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Dokumentenidentifikation DE3928223A1 01.03.1990
Titel Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung
Anmelder Hitachi Metals, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Nakajima, Shin, Kumagaya, Saitama, JP;
Yamataka, Akira, Saitama, JP;
Shimizu, Hideaki;
Yamauchi, Kiyotaka;
Arakawa, Shunsuke, Kumagaya, Saitama, JP
Vertreter Strehl, P., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing.; Schübel-Hopf, U., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Groening, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Schulz, R., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.- u. Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 25.08.1989
DE-Aktenzeichen 3928223
Offenlegungstag 01.03.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.03.1990
IPC-Hauptklasse H01F 7/20
IPC-Nebenklasse H01F 15/06   H01F 3/04   H01F 27/10   
Zusammenfassung Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung mit (a) wenigstens einem zylindrischen Leiter (2), der einen Hohlraum begrenzt, wobei der zylindrische Leiter (2) mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß (1, 3) und einem Einlaß (4) und einem Auslaß (5) für ein Kühlmittel versehen ist; (b) wenigstens einem Dichtungselement (11), das am zylindrischen Leiter (2) befestigt ist, (c) mehreren gewickelten Magnetkernen (6), von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne (6) am zylindrischen Leiter (2) mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gegebener Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) gebildet ist, und (d) einem äußeren Ringelement (7, 8), das zwischen den Magnetkernen (6) und dem zylindrischen Leiter (2) jeweils angeordnet ist und wenigstens einen Weg aufweist, durch den das Kühlmittel hindurchströmen kann, so daß das Kühlmittel in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes (6) in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen strömt (Fig. 1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft magnetische Einrichtungen wie beispielsweise Sättigungsdrosseln, Transformatoren, Drosselspulen, Beschleunigerzellen usw. für Hochspannungsimpulsgeneratorschaltungen, die in Impulsgaslasern wie beispielsweise Excimerlasern oder Kupferdampflasern, Beschleunigern usw. verwandt werden.

Ein Beispiel einer Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung für einen Excimerlaser als eine Art eines Impulsgaslasers ist in Fig. 27 der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Die in Fig. 27 dargestellte Schaltung wird Magnetimpulskompressionsschaltung genannt. Eine Gleichspannung V&sub1; liegt zwischen den Eingängen 201 und 202 in der dargestellten Polarität, wobei während des Zeitintervalls, über das ein Thyratron 204 sperrt, ein Hauptkondensator 206 auf eine Spannung V&sub1; von etwa einigen 10 kV in der dargestellten Polarität aufgeladen wird. In dieser Schaltung liegt eine Spannung V&sub2; zwischen den Anschlüssen eines Kondensators 207, nachdem das Thyratron 204 durchgeschaltet ist, und arbeitet eine Sättigungsdrossel 208 derart, daß sie die Spannung V&sub2; auf eine Spannung V&sub0; mit einer Impulsbreite von etwa 100 ns komprimiert, die zum Schwingen des Excimerlasers notwendig ist. In diesem Sinne kann die Sättigungsdrossel 208 als Magnetschalter bezeichnet werden. Die Impulsbreite der Spannung V&sub2;, die an beiden Anschlüssen des Kondensators 207 liegt, hängt im übrigen von einer Zeitkonstanten ab, die durch die Kapazitäten der Kondensatoren 206 und 207 und die Induktivität eines Induktors 205 bestimmt ist. Es sind weiterhin Induktivitäten 203 und 212 zum Aufladen des Hauptkondensators 206 und Elektroden 211 zum Entladen des Excimerlasers in Fig. 27 dargestellt.

Da bei dieser Schaltung die Impulskompression durch die Verwendung der Sättigungsdrossel 208 erzielt wird, können Spitzenverluste, die zum Zeitpunkt des Durchschaltens des Thyratrons 204 erzeugt werden, und Verluste infolge eines Nachstromes oder eines Rückstromes unterdrückt werden, was zu einer hohen Folgefrequenz, einer großen Ausgangsleistung und einer langen Lebensdauer des Excimerlasers beiträgt.

Fig. 28 zeigt ein weiteres Beispiel einer Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung für Excimerlaser, die als magnetische Unterstützungsschaltung bezeichnet wird. Wie bei der in Fig. 27 dargestellten Schaltung liegt eine Gleichspannung V&sub1; zwischen den Eingängen 221 und 222 mit der in Fig. 28 dargestellten Polarität, wobei während des Zeitintervalls, über das ein Thyratron 224 sperrt, ein Hauptkondensator 226 auf eine Spannung V&sub1; von etwa einigen 10 kV in der in Fig. 28 dargestellten Polarität aufgeladen wird. In dieser Schaltung arbeitet eine Sättigungsdrossel 228 derart, daß sie den Anstieg des Stromes i&sub1; verzögert, um dadurch die Schaltverluste zu verringern, die zum Zeitpunkt des Durchschaltens des Thyratrons 224 erzeugt werden. Ähnlich wie die in Fig. 27 dargestellte Schaltung trägt auch die in Fig. 28 dargestellte Schaltung dazu bei, eine hohe Folgefrequenz, eine hohe Ausgangsleistung und eine lange Lebensdauer der Excimerlaser zu erzielen.

Ein weiteres Beispiel einer Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung nämlich eine Schaltung, die bei einem Linearinduktionsbeschleuniger verwandt wird, der ein Beschleuniger eines Elektronenstrahls usw. ist, ist in Fig. 29 dargestellt. Wie bei der in Fig. 27 dargestellten Schaltung liegt eine Gleichspannung V&sub1; zwischen den Eingängen 241 und 242 in der in Fig. 29 dargestellten Polarität, wobei während des Zeitintervalls, über das Thyratron 244 sperrt, ein Hauptkondensator 246 auf eine Spannung V&sub1; von etwa einigen 10 kV in der in der Zeichnung dargestellten Polarität aufgeladen wird. In dieser Schaltung arbeitet ein Transformator 253 derart, daß er die Spannung erhöht, wobei durch die Festlegung der Anzahl der Wicklungen auf einen Wert, der bei der Sekundärwicklung 255 größer als bei der Primärwicklung 254 ist, ein Spannungsimpuls mit einer größeren Höhe als der der Eingangsspannung V&sub1; zwischen den beiden Anschlüssen der Sekundärwicklung 255 erzeugt werden kann. Kondensatoren 247, 249 und Sättigungsdrosseln 248, 256 bilden die beiden Stufen von Magnetimpulskompressionsschaltungen, die üblicherweise so arbeiten, daß sie die Spannung V&sub2; mit einer Impulsbreite von einigen wenigen µm zwischen den Anschlüssen des Kondensators 247 auf eine Spannung V&sub4; mit einer Impulsbreite von etwa 100 ns oder weniger zwischen den beiden Anschlüssen einer Last 257 komprimieren. Die Last 257 ist ein Umwandlungselement, das als Beschleunigerzelle zum Beschleunigen von Elektronenstrahlen usw. bezeichnet wird. Die Beschleunigerzelle arbeitet wie eine Art Transformator mit einem Magnetkern. Einzelheiten von Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtungen in einem Linearinduktionsbeschleuniger und Einzelheiten der Beschleunigerzellen sind im übrigen beispielsweise aus D. L. Brix, S. A. Hawkins, S. E. Poor, L. L. Reginato und M. W. Smith, "A Multipurpose 5-MeV Linear Inductions Accelerator" IEEE Conference Record 1984, Power Modulator Symposium, Seite 186-190 zu entnehmen.

Die magnetischen Einrichtungen, die für die obigen Anwendungszwecke verwandt werden, bestehen gewöhnlich aus einem gewickelten Magnetkern aus einem amorphen Magnetband und einer dünnen Isolierschicht oder Beschichtung die abwechselnd laminiert sind, so daß sich eine Durchbruchsspannung von etwa einigen 10 kV oder mehr ergibt. Bei dem gewickelten Magnetkern gehen die axialen Enden der dünnen Isolierschicht von den Enden des amorphen Magnetbandes aus, um einen Isolationsdurchbruch des gewickelten Magnetkerns aufgrund einer Entladung an den axialen Endflächen zu vermeiden. Wenn der gewickelte Magnetkern bei einer hohen Folgefrequenz von einigen hundert Hz oder mehr verwandt wird, wird er so angeordnet, daß er durch ein Kühlmittel wie beispielsweise Druckluft, Freongas, ein isolierendes Öl usw. gekühlt werden kann.

Fig. 30 zeigt eine Sättigungsdrossel, die mit einer hohen Folgefrequenz betrieben werden kann, als ein Beispiel einer magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 30 sind ein Eingang oder ein Ausgang 1 ein zylindrischer Koaxialleiter 2 mit einer Außenwand 2a und einer Innenwand 2b, ein Ausgang oder Eingang 3, ein Einlaß 4 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 5 für ein Kühlmittel, mehrere Magnetkerne 6, ein isolierender Ring 7 zum Festlegen jedes Magnetkernes 6 an der Innen- oder Außenwand des zylindrischen Koaxialleiters 2 und ein isolierendes Dichtungselement 11 dargestellt, das für eine Isolierung zwischen dem Eingang und dem Ausgang 1, 3 und für eine Abdichtung eines Hohlraumes sorgt, der von der Innen- und der Außenwand 2a, 2b des zylindrischen Koaxialleiters 2 begrenzt wird. Bei dieser Sättigungsdrossel werden die Magnetkerne 6 dadurch gekühlt, daß Kühlöl über eine nicht dargestellte Pumpe umgewälzt wird.

Fig. 31 zeigt einen Transformator mit einem Windungsverhältnis von 1 : 1 als Beispiel der Transformatoren, die in Hochspannungsimpulsgeneratorschaltungen verwandt werden. In Fig. 31 ist ein Anschluß 261 dargestellt, der den Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators gemeinsam ist. Eine Windung der Primärwicklung besteht aus dem Anschluß 261, einem zylindrischen Leiter 262, einem Stableiter 263, einem scheibenförmigen Leiter 264, einem Stableiter 265 und einem Primärwicklungsende 266. Andererseits besteht eine Windung der Sekundärwicklung aus dem Anschluß 261, dem zylindrischen Leiter 262, einem Stableiter 267, einem scheibenförmigen Leiter 268, einem Stableiter 269 und einem Sekundärwicklungsende 270. Im übrigen sind mehrere Magnetkerne 271 am zylindrischen Leiter 262 durch einen isolierenden Ring 272 festgelegt. Bei diesem Transformator werden die Magnetkerne 271 dadurch gekühlt, daß der gesamte Transformator in ein Ölbad getaucht ist.

Fig. 32 zeigt den Aufbau einer Beschleunigerzelle, die bei einem Linearinduktionsbeschleuniger verwandt wird. Eine Eingangswicklung mit einer Windungszahl gleich 1 besteht aus den Anschlüssen 281a, 281b, einem zylindrischen Koaxialleiter 282 und Anschlüssen 283a, 283b und eine Ausgangswicklung mit einer Windungszahl gleich 1 besteht aus den Anschlüssen 291a, 291b, einem zylindrischen Koaxialleiter 292 und einem Anschluß 293. Die Anschlüsse 283a und 283b sowie die Anschlüsse 291a und 291b sind im übrigen jeweils elektrisch miteinander verbunden. Mehrere Magnetkerne 286 sind am zylindrischen Koaxialleiter 282 über Isolierringe 287 festgelegt. Die Magnetkerne 286 werden über ein Kühlöl gekühlt, das von einem Einlaß 296 zu einem Auslaß 297 in der durch einen Pfeil dargestellten Richtung strömt. Ein konisches isolierendes Dichtungselement 294 dient dazu, die Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung der Beschleunigerzelle, die mit einem Isolieröl gefüllt ist, gegenüber dem Raum abzudichten, in dem sich die Elektronenstrahlen bewegen.

Bei den oben beschriebenen Magnetkernen für Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichungen, die durch ein Isolieröl gekühlt werden, besteht die Gefahr, daß im Inneren der Magnetkerne durch Magnetkernverluste Hitzeflecken erzeugt werden, wenn die Folgefrequenz beispielsweise auf 1 kHz oder mehr zunimmt. Das hat zur Folge, daß die Eigenschaften der Magnetkerne innerhalb kurzer Zeit nach Betriebsbeginn beeinträchtigt werden. Im extremen Fall werden die magnetischen Eigenschaften der Magnetkerne an den Hitzeflecken drastisch verschlechtert, wobei ihre anfänglichen Eigenschaften nach Wiederinbetriebnahme nicht rückgewonnen werden können. Eine derartige Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften aufgrund der Hitzeflecken ist insbesondere dann deutlich, wenn ein amorphes Magnetband zur Bildung der Magnetkerne benutzt wird.

Durch die Erfindung soll eine magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung geschaffen werden, bei der ein Temperaturanstieg unterdrückt werden kann, um dadurch die Erzeugung von Hitzeflecken in den Magnetkernen zu verhindern.

Dazu umfaßt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung (a) einen zylindrischen Koaxialleiter mit einer zylindrischen Innenwand und einer zylindrischen Außenwand, zwischen denen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der zylindrische Koaxialleiter mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß und einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen ist, (b) ein isolierendes Dichtungselement, das am zylindrischen Koaxialleiter befestigt ist, um den Hohlraum abzudichten, und (c) mehrere gewickelte Magnetkerne, von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei der gewickelte Magnetkern im Hohlraum über äußere isolierende Ringelemente und innere isolierende Ringelemente in einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt ist, daß ein gewisser Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen besteht, und die inneren und äußeren isolierenden Ringelemente abwechselnd Wege zum Durchströmen des Kühlmittels aufweisen, so daß das Kühlmittel in radialer Richtung jedes gewickelten Magnetkernes in jedem Raum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen strömt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung umfaßt (a) einen zylindrischen Koaxialleiter mit einer zylindrischen Innenwand und einer zylindrischen Außenwand, zwischen denen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der zylindrische Koaxialleiter mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß und einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen ist, (b) ein isolierendes Dichtungselement, das am zylindrischen Koaxialleiter befestigt ist, um den Hohlraum abzudichten, (c) mehrere Magnetkernanordnungen, von denen jede aus einer Vielzahl von gewickelten Magnetkernen besteht, die radial mit einem gegebenen Zwischenraum zwischen radial benachbarten gewickelten Magnetkernen angeordnet sind, wobei jeder gewickelte Magnetkern aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, und die Magnetkernanordnungen im Hohlraum mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gegebener Zwischenraum zwischen axial benachbarten Magnetkernanordnungen besteht, und (d) mehrere scheibenförmige isolierende Kühlmittelführungselemente, von denen jedes mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen zwischen radial benachbarten Zwischenräumen der Magnetkernanordnungen angeordnet sind, so daß das Kühlmittel in radialer Richtung jedes gewickelten Magnetkernes in jedem Raum zwischen den axial benachbarten Magnetkernanordnungen strömt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung umfaßt (a) einen zylindrischen Koaxialleiter mit einer zylindrischen Innenwand und einer zylindrischen Außenwand zwischen denen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der zylindrische Koaxialleiter mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß und einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen ist, (b) ein isolierendes Dichtungselement, das am zylindrischen Koaxialleiter befestigt ist, um den Hohlraum abzudichten, (c) mehrere gewickelte Magnetkerne, von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne im Hohlraum über äußere isolierende Ringelemente und innere isolierende Ringelemente mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gegebener Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen besteht, und die inneren und äußeren isolierenden Ringelemente Wege aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurchströmen kann, und (d) innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselemente, die in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen angeordnet sind, wobei jedes innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselement eine Nut aufweist, durch die das Kühlmittel hindurchgehen kann, und die Nuten der inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente in jedem Zwischenraum im wesentlichen an diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, so daß das Kühlmittel in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes strömt.

Noch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung umfaßt (a) einen inneren und einen äußeren zylindrischen Leiter, die koaxial angeordnet sind, so daß dazwischen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der äußere zylindrische Leiter mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß und einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen ist, (b) zwei isolierende Dichtungselemente, die am inneren und am äußeren zylindrischen Leiter befestigt sind, um den Hohlraum abzudichten, (c) mehrere gewickelte Magnetkerne, von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne im Hohlraum über äußere isolierende Ringelemente und innere isolierende Ringelemente mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gegebener Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen besteht, und die inneren und äußeren isolierenden Ringelemente abwechselnd Wege aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurchströmen kann, und (d) innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselemente, die in jedem Zwischenraum zwischen den benachbarten gewickelten Magnetkernen angeordnet sind, wobei jedes innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselement eine Nut aufweist, durch die das Kühlmittel hindurch gehen kann, und die Nuten der inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente in jedem Zwischenraum im wesentlichen an diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, so daß das Kühlmittel in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes strömt.

Noch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung umfaßt (a) ein zylindrisches Gehäuse, das mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen ist, (b) zwei isolierende Platten, die an den beiden Enden des zylindrischen Gehäuses befestigt sind, so daß dazwischen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei jede isolierende Platte mit wenigstens einem Anschluß für eine Wicklung versehen ist, (c) ein inneres isolierendes zylindrisches Element, das axial im zylindrischen Gehäuse verläuft und eine Vielzahl von axial verlaufenden Löchern aufweist, (d) eine Vielzahl von gewickelten Magnetkernen, von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne an dem inneren isolierenden zylindrischen Element mit einem gegebenen Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen befestigt sind, (e) eine Vielzahl von äußeren isolierenden Ringelementen, von denen jedes zwischen dem gewickelten Magnetkern und dem zylindrischen Leiter angeordnet ist, wobei die äußeren isolierenden Ringelemente mit einer Vielzahl von axial verlaufenden Löchern versehen sind, (f) eine Vielzahl von äußeren isolierenden Ringabstandshaltern, von denen jede zwei Nuten aufweist, die diametral aneinander gegenüber angeordnet sind, und (g) wenigstens eine Wicklung mit einer Vielzahl von Windungen, die durch die Löchern des inneren isolierenden zylindrischen Elementes und der äußeren isolierenden Ringelemente verlaufen, so daß ein Kühlmittel, das in den Hohlraum durch den Einlaß eingeführt wird, in Umfangsrichtung von einer Nut zur anderen Nut des äußeren isolierenden Ringabstandshalters in jedem Raum zwischen den benachbarten gewickelten Magnetkernen strömt.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Querschnittsansicht eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht einen Magnetkern und ein isolierendes Kühlmittelführungselement, das bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwandt wird,

Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht den Magnetkern und das isolierende Kühlmittelführungselement im zusammengesetzten Zustand,

Fig. 4 in einer Querschnittsansicht eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 in einer Querschnittsansicht die Magnetkernanordnung, die aus einer Vielzahl von gewickelten Magnetkernen mit verschiedenen Durchmessern besteht, gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 in einer Querschnittsansicht einen gewickelten Magnetkern, aus dem die Magnetkernanordnung in Fig. 5 besteht,

Fig. 7A in einer Vorderansicht ein scheibenförmiges isolierendes Kühlmittelführungselement zum Verhindern eines Kontaktes des Magnetkerns mit dem zylindrischen Koaxialleiter und zum Führen des Kühlmittels, damit dieses in radialer Richtung jedes Magnetkerns fließt,

Fig. 7B eine Seitenansicht des in Fig. 7A dargestellten scheibenförmigen isolierenden Kühlmittelführungselementes,

Fig. 8 in einer Querschnittsansicht einen Transformator für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 in einer Querschnittsansicht einen Transformator für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung als noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 in einer Querschnittsansicht eine Beschleunigerzelle gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 11 in einer Querschnittsansicht eine Beschleunigerzelle gemäß noch eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 12 in einer Querschnittsansicht eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 15 in einer Querschnittsansicht eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gemäß noch eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 16 eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 15,

Fig. 17 eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in Fig. 15,

Fig. 18 in einer Querschnittsansicht eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gemäß nach eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 19 eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 18,

Fig. 20 eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in Fig. 18,

Fig. 21 in einer Teilschnittansicht den Endabschnitt des Magnetkernes einer Sättigungsdrossel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Richtung der Kühlmittelströmung dargestellt ist,

Fig. 22 in einer Querschnittsansicht eine Sättigungsdrossel gemäß noch eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 23 eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 22,

Fig. 24 eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in Fig. 22,

Fig. 25 eine Querschnittsansicht längs der Linie C-C in Fig. 22,

Fig. 26 eine Querschnittsansicht längs der Linie D-D in Fig. 22,

Fig. 27 in einer Querschnittsansicht eine Erregerschaltung für einen Excimerlaser der eine Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung zum Durchführen einer Magnetimpulskompression aufweist,

Fig. 28 in einer schematischen Ansicht die Erregerschaltung für einen Excimerlaser, der eine Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung vom Typ einer magnetischen Unterstützungsschaltung aufweist,

Fig. 29 in einer schematischen Ansicht eine Hochspannungsimpulsgeneratorschaltung für einen Linearinduktionsbeschleuniger,

Fig. 30 in einer Querschnittsansicht eine herkömmliche Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung,

Fig. 31 in einer Querschnittsansicht einen herkömmlichen Transformator für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und

Fig. 32 in einer Querschnittsansicht eine herkömmliche Beschleunigerzelle.

Fig. 1 zeigt eine Sättigungsdrossel als ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 1 sind ein Eingangs- oder Ausgangsanschluß 1, ein zylindrischer Koaxialleiter 2 mit einer Außenwand 2a, einer Innenwand 2b und einer Stirnwand 2c zum Begrenzen eines Hohlraumes, ein Ausgangs- oder Eingangsanschluß 3, ein Einlaß 4 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 5 für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkerne 6, von denen jeder aus einem amorphen Magnetband auf Co-Basis beispielsweise und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband zum Beispiel einem Mylar-Folienband besteht, isolierende Ringelemente 7, 8 zum Befestigen oder Festlegen des magnetischen Kerns 6 und zum Unterbrechen der Kühlmittelströmung, isolierende Kühlmittelführungsringelemente 9 und 10, die benachbarte Magnetkerne von einander getrennt halten und einen Durchgang des Kühlmittels erlauben, so daß die Stirnflächen der Magnetkerne gleichmäßig durch das Kühlmittel gekühlt werden können, und ein isolierendes Dichtungselement 11 dargestellt, das elektrisch den Eingangs- und den Ausgangsanschluß 1, 3 isoliert und den Hohlraum zwischen der Innenwand, der Außenwand und der Stirnwand 2a bis 2c des zylindrischen Koaxialleiters 2 abdichtet. Bei dieser Sättigungsdrossel wird ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlöl in den Hohlraum des zylindrischen Koaxialleiters über den Einlaß 4 eingeführt, wobei das Kühlöl im Hohlraum längs des Weges



strömt. Während das Kühlmittel die Stirnflächen jedes Magnetkernes 6gleichmäßig kühlt, wird es über den Auslaß 5 abgeführt und über eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung werden die Stirnflächen der Magnetkerne 6 gleichmäßig gekühlt. Bei einem gewickelten Magnetkern, insbesondere bei einem gewickelten Magnetkern mit Isolationszwischenlaminierung, wie es bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fall ist, ist der Wärmekoeffizient des Magnetkernes in radialer Richtung des Magnetkernes extrem kleiner als in seiner axialen Richtung. Um daher den Kühlwirkungsgrad zu erhöhen, ist es wichtig die Stirnflächen jedes Magnetkernes gleichmäßig zu kühlen.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines isolierenden Kühlmittelführungsringelementes 10, das zwischen benachbarten Magnetkernen 6 angeordnet ist, um die Stirnflächen jedes Magnetkernes 6 gleichmäßig zu kühlen. Der Magnetkern 6 und das isolierende Kühlmittelführungsringelement 10 werden in der Sättigungsdrossel von Fig. 1 so zusammengesetzt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Vorsprünge 10a des isolierenden Kühlmittelführungsringelementes 10 sind dem Einlaß 4 entgegengesetzt, d. h., zum Auslaß 5 in Fig. 1 gerichtet. Das heißt mit anderen Worten, daß das isolierende Kühlmittelführungsringelement 10 mehrere Nuten 10b aufweist, die eine Vielzahl von Zwischenräumen oder Spalten bilden, wenn das Ringelement 10 mit dem Magnetkern 6 zusammengesetzt ist, so daß das Kühlmittel dort hindurchgehen kann. Dementsprechend strömt das Kühlöl in der durch einen Pfeil in Fig. 3 dargestellten Weise von der Innenseite des Magnetkernes 6 zur Außenseite des Magnetkernes 6 und anschließend an der Umfangsfläche des Magnetkernes 6 entlang. Da die Innenfläche des Magnetkernes 6 am isolierenden Ringelement 7 festgelegt oder befestigt ist, geht das Kühlöl nicht über die Innenseite des Magnetkernes 6. Das Kühlöl strömt somit in radialer Richtung des Magnetkernes 6 von innen nach außen und die Stirnflächen jedes Magnetkernes 6 werden gleichmäßig gekühlt. Das Kühlöl strömt dann über die Umfangsfläche jedes Magnetkernes 6 und tritt in einen sich anschließenden Hohlraum ein, der zwischen den benachbarten Magnetkernen 6 und dem zylindrischen Koaxialleiter 2 begrenzt ist. Das Kühlöl strömt dann von der Außenseite zur Innenseite des Magnetkernes 6. Dieser Vorgang verläuft von , wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Das isolierende Kühlmittelführungsringelement 9 hat gleichfalls im wesentlichen die gleiche Form wie das isolierende Kühlmittelführungsringelement 10, das in Fig. 2 dargestellt ist, und das isolierende Kühlmittelführungsringelement 9 hat einen Außendurchmesser, der etwas größer als der Innendurchmesser des Magnetkernes 6 ist, sowie einen Innendurchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des Magnetkernes 6 ist. Die Vorsprünge des isolierenden Kühlmittelführungsringelementes 9 sind entgegengesetzt zum Einlaß 4, d. h., zum Auslaß 5 in Fig. 1 gerichtet. Da die Außenfläche des Magnetkernes 6 am isolierenden Ringelement 8 festgelegt ist, strömt im übrigen das Kühlöl nicht entlang der Außenfläche des Magnetkernes 6. Aufgrund dieses Aufbaus kann das Kühlöl durch die Nuten fließen, die von der Vielzahl von Vorsprüngen begrenzt sind, wobei das Kühlöl von der Außenseite zur Innenseite des Magnetkernes 6 in einen Hohlraum fließt, wodurch die Stirnflächen der Magnetkerne 6 gleichmäßig gekühlt werden. Das Kühlöl fließt dann an der Innenfläche des Magnetkernes 6 entlang und anschließend von der Innenseite zur Außenseite in einen sich anschließenden Zwischenraum. Diese Strömung des Kühlöles ist in Fig. 1 mit dargestellt.

Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung im Kompressionsverhältnis gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel von Fig. 30 gemessen. Bei dieser Messung wurden beide Sättigungsdrosseln in eine KrF-Excimer-Laservorrichtung eingebaut, die die in Fig. 27 dargestellte Schaltung enthielt.

Das Kompressionsverhältnis ist im übrigen ein Wert, der dadurch erhalten wird, daß die Impulsbreite einer Spannung V&sub2; zwischen den Anschlüssen des Kondensators 207, die nach dem Durchschalten des Thyratrons 204 erzeugt wird, durch die Impulsbreite der Spannung V&sub0; zwischen den Anschlüssen des Kondensators 209 dividiert wird. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung: Vi=30 kV Gleichspannung

Kapazität: 15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209.

Sättigungsdrossel (in Fig. 1 und 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: Amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1,2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Folgefrequenz: 1 kHz.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird eine extrem kleine Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit erhalten, so daß die Sättigungsdrossel ausreichende Eigenschaften für den Einsatz in der Praxis zeigt. Bei der herkömmlichen in Fig. 30 dargestellten Sättigungsdrossel nimmt andererseits die Sättigungsmagnetflußdichte der Magnetkerne unter dem Einfluß der Hitzeflecken ab, die hauptsächlich im Inneren der Magnetkerne erzeugt werden, so daß das Kompressionsverhältnis drastisch abfällt.

Mit den gleichen Vorrichtungen unter denselben Bedingungen wie bei Tabelle 1 wurden die Beeinträchtigungen in den Eigenschaften nach wiederholten Betriebsphasen ermittelt. Bei diesem Versuch wurde jede Sättigungsdrossel über 5 Minuten betrieben, über ein ausreichendes Zeitintervall abgekühlt und dann erneut betrieben, wobei dieser Arbeitsvorgang wiederholt wurde. Bei jeder Inbetriebnahme wurde das Kompressionsverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannungen V&sub1;=30 kV Gleichspannung

Kapazität=15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209.

Sättigungsdrossel (in Fig. 1 und 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: Amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1,2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m².

Folgefrequenz: 1 kHz.

Arbeitszeit pro Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung hängt das Kompressionsverhältnis nicht von der Anzahl der Betriebsphasen ab, während bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel die magnetischen Eigenschaften der Sättigungsdrossel durch die Hitzeflecken beeinträchtigt werden, die während des Betriebes erzeugt werden.

Fig. 4 zeigt eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Fig. 4 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile wie in Fig. 1 verwandt. Insbesondere sind in Fig. 4 ein Eingangs- oder Ausgangsanschluß 1, ein zylindrischer Koaxialleiter 2, ein Ausgangs- oder Eingangsanschluß 3, ein Einlaß 4 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 5 für ein Kühlmittel, eine Magnetkernanordnung 6, die aus einer Vielzahl von gewickelten Magnetkernen besteht, von denen jeder aus einem amorphen Magnetband und einem Isolierband beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband 11 aufgebaut ist, ein scheibenförmiges Isolierelement 11 zum elektrischen Isolieren des Eingangs- und Ausgangsanschlusses 1, 3 und zum Abdichten eines Hohlraumes der vom zylindrischen Koaxialleiter 2 begrenzt wird, ein Zwischenraum 12 zwischen radial benachbarten gewickelten Magnetkernen in jeder Magnetkernanordnung und ein isolierendes Kühlmittelführungselement 13 dargestellt, das die Magnetkernanordungen von dem zylindrischen Koaxialleiter voneinander getrennt hält und das Kühlmittel so führt, daß die Stirnflächen der gewickelten Magnetkerne durch das Kühlmittel gleichmäßig gekühlt werden können. Bei dieser Sättigungsdrossel wird ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlöl in den Hohlraum durch den Einlaß 4 eingeführt, wobei das Kühlmittel im Hohlraum entlang des Weges strömt, der durch den Pfeil angezeigt ist. Während das Kühlmittel gleichmäßig die Stirnflächen und die Umfangsflächen jedes gewickelten Magnetkernes kühlt, wird es über den Auslaß 5 abgeführt und über eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Fig. 5 zeigt den Aufbau der sättigbaren Magnetkernanordnung, die in Fig. 4 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die sättigbare Magnetkernanordnung aus drei gewickelten Magnetkernen 6a, 6b, 6c mit verschiedenen Durchmessern, die konzentrisch angeordnet sind, wobei isolierende Abstandshalter 14 zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen 6a und 6b sowie 6b und 6c vorgesehen sind, um dazwischen ringförmige Zwischenräume zu bilden.

Fig. 6 zeigt den Aufbau jedes gewickelten Magnetkernes 6a, 6b, 6c in Fig. 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht der gewickelte Magnetkern 15 aus einem amorphen Magnetband, das durch ein Polyethylen-Terephthalat-Folienband isoliert ist, das zwischen benachbarten Schichten des amorphen Magnetbandes laminiert ist, wobei der Magnetkern 15 von Edelstahlringen 16 und 17 an seiner Innen- und Außenfläche gehalten ist, um seine Verformung zu verhindern.

Die Fig. 7A und 7B zeigen den Aufbau des isolierenden Kühlmittelführungselementes, das einen Kontakt der gewickelten Magnetkerne mit dem zylindrischen Koaxialleiter und miteinander verhindert und bewirkt, daß das Kühlöl radial auf den Stirnflächen jedes Magnetkernes fließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Abstandshalter 18 und 19 vorgesehen, die verhindern, daß die Magnetkerne 6 in einen Kontakt mit dem zylindrischen Koaxialleiter 2 kommen, und sind Öffnungen 20 ausgebildet, um die Strömungsrichtung des Kühlöls zu bestimmen. Eine große Anzahl von Öffnungen 20 ist im isolierenden Kühlmittelführungselement 13 an derartigen Stellen vorgesehen, daß sichergestellt ist, daß die Stirnflächen des gewickelten Magnetkernes gleichmäßig gekühlt werden. Aufgrund des obigen Aufbaus kann der Oberflächenbereich des sättigbaren Magnetkernes 6 vergrößert werden, so daß ein hoher Kühlungswirkungsgrad der Magnetkerne erwartet werden kann.

Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sättigungsdrossel gemäß Fig. 4 und bei einer herkömmlichen Sättigungsdrossel gemäß Fig. 30 gemessen, wobei beide Drosseln in einen KrF Excimer-Laser mit der in Fig. 27 dargestellten Schaltung eingebaut waren. Die Ergebnisse sind zusammen mit den Versuchsbedingungen in der folgenden Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung Vi=30 kV Gleichspannung

Kapazität: 15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209.

Sättigungsdrossel (in Fig. 1 und 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: Amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1,2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m².

Folgefrequenz: 1 kHz.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wird eine extrem kleine Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit erhalten, so daß die Sättigungsdrossel ausreichende Eigenschaften für den Einsatz in der Praxis zeigt. Bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel nahm andererseits die Sättigungsmagnetflußdichte des Magnetkernes unter dem Einfluß der Hitzeflecken ab, die hauptsächlich im Inneren der Magnetkerne erzeugt werden, so daß das Kompressionsverhältnis drastisch abnahm.

Die Abnahme des Kompressionsverhältnisses ist weiterhin bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel kleiner als bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, was bedeutet, daß die Sättigungsdrossel von Fig. 4 einer höheren Folgefrequenz ausgesetzt werden kann.

Mit den gleichen Vorrichtungen und unter den gleichen Bedingungen wie bei Tabelle 3 wurden die Beeinträchtigungen der Eigenschaften nach wiederholten Arbeitsphasen ermittelt. Bei diesem Versuch wurde die Sättigungsdrossel 5 Minuten lang betrieben, für eine ausreichende Zeitdauer abgekühlt und dann erneut betrieben, wobei dieser Arbeitsvorgang wiederholt wurde. Zum Zeitpunkt jeder Wiederinbetriebnahme wurde das Kompressionsverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung V&sub1;=30 kV Gleichspannung

Kapazität=15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209.

Sättigungsdrossel (in Fig. 4 und 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1,2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m².

Folgefrequenz: 1 kHz.

Arbeitszeit pro Zyklus: 5 Minuten.

Fig. 8 zeigt einen Transformator als ein weiteres Ausführungsbeispiel einer magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 8 sind ein Ende 21 einer Primärwicklung, ein zylindrischer Koaxialleiter 22, der die Primärwicklung mit einer Windungszahl 1 bildet, das andere Ende 23 der Primärwicklung, ein Einlaß 24 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 25 für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkerne 26, von denen jeder beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Co-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband besteht, isolierende Ringelemente 27 und 28 zum Festlegen der Magnetkerne 26 und zum Unterbrechen der Kühlmittelströmung, isolierende Kühlmittelführungsringelemente 29 und 30, die die benachbarten Magnetkerne voneinander getrennt halten und das Kühlmittel so hindurchgehen lassen, daß die Stirnflächen der Magnetkerne gleichmäßig durch das Kühlmittel gekühlt werden können, ein Ende 31 einer Sekundärwicklung, ein Leiter 32, der die Sekundärwicklung mit einer Windungszahl 6 bildet, das andere Ende 33 der Sekundärwicklung und ein isolierendes Dichtungselement 34 dargestellt, das das eine Ende der Primärwicklung von ihrem anderen Ende isoliert und einen Hohlraum abdichtet, der durch die Primärwicklung begrenzt ist. Bei diesem Aufbau sind das Ende 21 der Primärwicklung und das Ende 31 der Sekundärwicklung miteinander verbunden. Der Transformator weist weiterhin isolierende Ringelemente 29, 30 auf, die im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Ringelemente haben, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind. Bei diesem Transformator wird ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlöl in den Hohlraum des zylindrischen Koaxialleiters (Primärwicklung) durch den Einlaß 24 eingeführt, wobei das Kühlmittel im Hohlraum längs des Weges



strömt. Während das Kühlmittel die Stirnflächen jedes Magnetkernes 26 gleichmäßig kühlt, wird es durch den Auslaß 25 abgeführt und über eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel des Transformators für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei dem herkömmlichen in Fig. 31 dargestellten Transformator gemessen. Dabei wird der Magnetkernverlust am Anfang mit 1.00 ausgedrückt und wird der Magnetkernverlust nach einer gegebenen Anzahl von Betriebsphasen durch ein Verhältnis bezogen auf 1.00 ausgedrückt. Die Ergebnise sind in der folgenden Tabelle 5 wiedergegeben.

Tabelle 5 Magnetkernverluste


Versuchsbedingungen:

Transformator (in Fig. 8 und 31 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: Amorphes Magnetband auf Fe-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 3.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1,5×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Betriebsmagnetflußdichte: 1,8 T.

Volle Breite bei Halbmaxima: 1 µs.

Folgefrequenz: 1 kHz.

Betriebszeit in jedem Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine ausreichend kleine Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit erhalten, so daß der Transformator ausreichende Eigenschaften für den Einsatz in der Praxis zeigt. Bei dem herkömmlichen Transformator nahmen andererseits die Magnetkernverluste unter dem Einfluß der Hitzeflecken drastisch zu, die hauptsächlich im Inneren der Magnetkerne erzeugt werden.

Fig. 9 zeigt einen Transformator als ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 9 sind die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteile wie in Fig. 8 verwandt. Insbesondere sind ein Ende 21 einer Primärwicklung mit der Windungszahl 1, ein zylindrischer Koaxialleiter 22, der die Primärwicklung bildet, das andere Ende 23 der Primärwicklung, ein Einlaß 24 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 25 für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkernanordnungen 26, von denen jede aus gewickelten Magnetkernen 35 besteht, die beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Fe-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband aufgebaut sind, ein Ende 31 einer Sekundärwicklung, ein Leiter 32, der die Sekundärwicklung mit einer Windungszahl 6 bildet, das andere Ende 33 der Sekundärwicklung, ein isolierendes Dichtungselement 34, das ein Ende der Primärwicklung gegenüber ihrem anderen Ende isoliert und einen Hohlraum abdichtet, der von der Primärwicklung begrenzt wird, und ein isolierendes Kühlmittelführungselement 36 dargestellt, das die Magnetkerne vom zylindrischen Koaxialleiter 22 und von einander getrennt hält und einen Durchgang des Kühlmittels derart erlaubt, daß die Stirnflächen der gewickelten Magnetkerne durch das Kühlmittel gleichmäßig gekühlt werden. Bei diesem Aufbau sind das Primärwicklungsende 21 und das Sekundärwicklungsende 31 miteinander verbunden. Bei diesem Transformator haben im übrigen die Magnetkernanordnungen 26 und ein scheibenförmiges isolierendes Kühlmittelführungselement 36 im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die entsprechenden Elemente in Fig. 5&min;-7. Bei diesem Transformator wird ein Kühlmittel wie beispielsweise ein Kühlöl in den Hohlraum des zylindrischen Koaxialleiters (Primärwicklung) durch den Einlaß 24 eingeführt, wobei das Kühlmittel im Hohlraum entlang des durch einen Pfeil dargestellten Weges strömt. Während das Kühlmittel die Stirnflächen jedes Magnetkernes 26 gleichmäßig kühlt, wird es durch den Auslaß 25 abgeführt und durch eine nichtdargestellte Pumpe rückgeführt.

Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Transformators für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei dem herkömmlichen in Fig. 31 dargestellten Transformator gemessen. Die Magnetkernverluste werden im übrigen am Anfang mit 1.00 ausgedrückt und nach einer gegebenen Anzahl von Arbeitsvorgängen werden die Magnetkernverluste durch ein Verhältnis bezogen auf 1.00 ausgedrückt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6 Magnetkernverluste


Versuchsbedingungen:

Transformator (in Fig. 9 und Fig. 31 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Fe-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 3.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1.5×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Betriebsmagnetflußdichte: 1.8 T.

Volle Breite bei Halbmaxima: 1 µs.

Folgefrequenz: 1 kHz.

Betriebszeit pro Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine ausreichend kleine Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit erhalten, so daß der Transformator ausreichende Eigenschaften für seinen Einsatz in der Praxis zeigt. Bei dem herkömmlichen Transformator nahmen andererseits die Magnetkernverluste unter dem Einfluß der Hitzeflecken drastisch zu, die hauptsächlich im Inneren der Magnetkerne erzeugt werden.

Die Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit ist weiterhin bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel kleiner als bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel, was bedeutet, daß der in Fig. 9 dargestellte Transformator in vorteilhafter Weise einer höheren Folgefrequenz ausgesetzt werden kann.

Fig. 10 zeigt eine Beschleunigerzelle als noch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 10 sind ein Anschluß 41a, 41b einer Eingangswicklung, ein zylindrischer Koaxialleiter 42, der die Eingangswicklung mit einer Windungszahl gleich 1 bildet und eine Außenwand 42a, eine Innenwand 42b und eine Stirnwand 42c aufweist, die einen Hohlraum begrenzen, ein Masseanschluß 43a, 43b der Eingangswicklung, ein Einlaß 44a, 44b für ein Kühlmittel, ein Auslaß 45a, 45b für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkerne 46, von denen jeder beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Fe-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen- Terephthalat-Folienband besteht, isolierende Ringelemente 47 und 48 zum Festlegen der Magnetkerne 46 und zum Unterbrechen der Strömung eines Kühlmittels, ein Masseanschluß 51a, 51b einer Ausgangswicklung, ein zylindrischer Koaxialleiter 52, der die Ausgangswicklung mit einer Windungszahl gleich 1 bildet, ein Anschluß 53 der Ausgangswicklung und ein konisches isolierendes Dichtungselement 54 dargestellt, das den Zwischenraum zwischen der Außenwand 42a des zylindrischen Koaxialleiters 42 und dem zylindrischen Koaxialleiter 52 abdichtet. Bei diesem Aufbau sind der Masseanschluß 43a, 43b der Eingangswicklung 52 und der Masseanschluß 51a, 51b des Ausgangsanschlusses 52 miteinander verbunden. Bei dieser Beschleunigerzelle wird ein Kühlmittel wie beispielsweise ein Kühlöl in den Hohlraum, der von den Innen- und Außenwänden 42a, 42b des zylindrischen Koaxialleiters 42 begrenzt wird, über den Einlaß 44a, 44b eingeführt, wobei das Kühlmittel in diesem Hohlraum entlang des Weges



strömt. Während das Kühlmittel die Stirnflächen jedes Magnetkernes 46 gleichmäßig kühlt, wird es über dem Auslaß 45a, 45b abgeführt und durch eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel der Beschleunigerzelle für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei der herkömmlichen in Fig. 32 dargestellten Beschleunigerzelle gemessen. Die Magnetkernverluste werden im übrigen am Anfang mit 1.00 ausgedrückt, während die Magnetkernverluste nach einer gegebenen Anzahl von Betriebsphasen durch ein Verhältnis bezogen auf 1.00 ausgedrückt werden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 7 dargestellt.

Tabelle 7 Magnetkernverluste


Versuchsbedingungen:

Beschleunigerzelle (in Fig. 10 und Fig. 32 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Fe-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 3.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1.0×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 1.57 m.

Betriebsmagnetflußdichte: 1.8 T.

Volle Breite bei Halbmaxima: 50 ns.

Folgefrequenz: 100 Hz.

Betriebszeit bei jedem Zyklus: 1 Minute.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine ausreichend kleine Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit erhalten, so daß die Beschleunigerzelle ausreichende Eigenschaften für einen Einsatz in der Praxis zeigt. Bei der herkömmlichen Beschleunigerzelle nahmen andererseits die Magnetkernverluste unter dem Einfluß der Hitzeflecken drastisch zu, die hauptsächlich im Inneren der Magnetkerne erzeugt werden.

Fig. 11 zeigt eine Beschleunigerzelle als noch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 11 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile wie in Fig. 10 verwandt. Insbesondere sind ein Anschluß 41a, 41b einer Eingangswicklung, ein zylindrischer Koaxialleiter 42, der die Eingangswicklung mit einer Windungszahl gleich 1 bildet und eine Außenwand 42a, eine Innenwand 42b und eine Stirnwand 42c aufweist, die einen Hohlraum begrenzen, ein Masseanschluß 43a, 43b der Eingangswicklung, ein Einlaß 44a, 44b für ein Kühlmittel, ein Auslaß 45a, 45b für ein Kühlmittel, mehrere Magnetkernanordnungen 46, von denen jede aus einer Vielzahl von gewickelten Magnetkernen besteht, die beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Fe-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband aufgebaut sind, ein Masseanschluß 51a, 51b einer Ausgangswicklung, ein zylindrischer Koaxialleiter 52, der die Ausgangswicklung mit einer Windungszahl gleich 1 bildet, ein Anschluß 53 der Ausgangswicklung, ein konisches isolierendes Dichtungselement 54, das den Zwischenraum zwischen der Außenwand 42a des zylindrischen Koaxialleiters 42 und dem zylindrischen Koaxialleiter 52 abdichtet, und eine Vielzahl von scheibenförmigen isolierenden Kühlmittelführungselementen 56 dargestellt, von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die zwischen den radialen Zwischenräumen der Magnetkernanordnungen angeordnet sind, um die Stirnflächen der gewickelten Magnetkerne gleichmäßig zu kühlen. Bei diesem Aufbau sind der Masseanschluß 43a, 43b der Eingangswicklung 42 und der Masseanschluß 51a, 51b der Ausgangswicklung 52 miteinander verbunden. Bei dieser Beschleunigerzelle wird ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlöl in den Hohlraum, der durch die Innen- und Außenwände 42a, 42b des zylindrischen Koaxialleiters 42 begrenzt wird, über den Einlaß 44a, 44b eingeführt, wobei das Kühlmittel in diesem Hohlraum entlang eines Weges strömt, der durch einen Pfeil angegeben ist. Während das Kühlmittel die Stirnfläche jedes Magnetkernes 46 gleichmäßig kühlt wird es über den Auslaß 45a, 45b abgeführt und durch eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Beschleunigerzelle für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und einer herkömmlichen Beschleunigerzelle gemessen, die in Fig. 32 dargestellt ist. Die Magnetkernverluste werden am Anfang im übrigen mit 1.00 ausgedrückt, wobei die Magnetkernverluste ein Verhältnis bezogen auf 1.00 ausgedrückt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 angegeben.

Tabelle 8 Magnetkernverluste


Versuchsbedingungen:

Beschleunigerzelle (in Fig. 11 und Fig. 32 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: Amorphes Magnetband auf Fe-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 3.

Wirkungsquerschnitt für jeden Magnetkern: 1.0×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 1.57 m.

Betriebsmagnetflußdichte: 1.8 T.

Volle Breite bei Halbmaxima: 50 ns.

Folgefrequenz: 100 Hz.

Betriebszeit bei jedem Zyklus: 1 Minute.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine ausreichend kleine Änderung der Magnetkernverluste gegenüber der Zeit erhalten, so daß die Beschleunigerzelle ausreichende Eigenschaften für ihren Einsatz in der Praxis zeigt. Bei der herkömmlichen Beschleunigerzelle nahmen andererseits die Magnetkernverluste unter dem Einfluß der Hitzeflecken drastisch zu, die hauptsächlich im Inneren der Magnetkerne erzeugt werden.

Fig. 12 zeigt eine Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Fig. 12 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile wie in Fig. 1 verwandt. Es sind insbesondere ein Eingangs- oder Ausgangsanschluß 1, ein zylindrischer Koaxialleiter 2 mit einer Außenwand 2a, einer Innenwand 2b und einer Stirnwand 2c, die einen Hohlraum begrenzen, ein Ausgangs- oder Eingangsanschluß 3, ein Einlaß 4 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 5 für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkerne 6, von denen jeder beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Co-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband besteht, ein Isolierelement 11, das die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 1 und 3 elektrisch isoliert und den Hohlraum abdichtet, der vom zylindrischen Koaxialleiter 2 begrenzt wird, isolierende Ringelemente 107 und 108 zum Festlegen der Magnetkerne 6 und zum Unterbrechen der Strömung eines Kühlmittels, und isolierende Kühlmittelführungsringelemente 109, 110, 111 und 112 dargestellt, die die benachbarten Magnetkerne voneinander getrennt halten und das Kühlmittel so führen, daß es so strömt, daß die Stirnfläche der Magnetkerne gleichmäßig gekühlt werden können. Bei dieser Sättigungsdrossel wird das Kühlmittel wie beispielsweise ein Kühlöl in den Hohlraum durch den Einlaß 4 eingeführt, wobei es im Hohlraum entlang des Weges



strömt. Während das Kühlmittel die Stirnflächen jedes Magnetkernes 6 gleichmäßig kühlt wird es durch den Auslaß 5 abgeführt und durch eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Fig. 13 zeigt in einer Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 12 die Beziehung zwischen dem inneren isolierenden Kühlmittelführungsringelement 109 und dem äußeren isolierenden Kühlmittelführungsringelement 110 in einen Raum, der von benachbarten Magnetkernen 6 begrenzt wird. Das innere isolierende Kühlmittelführungsringelement 109 und das äußere isolierende Kühlmittelführungsringelement 110 weisen jeweils nur eine Nut oder Öffnung 109a, 110a auf, die an im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind. An den Stellen der Nuten 109a, 110a in Fig. 13 strömt das Kühlmittel von der Nut 109a zur Nut 110a im wesentlichen in Umfangsrichtung des Magnetkernes 6. Die Stirnflächen jedes Magnetkernes 6 stehen daher mit dem Kühlmittel über eine maximale Zeitdauer in Kontakt, was bedeutet, daß der höchstmögliche Kühlwirkungsgrad erzielt werden kann. In Fig. 13 strömt im übrigen das Kühlmittel in Umfangsrichtung von innen nach außen.

Fig. 21 zeigt die Beziehung zwischen dem Schichtaufbau des gewickelten Magnetkernes und der Strömungsrichtung des Kühlmittels. In Fig. 21 sind eine Isolierschicht 81 und eine Magnetbandschicht 82 dargestellt, wobei unter dem Symbol "⊙" zu verstehen ist, daß das Kühlmittel bezüglich der Zeichenebene nach oben strömt. Aus Fig. 21 ist ersichtlich, daß das Kühlmittel in einem gleichmäßigen Kontakt mit den Stirnflächen der Magnetbandschichten 82 stehen kann.

Fig. 14 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in Fig. 12. Fig. 14 zeigt die Strömungsrichtung des Kühlmittels im Raum in Fig. 12. Das Kühlmittel strömt insbesondere in Umfangsrichtung von außen nach innen, was im Gegensatz zu der Ausbildung gemäß Fig. 13 steht. Wie bei der Ausbildung von Fig. 13 strömt das Kühlmittel durch alle Räume zwischen den Magnetkernen 6 im wesentlichen über den längsten Weg



Bei einem Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel von Fig. 30 gemessen. Bei dieser Messung waren beide Sättigungsdrosseln in eine KrF Excimer-Laservorrichtung mit der in Fig. 27 dargestellten Schaltung eingebaut. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 9 dargestellt.

Tabelle 9 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung V&sub1;= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Sättigungsdrossel (in Fig. 12 und Fig. 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Folgefrequenz: 3 kHz.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine extrem kleine Änderung im Kompressionsverhältnis gegenüber der Zeit erzielt, so daß die Sättigungsdrossel ausreichende Eigenschaften für ihren Einsatz in der Praxis zeigt. Bei der herkömmlichen in Fig. 30 dargestellten Sättigungsdrossel nimmt andererseits die Betriebsmagnetflußdichte ΔB der Magnetkerne unter dem Einfluß eines Temperaturanstiegs ab, der durch Magnetkernverluste verursacht wird, so daß das Kompressionsverhältnis drastisch abnimmt.

Mit den gleichen Vorrichtungen und unter denselben Bindungen wie bei Tabelle 9 wurden die Beeinträchtigungen der Eigenschaften nach wiederholten Arbeitsphasen ermittelt. Bei diesem Versuch wurde jede Sättigungsdrossel über 5 Minuten betrieben, über eine ausreichende Zeitdauer abgekühlt und dann erneut betrieben, wobei dieser Arbeitsvorgang wiederholt wurde. Bei jeder neuen Inbetriebnahme wurde das Kompressionsverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 10 dargestellt.

Tabelle 10 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung: V&sub1;= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Sättigungsdrossel (in Fig. 12 und Fig. 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Folgefrequenz: 3 kHz.

Betriebszeit in jedem Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung hängt das Kompressionsverhältnis nicht von der Anzahl der Betriebsphasen ab, während bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel die magnetischen Eigenschaften durch die Hitzeflecken beeinträchtigt werden, die im Inneren der Magnetkerne während des Betriebes erzeugt werden.

Fig. 15 zeigt eine Sättigungsdrossel als weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 15 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile wie in Fig. 12 verwandt. Es sind insbesondere ein Eingangs- oder Ausgangsanschluß 1, ein zylindrischer Koaxialleiter 2 mit einer Außenwand 2a, einer Innenwand 2b und einer Stirnwand 2c, die einen Hohlraum begrenzen, ein Ausgangs- oder Eingangsanschluß 3, ein Einlaß 4 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 5 für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkerne 6, von denen jeder beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Co-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband besteht, ein Isolierelement 11, das elektrisch den Eingangs- und Ausgangsanschluß 1, 3 isoliert und den Hohlraum abdichtet, der vom zylindrischen Koaxialleiter 2 begrenzt wird, isolierende Ringelemente 127, 128 zum Befestigen oder Festlegen der Magnetkerne 6 und zum Unterbrechen der Strömung des Kühlmittels und isolierende Kühlmittelführungsringelemente 129, 130 dargestellt, die die benachbarten Magnetkerne voneinander getrennt halten und das Kühlmittel führen, so daß es derart strömt, daß die Stirnflächen der Magnetkerne 6 gleichmäßig durch das Kühlmittel gekühlt werden. Bei einer derartigen Sättigungsdrossel wird das Kühlmittel beispielsweise ein Kühlöl in den Hohlraum durch den Einlaß 4 eingeführt, wobei es im Hohlraum entlang des Weges



strömt. Während das Kühlmittel gleichmäßig die Stirnflächen jeden Magnetkernes 6 kühlt, wird es über dem Auslaß 5 abgeführt und über eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Fig. 16 zeigt in einer Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 15, wobei das isolierende Kühlmittelführungsringelement 129 dargestellt ist, das einen inneren zylindrischen Teil und einen äußeren zylindrischen Teil aufweist, die in einem Stück über einen radialen Abstandshalter miteinander verbunden sind. Da eine Nut des inneren zylindrischen Teils und eine Nut des äußeren zylindrischen Teils nahe der gleichen radialen Position angeordnet sind und da diese Nuten durch den radialen Abstandshalter von einander getrennt sind strömt, das Kühlmittel im wesentlichen über den gesamten Außenumfang des Magnetkernes. In Fig. 16 strömt das Kühlmittel in Umfangsrichtung von innen nach außen. Das isolierende Kühlmittelführungsringelement 130, das in Fig. 17 dargestellt ist, hat im wesentlichen den gleichen Aufbau wie das isolierende Kühlmittelführungsringelement 129 mit der Ausnahme der axialen Richtung der Nut. Bei dem isolierenden Kühlmittelführungsringelement 130 strömt das Kühlmittel in Umfangsrichtung von außen nach innen. Dementsprechend stehen die Stirnflächen jedes Magnetkernes 6 für die größtmögliche Zeitdauer mit dem Kühlmittel in Kontakt, was bedeutet, daß der höchstmögliche Kühlungswirkungsgrad erzielt werden kann. Das Kühlmittel strömt somit durch alle Räume zwischen den Magnetkernen 6 über im wesentlichen den längsten Weg



Bei Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel der Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei einer herkömmlichen Sättigungsdrossel gemessen, die in Fig. 30 dargestellt ist. Bei dieser Messung waren beide Sättigungsdrosseln in eine KrF-Excimer-Laservorrichtung mit der in Fig. 27 dargestellten Schaltung eingebaut. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 11 dargestellt.

Tabelle 11 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung: V&sub1;= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Sättigungsdrossel (in Fig. 15 und Fig. 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Folgefrequenz: 3 kHz.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine extrem kleine Änderung im Kompressionsverhältnis gegenüber der Zeit erhalten, so daß die Sättigungsdrossel ausreichende Eigenschaften für ihren Einsatz in der Praxis zeigt.

Mit den gleichen Vorrichtungen und unter denselben Bedingungen wie bei Tabelle 11 wurden die Beeinträchtigungen der Eigenschaften nach wiederholten Betriebsphasen ermittelt. Bei diesem Versuch wurde jede Sättigungsdrossel über 5 Minuten betrieben, über eine ausreichende Zeitdauer abgekühlt und dann erneut betrieben, wobei dieser Vorgang wiederholt wurde. Bei jeder erneuten Inbetriebnahme wurde das Kompressionsverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 12 dargestellt.

Tabelle 12 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung: Vi= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 15 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Sättigungsdrossel (in Fig. 15 und Fig. 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m.

Folgefrequenz: 3 kHz.

Betriebszeit bei jedem Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung hängt das Kompressionsverhältnis nicht von der Anzahl der Betriebsphasen ab, während bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel die magnetischen Eigenschaften durch die Hitzeflecken beeinträchtigt werden, die im Inneren der Magnetkerne während des Betriebes erzeugt werden.

Fig. 18 zeigt eine Sättigungsdrossel als weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 18 sind ein Eingangsanschluß 141, ein innerer zylindrischer Leiter 142 mit einem ovalen oder rennbahnförmigen Querschnitt, ein Ausgangsanschluß 143, Masseanschlüsse 114a, 144b, ein äußerer zylindrischer Leiter 145 mit einem ovalen Querschnitt, Masseanschlüsse 146a, 146b, ein Einlaß 147 für ein Kühlmittel, ein Auslaß 148 für ein Kühlmittel, mehrere gewickelte Magnetkerne 149 in Form einer Rennbahn, von denen jeder beispielsweise aus einem amorphen Magnetband auf Co-Basis und einem Isolierband wie beispielsweise einem Polyethylen-Terephthalat-Folienband besteht, isolierende Ringelemente 150, 151 mit jeweils einem Weg, durch den das Kühlmittel hindurch gehen kann, isolierende Kühlmittelführungsringelemente 152, 153, 154, 155, die das Kühlmittel so führen, daß es in Umfangsrichtung an den Stirnflächen der Magnetkerne entlang strömt, und isolierende Dichtungselemente 156, 157 dargestellt, die elektrisch die beiden zylindrischen Leiter 142, 145 isolieren und den Hohlraum abdichten, der von den koaxial angeordneten zylindrischen Leitern 142, 145 begrenzt wird. Bei dieser Sättigungsdrossel wird ein Kühlmittel wie beispielsweise Kühlöl in den Hohlraum über den Einlaß 147 eingeführt, wobei es im Hohlraum längs des Weges



strömt. Während das Kühlmittel die Stirnflächen jedes Magnetkernes 149 gleichmäßig kühlt, wird es über den Auslaß 148 abgeführt und durch eine nicht dargestellte Pumpe rückgeführt.

Fig. 19 zeigt in einer Querschnittsansicht längs der Linie A-A in Fig. 18 ein inneres isolierendes Kühlmittelführungsringelement 152 mit einer Nut, durch die das Kühlmittel hindurch gehen kann, und ein äußeres isolierendes Kühlmittelführungsringelement 153 mit einer Nut, durch die das Kühlmittel hindurch gehen kann. Da diese Nuten diametral einander gegenüber angeordnet sind, strömt das Kühlmittel im wesentlichen über den gesamten Außenumfang des Magnetkernes. In Fig. 19 strömt das Kühlmittel in Umfangsrichtung von innen nach außen. Bei der in Fig. 20 dargestellten Ausbildung weisen das innere und das äußere Kühlmittelführungsringelement 154, 155 eine Nut jeweils auf wobei die beiden Nuten diametral einander gegenüber angeordnet sind, wie es bei der in Fig. 19 dargestellten Ausbildung der Fall ist. Die Nuten sind jedoch direkt entgegengesetzt zu den Nuten der Kühlmittelführungsringelemente 152, 153 gerichtet. In Fig. 20 strömt daher das Kühlmittel in Umfangsrichtung von außen nach innen. Die Stirnflächen jedes Magnetkernes 149 stehen daher mit dem Kühlmittel über die größtmögliche Zeitdauer in Kontakt, was bedeutet, daß der höchstmögliche Kühlungswirkungsgrad erzielt werden kann. Das Kühlmittel strömt somit durch alle Räume zwischen den Magnetkernen 149 im wesentlichen über den längsten Weg



Bei Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 18 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei der in Fig. 30 dargestellten herkömmlichen Sättigungsdrossel gemessen. Bei dieser Messung waren beide Sättigungsdrosseln in eine KrF-Excimer-Laservorrichtung mit der in Fig. 27 dargestellten Schaltung eingebaut. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 13 dargestellt.

Tabelle 13 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung Vi= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 30 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Sättigungsdrossel (in Fig. 18 und Fig. 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jeder Sättigungsdrossel: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 1.0 m

Folgefrequenz: 3 kHz.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine extrem kleine Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit erhalten, so daß die Sättigungsdrossel ausreichende Eigenschaften für ihren Einsatz in der Praxis zeigt.

Mit den gleichen Vorrichtungen und unter denselben Bindungen wie bei Tabelle 13 wurde die Beeinträchtigung der Eigenschaften nach wiederholten Arbeitsphasen ermittelt. Bei diesem Versuch wurde jede Sättigungsdrossel über 5 Minuten betrieben, über eine ausreichende Zeitdauer abgekühlt und dann erneut betrieben, wobei dieser Arbeitsvorgang wiederholt wurde. Bei jeder erneuten Inbetriebnahme wurde das Kompressionsverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 14 dargestellt.

Tabelle 14 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung: Vi= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 30 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Sättigungsdrossel (in Fig. 18 und Fig. 30 jeweils dargestellt)

Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 1.0 m

Folgefrequenz: 3 kHz.

Betriebszeit bei jedem Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung hängt das Kompressionsverhältnis nicht von der Anzahl der Betriebsphasen ab, während bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel die magnetischen Eigenschaften durch die Hitzeflecken beeinträchtigt werden, die im Inneren der Magnetkerne während des Betriebes erzeugt werden.

Fig. 22 zeigt eine Sättigungsdrossel als weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung. In Fig. 22 dargestellte Sättigungsdrossel umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 171 und zwei isolierende Dichtungsplatten 180, die über Bolzen 170 am zylindrischen Gehäuse 171 befestigt sind. Jede isolierende Dichtungsplatte 180 ist mit zwei Anschlüssen 161 oder 169 versehen. Wenn die Anschlüsse 161 Eingangsanschlüsse sind, dann sind die Anschlüsse 169 Ausgangsanschlüsse und umgekehrt. Die Anschlüsse 161 sind mit einer leitenden scheibenförmigen Platte 162 verbunden, an die eine Anschlußklemme 163 geschraubt ist. In ähnlicher Weise sind die Anschlüsse 169 mit einer leitenden scheibenförmigen Platte 168 verbunden, an die eine Anschlußklemme 167 geschraubt ist.

Ein isolierender zylindrischer Kern 173 ist in der Mitte des zylindrischen Gehäuses 171 vorgesehen und beiden Enden des isolierenden zylindrischen Kerns 173 sind durch die Anschlüsse 161, 169, die als Schrauben dienen, an den leitenden scheibenförmigen Platten 162, 168 befestigt. Um den isolierenden zylindrischen Kern 173 herum ist ein isolierendes zylindrisches Element 174 vorgesehen, das im wesentlichen über die gesamte Länge des isolierenden zylindrischen Kerns 173 verläuft. Das isolierende zylindrische Element 174 ist über zwei Isolierringe 175 festgelegt oder befestigt, von denen jeder zwischen einem Ende des isolierenden zylindrischen Elementes 174 und einer isolierenden scheibenförmigen Platte 162, 168 angeordnet ist.

Mehrere gewickelte Magnetkerne 172 sind am isolierenden zylindrischen Element 174 befestigt, wobei jede ihrer Außenflächen am zylindrischen Gehäuse 171 über ein weiteres isolierendes Ringelement 177 befestigt ist, das mit einer Öffnung oder mit einer Nut versehen ist. Eine Nut eines äußeren isolierenden Ringelementes 177 ist diametral einer Nut des benachbarten äußeren isolierenden Ringelementes gegenüber angeordnet. Weiterhin sind ein innerer isolierender Ringabstandshalter 176 und ein äußerer isolierender Ringabstandshalter 183 zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen 172 angeordnet, wobei der äußere isolierende Ringabstandshalter 183 mit zwei Öffnungen oder Nuten versehen ist, die diametral einander gegenüber angeordnet sind. Die äußeren isolierenden Ringabstandshalter 183 sind durch zwei Ringelemente 178 festgelegt oder befestigt, von denen jeder zwischen dem äußeren isolierenden Ringabstandshalter und der isolierenden scheibenförmigen Platte 180 angeordnet ist.

Wie es in Fig. 24 dargestellt ist weisen das isolierende zylindrische Element 174 und das isolierende Ringelement 177 mehrere Löcher auf, die axial verlaufen, wobei ein Draht 165 für die Verdrahtung durch jedes Loch geht. Es sei darauf hingewiesen, daß zwei Drähte 165 für die Verdrahtung verwandt sind, wobei jeder Draht 165 um den gewickelten Magnetkern 172 in einem Halbkreis (180°) gewickelt ist. Wie es in den Fig. 22 und 23 dargestellt ist, sind die Enden 164 der beiden Drähte 165, von denen nur eines dargestellt ist, mit der Anschlußklemme 163 verbunden und sind die anderen Enden 166, von denen gleichfalls nur eines dargestellt ist, mit der Anschlußklemme 167 verbunden.

Das zylindrische Gehäuse 171 besteht vorzugsweise aus einem leitenden Material, so daß es als Masseanschluß dienen kann. Das zylindrische Gehäuse 171 ist mit einem Einlaß 181 für ein Kühlmittel und einem Auslaß 182 für ein Kühlmittel versehen.

Bei einer Sättigungsdrossel mit diesem Aufbau strömt das Kühlmittel in der Weise, wie es durch Pfeile in den Fig. 22 bis 26 angegeben ist. Wie es in den Fig. 22 bis 26 dargestellt ist, wird insbesondere das Kühlmittel in einen Zwischenraum zwischen der isolierenden scheibenförmigen Platte 180 und dem gewickelten Magnetkern 172 eingeführt, so daß es darin in Umfangsrichtung strömt. Es geht durch die Nut des äußeren isolierenden Ringabstandshalters 183 und die Nut des äußeren isolierenden Ringelementes 177 und wird in den nächsten Zwischenraum zwischen den benachbarten gewickelten Magnetkernen 172 eingeführt. Es strömt auch in Umfangsrichtung im nächsten Zwischenraum, wobei dieser Vorgang wiederholt wird. Das Kühlmittel wird schließlich über den Auslaß 182 abgeführt.

Da bei dieser Sättigungsdrossel die Drähte durch eine Vielzahl von Löchern gehen, die axial im isolierenden zylindrischen Element 174 und in den äußeren isolierenden Ringelementen 177 verlaufen, kann eine Vielzahl von Windungen erhalten werden, ohne die Strömung des Kühlmittels zu stören. Da darüber hinaus das Kühlmittel in Umfangsrichtung von einer Nut des äußeren isolierenden Ringabstandshalters 183 zu einer Nut des gleichen äußeren isolierenden Ringabstandshalters 183 in jedem Zwischenraum strömt, werden die Stirnflächen der gewickelten Magnetkerne wirksam gekühlt.

Bei Silikonöl mit einer Viskosität von 5 mm²/s als Kühlöl wurde die Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit bei dem in Fig. 22 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Sättigungsdrossel für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung und bei der herkömmlichen Drossel mit dem gleichen Aufbau wie in Fig. 12 allerdings mit der Ausnahme, daß keine Kühlmittelführungseinrichtung aus äußeren isolierenden Ringelementen 177 und äußeren Ringabstandshaltern 183 vorgesehen war, gemessen. Bei dieser Messung waren die beiden Sättigungsdrosseln in eine TEA-CO&sub2;-Laservorrichtung d. h., einer Laservorrichtung mit transversaler Erregung und Außenluftdruck eingebaut, die die in Fig. 27 dargestellte Schaltung aufweist. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 15 wiedergegeben.

Tabelle 15 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Eingangsspannung Vi= 30 kV Gleichspannung

Kapazität: 30 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Beide Sättigungsdrosseln: Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m

Folgefrequenz: 3 kHz.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wurde eine extrem kleine Änderung des Kompressionsverhältnisses gegenüber der Zeit beobachtet, so daß die Sättigungsdrossel ausreichende Eigenschaften für ihren Einsatz in der Praxis hat.

Mit den gleichen Vorrichtungen und unter denselben Bedingungen wie bei Tabelle 15 wurde die Beeinträchtigung der Eigenschaften nach wiederholten Betriebsphasen ermittelt. Bei diesem Versuch wurde jede Sättigungsdrossel über 5 Minuten betrieben, über eine ausreichende Zeitdauer abgekühlt und dann erneut betrieben, wobei dieser Vorgang wiederholt wurde. Zu jedem Zeitpunkt der erneuten Inbetriebnahme wurde das Kompressionsverhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 16 dargestellt.

Tabelle 16 Kompressionsverhältnis


Versuchsbedingungen:

Kapazität: 30 nF für die Kondensatoren 206, 207, 209

Beide Sättigungsdrosseln: Magnetband jedes Magnetkernes: amorphes Magnetband auf Co-Basis.

Anzahl der Magnetkerne: 4.

Wirkungsquerschnitt jedes Magnetkernes: 1.2×10-3

Mittlere magnetische Weglänge: 380×10-3 m

Folgefrequenz: 3 kHz.

Betriebszeit bei jedem Zyklus: 5 Minuten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung hängt das Kompressionsverhältnis nicht von der Anzahl der Betriebsphasen ab, während bei der herkömmlichen Sättigungsdrossel die magnetischen Eigenschaften durch die Hitzeflecken beeinträchtigt werden, die im Inneren der Magnetkerne während des Betriebes erzeugt werden.

Da in der oben im einzelnen beschriebenen Weise die gewickelten Magnetkerne bei der erfindungsgemäßen Ausbildung wirksam gekühlt werden, können ein Temperaturanstieg des Magnetkernes und damit die Bildung von Hitzeflecken vermieden werden.

Wenn insbesondere die gewickelten Magnetkerne aus amorphen Magnetbändern mit laminierten Isolierschichten bestehen, dann ist die Beeinträchtigung ihrer magnetischen Eigenschaften irreversibel. Es ist deshalb außerordentlich wichtig, die Erzeugung von Hitzeflecken im Inneren der Magnetkerne zu vermeiden. Obwohl ein mit einer Isolierschicht laminiertes Magnetband kaum von seiner Umfangsfläche aus gekühlt werden kann, kann ein gewickelter Magnetkern ohne Schwierigkeiten von seinem axialen Ende aus gekühlt werden, da die seitlichen Enden des Magnetbandes an den axialen Enden des gewickelten Magnetkernes freiliegen. Die Art, in der das Kühlmittel bei der erfindungsgemäßen magnetischen Einrichtung strömt, ist daher außerordentlich wirksam zur Erzielung eines hohen Kühlungswirkungsgrades.

Aufgrund der obigen Konstruktion ist die erfindungsgemäße magnetische Einrichtung weniger empfänglich für Beeinträchtigungen ihrer magnetischen Eigenschaften selbst nach Betriebsphasen mit hoher Folgefrequenz. Sie kann daher wiederholt für eine lange Zeitdauer benutzt werden.

Die erfindungsgemäße magnetische Einrichtung kann nicht nur als Sättigungsdrossel, sondern auch als Transformator, Beschleunigerzelle bei Linearinduktionsbeschleunigern, Drosselspulen usw. eingesetzt werden, um die gleichen Wirkungen zu erhalten.


Anspruch[de]
  1. 1. Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gekennzeichnet durch
    1. (a) wenigstens einen zylindrischen Leiter (2), der einen Hohlraum begrenzt, wobei der zylindrische Leiter (2) mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß (1, 3) und einem Einlaß (4) und einem Auslaß (5) für ein Kühlmittel versehen ist,
    2. (b) wenigstens ein Dichtungselement (11), das am zylindrischen Leiter (2) befestigt ist,
    3. (c) eine Vielzahl von gewickelten Magnetkernen (6), die jeweils aus einem Magnetband bestehen, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne (6) am zylindrischen Leiter (2) mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gewisser Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) gebildet ist, und
    4. (d) ein äußeres Ringelement (7, 8), das zwischen den Magnetkernen (6) und dem zylindrischen Leiter (2) jeweils angeordnet ist und wenigstens einen Weg aufweist, durch den das Kühlmittel strömen kann, so daß das Kühlmittel in einer radialen Richtung oder in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes (6) in jedem Zwischenraum zwischen den benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) strömt.
  2. 2. Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gekennzeichnet durch
    1. (a) einen zylindrischen Koaxialleiter (2) mit einer inneren zylindrischen Wand (2b) und einer äußeren zylindrischen Wand (2a), zwischen denen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der zylindrische Koaxialleiter (2) mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß (1, 3) und einem Einlaß (4) und einem Auslaß (5) für ein Kühlmittel versehen ist,
    2. (b) ein isolierendes Dichtungselement (11), das am zylindrischen Koaxialleiter (2) befestigt ist um den Hohlraum abzudichten, und
    3. (c) mehrere gewickelte Magnetkerne (6), von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne (6) im Hohlraum über äußere isolierende Ringelemente und innere isolierende Ringelemente (7, 8) mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gewisser Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) gebildet ist und wobei die inneren und die äußeren isolierenden Ringelemente (7, 8) abwechselnd Wege aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurch strömen kann, so daß das Kühlmittel in einer radialen Richtung jedes gewickelten Magnetkernes (6) in jedem Raum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) strömt.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselemente (9, 10), die abwechselnd in jedem Raum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) angeordnet sind, wobei die inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente (9, 10) jeweils eine Vielzahl von Nuten aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurch gehen kann.
  4. 4. Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gekennzeichnet durch
    1. (a) einen zylindrischen Koaxialleiter (2) mit einer inneren zylindrischen Wand (2b) und einer äußeren zylindrischen Wand (2a), zwischen denen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der zylindrische Koaxialleiter (2) mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß (1, 3) und einem Einlaß (4) und einem Auslaß (5) für ein Kühlmittel versehen ist,
    2. (b) ein isolierendes Dichtungselement (11), das am zylindrischen Koaxialleiter (2) befestigt ist, um den Hohlraum abzudichten,
    3. (c) mehrere Magnetkernanordnungen (6), von denen jede aus mehreren gewickelten Magnetkernen (6a, 6b, 6c) besteht, die radial mit einem gegebenen Zwischenraum zwischen radial benachbarten gewickelten Magnetkernen angeordnet sind, wobei jeder gewickelte Magnetkern (6a, 6b, 6c) aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist und die Magnetkernanordnungen (6) im Hohlraum mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gewisser Zwischenraum zwischen axial benachbarten Magnetkernanordnungen (6) gebildet ist, und
    4. (d) mehrere scheibenförmige isolierende Kühlmittelführungselemente (13) von denen jedes eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen zwischen den radial benachbarten Zwischenräumen der Magnetkernanordnungen (6) angeordnet sind, so daß das Kühlmittel in einer radialen Richtung jedes gewickelten Magnetkernes in jedem Zwischenraum zwischen axial benachbarten Magnetkernanordnungen (6) strömt.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetband ein amorphes Magnetband ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetband ein amorphes Magnetband ist.
  7. 7. Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gekennzeichnet durch
    1. (a) einen zylindrischen Koaxialleiter (2) mit einer inneren zylindrischen Wand (2b) und einer äußeren zylindrischen Wand (2a), zwischen denen ein Hohlraum begrenzt ist, wobei der zylindrische Koaxialleiter (2) mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß (1, 3) und einem Einlaß (4) und einem Auslaß (5) für ein Kühlmittel versehen ist,
    2. (b) ein isolierendes Dichtungselement (11), das am zylindrischen Koaxialleiter (2) befestigt ist, um den Hohlraum abzudichten,
    3. (c) mehrere gewickelte Magnetkerne (6), von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne (6) im Hohlraum über äußere und innere isolierende Ringelemente (7, 8) mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gegebener Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) gebildet ist, und wobei die inneren und äußeren isolierenden Ringelemente (7, 8) abwechselnd Wege aufweisen, durch die das Kühlmittel strömen kann, und
    4. (d) innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselemente (9, 10) die in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (6) angeordnet sind, wobei die inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente (9, 10) jeweils eine Nut aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurch strömen kann, und die Nuten der inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente (9, 10) in jedem Zwischenraum im wesentlichen an diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, so daß das Kühlmittel in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes (6) strömt.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nuten der inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente (9, 10) nahe an einem Radius des gewickelten Magnetkernes (6) angeordnet sind und daß eine Trennplatte in einem Stück zwischen dem inneren isolierenden Kühlmittelführungselement (9) und dem äußeren isolierenden Kühlmittelführungselement (10) vorgesehen ist, um die beiden Nuten in jedem Zwischenraum zu trennen, so daß das Kühlmittel im wesentlichen in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes (6) in jedem Zwischenraum strömt.
  9. 9. Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gekennzeichnet durch
    1. (a) einen inneren und einen äußeren zylindrischen Leiter (142, 145), die koaxial angeordnet sind und dazwischen einen Hohlraum begrenzen, wobei der äußere zylindrische Leiter (145) mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluß und einem Einlaß (147) und einem Auslaß (148) für ein Kühlmittel versehen ist,
    2. (b) zwei isolierende Dichtungselemente (156, 157), die am inneren und am äußeren zylindrischen Leiter (142, 145) befestigt sind, um den Hohlraum abzudichten,
    3. (c) mehrere gewickelte Magnetkerne (149), von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne (149) im Hohlraum über äußere und innere isolierende Ringelemente (150, 151) mit einem derartigen regelmäßigen Abstand befestigt sind, daß ein gewisser Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (149) gebildet ist, und wobei die inneren und äußeren isolierenden Ringelemente (150, 151) abwechselnd Wege aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurchströmen kann, und
    4. (d) innere und äußere isolierende Kühlmittelführungselemente (152 bis 155), die in jedem Raum zwischen den benachbarten gewickelten Magnetkernen (149) angeordnet sind, wobei die inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente (152 bis 155) jeweils eine Nut aufweisen, durch die das Kühlmittel hindurchströmen kann, und die Nuten der inneren und äußeren isolierenden Kühlmittelführungselemente (152 bis 155) in jedem Zwischenraum im wesentlichen an diametral gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, so daß das Kühlmittel in Umfangsrichtung jedes gewickelten Magnetkernes (149) strömt.
  10. 10. Magnetische Einrichtung für eine Hochspannungsimpulsgeneratorvorrichtung gekennzeichnet durch
    1. (a) ein zylindrisches Gehäuse (171), das mit einem Einlaß und einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen ist,
    2. (b) zwei isolierenden Platten (180), die an beiden Enden des zylindrischen Gehäuses (171) befestigt sind, um einen Hohlraum zu begrenzen, wobei jede isolierende Platte (180) mit wenigstens einem Anschluß (161, 169) für eine Wicklung versehen ist,
    3. (c) ein inneres isolierendes zylindrisches Element (174), das im zylindrischen Gehäuse (171) axial verläuft und mehrere Löcher aufweist, die axial verlaufen,
    4. (d) mehrere gewickelte Magnetkerne (172), von denen jeder aus einem Magnetband besteht, das mit einer Isolierschicht laminiert ist, wobei die gewickelten Magnetkerne (172) an dem inneren isolierenden zylindrischen Element (174) mit einem gegebenen Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (172) befestigt sind,
    5. (e) mehrere äußere isolierende Ringelemente (177), von denen jedes zwischen einem gewickelten Magnetkern (172) und dem zylindrischen Gehäuse (171) angeordnet ist, wobei die äußeren isolierenden Ringelemente (177) mit einer Vielzahl von axial verlaufenden Löchern versehen sind,
    6. (f) mehrere äußere isolierende Ringabstandshalter (183), von denen jeder zwei Nuten aufweist, die diametral aneinander gegenüber angeordnet sind, und
    7. (g) wenigstens eine Wicklung mit einer Vielzahl von Windungen, die durch die Löcher des inneren isolierenden zylindrischen Elementes (174) und der äußeren isolierenden Ringelemente (177) gehen, so daß ein Kühlmittel, das in den Hohlraum durch den Einlaß eingeführt wird, in Umfangsrichtung von einer Nut zur anderen Nut des äußeren isolierenden Ringabstandhalters (183) in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten gewickelten Magnetkernen (172) strömt.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse (171) aus einem leitenden Material besteht, so daß es als Masseanschluß dient.






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