REINSCHKE, Johannes (Roritzer Str. 8, Nürnberg, 90419, DE)
Patentansprüche
1. Magnetspule mit zumindest einer stromführenden Wicklung (310, 320) aus elektrisch leitfähigem Material und zumindest einer von einem Kühlmedium durchflössen Hohlkörperwicklung (210, 220, 230), dadurch gekennzeichnet, dass die stromführende Wicklung (310, 320) und die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) parallel zueinander und in Richtung der Spulenlängsachse N der Magnetspule (10) gesehen hintereinander angeordnet sind.
2. Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführende Wicklung (310, 320) ein flaches Band (311) aus elektrisch leitfähigem Material ist, insbesondere ein Aluminium-Band, wobei das Band (311) spiralförmig aufgewickelt ist.
3. Magnetspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführende Wicklung (310, 320) und die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) im Wesentlichen dasselbe Wicklungsauge (11) und/oder in einer Richtung senkrecht zur Spulenlängsachse im Wesentlichen dieselben Innen- und/oder Außenabmessungen (d x , d a ) aufweisen.
4. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) einen Hohlkörper (211, 221, 231) aufweist, der von einem elektrisch isolierenden Material (212, 222, 232) ummantelt ist.
5. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführende Wicklung (310, 320) und die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) mit Hilfe einer Isolierung (213, 223, 233) voneinander elektrisch isoliert sind.
6. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführende Wicklung (310, 320) und die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) über eine Verbindung (313) in mechanischem und in thermischem Kontakt miteinander stehen.
7. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die stromführende Wicklung (310, 320) und/oder die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) spiralförmig aufgewickelt sind.
8. Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus mehreren stromführenden Wicklungen (310, 320) und mehreren Hohlkörperwicklungen (210, 220, 230), wobei die stromführenden Wicklungen (310, 320) und die Hohlkörperwicklungen (210, 220, 230) in Richtung der Spulenlängsachse N gesehen abwechselnd aneinander gesetzt sind und über eine Verbindung (313) in mechanischem und thermischem Kontakt stehen.
9. Verfahren zur Herstellung einer Magnetspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromführende Wicklung (310, 320) und die Hohlkörperwicklung (210, 220, 230) mit ein und demselben Wickelwerkzeug hergestellt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelwerkzeug einen Wickeldorn aufweist, wobei
- auf dem Wickeldorn zunächst die stromführende Wicklung gewickelt wird,
- die fertige stromführende Wicklung vom Wickeldorn genommen wird,
- anschließend auf dem Wickeldorn die Hohlkörperwicklung gewickelt wird,
- die fertige Hohlleitewicklung vom Wickeldorn genommen wird und - die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung mechanische miteinander verbunden werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelwerkzeug einen Wickeldorn aufweist, wobei
- auf dem Wickeldorn zunächst die Hohlkörperwicklung gewickelt wird, - die fertige Hohlkörperwicklung vom Wickeldorn genommen wird,
- anschließend auf dem Wickeldorn die stromführende Wicklung gewickelt wird,
- die fertige stromführende Wicklung vom Wickeldorn genommen wird und
- die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung mechanische miteinander verbunden werden. |
Beschreibung
Magnetspule mit Kühleinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Magnetspule zur Erzeugung eines Magnetfeldes, die mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung der Magnetspule ausgestattet ist.
Minimalinvasive diagnostische und therapeutische Verfahren haben in der modernen Medizin in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die bei den Verfahren notwendigen Eingriffe werden typischerweise mit Hilfe von Kathetern oder Endoskopen durchgeführt. Dabei besteht in der Regel eine direkte mechanische Verbindung zwischen einem Diagnosemittel, beispielsweise einer Kamera, und der Hand des Arztes.
Diagnostische Untersuchungen, insbesondere solche an inneren Hohlorganen des menschlichen Körpers, z.B. dem Gastro- intestinaltrakt , können mit derartigen Methoden durchgeführt werden. Typische Diagnoseverfahren sind die Gastroskopie und die Koloskopie. Im Rahmen solcher Untersuchungen werden typischerweise Foto- und/oder Videosequenzen des betreffenden Hohlorgans aufgenommen, Gewebs- und/oder Flüssigkeitsproben entnommen oder lokal Medikamente verabreicht.
Für derartige diagnostische oder therapeutische Eingriffe bzw. Untersuchung kann insbesondere eine in einem magnetischen Feld navigierbare Endoskopiekapsel eingesetzt werden.
Typische Magnetspulensysteme zur Navigation einer Endos- kopiekapsel sind bspw. in der DE 103 40 925 B3 oder auch in der DE 10 2005 010 489 Al offenbart. Derartige Magnetspulensysteme umfassen typischerweise ein System aus 8 bis 14 einzeln ansteuerbaren Navigations- bzw. Magnetspulen.
Für den erfolgreichen Einsatz einer Endoskopiekapsel ist ein Magnetfeld zur Steuerung der Endoskopiekapsel notwendig. Darüber hinaus kann je nach Anwendung ggf. eine Positionsbestimmung der Endoskopiekapsel mittels eines Ortungssystems
benötigt werden. Speziell für den Fall, dass die Endoskopiekapsel in Wasser navigiert werden soll, kann auf die Positionsmessung ggf. verzichtet werden, da in Wasser keine nennenswerten Störkräfte, d.h. ortsabhängige Reibungs- oder Blockierungskräfte, auftreten. Unter einer Positionsbestimmung ist in diesem Zusammenhang die Bestimmung der räumlichen Lage der Endoskopiekapsel, bspw. in einem kartesischen Koordinatensystem, sowie die Bestimmung der Orientierung der Endoskopiekapsel in dem entsprechenden Arbeitsvolumen zu verstehen. Die Orientierungsbestimmung kann für alle drei oder weniger Achsen der Endoskopiekapsel erfolgen .
Ein Magnetspulensystem, welches zur drahtlosen bzw. berüh- rungslosen Bewegung eines magnetischen Körpers in einem
Arbeitsraum geeignet sein soll, muss in der Lage sein, hohe magnetische Feldstärken zu erzeugen. Zur magnetischen Steuerung einer Endoskopiekapsel sind typischerweise magnetische Feldstärken von bis zu 100 mT sowie Magnet- feldgradienten von bis zu 400 itιT/m notwendig. Die Werte der Feldgradienten liegen ungefähr um einen Faktor 10 über den typischen Werten für Magnetresonanztomographie (MRT) Anlagen. Im Vergleich zwischen einem Magnetspulensystem zur Navigation einer Endoskopiekapsel und einem Magnetspulensystem einer MRT-Anlage ergibt sich für das Navigations-Magnetspulensystem ein erhöhter Bedarf für die Kühlung der Magnetspulen. Bei der Kapselnavigation in Wasser werden zwar weniger starke Felder benötigt, nichtsdestotrotz kann auch hier auf eine effektive Kühlung nicht verzichtet werden.
Zur Kühlung von Spulen können bspw. Kühlplatten aus Metall, vorzugsweise aus Kupfer, an den Außenflächen der Spulen bzw. zwischen einzelnen Wicklungslagen der Spulen angebracht werden. Dies ist jedoch zumindest dann nachteilig, wenn das Endoskopiekapsel-System neben der Erzeugung hoher Feldstärken für die Navigation eine Positionsbestimmung durchführen soll: Die Positionsbestimmung der Endoskopiekapsel in dem von den Navigationsspulen umschlossenen Raum erfolgt typischerweise
mittels in diesem Raum angeordneter Sendespulen, die mit Wechselstrom betrieben werden. Das Ortungssystem, d.h. die Sendespule wird dabei typischerweise in einem Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 100 kHz betrieben. Werden für ein Kühl- System, wie zuvor erwähnt, großflächig an den Außenflächen der Navigationsspulen angebrachte Metall bzw. Kupferplatten verwendet, so werden in diesen Metallplatten durch die Sendespule Wirbelströme induziert. Die in den Metallplatten durch die Sendespule induzierten Wirbelstürme führen zu einer Verfälschung des von der Sendespule emittierten Feldes, und somit zu übertragungsfehlern im Ortungssystem des Endoskopiekapsel-Systems .
Die Kühlung von Magnetspulen mittels großflächiger an diesen angebrachten Metallplatten ist daher für ein mit einem Navigationsspulensystem und einem Ortungssystem ausgestattetes Endoskopiekapsel-Systems ungeeignet .
Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung einer Magnetspule besteht darin, die Windungen der Spule als Hohlkörper auszubilden und von einem Kühlmedium durchströmen zu lassen, die Spule somit direkt zu kühlen.
Zur Kühlung einer Navigationsspule eines Endoskopiekapsel- Systems, welche vollständig aus Hohlkörpern gewickelt ist, ist ein spezielles Kühlmedium notwendig. Typischerweise kann zu diesem Zweck deionisiertes Wasser verwendet werden. Die Kühlung einer derartigen Navigationsspule weist darüber hinaus die folgenden technischen Probleme auf: Im Querschnitt betrachtet nimmt der Kühlkanal, welcher sich im Inneren des Hohlkörpers befindet, einen erheblichen Teil der Querschnittsfläche ein. Aus diesem Grund verschlechtert sich der Füllgrad der gesamten Navigationsspule. Unter dem Füllgrad ist in diesem Zusammenhang der Quotient aus dem Querschnitt der stromtragenden Leiter und dem Gesamtquerschnitt der Navigationsspule zu verstehen. Um den Füllgrad der Navigationsspule zu erhöhen, kann der Durchmesser des Kühlkanals klein gewählt werden. Um eine gewünschte Amperewindungszahl
zu erreichen, muss die Navigationsspule eine große Zahl von Windungen aufweisen. Für eine große Anzahl von Windungen ist wiederum ein entsprechend langer Hohlkörper notwendig. über die Länge des Hohlkörpers findet wiederum ein erheblicher Druckabfall des Kühlmediums statt. Wird der Kühlkanal entsprechend vergrößert, führt dies zu einer Navigationsspule mit einem großen Volumen und schlechtem Füllgrad. Wird die Magnetspule mit einer geringen Windungsanzahl realisiert, so ist zur Erreichung einer gewünschten Amperewindungszahl ein entsprechend hoher Strom notwendig. Dies führt wiederum zu einem hohen technischen Aufwand zur Erzeugung dieser hohen Ströme .
Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung einer Spule besteht darin, aus einem nichtleitenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff gefertigte Kühlwasserrohre bzw. -schlauche zwischen den Leitern oder Wicklungen einer Spule zu platzieren. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, dass zum Einen der Wärmeübergang durch den Kunststoffschlauch deutlich schlechter ist als bspw. durch ein Kupferrohr und dass zum Anderen die Kunststoffschlauche nur bis max . etwa 70-75 0 C temperaturbeständig sind.
Typischerweise wird das Kühlmedium in einer solchen Kühl- anläge mit einem Druck von mehreren Bar durch die Kühlleitungen gepresst. Im Inneren einer Navigationsspule können leicht Temperaturen von über 100 0 C erreicht werden. Außerdem treten bei der Erzeugung hoher magnetischer Felder zwischen den einzelnen Leitern der Navigationsspulenwicklungen nicht zu vernachlässigende Lorenzkräfte auf. Diese können dazu führen, dass selbst bei hinreichend mechanisch stabilem Aufbau der Navigationsspule einzelne Leiter oder Wicklungslagen gegeneinander mechanisch verschoben werden. Erfolgt eine solche mechanische Verschiebung an einem Ort, an dem ein aus Kunststoff hergestellter Kühlkanal in die Wicklung eingezogen ist, so erfolgt die mechanische Verschiebung typischerweise über das Kunststoffbauteil, welches somit enormen Scherkräften ausgesetzt ist. Offensichtlich ist
sowohl aus mechanischen Gründen wie auch hinsichtlich der auftretenden Betriebstemperatur der Einsatz eines solchen Kühlsystems unter Verwendung derzeit verfügbarer, handelsüblicher Kunststoffe in einem Navigationsspulensystem für eine Kapselendoskopieanlage aus Gründen der Zuverlässigkeit nicht ratsam.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine mit einem effektiven Kühlsystem ausgestattete und vergleichsweise einfach herzustellende Magnetspule anzugeben sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Magnetspule.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Magnetspule weist zur Erzeugung des Magnetfeldes eine stromführenden Wicklung aus elektrisch leitfähigem Material auf. Zusätzlich ist zur Kühlung der Magnetspule zumindest eine von einem Kühlmedium durchflossene Hohlkörperwicklung vorgesehen. Die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung sind parallel zueinander und in Richtung der Spulenlängsachse N der Magnetspule gesehen hintereinander angeordnet.
Die stromführende Wicklung ist dabei ein in radialer Richtung, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Spulenlängsachse gesehen flaches Band aus elektrisch leitfähigem Material, das spiralförmig aufgewickelt ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um ein Aluminium-Band. Die Oberfläche des Bandes ist elektrisch isoliert, wobei die Isolierung bspw. durch eine Eloxalschicht oder mit Hilfe einer zwischengelegten Isolationsfolie erreicht wird.
Die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung sind derart gewickelt, dass sie im Wesentlichen dasselbe Wicklungsauge und/oder in radialer Richtung gesehen dieselben Innen- und/oder Außenabmessungen aufweisen. Unter dem
Wicklungsauge einer Wicklung wird dabei der in Richtung der Spulenlängsachse gesehene offene Querschnitt der Wicklung verstanden .
Die Hohlkörperwicklung kann ein spiralförmig gebogener, rohrförmiger Hohlkörper sein, bspw. ein Kupferrohr. Der Hohlkörper wird von einem Kühlmedium durchflössen und ist vorzugsweise von einem elektrisch isolierenden Material, bpsw. von einem Glasfaserband, umwickelt, um aus den oben genannten Gründen zu vermeiden, dass eine ausgedehnte elektrisch leitfähige Fläche entsteht. Darüber hinaus sind die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung elektrisch voneinander isoliert, bspw. durch eine zusätzliche, zwischen der stromführenden Wicklung und der Hohlkörperwicklung gelegte Folie oder durch eine Ummantelung der gesamten Hohlkörperwicklung mit einem Glasfaserband.
Die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung sind derart miteinander verbunden, dass sie in mechanischem und thermischem Kontakt stehen.
Vorteilhafterweise liegt eine stromführende Wicklung zwischen zwei Hohlkörperwicklungen, so dass eine effektivere Kühlung erreicht wird. Grundsätzlich können mehrere stromführende Wicklungen und/oder mehrere Hohlkörperwicklungen vorgesehen sein, die abwechselnd hintereinander angeordnet sind und in thermischem und mechanischem Kontakt miteinander stehen. Bspw. kann die Magnetspule zwei Hohlkörperwicklungen und eine stromführende Wicklung aufweisen, wobei die stromführende Wicklung zwischen den Hohlkörperwicklungen angeordnet ist.
Zum Aufwickeln der stromführunden Wicklung und der Hohlkörperwicklung der Magnetspule kann vorteilhafterweise ein und dasselbe Wickelwerkzeug verwendet werden. Die strom- führende Wicklung und die Hohlkörperwicklung sind unabhängig voneinander aufgewickelt. Zur Herstellung der Magnetspule wird zunächst die stromführende Wicklung gewickelt und vom Wickeldorn genommen. Anschließend wird auf demselben Wickel-
dorn die Hohlkörperwicklung gewickelt. Durch Verklebung, Umbandelung und/oder ähnliche Maßnahmen werden die beiden Wicklungen danach mechanisch miteinander verbunden. Der endgültige mechanische und thermische Kontakt erfolgt durch Verguss der gesamten Spule.
Die folgenden Vorteile ergeben sich mit der erfindungsgemäßen Magnetspule :
— Es finden keine elektrochmischen Reaktionen mit dem
Kühlwasser statt, da die Hohlkörperwicklung zum Einen aus Kupfer hergestellt und zum Anderen unbestromt ist. Als Kühlwasser kann daher Leitungswasser verwendet werden.
- Die Isolation der Hohlkörperwicklung führt dazu, dass kein großflächiges, elektrisch leitendes Gebiet vorhanden ist, in dem bspw. durch äußere elektromagnetische Wechselfelder Wirbelströme angeregt werden können, die wiederum zu EMV- Problemen oder zu zusätzlicher Wärmeeinkopplung führen können.
— Für den Fall, dass die stromführende Wicklung und die Hohlkörperwicklung unabhängig voneinander auf dem selben Wickelwerkzeug hergestellt werden, ist eine einfache und preiswerte Produktion der Magnetspule, insbesondere bei geringer Stückzahl, möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
Dabei zeigt:
Figur 1 ein System zur kapselendoskopischen Untersuchung oder Behandlung eines Patienten,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Magnetspule der
Magnetspulenanordnung, Figur 3 einen Querschnitt der Magnetspule und
Figur 4 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Magnetspule.
Die Figur 1 zeigt in Teilen ein System zur kapselendos- kopischen Untersuchung oder Behandlung eines Patienten. Das System 1 umfasst ein Magnetspulensystem 2 zur kabellosen Navigation einer Endoskopiekapsel (nicht dargestellt) , wie es beispielsweise in DE 10 2005 010 489 Al beschrieben wird. Das Magnetspulensystem 2 beinhaltet mehrere Magnetspulen 10 (in der Figur 1 ist nur eine der Magnetspulen explizit gekennzeichnet) , die ggf. unterschiedlich dimensioniert sein können, im Wesentlichen aber eine Form aufweisen, wie sie exemplarisch in der Figur 2 dargestellt ist. In der Figur 1 ist darüber hinaus eine Führung 3 für eine Patientenliege angedeutet, auf der sich der Patient zur Untersuchung oder
Behandlung befindet. Ebenfalls nur angedeutet ist ein Gehäuse 4, welches das Magnetspulensystem 2 und ggf. andere Gerätschaften wie bspw. ein Ortungssystem umgibt.
Die Figur 2 zeigt eine Magnetspule 10 in perspektivischer
Ansicht. Die Magnetspule 10 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel eine rechteckige Form und weist ein sog. Wicklungsauge 11 auf. Unter dem Wicklungsauge einer Wicklung bzw. einer Spule wird dabei der in Richtung der Spulenlängsachse N, welche in Richtung der z-Achse des in der Figur 2 angedeuteten Koordinatensystems, orientiert ist, gesehene offene Querschnitt der Wicklung verstanden, d.h. die von der eigentlichen Wicklung umgebene öffnung der Spule. Die Magnetspule 10 kann aber davon abweichend grundsätzlich auch bspw. eine kreisrunde, eine elliptische oder eine quadratische Form aufweisen .
Die Figur 3 zeigt den in der Figur 2 angedeuteten Querschnitt durch einen Abschnitt der Magnetspule 10, der sich in Blick- richung der Pfeile 12, 13 ergibt. In Richtung der Spulenlängsachse N gesehen sind hintereinander eine erste Hohlkörperwicklung 210, eine stromführende Wicklung 310 und eine zweite Hohlkörperwicklung 220 angeordnet. Die Hohlkörper-
Wicklungen 210, 220 und die stromführende Wicklung 310 sind jeweils spiralförmig aufgewickelt und parallel zueinander orientiert, d.h. die Querschnittsflächen der Hohlkörperwicklungen 210, 220 und der stromführenden Wicklung 310 liegen parallel zueinander.
Die stromführende Wicklung 310 und die Hohlkörperwicklungen
210, 220 sind derart gewickelt, dass sie im Wesentlichen dasselbe Wicklungsauge 11 und in radialer Richtung gesehen im Wesentlichen dieselben Innen- und/oder Außenabmessungen d x , d a aufweisen (siehe Figur 2) .
Als stromführende Wicklung 310 dient ein elektrisch leitfähiges, flaches Aluminium-Band 311, dessen Oberfläche elektrisch isoliert ist, wobei die Isolierung 312 bspw. durch eine Eloxalschicht oder mit Hilfe einer zwischengelegten Isolationsfolie erreicht wird.
Die Hohlkörperwicklungen 210, 220 bestehen idealerweise jeweils aus einem spiralförmig gebogenen, einen Kühlmittelkanal aufweisenden Hohlkörper 211, 221 bzw. aus einem spiralförmig gebogenen, rohrförmigen Hohlkörper 211, 221. Vorzugsweise ist der Hohlkörper 211, 221 als Kupferhohlleiter bzw. Kupferrohr mit quadratischem oder rechteckigem Außen- querschnitt ausgebildet. Ein derartiger Kupferhohlleiter 211, 221 wird vom Hersteller in der Regel unisoliert, insbesondere ohne Lackioslierung, geliefert. Der Kupferhohlleiter 211, 221 kann, bevor er endgültig in die Spiralform gewickelt wird, mit einem elektrisch isolierenden Material 212, 222, bspw. mit einem Glasfaserband, ummantelt werden, um zu vermeiden, dass eine ausgedehnte, elektrisch leitfähige Fläche entsteht.
Die Hohlkörperwicklungen 210, 220 bzw. die Kupferhohlleiter
211, 221 werden zur Kühlung der Magnetspule 10 bzw. der stromführenden Wicklung 310 von einem Kühlmedium, bspw. von Leitungswasser, durchströmt. Dabei können die Hohlkörperwicklungen 210, 220 prinzipiell sowohl parallel als auch in Reihe an die Quelle des Kühlmediums angeschlossen sein. Für
den Fall, dass die Hohlkörperwicklungen 210, 220 in Reihe an die Quelle angeschlossen sind, ist die Temperatur des Kühlmediums jedoch bereits erhöht, wenn es die in Strömungsrichtung gesehen hintere Hohlkörperwicklung durchströmt. Die Kühlwirkung ist daher herabgesetzt. Darüber hinaus ist der Leitungswiderstand von in Reihe geschalteten Leitungen erhöht. Vorzugsweise sind die Hohlkörperwicklungen 210, 220 daher parallel an die Quelle angeschlossen, da dann zum Einen eine bessere Kühlungwirkung erreicht wird und zum Anderen der Leitungswiderstand geringer ist.
Zusätzlich zur oben erwähnten Isolierung der Kupferhohlleiter 211, 221 mit einem elektrisch isolierenden Band 212, 222 sind die beiden Hohlkörperwicklungen 210, 220 mit Hilfe einer Isolierung 213, 223 auch von der stromführenden Wicklung 310 elektrisch isoliert. Dies erfolgt bspw. durch zusätzliche, zwischen der stromführenden Wicklung 310 und den Hohlkörperwicklungen 210, 220 gelegte Folien, über eine Ummantelung der gesamten Hohlkörperwicklungen 210, 220 mit Glasfaserband oder, wie in der Figur 3 dargestellt, mit Hilfe eines
Vakuumvergusses mit einem Epoxydharz 213, 223. Gleichzeitig stehen die Hohlkörperwicklungen 210, 220 über eine Verbindung 313 mit der stromführenden Wicklung 310 sowohl in mechanischem als auch in thermischem Kontakt, wobei über den thermischen Kontakt die in der stromführenden Wicklung 310 entstehende Wärme an die Hohlkörperwicklungen 210, 220 abgeführt wird.
Die Verbindung 313 kann dabei auf verschiedene Arten realisiert sein:
— Mechanische Umwicklung des 3-Spulen-Systems bestehend aus den Hohlkörperwicklungen 210, 220 und der stromführenden Wicklung 310 mit Glasfaserband und anschließender Vakuumverguss .
— Einlage von Prepreg-Matten zwischen den Hohlkörperwicklungen 210, 220 und der stromführenden Wicklung 310,
Ummantelung des 3-Spulen-Systems mit Prepreg-Matten und anschließende thermische Verpressung und Aushärtung. - Kaltverklebung mit einem Epoxy-Kleber .
Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsform mit zwei unabhängigen stromführenden Wicklungen 310, 320. Dementsprechend sind drei Hohlkörperwicklungen 210, 220, 230 vorgesehen, wobei die stromführenden Wicklungen 310, 320 und die Hohlkörperwicklungen 210, 220, 230 in Richtung der Spulenlängsachse N gesehen abwechselnd angeordnet sind. Die Wicklungen stehen dabei in thermischem und mechanischem Kontakt, sind aber elektrisch voneinander isoliert. Im übrigen entspricht der Aufbau der Magnetspule 10 der Figur 4 mit den Kupferhohlleitern 211, 221, 231, dem elektrisch isolierenden Material 212, 222, 232, der Isolierung 213, 223, 233, dem Aluminium- Band 311, 321, der Isolierung 312, 322 und der Verbindung 313 dem im Zusammenhang mit der Figur 3 beschriebenen Aufbau.
Vorteilhafterweise kann zur Herstellung der Magnetspule 10 bzw. zum Wickeln der stromführenden Wicklung (en) 310, 320 und der Hohlkörperwicklung (en) 210, 220, 230 ein und dasselbe Wickelwerkzeug verwendet werden.
Die Magnetspule 10 gemäß Figur 3 wird in folgender Weise hergestellt: Zunächst wird die stromführende Wicklung 310 aufgewickelt und vom Wickeldorn der Wickelmaschine genommen.
Anschließend werden nacheinander auf demselben Wickeldorn die
Hohlkörperwicklungen 210, 220 gewickelt. Durch Verklebung,
Umbandelung und/oder ähnliche Maßnahmen werden die Wicklungen 210, 220, 310 danach mechanisch miteinander verbunden. Der endgültige mechanische und thermische Kontakt erfolgt durch
Verguss der gesamten Spule.
Grundsätzlich kann die Reihenfolge natürlich auch umgekehrt werden.
Vor dem Wickeln der Hohlkörperwicklung 210, 220 sollte der entsprechende zu wickelnde Kupferhohlleiter 211, 221, 231
jedoch falls gewünscht mit dem elektrisch isolierenden Band 212, 222, 232 ummantelt werden.