlich mit dem mindestens einen Leiter 4 bewickelt werden. Hierzu sind besondere Anpreßelemente 1 vorgesehen, die an der konkav geformten Innenseite 6 des Wickelkörpers entlangzuführen und untereinander regelmäßig beabstandet sind. Mittels dieser Elemente 11 wird eine vorbestimmte radiale Anpreßkraft K auf den jeweiligen Teil des Leiters 4 ausgeübt, so daß dieser an der konkav geformten Innenseite 6 des Wickelkörpers 2 bzw. an dort bereits aufgebrachten Leiterwindungen unverrückbar solange gehalten wird, bis die erstellte gesamte Wicklung in ihrer Lage fixiert worden ist. Die hierzu vorgesehene Wickelvorrichtung ist sowohl der Draufsicht der Fig. 1 als auch aus dem entsprechenden Querschnitt der Fig. 2 zu entnehmen.
  • Zur Bewicklung mit dieser Vorrichtung ist im Radiusmittelpunkt M der gekrümmten, scheibenförmigen Wicklung 3 bzw. ihres Wickelkörpers 2 ein besonderes Trägerteil 13 drehbar in dem Wickeltisch 14 gelagert und mit einem Antrieb 15 versehen. Dieses Trägerteil ist tellerförmig ausgebildet. Da an ihm die einzelnen Anpreßelemente 11 speichenartig, d.h. radial nach außen weisend befestigt sind und diese Elemente 1 jeweils eine Rolle aufweisen, kann das tellerartige Trägerteil auch als Rollenteller bezeichnet werden.
  • Um nun den Leiter 4 unter entsprechend hohem Wickelzug auf die positiv, d.h. konvex gekrümmte Außenseite 7 des Wickelkörpers 2 aufzuwickeln, wird der Wickeltisch 14 so weit in die durch einen mit A gekennzeichneten Pfeil angedeutete Richtung gedreht, bis die in Fig. 1 dargestellte "Stopp"-Stellung erreicht ist. In dieser Stellung liegt der von der Vorratstrommel abzuwickelnde Leiter 4 tangential etwa an dem äußersten Scheitelpunkt S des halbkreisförmigen Endstückes 8 des Wickelkörpers 2 an. Dabei werden die bereits auf den Wickelkörper aufgewickelten Windungen auch in dem mit B bezeichneten Bereich des Endstückes 8, welcher sich von dem Scheitelpunkte S bis zum Anfang der Außenseite 7 des Wickelkörpers erstreckt, aufgrund des hohen Wickelzuges und gegebenenfalls einer zusätzlich angesetzten Klammer unverrückbar festgehalten.
  • Nach der Bewicklung über den Scheitelpunkt S hinaus wird der Wickelzug stark reduziert und fortschreitend der Leiter 4 mittels eines Anpreßelementes 11 in die negative Krümmung der Wicklung 3 gelegt, während die übrigen Elemente 11 lediglich zur Halterung des Leiters in dem Bereich der konkaven Innenseite 6 dienen. Hierzu wird der die Anpreßelemente tragende Rollenteller 13 in entsprechender, in der Figur durch einen mit C gekennzeichneten Pfeil veranschaulichten Drehrichtung gedreht. Die sich dabei ergebende, fortschreitende Führung des aufzubringenden, über die Umlenkrolle 5 laufenden Leiters 4 ist in Fig. 1 durch gestrichelte Linien 4a bis 4e angedeutet.
  • Zum Festhalten des Leiters 4 an der innenseite 6 des Wickelkörpers 2 bzw. den dort bereits aufgebrachten Leiterwindungen der Teilwicklung 3 enthalten die hierfür in entsprechender Anzahl vorzusehenden Anpreßelemente 11 jeweils eine Andruckrolle 16, welche am radial äußeren Ende eines Rollenarmes 17 befestigt ist. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Rollenarme 17 radial verschiebbar. Sie werden jeweils in einer sogenannten Freizone F, in welcher einzelne und dort mit 11' bezeichnete Anpreßelemente radial frei nach außen ragen, d.h. nicht an der Innenkontur des Wickelkörpers 2 anzuliegen kommen, über eine Stellvorrichtung 18 auf das um die Leiterdicke der jeweils zuletzt aufgebrachten Leiterwindung reduzierte Radialmaß eingestellt. Dabei sorgt ein elastisches Zwischenglied 19, welches nur in radialer Richtung wirksam ist, für einen Toleranzausgleich und einen gleichmäßigen Anpreßdruck K an die Wicklungsinnenkontur der konkaven Innenseite 6. Die Stellvorrichtung 18 wird für eine Kopplung mit einem Stelltrieb 20 in dem in Fig. 1 mit einem Winkel y gekennzeichneten Drehbereich von dem Rollenteller 13 in Umfangsrichtung mitgenommen, am Ende des Stellvorganges ausgeklinkt und durch eine Zugfeder 21 in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt. Der Drehwinkel y entspricht dabei z. B. dem zwischen zwei benachbarten Anpreßelementen eingeschlossenen Bogen- oder Zentriwinkel.
  • Alle nicht von der negativen Krümmung eingeschlossenen Anpreßelemente in der Freizone Z, die mit _11' gekennzeichnet sind, werden durch Schieber 23 auf einer Kurvenbahn 24 vertikal in Position gebracht, d.h. in dieser Freizone F sind die Anpreßelemente unter die durch eine strichpunktierte Linie angedeutete Leiterebene 25 abgesenkt. Dies ist erforderlich, weil beim Wickeln im Kopfbereich B des Wickelkörperendstückes 8 der Leiter 4 diese Ebene schneidet. Während des Wickelns der negativen Krümmung wird der Leiter 4 über die Umlenkrolle 5, die ebenfalls absenkbar ist, geführt. Gleichzeitig wird der auch den Wickelkörper 2 tragende Wickeltisch 14 um einen Winkel β entgegen dem Uhrzeigersinn in die in Fig. 1 durch eine gepfeilte Linie D dargestellte Richtung gedreht. Der Drehwinkel β kann dabei z. B. dem Ein- oder Mehrfachen des Bogenwinkels zwischen zwei benachbarten Anpreßelementen entsprechen. Auf diese Weise läßt sich eine Kollission des Leiters mit der Wicklung in diesem Bereich verhindern und wird außerdem die Leiterführung am Auslauf der Andruckrollen verbessert. Die nach diesem Drehvorgang eingenommene Position des Wickelkörpers bzw. seiner Teilwicklung ist in dieser Figur durch gestrichelte, mit 3' bezeichnete Linien angedeutet.
  • Die Leiterwindungen der so erstellten Wicklung werden schließlich noch in bekannter Weise in ihrer Sollage fixiert, beispielsweise untereinander und mit dem Wickelkörper verklebt.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Wickelvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden nur zwölf radial nach außen weisende Anpreßelemente 1 bzw. 11' angenommen, wobei der zwischen benachbarten Elementen ausgebildete Abstand eine verhältnismäßig große Weite w aufweist. Im allgemeinen wird man jedoch, um den Leiter 4 sicher an der Innenseite 6 des Wickelkörpers halten zu können, diese Abstände wesentlich geringer wählen. Da zugleich eine große Anzahl von Halte- oder Anpreßpunkten vorteilhaft ist, ist dann bei verhältnismäßig kleinem Durchmesser d der Anpreßrollen 16 eine entsprechend größere Anzahl von Anpreßelementen vorzusehen.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Wickelvorrichtung, die weitgehend der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung entspricht. Diese Wickelvorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Fig. 1 im wesentlichen nur durch eine geänderte Leiterfühung. Der Leiter 4 wird hierbei zur Bewicklung der Innenseite 6 des Wickelkörpers 2 bzw. dort bereits aufgebrachter Leiterwindungen einer Teilwicklung 3 über eine nunmehr zentral angeordnete Umlenkrolle 27 geführt und über die Andruckrolle 28 eines Anpreßelementes 29 an die entsprechende Innenkontur gelegt. Um dabei die Biegebelastung des Leiters zu begrenzen, ist der Durchmesser d' dieser Rolle gegenüber dem Durchmesser d der Andruckrollen 16 der übrigen Anpreßelemente 11 bzw. 11' verhältnismäßig groß gewählt. Die Anpreßelemente _71 dienen lediglich zur Halterung des Leiters an der Innenkontur. In der Figur ist außerdem die fortschreitende Bewicklung der Innenkontur, wobei vorteilhaft eine Gegendrehung des Wickeltisches 14 wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 nicht mehr erforderlich ist, durch entsprechende, einzelne Positionen der Rolle 28 bzw. des Leiters gestrichelt angedeutet. Die einzelnen Leiterpositionen sind mit 4'a bis 4'g bezeichnet. Dabei sind die Drehrichtungen A' und C' des Wickeltisches 14 bzw. des Rollentellers 13 gegenüber den entsprechenden Drehrichtungen A und C der Vorrichtung nach Fig. 1 umgekehrt.
  • Bei den erfindungsgemäßen Wickelvorrichtungen können alle Antriebe der Stellglieder sowohl mechanisch als auch hydraulisch oder pneumatisch ausgeführt werden. Die Steuerung aller Bewegungen im Ablauf des Wickelprozesses erfolgt z. B. durch eine elektronisch geregelte Folgesteuerung. Die Bewegungsabläufe lassen sich jedoch auch über Programm- und NC-Steuerungen regeln, weil hier Eingriffe durch Programmänderung auf einfache Weise möglich sind.
  • Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 3 hervorgeht, wurde dem Ausführungsbeispiel der Wickelvorrichtung ein gekrümmter Wickelkörper 2 zugrunde gelegt, dessen Zentri- oder Bogenwinkel a zu 180° gewählt ist. Magnetspulen mit entsprechender Gestalt werden insbesondere für Speicherringe von Elektronenbeschleuniger-Anlagen vorgesehen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. den entsprechenden Vorrichtungen lassen sich jedoch in entsprechender Weise auch gekrümmte Wickelkörper mit kleineren Bogenwinkeln bewickeln.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. den entsprechenden Vorrichtungen können vorteilhaft auch sogenannte Doppelscheiben auf verhältnismäßig einfache Weise großtechnisch hergestellt werden, indem man diese aus Einzelscheiben gemäß den angenommenen Ausführungsbeispielen zusammensetzt.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung einer gekrümmten, scheibenförmigen Magnetspule, insbesondere für Teilchenbeschleuniger-Anlagen, deren Leiter (4) um einen eine konvex geformte Außenseite (7) und eine konkav geformte Innenseite (6) aufweisenden Wickelkörper (2) mit somit teilweise negativer Krümmung unter Verwendung von den Leiter (4) auf die Innenseite (6) des Wickelkörpers (2) bzw. dort bereits aufgebrachte Leiterwindungen pressenden Elementen (11, 29) gewickelt und nach dem Wickelvorgang in seiner Lage fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (4) an den Wickelkörper (2) oder an die dort bereits vorhandenen Leiterwindungen (Teilwicklung 3) im Bereich der konvex geformten Außenseite (7) unter Zug aufgebracht und im Bereich der konkav geformten Innenseite (6) unter demgegenüber vermindertem Zug mittels der an dieser Seite (6) entlangzuführenden, untereinander zumindest weitgehend regelmäßig beabstandeten und eine vorbestimmte radiale Anpreßkraft (K) ausübenden Anpreßelemente (11, 29) angefügt und dort bis zur Fixierung gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (4) mittels der Anpreßelemente 11, 29) mechanisch oder pneumatisch oder hydraulisch an den Wickelkörper (2) oder an bereits vorhandene Leiterwindungen (Teilwicklung 3) angepreßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein supraleitender Leiter (4) auf den Wickelkörper (2) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule aus einer oder mehreren ebenen Wicklungen um den Wickelkörper (2) aufgebaut wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anpreßelement (11,11', 29) eine Einrichtung mit einer Andruckrolle (16, 28) zum Anpressen des Leiters (4) von außen an die konkav geformte Innenseite (6) aufweist und daß die Anpreßelemente speichenartig an einem um den Mittelpunkt (M) des Krümmungsradius dieser Innenseite (6) drehbar gelagerten Trägerteil (Rollenteller 13) befestigt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Wickeltisch (14) neben dem Trägerteil (Rollenteller 13) auch der Wickelkörper (2) angeordnet ist, der gegebenenfalls auf einer um den Mittelpunkt (M) des Krümmungsradius' seiner Innenseite (6) konzentrischen Kreisbahn verschiebbar ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sich im Bereich (Freizone F) außerhalb des Bereichs des Wickelkörpers (2) befindenden Anpreßelemente (11') gegenüber den auf den Wickelkörper (2) einwirkenden Anpreßelementen (11, 29) vertikal unter die Leiterwickelebene (25) abgesenkt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anpreßelement (11, 11', 29) einen Rollenarm (17) aufweist, an dessen radialem äußeren Ende die Andruckrolle (16, 28) befestigt ist und der radial verschiebbar bzw. einstellbar gestaltet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anpreßelement (11, 11', 29) ein nur in radialer Richtung wirksames elastisches Zwischenglied (19) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Leiter (4) an die Innenseite (6) des Wickelkörpers (2) bzw. an dort bereits aufgebrachte Leiterwindungen (Teilwicklung 3) anlegende Andruckrolle (28) des entsprechenden Anpreßelementes (29) einen größeren Durchmesser (d') als die Andruckrollen (16) der übrigen Anpreßelemente (11, 11') aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkrolle (5, 27) vorgesehen ist, über welche der Leiter (4) der ihn an die Innenseite (6) des Wickelkörpers (2) bzw. an dort aufgebrachte Leiterwindungen (Teilwicklung 3) anlegenden Andruckrolle (16, 28) des entsprechenden Anpreßelementes (11, 29) zuzuführen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (27) im Mittelpunkt (M) des Krümmungsradius' der Innenseite (6) des Wickelköreprs (2) drehbar befestigt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (5, 27) unter die Leiterwickelebene (25) absenkbar gestaltet ist.
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