DE102007009204A1

DE102007009204A1 - Kühleinrichtung zur Anordnung zwischen zwei Gradientenspulenwicklungen einer Gradientenspule

Info

Publication number: DE102007009204A1
Application number: DE102007009204A
Authority: DE
Inventors: Johann Schuster; Lothar SCHÖN; Stefan Stocker
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2008-08-28
Also published as: US20080204179A1; US7884606B2

Abstract

Kühleinrichtung zur Anordnung zwischen zwei Gradientenspulenwicklungen einer Gradientenspule zum Abführen der bei Bestromung der Gradientenspulenwicklungen entstehenden Wärme mittels eines in der Kühleinrichtung durch einen oder mehrere Kühlmittelkanäle strömenden Kühlmittels, wobei die Kühleinrichtung (1) aus zwei miteinander verbundenen Folien (2, 3) aus thermoplastischem Material besteht, die unter Ausbildung von sich nach dem Verbinden zu einem eigenstabilen Kühlmittelkanal (6) ergänzenden Kühlmittelkanalabschnitten (4, 5) in einem thermischen Umformverfahren vorgeformt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zur Anordnung zwischen zwei Gradientenspulenwicklungen einer Gradientenspule zum Abführen der bei Bestromung der Gradientenspulenwicklungen entstehenden Wärme mittels eines in der Kühleinrichtung durch einen oder mehrere Kühlmittelkanäle strömenden Kühlmittels.
Gradientenspulen besitzen in an sich bekannter Weise mehrere in einer Harzmatrix, meist Epoxydharz vergossene Leiterstrukturen, die zur Erzeugung ortsaufgelöster dreiachsiger Magnetfelder bestromt werden. Gradientenströme von mehreren 100 A bei Spannungen bis zu 2 kV sind üblich und führen zu Verlustleistungen von 10 kW und mehr, die in Form von Wärme entstehen und abgeführt werden müssen. Deshalb werden Kühleinrichtungen in die Spule eingegossen, die, um die dissipative Leistung möglichst effektiv abführen zu können, zwischen die einzelnen Spulenlagen eingebettet werden. Der thermische Widerstand zwischen den Wärmequellen, also den Gradientenspulenwicklungen, zu den Wärmesenken, also dem Kühlmedium, sollte möglichst gering sein, weshalb der Abstand der Kühleinrichtungen zu den Spulenleitern so gering wie möglich bei möglichst großer Wärmetauscherfläche sein sollte.
Eine bekannte Kühleinrichtung besteht aus einer dünnen Trägerplatte, auf die mäanderförmig Kühlschläuche runden Querschnitts gewickelt werden. Durch Bohrungen in der Trägerplatte werden die Kühlschläuche, von denen pro Spule üblicherweise mehrere 100 m in mehreren parallelen Kühlkreisen benötigt werden, mit manuell durchzuführenden und zu verknotenden Wachsseidenschnüren fixiert. Die Kühlschläuche werden so verlegt, dass die Schlauchenden für den Wasserein- und -auslass unmittelbar nebeneinander platziert werden, an die nach Ver gießen der gesamten Gradientenspule entsprechende Anschlussstücke gesetzt werden.
Das manuelle Verbinden der Kühlschläuche mit der Trägerplatte ist sehr umständlich und zeitaufwändig und kostenintensiv, darüber hinaus ergibt sich aufgrund des runden Schlauchquerschnitts prinzipiell nur ein linienförmiger Kontakt zur Wärme erzeugenden Kupferleiterwicklung mit entsprechend schlechtem Wärmeübergang.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Kühleinrichtung anzugeben, die auf einfache Weise herstellbar ist und mit der eine gute Kühlleistung erreicht werden kann.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Kühleinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühleinrichtung aus zwei miteinander verbundenen Folien aus thermoplastischem Material besteht, die unter Ausbildung von sich nach dem Verbinden zu einem eigenstabilen Kühlmittelkanal ergänzenden Kühlmittelkanalabschnitten in einem thermischen Umformverfahren vorgeformt sind.
Die Erfindung lässt die einfache und kostengünstige Herstellung großflächiger Kühleinrichtungen zu. Erforderlich sind lediglich zwei größerflächige, vorgeformte Bauelemente in Form zweier Kunststofffolien aus thermoplastischem Material. Diese werden in einem thermischen Umformschritt lokal oder global erwärmt, um in einem geeigneten Umformverfahren Kanalabschnitte auszubilden, mithin also kanalartige Vertiefungen auszuformen. Die beiden Folien werden mit deckungsgleichen Kanalabschnittsgeometrien versehen, so dass, wenn die beiden Folien erfindungsgemäß übereinander gelegt und miteinander verbunden werden, die Kühlmittelkanalabschnitte sich ergänzen. Die Folien aus dem thermoplastischen Material sind in ihrer Stärke bzw. vom verwendeten Material her so gewählt, dass der Kühlmittelkanal eigenstabil ist, das heißt, er weist eine hinreichende Mindeststabilität auf und fällt nicht in sich zusammen.
Ersichtlich kann also die erfindungsgemäße Kühleinrichtung äußerst einfach hergestellt werden, nachdem lediglich die beiden Folien vorgeformt und miteinander verbunden werden müssen, wonach entweder unmittelbar der Einbau in die Gradientenspule und der Verguss erfolgen kann, oder zuvor noch die Anschlussstücke an die Kühlmittelein- und -auslässe angeschlossen werden.
Die Folien selbst sind bevorzugt durch Tiefziehen umgeformt, wozu eine entsprechende Tiefziehform erforderlich ist. Hierbei wird eine Folie lokal oder global erwärmt und über Vakuum und/oder Überdruck entsprechend der Formgeometrie verformt.
Nachdem Gradientenspulen üblicherweise einen zylindrischen Querschnitt aufweisen, muss auch eine Kühleinrichtung in einer entsprechend gebogenen Form integriert werden können. Bei der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ist, sofern diese aus ebenen Folien hergestellt wird und nach dem Folienverbinden ebenfalls eben ist, ein Biegen möglich. Denn die Folien bzw. die Kühleinrichtung bzw. der oder die Kühlmittelkanalwände weisen eine gewisse Elastizität auf, die ein Biegen der flächigen Kühleinrichtung um beispielsweise 90° oder 180° zulässt. Um dies zu unterstützen, kann ferner vorgesehen sein, dass zumindest bereichsweise ein Kühlmittelkanalabschnitt wenigstens einer Folie mit einer bei einer Biegebeanspruchung deformierbaren Struktur, insbesondere in Form von Rillen, versehen ist. Eine solche Struktur, beispielsweise ziehharmonikaartig, ist insbesondere im Bereich der randseitigen Sammelkanäle, so solche vorgesehen sind, und die um ihre Längsachse zu verbiegen sind, zweckmäßig, während in den anderen Bereichen üblicherweise die Verformbarkeit der Kanalwände ausreicht, um etwaige biegungsbedingte Dehnungen und Stauchungen ausgleichen zu können. Diese Struktur kann ohne weiteres während des thermischen Umformvorgangs erzeugt werden.
Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass die Kühleinrichtung von Haus aus eine eigenstabile definierte Bogenform aufweist. Hierbei werden Folien verwendet, denen bereits beim Umformen eine definierte Bogenform aufgeprägt wurde, beispielsweise eine 90°- oder 180°-Form. Die beiden vorgeformten und vorgebogenen Folien werden unter Überlappung der Kanalabschnitte übereinander gesetzt und miteinander verbunden, so dass auch die Kühleinrichtung gebogen ist. Diese Ausgestaltung bedingt zwei unterschiedliche Formen für die Herstellung der äußeren und inneren Folie.
In Weiterbildung der Erfindung kann im Bereich der Innenseite des oder der Kühlmittelkanäle zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruktur vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Längs- oder Querrillen, Noppen etc. Diese Oberflächenstruktur dient zum einen zur Erzeugung von Turbulenzen zur Verbesserung des Wärmeübergangs, zum anderen wird hierdurch auch die Wärmeübergangsoberfläche vergrößert. Diese Oberflächenstrukturierung sollte vor allem in Bereichen erfolgen, wo hohe Verlustleistungen abzuführen sind, worüber sich auch der Druckverlust minimieren lässt.
Wie beschrieben wird eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung bei Montage in eine Gradientenspule in die Vergussmasse eingegossen. Für eine feste Verbindung und zur Vermeidung der Bildung von Hohlräumen und dergleichen ist es zweckmäßig, wenn im Verbindungsbereich der Folien Durchbrechungen zur Ermöglichung des Durchtritts einer beim Herstellen einer Gradientenspule verwendeten Vergussmasse vorgesehen sind. Die Vergussmasse, die im flüssigen Zustand vergossen wird, kann also ohne weiteres durch die üblicherweise verwendeten mehreren Kühleinrichtungen im Bereich der Durchtritte hindurch fließen, so dass eine vollständige Einbettung und feste Verbindung gegeben ist.
Die Dicke einer verwendeten Folie sollte ≤ 0,5 mm sein. Mit Folien dieser Stärke kann zum einen noch eine hinreichende Eigenstabilität der Kanalwände gewährleistet werden, zum anderen kann der Wärmeübergang optimiert werden, da der Abstand zwischen Wärmequelle (Spulenwicklung) und Wärmesenke (Kühl mittel) nicht durch eine zu dicke Folie unnötig vergrößert wird. Die Folien selbst sollten bis wenigstens 120°C thermisch stabil sein, damit ausgeschlossen ist, dass irgendwelche Verformungen oder sonstige Beeinträchtigungen beim Verguss auftreten.
Die Folien sind zweckmäßigerweise miteinander thermisch verschweißt, alternativ bietet sich auch die Verwendung eines Klebers zum Verkleben der Folie an. Vor allem das thermische Verschweißen ist zweckmäßig, da dies in einem einzigen Schritt unmittelbar anschließend an die thermische Umformung noch in der Umformform erfolgen kann. Die Ausgangsfolien werden in die jeweiligen Formhälften gelegt und nach Erwärmen in diesen beispielsweise tiefgezogen, um die Kanalabschnittsstruktur auszubilden. Sodann fahren lediglich die beiden Formhälften zusammen, wodurch das noch erwärmte thermoplastische Folienmaterial an den ausgezeichneten Verbindungsstellen thermisch miteinander verschweißt wird. Diese Verbindungsstellen begrenzen natürlich die Kühlmittelkanäle. Während dieses Verbindungsschritts besteht gleichzeitig auch die Möglichkeit, im Bereich der Verbindungs- oder Schweißnähte, die ausreichend breit ausgeführt werden sollten, die Durchbrechungen auszubilden. Wird anschließend die Form geöffnet, ist die fertig hergestellte Kühleinrichtung in einem einzigen Herstellschritt entnehmbar.
Mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung können eine Reihe von Vorteilen erreicht werden. Zum einen ist sie bzw. die Kanalstruktur wie beschrieben formstabil, es ist also kein zusätzlicher Aufwand zur Stabilisierung bei der Spulenmontage und beim Verguss erforderlich. Auch kann, nachdem die Folien ja zur Bildung der Kühlmittelkanalabschnitte beliebig verformt werden können, ein sehr flacher Kanal und damit flacher Kühlungsaufbau erreicht werden, die Kanäle können breit ausgeführt werden, verglichen mit runden Schläuchen, der Querschnitt des einzelnen Kühlkanals kann breit, in der Höhe jedoch flach bemessen werden, etc. Beliebige Kanalgeometrien können damit erreicht werden. Auch kann die Kanalgeometrie optimal auf die Geometrie der Wärmequellen abgestimmt werden, das heißt, eine optimale Kanalführung in Abhängigkeit des Wicklungsverlaufs der Gradientenspulenwicklungen ist möglich. Der Druckverlust ist geringer als bei Verwendung von Schläuchen, da die Länge des Kühlkanals letztlich nur im Bereich der Spulenlänge liegt, Kanallänge und Spulenlänge also einander im Wesentlichen entsprechen. Weiterhin ist das Risiko etwaiger Fehlstellen oder Undichtigkeiten gegenüber einem mehrschichtigen verklebten Aufbau bzw. gewickelter Schlauchstruktur (in diesem Fall werden bis zu 650 m Schlauch in einer Gradientenspule benötigt) wesentlich geringer.
Neben der Kühleinrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kühleinrichtung, das sich dadurch auszeichnet, dass zwei in einem thermischen Umformverfahren mit Kühlmittelkanalabschnitten vorgeformte Folien aus einem thermoplastischen Material unter Ergänzung der Kühlmittelkanalabschnitte beider Folien zu einem eigenstabilen Kühlmittelkanal miteinander verbunden werden. Die Folien werden zur Umformung zweckmäßigerweise tiefgezogen, wobei beide Folien in jeweils einem Formteil eines gemeinsamen Umformwerkzeugs tiefgezogen werden und unmittelbar nach dem Tiefziehen durch Zusammenfahren der beiden Formteile miteinander verbunden werden, also thermisch verschweißt werden.
Alternativ zur Umformung der Folien unmittelbar vor dem Verbinden in demselben Umformwerkzeug besteht die Möglichkeit, vorgeformte Folien zu verwenden, die in einem vom Umformverfahren unabhängigen Vorgang miteinander verbunden werden, wobei auch dies durch thermisches Verschweißen oder Verkleben erfolgen kann. Zum Verbinden der beiden tiefgezogenen Folien sind grundsätzlich auch andere übliche Schweißverfahren möglich (Hochfrequenz-/Ultraschall-/Laserschweißen).
Während des Umformverfahrens kann weiterhin zumindest in einem Bereich des Kühlmittelkanalabschnitts wenigstens einer Folie eine bei einer Biegebeanspruchung deformierbare Struk tur, insbesondere in Form von Rillen oder dergleichen, erzeugt werden, wozu die Form entsprechend ausgeführt sein kann. Denkbar ist es, alternativ oder zusätzlich, von Haus aus eine bereits zumindest abschnittsweise mit einer bei einer Biegebeanspruchung deformierbaren Struktur versehene Folie für das Umformverfahren zu verwenden. In diesem Fall wird also eine beispielsweise mit einem Rillenprofil ausgebildete Folie verwendet.
Die Ausbildung einer deformierbaren Struktur ist dann erforderlich, wenn im Umformverfahren lediglich die Kanalabschnittsgeometrie ausgebildet wird, ansonsten aber die Folien nach wie vor ebenflächig sind. Erst nach dem Verbinden erfolgt die Biegung der Kühleinrichtung entsprechend dem erforderlichen Radius in Abhängigkeit der Position an der Gradientenspule. Alternativ ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, im Umformverfahren die Folien mit einer definierten Bogenform zu formen. Das heißt, nachfolgend erfolgt keine separate Verbiegung mehr, vielmehr wird den Folien von Haus aus der gewünschte Biegeradius aufgeprägt. Auch hierbei ist es denkbar, die beiden Folien unmittelbar nach dem Tiefziehen durch Zusammenfahren der Formhälften miteinander zu verbinden, die entnehmbare Kühleinrichtung ist dann ein von Haus aus beispielsweise um 90° oder 180° gebogener Körper.
Weiterhin ist es denkbar, im Umformverfahren zumindest im Bereich der Innenseite des oder der Kühlmittelkanalabschnitte zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruktur zu erzeugen, oder eine eine solche Oberflächenstruktur von Haus aus aufweisende Folie für das Umformverfahren zu verwenden. Diese Oberflächenstruktur dient zur Erzeugung von Strömungsturbulenzen im Kanal, um den Wärmeübergang zu verbessern. Beispielsweise ist hierfür ein Noppenprofil oder eine Oberflächenaufrauung etc. denkbar. Dieses Profil kann entweder durch das Umformverfahren, also durch entsprechende Formgebung über die Umformwerkzeuge, ausgebildet werden, alternativ kann auch hier eine von Haus aus entsprechend profilierte Folie verwendet werden.
Ferner können unmittelbar beim Umformen oder beim oder nach dem Verbinden der Folien im Bereich der Verbindungsabschnitte Durchbrechungen zur Ermöglichung eines Durchtritts einer bei der Herstellung einer Gradientenspule verwendeten Vergussmasse erzeugt werden.
Die verwendeten Folien selbst sollten eine Dicke ≤ 0,5 mm bei einer thermischen Stabilität von wenigstens 120°C aufweisen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung als Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung,
2 eine Schnittansicht in Richtung der Linie II-II in 1,
3 eine Schnittansicht in Richtung der Linie III-III in 1,
4 die Darstellung aus 3 im leicht gebogenen Zustand,
5 eine Teilansicht einer Aufsicht auf eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
6 eine Aufsicht auf die Innenseite eines Kühlmittelkanals mit einer Oberflächenstruktur einer ersten Ausführungsform,
7 eine Ansicht entsprechend 6 mit einer Oberflächenstruktur einer zweiten Ausführungsform, und
8 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Kanalquerschnittsform.
1 zeigt eine erfindungsgemäße flächige Kühleinrichtung 1, bestehend aus (s. 2) zwei separaten Folien 2, 3, beide bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, welche Folien zur Ausbildung einer bestimmten Kanalgeometrie in einem Umformverfahren verformt wurden. Jede Folie ist mit im gezeigten Beispiel vertikal verlaufenden Kühlmittelkanalabschnitten 4, 5 in einem Tiefziehverfahren versehen worden, wobei sich die Kühlmittelkanalabschnitte 4, 5 nach Übereinanderlegen der Folien 2, 3 zu einem formstabilen Kühlmittelkanal 6 verbinden. Dieser Kühlmittelkanal 6 läuft quasi mäanderförmig von einem Einlass 7 zu einem Auslass 8, wobei an den Stirnseiten jeweilige Sammelkanalabschnitte 9, die nicht näher im Schnitt gezeigt sind, ausgebildet sind. Die beiden Folien 2, 3 sind in einem thermischen Verbindungsverfahren im Bereich der Verbindungsabschnitte 10 miteinander flüssigkeitsdicht verbunden. Dies erfolgt zweckmäßigerweise unmittelbar im Umformwerkzeug, das zwei Formteile aufweist, in denen jeweils eine Folie 2, 3 eingelegt und tiefgezogen werden kann. Sodann werden die beiden Formteile zusammengefahren, wodurch durch entsprechenden Druck im Bereich der Verbindungsabschnitte 10 die beiden Folien 2, 3 miteinander verschweißt werden. Sodann kann das fertig hergestellte Kühlbauteil der Form entnommen werden.
Wie 2 zeigt, sind im gezeigten Ausführungsbeispiele die Kanalabschnitte 4, 5 mehreckig, so dass sich insgesamt eine hier sechseckige Form des Kühlmittelkanals ergibt. Üblicherweise wird zur Montage beim Bau einer Gradientenspule die Kühleinrichtung 1 gebogen, beispielsweise um 90° oder 180°. Dabei werden die Wände 11 der Kühlmittelkanäle 6 auf Biegung beansprucht. Die außen liegenden Wände 11 werden dabei etwas gedehnt, die innen liegenden Wände werden etwas gestaucht. Die Folie, die eine Dicke von weniger als 0,5 mm aufweist, ist hinreichend elastisch, so dass die jeweilige Dehnung bzw. Stauchung ohne weiteres ausgeglichen werden kann.
Lediglich im Bereich der Sammelkanäle 9 ist zweckmäßigerweise eine entsprechende deformierbare Struktur 12, 13 im Bereich beider Folien 2, 3 vorgesehen, hier im gezeigten Beispiel, s. die 3 und 4, nach Art einer Ziehharmonikastruktur. Diese Struktur lässt ohne weiteres eine Biegung auch dieser quer zur Biegeachse verlaufenden Sammelkanäle 9 zu, s. 4. Dort hat sich die Struktur 12 dehnungsbedingt gelängt, während die Struktur 13 gestaucht wurde. Der Übersichtlichkeit halber sind auch die Kanalwände 11 gezeigt, wie auch die Verbindungsabschnitte 10. Ersichtlich werden die oberen Kanalwände 11 der Folie 2 zweier benachbarter Kühlkanäle 6 auseinander gezogen, während die unteren Kanalwände 11 näher zueinander wandern. Denkbar wäre es natürlich auch, eine solche, dann in die gleiche Richtung laufende, Struktur auch an den Kanalwänden 11 vorzusehen, dies ist jedoch aufgrund der Eigenelastizität des Folienmaterials bzw. der Verformbarkeit der Struktur nicht unbedingt erforderlich.
Weiterhin werden, wie in der Teilansicht in 5 gezeigt, im Bereich der Verbindungsabschnitte 10, die dann bevorzugt breiter ausgebildet sind, als in 2 gezeigt, Durchbrechungen 14 ausgebildet, durch die ein Vergussmaterial im Rahmen der Herstellung der Gradientenspule fließen kann. Diese Durchbrechungen können beliebiger Geometrie sein, solange sie einen Massedurchtritt ermöglichen. Sie können ebenfalls in dem bevorzugt einzigen Herstellungsschritt beim Zusammenfahren der Formteile ausgestanzt werden, wozu die Formteile entsprechend profiliert sind.
Die 6 und 7 zeigen weiterhin eine Innenansicht eines Kühlmittelkanals 6 mit Blick auf die Innenseite beispielsweise der oberen Kühlwand 11 der Folie 2. Die Innenseite 15 dieser Kanalwand 11 ist mit einer Oberflächenstruktur 16, hier z. B. in Form sich kreuzender Rillen, versehen. Über diese Oberflächenstruktur ist es möglich, eine turbulente Strömung zu erzeugen, was dem Verbesserungswärmeübergang von den Gradientenspulen zum Kühlmittel (beispielsweise Wasser) förderlich ist. Anstelle der riffelungsartigen Oberflächenstruktur 16 gemäß 4 können auch nach innen gerichtete Rillen 17 als Oberflächenstruktur 16 verwendet werden, wie auch, hier nicht näher gezeigt, Noppen oder dergleichen, die Geometrie kann letztlich beliebig sein. Diese Oberflächenstruktur 16 ist jeweils nach innen zum Kanalinneren gerichtet. Dies ermöglicht es beispielsweise auch, von Haus aus mit der Oberflächenstruktur 16 bevorzugt vollflächig belegte Folien 2, 3 zu verwenden. Die Oberflächenstruktur wäre in diesem Fall beispielsweise in allen Kanalabschnitten gegeben. Eine Verbindung der strukturierten Folien 2, 3 ist trotz Oberflächenstrukturierung ohne weiteres möglich, nachdem in den Formteilen das thermoplastische Material erwärmt und mithin erweicht wird, so dass durch entsprechenden Druck die Oberflächenstrukturen beim Verbinden verschwinden und sich eine vollflächige Folienverschweißung ergibt. Selbstverständlich kann die entsprechende Oberflächenstruktur 16 an beiden Kanalwänden, also an beiden Folien 2, 3 vorgesehen sein.
8 zeigt schließlich eine Prinzipdarstellung einer weiteren Geometrie eines Kühlmittelkanals 6. Dieser ist hier beidseits rundlich ausgeführt, so dass sich eine im Wesentlichen ovale Querschnittsform ergibt. Nachdem wie beschrieben die Kanalabschnitte an den Folien durch Tiefziehen, also thermisches Umformen, herausgearbeitet werden, kann ersichtlich jedwede beliebige Kanalgeometrie realisiert werden, es ist lediglich das entsprechende Formwerkzeug entsprechend auszubilden. Dies lässt es zu, sich optimal den Gegebenheiten hinsichtlich der Gradientenspulenwicklungen anzupassen, mithin also die Kanäle auch nur dort verlaufen zu lassen, wo auch die Spulenleiter und mithin die Wärmequellen vorhanden sind. Auch können aufgrund der Umformung beliebige Kanalquerschnitte realisiert werden, anders als bei Verwendung von lediglich einen runden Kanalquerschnitt aufweisenden Kühlschläuchen.
Die verwendeten Folien bestehen beispielsweise aus Polycarbonat, verwendbar ist aber auch jeder andere Thermoplast, der auf einfache Weise tiefgezogen werden kann und eine thermische Stabilität von wenigstens 120°C besitzt, was erforder lich ist, um den maximal beim Vergießen herrschenden Temperaturen Stand zu halten.

1: Kühleinrichtung
2: Folien
3: Folien
4: Kühlmittelkanalabschnitt
5: Kühlmittelkanalabschnitt
6: Kühlmittelkanal
7: Einlass
8: Auslass
9: Sammelkanalabschnitte
10: Verbindungsabschnitte
11: Wände
12: Struktur
13: Struktur
14: Durchbrechungen
15: Innenseite
16: Oberflächenstruktur
17: Rillen

Claims

Kühleinrichtung zur Anordnung zwischen zwei Gradientenspulenwicklungen einer Gradientenspule zum Abführen der bei Bestromung der Gradientenspulenwicklungen entstehenden Wärme mittels eines in der Kühleinrichtung durch einen oder mehrere Kühlmittelkanäle strömenden Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (1) aus zwei miteinander verbundenen Folien (2, 3) aus thermoplastischem Material besteht, die unter Ausbildung von sich nach dem Verbinden zu einem eigenstabilen Kühlmittelkanal (6) ergänzenden Kühlmittelkanalabschnitten (4, 5) in einem thermischen Umformverfahren vorgeformt sind.
Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien (2, 3) tiefgezogen sind.
Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise ein Kühlmittelkanalabschnitt (4, 5) wenigstens einer Folie mit einer bei einer Biegebeanspruchung deformierbaren Struktur (12, 13), insbesondere in Form von Rillen versehen ist.
Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (1) eine eigenstabile definierte Bogenform aufweist.
Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Innenseite (15) des oder der Kühlmittelkanäle (6) zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruktur (16) vorgesehen ist.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (10) der Folien (2, 3) Durchbrechungen (14) zur Ermöglichung des Durchtritts einer beim Herstellen einer Gradientenspule verwendeten Vergussmasse vorgesehen sind.
Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke einer Folie (2, 3) ≤ 0,5 mm ist.
Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien (2, 3) bis wenigstens 120°C thermisch stabil sind.
Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien (2, 3) miteinander thermisch verschweißt oder verklebt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in einem thermischen Umformverfahren mit Kühlmittelkanalabschnitten vorgeformte Folien aus einem thermoplastischen Material unter Ergänzung der Kühlmittelkanalabschnitt beider Folien zu einem eigenstabilen Kühlmittelkanal miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die Folien zur Umformung tiefgezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Folien in jeweils einem Formteil eines gemeinsamen Umformwerkzeugs tiefgezogen werden und unmittelbar nach dem Tiefziehen durch Zusammenfahren der beiden Formteile verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorgeformte Folien verwendet werden, die in einem vom Umformverfahren unabhängigen Vorgang miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien thermisch verschweißt oder verklebt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Umformverfahren zumindest in einem Bereich des Kühlmittelkanalabschnitts wenigstens einer Folie eine bei einer Biegebeanspruchung deformierbare Struktur, insbesondere Rillen, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine bereits zumindest abschnittsweise mit einer bei einer Biegebeanspruchung deformierbaren Struktur versehene Folie für das Umformverfahren verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Umformverfahren die Folien mit einer definierten Bogenform geformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Umformverfahren zumindest im Bereich der Innenseite des oder der Kühlmittelkanalabschnitte zumindest abschnittsweise eine Oberflächenstruktur erzeugt wird, oder dass eine eine solche Oberflächenstruktur aufweisende Folie für das Umformverfahren verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umformen oder beim Verbinden der Folien im Bereich der Verbindungsabschnitte Durchbrechungen zur Ermöglichung eines Durchtritts einer bei der Herstellung einer Gradientenspule verwendeten Vergussmasse erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Folien mit einer Dicke ≤ 0,5 mm verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Folien mit einer thermischen Stabilität von wenigstens 120°C verwendet werden.
Gradientenspule, umfassend eine oder mehrere Kühleinrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9.