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Dokumentenidentifikation DE4039894A1 09.04.1992
Titel Flachspule
Anmelder Nippon Filcon Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Shibata, Yoshiaki, Inagi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Münzhuber, R., Dipl.-Phys., 8000 München; Boehmert, A., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Stahlberg, W., Rechtsanw.; Hoormann, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., 2800 Bremen; Goddar, H., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Liesegang, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München; Kuntze, W.; Kouker, L., Dr., Rechtsanwälte; Winkler, A., Dr.rer.nat., 2800 Bremen; Busch, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, O-7010 Leipzig; Huth, M., Rechtsanw., 2800 Bremen
DE-Anmeldedatum 11.12.1990
DE-Aktenzeichen 4039894
Offenlegungstag 09.04.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.04.1992
IPC-Hauptklasse H01F 7/20
IPC-Nebenklasse H01F 7/22   H05K 1/16   
IPC additional class // G01R 33/38,H02K 3/26,H01B 12/00  
Zusammenfassung Es wird eine Flachspule (10) vorgeschlagen, die aus einem isolierenden Träger (12) aus einem Material, das nicht geätzt werden kann, besteht. Wenigstens eine Spule (14) ist auf einer Fläche des isolierenden Trägers (12) durch Ätzen einer auf die Oberfläche des isolierenden Trägers aufgeklebten leitfähigen Blattes gebildet. Die Spule hat eine vorgegebene Dicke, die die Leitung eines vorgegebenen elektrischen Stroms ermöglicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Flachfolie, insbesondere eine Flachfolie zur Verwendung mit einer supraleitenden Vorrichtung.

Übliche Flachfolien, wie sie in kleinen Elektromotoren verwendet werden, werden in dem japanischen Patent 63 22 646 beschrieben. Die übliche Flachfolie weist einen isolierenden Träger und eine Leiterspule auf, die auf dem isolierenden Träger ausgebildet ist. Die Leiterspule ist in der Gesamtform quadratisch und hat Kerben mit einem Abstand mehrerer 10 µm Abstand relativ zueinander. Die Folie hat eine Dicke von einigen 10 µm bis 1 mm und eine Breite von einigen 100 mm.

Bei der Herstellung der üblichen Flachfolie wird eine Leitschicht auf dem isolierenden Träger durch Verdampfen eines leitfähigen Materials aus einer glasförmigen Phase, einer flüssigen Phase usw. gebildet. Sodann wird das rechteckige Gebilde durch Ätzen eines spiralförmigen Musters gebildet. Bei der üblichen, in dem kleinen Elektromotor verwendeten Flachfolie werden eine Mehrzahl von Flachfolien aufeinander gelegt und miteinander in Serie verbunden. Ein magnetischer Fluß wird um die Flachfolien durch Anlegen eines elektrischen Stromes auf die Flachfolien erzeugt, der kleine Elektromotor wird mit einem Drehmoment angetrieben, der durch den magnetischen Fluß erzeugt wird. Die magnetische Flußdichte ist proportional einer Amperewicklung (dem Produkt der Anzahl von Wicklungen der Leiterspule und einem elektrischen Strom, der durch die Leiterspule fließt).

Übliche Flachfolien können jedoch nicht für eine Vorrichtung verwendet werden, die mit einem großen elektrischen Strom beschickt wird, da der Querschnitt der Leitfolie eng ist, da die leitende Schicht durch Aufdampfen gebildet wird. Infolgedessen kann die Vorrichtung nicht für eine supraleitende Vorrichtung, etwa einem NNR-CT (Computertomograph) (MRI) einen Linearmotor usw. verwendet werden. Da die supraleitende Folie keinen Widerstand in dem supraleitenden Zustand hat, braucht die Querschnittsfläche der Folie nur klein zu sein. Bei dem normalleitenden Zustand ist es jedoch erforderlich, daß die supraleitende Leiterspule einen großen Querschnitt hat, um die Übertragung eines großen elektrischen Stromes zu ermöglichen, neben der Eigenschaft eines geringen Widerstands.

Die bekannte Flachfolie hat weiter den Nachteil, daß die Flachfolie nicht mit einer hohen Produktivität erzeugt werden kann, da die Fabrikationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Aufdampfen, das nicht mit hoher Geschwindigkeit geschehen kann, begrenzt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Flachspule nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht, die eine Flachfolie nach einer Abwandlung des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Flachfolie nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Magnetbahn-Anordnung, in dem eine Flachspule nach der Erfindung verwendet wird, und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Flachfolie nach einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels von Fig. 1.

Fig. 1 ist eine Draufsicht einer Flachfolie nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y von Fig. 1. Die Flachfolie 10 weist einen isolierenden Träger 12 auf, Leiterspulen 14 aus leitfähigen Schichten sind auf beiden Oberflächen des isolierenden Trägers 12 aufgebracht.

Der isolierende Träger 12 besteht aus einem flexiblen Glasepoxidharz und ist rechteckig ausgebildet. Der isolierende Träger 12 hat eine Dicke von 0,4 mm und hat eine Größe von 1200 mm×700 mm. Das isolierende Substrat 12 kann statt aus Glasepoxidharz aus einem anderen Material gefertigt sein, solange dieses isolierende Eigenschaften hat, flexibel und nicht ätzbar ist. Die Größe des isolierenden Trägers 12 ist nicht auf die genannte Größe beschränkt.

Die Leiterspule 14 ist spiralig ausgebildet durch Formen einer Spiralkerbe 18 auf einer Kupferplatte 16 durch Ätzen. Die Kupferplatte 16 hat eine Dicke von 1,2 mm und ist auf die beiden Flächen des isolierenden Trägers durch einen thermoplastischen Klebstoff aufgeklebt. Die Kupferplatte 16 ist dicker als der isolierende Träger 12. Aluminium kann statt Kupfer als Material für die Leiterspule 14 verwendet werden. Die Abstände der Spiralkerbe 18 sind in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlich, d. h. links und rechts enger und oben und unten (gesehen in Fig. 1) größer. Die magnetische Flußdichte ist daher in den beiden Richtungen unterschiedlich, wenn die Flachspule 10 gebogen verwendet wird. Die Flachfolie ist in einem MRI und einem Linearmotor verwendbar.

Die Leiterspulen 14, die auf den beiden Flächen des isolierenden Trägers 12 ausgebildet sind, haben eine übereinstimmende Anzahl von Wicklungen. Es wird vorgeschlagen, daß eine Anzahl von Wicklungen der Leiterspule 14 auf der Deckfläche N1 ist und daß die auf der Bodenfläche N2 ist (N1>N2). Die Wicklungen der beiden Leiterspulen 14 kann N1+N2, N1-N2, N1 und N2 sein durch Steuern der Polarität eines elektrischen Stromes, der auf die Leiterspulen 14 aufgegeben wird und durch die Verwendung einer der beiden Leiterspulen 14. Die Anzahl von Wicklungen kann auf der Deckfläche anders als auf der Bodenfläche sein.

Bei der Erfindung können die Muster der Leiterspulen zwischen der Deckfläche und der Bodenfläche des isolierenden Trägers unterschiedlich sein. Es ist daher möglich, daß die Verteilung der magnetischen Flußdichte zwischen der Deckfläche und der Bodenfläche des isolierenden Trägers 12 unterschiedlich ist.

Die Dicke der Kupferplatte 16 ist nicht auf die oben angegebenen 1,2 mm begrenzt. Die Dicke soll jedoch zwischen 1,0 mm bis 3,0 mm betragen, da bei einer Dicke der Kupferplatte von weniger als 1,0 mm die Breite der Leiterspule 14 groß sein muß, um einen ausreichenden Stromfluß zu ermöglichen. Die Flachspule wird zu groß. Wenn, andererseits, die Dicke der Kupferplatte mehr als 3,0 mm beträgt, ist es unmöglich, die Leiterspule 14 mit hoher Genauigkeit durch Ätzen zu bilden.

Bei der Herstellung der Flachfolie 10 wird zunächst der thermoplastische Klebstoff auf die beiden Oberflächen des isolierenden Trägers 12 aufgebracht. Die Kupferplatte 16 wird zur Verbindung unter Hitze auf den thermoplastischen Klebstoff aufgebracht. Die Genauigkeit der Positionierung zwischen dem isolierenden Träger 12 und der Kupferplatte 16 ist relativ hoch. Als nächstes wird eine (nicht gezeigte) lichtempfindliche Schicht auf die Kupferplatte 16 aufgebracht und sodann in einem spiralförmigen Muster belichtet. Sodann wird die Spiralkerbe 18 durch Ätzen ausgebildet, so daß eine Flachfolie 10 mit einer Spiralspule 14 hergestellt wird.

Die so hergestellte Flachfolie 10 wird in gebogener Form oder in flacher Form verwendet. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden der isolierende Träger 12 und die Kupferplatte 16 auch bei Verwendung in gebogener Form nicht getrennt, da sie fest miteinander laminiert sind. Weiter ist es bei dem Ausführungsbeispiel möglich, daß die Leiterspule 14 eine andere geeignete Form hat, da die Spiralkerbe 18 durch Ätzen gebildet wird. Die Produktivität der Flachfolie 10 ist gegenüber der üblichen weit verbessert.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Flachfolie nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Flachfolie 20 hat zwei Blätter von Leiterspulen 14a, 14b, die in ihrer Dicke unterschiedlich sind. Die Leiterspule 14a, die auf der Oberfläche des isolierenden Trägers ausgebildet ist, ist dicker als die Leiterspule 14b, die auf der Bodenfläche ausgebildet ist. Die Flußdichte ist daher zwischen der Deckfläche und der Bodenfläche des isolierenden Trägers 12 unterschiedlich.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer Flachfolie 30 nach einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Flachfolie 30 nach dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat eine Leiterspule 14, die nur auf der einen Fläche des isolierenden Trägers ausgebildet ist.

Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Magnetbahnfahrzeugs 50, in dem eine supraleitende Leiterspule 60 nach der Erfindung verwendet wird. Das Linearmotorfahrzeug 50 weist supraleitende Spulen 60, dauerhafte Stromschalter 62, Leistungsanschlüsse 64 zum Anlegen von elektrischer Spannung an die supraleitenden Spulen 60, ein Kühlelement 66, einen Heliumtank 68 und flüssiges Helium 70 zum Kühlen der supraleitenden Spulen 60 auf.

Die supraleitende Spule 60 besteht aus einer Niobium/Titan-Legierung, Triniobiumstannid, Trivanadiumgallid oder dgl. Wenn Trivanadiumgallid verwendet wird, ist Kupfer beigegeben. Das Linearmotorfahrzeug 50 wird zum Schweben angehoben und durch Erzeugen eines starken elektrischen Feldes um die supraleitenden Spulen 60.

Die Flachspule nach der vorliegenden Erfindung kann auch in einem medizinischen Strahlradiator (nicht gezeigt), einem NNR-CT (nicht gezeigt) usw. verwendet werden. Bei dem Strahlradiator strahlen die Strahlen in einem Winkel von 120° von dem Generator, die Strahlen werden von diesem Winkel in eine horizontale Richtung durch eine erste supraleitende Folie abgelenkt und werden sodann von der horizontalen Richtung in eine vertikale Richtung durch eine zweite supraleitende Spule abgelenkt, so daß die Strahlen auf einen bestimmten Teil eines Patienten gerichtet werden.

Supraleitende Flachfolien eines NNR-CT werden um den Patienten herum angeordnet. Wenn ein elektrischer Strom auf die supraleitenden Folien aufgegeben wird, wird ein elektrisches Feld auf einen Atomkern mit einem magnetischen Moment aufgebracht, der Atomkern schwingt in Resonanz. Sodann wird das Innere des Körpers des Patienten durch Erkennen der freigegebenen Energie und der Relaxationszeit beobachtet.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel zur Vereinfachung und Klarheit der Offenbarung erörtert worden ist, sind die Ansprüche nicht darauf beschränkt. Alternative Konstruktionen, die dem Fachmann verständlich sind, fallen in die Lehre der vorliegenden Erfindung. Das Muster der Spule 14 ist nicht auf ein elliptisches Muster beschränkt, wie dies Fig. 1 zeigt. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht einer Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Flachfolie. Die Flachspule 40 hat dabei eine rechteckig spiralig verlaufende Leiterspule 42.

Weiter können die Dicke der Leiterspule und das Material der Leiterspule sowie das Material des isolierenden Trägers geändert werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Flachspule, gekennzeichnet durch.:
    1. - einen isolierenden Träger (12) aus einem nicht geätzten Material und wenigstens einer Leiterspule (14), die durch Ätzen einer auf eine Seite des isolierenden Trägers (12) aufgeklebten leitenden Platte geformt ist,
    2. - wobei die Leiterspule (14) eine vorgegebene Dicke hat, um einen vorgegebenen elektrischen Strom zu leiten.
  2. 2. Flachspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leiterspule (14) aus einer Kupferplatte gebildet ist.
  3. 3. Flachspule nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leiterspule eine Dicke von 1,0 mm bis 3,0 mm aufweist.
  4. 4. Flachspule nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Leiterspule Abstände aufweist, die in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlich groß sind.
  5. 5. Flachspule nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Träger (12) in eine zylindrische Form gebogen werden kann.
  6. 6. Flachspule nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der beiden Seiten des isolierenden Trägers (12) jeweils eine Leiterspule (14) aufgebracht ist.
  7. 7. Flachspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterspulen (14a, 14b) in ihrer Dicke unterschiedlich sind.
  8. 8. Flachspule nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Leiterspulen (14a, 14b) unterschiedliche Muster aufweisen.
  9. 9. Flachspule nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterspulen aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  10. 10. Flachspule nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiterspulen eine unterschiedliche Anzahl von Wicklungen haben.






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