DE29914387U1 - Device for bundling field lines of a primary magnetic field to form a secondary magnetic field of increased field line density with spiral-shaped field lines - Google Patents
Device for bundling field lines of a primary magnetic field to form a secondary magnetic field of increased field line density with spiral-shaped field linesInfo
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Description
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BeschreibungDescription
1. Zum Stand der Technik1. State of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bündeln von in einem nicht-ferromagnetischen Stoff oder in Vakuum verlaufenden Feldlinien eines primären Magnetfeldes zu einem sekundären Magnetfeld erhöhter Feldliniendichte mit spiralenförmig verlaufenden Feldlinien, deren Verdichtung innerhalb der Vorrichtung und in deren axialer Verlängerung an einem oder beiden Enden in einer Umgebung aus nicht-ferromagnetischem Stoff oder Vakuum auf eine Länge von mindestens einem Viertel der Länge der Vorrichtung nahezu vollständig erhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer innerhalb des primären Magnetfeldes untergebrachten, an einem oder beiden Enden offenen Spirale aus drahtförmigem ferromagnetischem Material mit sich nicht berührenden Spiralenwindungen besteht.The invention relates to a device for bundling field lines of a primary magnetic field running in a non-ferromagnetic material or in a vacuum to form a secondary magnetic field of increased field line density with spiral-shaped field lines, the compression of which within the device and in the axial extension of which at one or both ends is almost completely maintained in an environment of non-ferromagnetic material or vacuum over a length of at least a quarter of the length of the device, characterized in that it consists of a spiral of wire-shaped ferromagnetic material accommodated within the primary magnetic field and open at one or both ends with non-touching spiral turns.
Die Linien von Magnetfeldern haben die grundlegende Eigenschaft, sich beim Austritt aus einem Magnetpol sofort gegenseitig abzustoßen und auf laufend sich weiter voneinander entfernenden Bahnen den Weg zum Gegenpol zu suchen.The lines of magnetic fields have the fundamental property of immediately repelling each other when they exit a magnetic pole and of seeking their way to the opposite pole on paths that are continually moving further apart from each other.
In nicht-ferromagnetischen (diamagnetischen, paramagnetischen) Stoffen verläuft die dadurch entstehende Streuung der Magnetfeldlinien nahezu ungestört. Der mit der Streuung einhergehende Verlust an Feldlinien-Dichte wird in der Physik in Zahlen gefasst durch das 1 :r -Gesetz. Es besagt beispielsweise, daß der in einem Abstand von 1 mm vom Ausgang eines Magnetfeldes gemessene Dichte-Wert "x" bei einer Verdoppelung dieses Abstandes auf den Wert x:4 fällt, bei einer Verfünffachung dieses Abstandes auf x:25, bei dem Fünfzigfachen dieses Abstandes auf x:2500. Daraus kann sich beispielsweise ergeben, dass ein für therapeutische Zwecke einzusetzender Dauermagnet, der ein 50 mm tief im Körper-Inneren liegendes Organ mit einer Feldstärke von 1 mT erreichen soll, an der Hautoberfläche eine Feldstärke von 1x50x50=2500 mT oder 2,5 T aufweisen muss. Diese Situation wird nur unwesentlich dadurch verbessert, dass man mit ferromagnetischen Leitblechen an Rückseite und Flanken des Dauermagneten die Feldlinien kurzschließt und mehr in die gewünschte Hauptrichtung projiziert.In non-ferromagnetic (diamagnetic, paramagnetic) materials, the resulting scattering of the magnetic field lines is almost undisturbed. The loss of field line density associated with the scattering is expressed in physics in numbers by the 1:r law. It states, for example, that the density value "x" measured at a distance of 1 mm from the output of a magnetic field drops to the value x:4 if this distance is doubled, to x:25 if this distance is increased fivefold, and to x:2500 if this distance is increased fifty times. This can result, for example, in a permanent magnet used for therapeutic purposes that is intended to reach an organ 50 mm deep inside the body with a field strength of 1 mT, having to have a field strength of 1x50x50=2500 mT or 2.5 T on the surface of the skin. This situation is only marginally improved by using ferromagnetic guide plates on the back and flanks of the permanent magnet to short-circuit the field lines and project them more in the desired main direction.
Der Nutzung von Magnetfeldern erhöhter Felddichte stehen daher zwei Schwierigkeiten im Weg: Zum einen der enorme Konzentrations-Verlust durch die starke Feldlinien-Streuung, zum anderen die sehr weite Streuung der Feldlinien im Raum, die an ungewollten Stellen ankommen und Schaden anrichten können.There are therefore two difficulties in using magnetic fields with increased field density: firstly, the enormous loss of concentration due to the strong scattering of field lines, and secondly, the very wide scattering of field lines in space, which can reach unwanted places and cause damage.
In der Elektrotechnik gelingt es mit Hilfe ferromagnetischer Stoffe (vorwiegend Eisen), in welchen sich Magnetfeldlinien in hohem Maße von selbst konzentrieren, diese Feldlinien in verdichteter Form zusammenzuhalten und auch umzuleiten. Die Umleitung funktioniert immer dann am besten, wenn ein ferromagnetischer Stoff den Weg vieler Feldlinien zwischen den beiden Magnetpolen verkürzt.In electrical engineering, it is possible to use ferromagnetic materials (mainly iron), in which magnetic field lines concentrate to a large extent, to hold these field lines together in a condensed form and also to redirect them. Redirection always works best when a ferromagnetic material shortens the path of many field lines between the two magnetic poles.
Diese Feldlinien-Verdichtung funktioniert jedoch nur innerhalb der ferromagnetischen Stoffe. Sobald die Feldlinien von einem solchen in einen nicht-ferromagnetischen Stoff übergehen, stoßen sie sich gegenseitig ab und streuen ihre Bahnen so weit voneinander wie beim Austritt aus einem Magnetpol.However, this field line compression only works within ferromagnetic materials. As soon as the field lines pass from such a material to a non-ferromagnetic material, they repel each other and scatter their paths as far apart as when they exit a magnetic pole.
Nach dem Stand der Technik ist jede Behandlung eines nicht-ferromagnetischen Stoffes in einem homogenen Magnetfeld erhöhter Felddichte nur möglich, wenn der zu behandelnde Stoff in den Hohlkern eines Elektromagneten, also in das Innere einer stromdurchfiossenen Spule, verbracht wird. In der Mitte einer solchen Spule, auf halber Spulenlänge, besteht das künstlich erzeugte Magnetfeld aus annähernd homogen verteilten, parallel zueinander verlaufenden Feldlinien.According to the current state of the art, any treatment of a non-ferromagnetic material in a homogeneous magnetic field of increased field density is only possible if the material to be treated is placed in the hollow core of an electromagnet, i.e. in the interior of a coil through which current flows. In the middle of such a coil, halfway along the coil length, the artificially generated magnetic field consists of almost homogeneously distributed field lines running parallel to one another.
Aus Spezialgebieten der Biologie, Medizin und Chemie sind viele Anwendungs-Möglichkeiten für Magnetfelder erhöhter Felddichte bekannt, so beispielsweise die Abtötung von Bakterien, Viren und Mikroparasiten, die Repolarisierung der Andockflächen von Antikörpern des Immunsystems an Antigene oder die chemische Aktivierung des in Flüssigkeiten enthaltenen Sauerstoffs.
30Many possible applications for magnetic fields of increased field density are known from special fields of biology, medicine and chemistry, such as the killing of bacteria, viruses and microparasites, the repolarization of the docking surfaces of antibodies of the immune system to antigens or the chemical activation of the oxygen contained in liquids.
30
Solche Wirkungen entstehen bereits ab einer Feldlinien-Dichte, die dem 8- bis 10-fachen der Dichte des Erdmagnetfeldes entspricht.Such effects occur at a field line density that corresponds to 8 to 10 times the density of the Earth's magnetic field.
• *• *
Um jedoch beispielsweise bestimmte Parasiten im Darm eines Patienten mit einem gegenüber dem Erdmagnetfeld 60-fach dichteren Magnetfeld abzutöten, ist nach dem Stand der Technik entweder das Verbringen des kompletten Körpers des Patienten in das Innere einer sehr großen Elektrospule erforderlich, oder die lokale Behandlung der Darmgegend mit einem extrem starken Elektro- oder Dauermagneten.However, in order to kill certain parasites in a patient's intestines with a magnetic field that is 60 times denser than the Earth's magnetic field, the current state of the art requires either placing the patient's entire body inside a very large electric coil or treating the intestinal area locally with an extremely strong electric or permanent magnet.
Beides ist nicht sinnvoll. Bei der Verbringung des ganzen Körpers in die Spule werden sehr empfindliche Körperteile wie Wirbelsäule und Nervenstränge dem konzentrierten Magnetfeld mit ausgesetzt und können dabei erheblich geschädigt werden.Neither is sensible. When the whole body is placed in the coil, very sensitive parts of the body such as the spine and nerve cords are exposed to the concentrated magnetic field and can be seriously damaged.
Bei der beabsichtigten lokalen Behandlung der Darmgegend des Patienten müssen auf Grund der Magnetfeldstreuung und des Abstandes zwischen Bauchdecke und [ Darm des Patienten überaus starke Magnete eingesetzt werden. Nimmt man bei diesem Beispiel die Stärke des Erdmagnetfeldes mit 40 &mgr;&Tgr; an und die zur Abtötung der Parasiten erforderliche Verdichtung mit dem Faktor 60, dann sind im Darm des Patienten 2400 &mgr;&Tgr; oder 2,4 mT erforderlich. Beträgt der Abstand von der Bauchdecke zum Darm 100 mm, so muß der Behandlungs-Magnet an der Bauchdecke eine Leistung von mindestens 3 bis 4 Tesla erbringen. Dieser Wert übersteigt den tatsächlichen Bedarf von 2,4 mT um mehr als das Tausendfache und reicht leicht aus, um an den nahe der Oberfläche des Dauermagneten liegenden Gewebeteilen der Haut dauerhafte Schäden anzurichten. Weitere Schäden müssen dabei im seitlich gelegenen Gewebe erwartetet werden, welches durch die Breitenstreuung des Magnetfeldes ungewollt in einen Feldbereich gelangt, der die 1000-fache Dichte des Erdmagnetfeldes aufweist.For the intended local treatment of the patient's intestinal region, extremely strong magnets must be used due to the magnetic field scattering and the distance between the abdominal wall and the patient's intestine. If in this example the strength of the earth's magnetic field is assumed to be 40 μΔ and the compression required to kill the parasites is assumed to be a factor of 60, then 2400 μΔ or 2.4 mT are required in the patient's intestine. If the distance from the abdominal wall to the intestine is 100 mm, the treatment magnet on the abdominal wall must produce a power of at least 3 to 4 Tesla. This value exceeds the actual requirement of 2.4 mT by more than a thousand times and is easily sufficient to cause permanent damage to the parts of the skin tissue close to the surface of the permanent magnet. Further damage must be expected in the tissue located at the side, which, due to the width dispersion of the magnetic field, unintentionally enters a field area that has a density 1000 times higher than the Earth's magnetic field.
Stand der Technik ist folglich die Situation, dass viele theoretisch bekannte Anwendungs-Möglichkeiten für Magnetfelder erhöhter Felddichte in Biologie, Medizin, Chemie und Forschung nicht genutzt werden können, weil es an einer Möglichkeit mangelt, solche Felder mit homogener Felddichte außerhalb von ferromagnetischen Stoffen herzustellen und außerhalb der sie produzierenden Geräte genügend weit und streuungsfrei in einen zu behandelnden Gegenstand oder Stoff hinein zu projizieren, ohne nennenswert an Homogenität zu verlieren.The current state of the art is therefore the situation that many theoretically known application possibilities for magnetic fields of increased field density in biology, medicine, chemistry and research cannot be used because there is no way to produce such fields with homogeneous field density outside of ferromagnetic materials and to project them outside of the devices producing them sufficiently far and scatter-free into an object or material to be treated without losing any significant homogeneity.
. „ . ~ .—.-.-* 9901/2. " . ~ .—.-.-* 9901/2
2. Zur Aufgabe2. On the task
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Verfugung zu stellen, durch welche ein Magnetfeld erhöhter Felddichte geschaffen wird, dessen Feldlinien außerhalb ferromagnetischer Stoffe in einer ausreichend großen räumlichen Ausdehnung nur unwesentlich streuen und dessen erhöhte Felddichte daher in einer ausreichend großen räumlichen Ausdehnung für Anwendungen in Chemie, Medizin, Physik und Biologie zur Verfugung steht, welche nach dem Stand der Technik auf Grund der starken Feldlinien-Streuung nicht möglich waren.The object of the present invention is to provide a device by means of which a magnetic field of increased field density is created, the field lines of which scatter only insignificantly outside ferromagnetic materials over a sufficiently large spatial extent and the increased field density of which is therefore available over a sufficiently large spatial extent for applications in chemistry, medicine, physics and biology, which were not possible according to the prior art due to the strong field line scattering.
Zu den möglichen Einsatz-Gebieten für Magnetfelder mit erhöhter, homogener Felddichte zählen beispielsweise Magnetfeld-Behandlungen bestimmter Hirnbereiche des menschlichen Kopfes, die Sterilisierung von Trinkwasser, die Neutralisierung von Aflatoxinen in Nüssen oder die Unterdrückung von aus ; Elektrogeräten abgestrahlten magnetischen Wechselfeldern durch stärkere Gleichfelder.Possible areas of application for magnetic fields with increased, homogeneous field density include, for example, magnetic field treatments of certain brain areas of the human head, the sterilization of drinking water, the neutralization of aflatoxins in nuts or the suppression of alternating magnetic fields emitted from electrical devices by stronger direct fields.
Da Magnetfelder mit erhöhter, homogener Felddichte nach dem Stand der Technik nur innerhalb ferromagnetischer Stoffe hergestellt werden können, wo sie für die meisten der genannten Anwendungsgebiete nicht nutzbar sind, oder im Innern kernloser Elektrospulen, was ihre gezielte Anwendung im menschlichen Körper nicht gestattet, muß es Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, den durch Feldlinien-Streuung entstehenden großen Dichte-Verlust bekannter Magnetfelder zu verhindern und eine einmal erreichte Feldlinien-Bündelung oder -Verdichtung im freien Raum - also in nicht-ferromagnetischen Stoffen und im Vakuum innerhalb einer für die beabsichtigte Anwendung ausreichend großen räumlichen Ausdehnung aufrecht zu erhalten.Since magnetic fields with increased, homogeneous field density can only be produced according to the state of the art within ferromagnetic materials, where they cannot be used for most of the applications mentioned, or inside coreless electric coils, which does not allow their targeted use in the human body, the object of the present invention must be to prevent the large loss of density of known magnetic fields caused by field line scattering and to maintain a field line bundling or compression once achieved in free space - i.e. in non-ferromagnetic materials and in a vacuum within a spatial extent sufficiently large for the intended application.
Die Erfindung muss zu diesem Zweck kein eigenes Magnetfeld produzieren. Sie kann vielmehr ein vorhandenes primäres Magnetfeld geringer Dichte, wie beispielsweise das Erdmagnetfeld, nutzen und dessen Feldlinien zu einem sekundären Magnetfeld erhöhter Feldliniendichte verdichten.The invention does not have to produce its own magnetic field for this purpose. Rather, it can use an existing primary magnetic field of low density, such as the earth's magnetic field, and condense its field lines into a secondary magnetic field of increased field line density.
Für die praktische Anwendung des hierdurch geschaffenen sekundären Magnetfeldes ist es wichtig, dass die vorliegende Erfindung dieses Feld in unterschiedlichen Größen und in unterschiedlichen Verdichtungsstufen zur Verfugung stellt.For the practical application of the secondary magnetic field created thereby, it is important that the present invention provides this field in different sizes and in different compression levels.
♦HrGM 9901/2♦HrGM 9901/2
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3. Zur Lösung der Aufgabe3. To solve the task
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Bündeln von in einem nicht-ferromagnetischen Stoff oder in Vakuum verlaufenden Feldlinien eines primären Magnetfeldes zu einem sekundären Magnetfeld erhöhter Feldliniendichte mit spiralenförmig verlaufenden Feldlinien vorgeschlagen, deren Verdichtung innerhalb der Vorrichtung und in deren axialer Verlängerung an einem oder beiden Enden in einer Umgebung aus nicht-ferromagnetischem Stoff oder Vakuum auf eine Länge von mindestens einem Viertel der Länge der Vorrichtung nahezu voll erhalten bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer innerhalb des primären Magnetfeldes untergebrachten, an einem oder beiden Enden offenen Spirale aus drahtförmigem ferromagnetischem Material mit sich nicht berührenden Spiralenwindungen besteht.To achieve the object, the invention proposes a device for bundling field lines of a primary magnetic field running in a non-ferromagnetic material or in a vacuum to form a secondary magnetic field of increased field line density with spiral-shaped field lines, the compression of which within the device and in the axial extension of which at one or both ends is almost completely retained in an environment of non-ferromagnetic material or vacuum over a length of at least a quarter of the length of the device, characterized in that it consists of a spiral of wire-shaped ferromagnetic material accommodated within the primary magnetic field and open at one or both ends with non-touching spiral turns.
! Ausgehend von der bekannten Erscheinung, dass ferromagnetische Materialien die Feldlinien von Magnetfeldern anziehen und umleiten können, wurden verschiedene Formen solcher Materialien in Bezug auf diesen Effekt systematisch untersucht.! Based on the well-known phenomenon that ferromagnetic materials can attract and redirect the field lines of magnetic fields, various forms of such materials have been systematically investigated with regard to this effect.
, Hierbei stellte sich heraus, dass die Feldlinien auch spiralenförmig gewundenen drahtförmigen Materialien, beispielsweise Eisendraht, in fast beliebiger Länge in nennenswertem Umfang folgen., It turned out that the field lines also follow spirally wound wire-like materials, such as iron wire, to a significant extent in almost any length.
Es darf angenommen werden, dass diese Erscheinung nach dem bisherigen Stand der Technik nicht beobachtet wurde, weil keine geeigneten Messinstrumente zur Verfugung standen, welche die innerhalb einer Eisendraht-Spirale spiralenförmig kreisenden Magnetfeldlinien und deren Dichte einwandfrei hätten messen können.It can be assumed that this phenomenon was not observed according to the current state of the art because there were no suitable measuring instruments available that could have accurately measured the magnetic field lines spiraling within an iron wire spiral and their density.
Erstaunlicherweise entsteht im Innern einer aus Eisendraht geformten Spirale, welche in ein primäres Magnetfeld wie beispielsweise das Erdmagnetfeld verbracht wird, eine wesentliche höhere Konzentration von Feldlinien als diejenige, die sich aus der Addition der im Spiralen-Querschnitt ohne Verdichtung vorhandenen Feldlinien mit den durch das Einfließen an den Draht-Enden hinzukommenden Feldlinien ergeben würde.Amazingly, inside a spiral made of iron wire, which is placed in a primary magnetic field such as the earth's magnetic field, a much higher concentration of field lines is created than that which would result from the addition of the field lines present in the spiral cross-section without compression with the field lines added by the flow at the ends of the wire.
Zur Prüfung wurden verschiedene Spiralen aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Abmessungen und Formen hergestellt. Sie wurden demFor testing, various spirals were made from different materials with different dimensions and shapes. They were
Erdmagnetfeld in einem Raum ausgesetzt, in welchem für dieses eine Feldstärke von durchschnittlich ca. 50 &mgr;&Tgr; ermittelt wurde.exposed to the earth's magnetic field in a room in which an average field strength of approximately 50 μΔT was determined.
Vier dieser Spiralen werden im folgenden beschrieben.Four of these spirals are described below.
Spirale 01Spiral 01
Drahtform: rundWire shape: round
Drahtmaterial: EisenWire material: iron
Drahtdurchmesser: 1,4 mmWire diameter: 1.4 mm
Windungsabstand: 7,5 mmCoil pitch: 7.5 mm
Spiralen-Durchmesser: 45 mmSpiral diameter: 45 mm
Spiralenlänge: 500 mmSpiral length: 500 mm
Erreichte Feldlinien-Verdichtung gegenüber dem Erdmagnetfeld: 8- bis 10-mal.Achieved field line compression compared to the Earth's magnetic field: 8 to 10 times.
Spirale 02Spiral 02
Drahtform: rechteckigWire shape: rectangular
Drahtmaterial: FederstahlWire material: spring steel
Drahtquerschnitt: 5x1 mmWire cross section: 5x1 mm
Windungsabstand: 12 mm
Spiralen-Durchmesser: 130 mmCoil spacing: 12 mm
Spiral diameter: 130 mm
Spiralenlänge: 650 mmSpiral length: 650 mm
Erreichte Feldlinien-Verdichtung gegenüber dem Erdmagnetfeld: 20- bis 22-mal.Achieved field line compression compared to the Earth's magnetic field: 20 to 22 times.
Die festgestellte unerwartete Feldlinien-Verdichtung innerhalb der Spiralen scheint ihre Ursache darin zu haben, dass auf die gesamte Spiralenlänge jede Windung von der Außenseite her die Feldlinien anzieht und durch die Abstoss-Wirkung gleicher Pole die bereits in Drahtrichtung zirkulierenden Feldlinien in Richtung Spiralenmitte abgedrängt werden.The unexpected concentration of field lines within the spirals appears to be caused by the fact that along the entire length of the spiral, each turn attracts the field lines from the outside and, due to the repulsion effect of like poles, the field lines already circulating in the direction of the wire are pushed towards the center of the spiral.
Die Ausrichtung der innerhalb der Spiralen verlaufenden Feldlinien erfolgt spiralig entsprechend den Drahtwindungen. Die Verteilung der Feldlinien-Dichte im Innern der Spiralen weist nur unbedeutende Unterschiede auf, sodass sich ein weitgehend homogenes Feld aus spiralenförmig drehenden Feldlinien ergibt, derenThe field lines running inside the spirals are aligned spirally according to the wire windings. The distribution of the field line density inside the spirals shows only insignificant differences, so that a largely homogeneous field of spirally rotating field lines is created, the
t··, .KrjGM 9901/2 t ··, .KrjGM 9901/2
Windungs-Durchmesser sich aus ihren jeweiligen Positionen innerhalb des Spiralen-Querschnitts ergeben.Winding diameters result from their respective positions within the spiral cross-section.
Dieser spiralenförmige Feldlinien-Verlauf innerhalb der erfindungsgemäßen Spiralen scheint für einen weiteren überraschenden Effekt verantwortlich zu sein: Für die ausgeprägte Stabilität der Verdichtungszone an beiden Enden der Spiralen.This spiral-shaped field line pattern within the spirals according to the invention appears to be responsible for another surprising effect: the pronounced stability of the compression zone at both ends of the spirals.
An der Spirale 01 beträgt die Feldlinien-Verdichtung ab Ende der Spirale axial, bezogen auf den Wert am Spiralen-Ende, in beiden Richtungen: , - bis ca. 125 mm Abstand annähernd 100 %On spiral 01, the field line compression from the end of the spiral axially, based on the value at the end of the spiral, in both directions is: , - up to a distance of approx. 125 mm almost 100 %
- bis ca. 250 mm Abstand absinkend auf ca. 80 %- up to approx. 250 mm distance decreasing to approx. 80 %
- bis ca. 375 mm Abstand absinkend auf ca. 50 %- up to approx. 375 mm distance decreasing to approx. 50 %
- bis ca. 500 mm Abstand absinkend auf 0 = Erdmagnetfeld-Dichte.- up to a distance of approx. 500 mm decreasing to 0 = earth's magnetic field density.
Die Durchmesser der Verdichtungszonen verändern sich dementsprechend wie folgt:The diameters of the compaction zones change accordingly as follows:
- An den Spiralen-Enden: Durchmesser 45 mm- At the spiral ends: diameter 45 mm
- bis ca. 125 mm Abstand: Durchmesser 45 mm- up to approx. 125 mm distance: diameter 45 mm
- bis ca. 250 mm Abstand: aufweitend auf ca. 50 mm - bis ca. 375 mm Abstand: aufweitend auf ca. 67 mm- up to approx. 250 mm distance: widening to approx. 50 mm - up to approx. 375 mm distance: widening to approx. 67 mm
- bis ca. 500 mm Abstand: aufweitend auf ca. 142 mm.- up to approx. 500 mm distance: widening to approx. 142 mm.
Nach den vorliegenden Messungen scheint die spiralige Drehung der Feldlinien innerhalb der Drahtspiralen nahezu den Linien des Drahtmaterials zu folgen und an den Spiralen-Enden, ab etwa einem Viertel der Spiralenlänge, sich fortlaufend dem horizontalen Feldlinienverlauf des Erdmagnetfeldes anzupassen.According to the available measurements, the spiral rotation of the field lines within the wire spirals appears to almost follow the lines of the wire material and, at the spiral ends, from about a quarter of the spiral length, continuously adapts to the horizontal field line course of the earth's magnetic field.
Um eine weitergehende Bündelung oder Verdichtung von Erdmagnetfeldlinien zu erreichen, wurden coaxial ineinander angeordnete Spiralen hergestellt. Zwei dieser Spiralen hatten folgende Daten:In order to achieve a further concentration or condensation of the earth's magnetic field lines, spirals arranged coaxially inside each other were produced. Two of these spirals had the following data:
Spirale 03
Drahtform: rund
Drahtmaterial: Baustahl Spiral 03
Wire shape: round
Wire material: structural steel
.·· Hr.GM 9901/2.·· Mr.GM 9901/2
Drahtdurchmesser: 6 mmWire diameter: 6 mm
Windungsabstand äußere Spirale: 40 mmOuter spiral pitch: 40 mm
Windungsabstand innere Spirale: 24 mmInner spiral pitch: 24 mm
Spiralen-Durchmesser äußere Spirale: 285 mmSpiral diameter outer spiral: 285 mm
Spiralen-Durchmesser innere Spirale: 150 mmSpiral diameter inner spiral: 150 mm
Spiralen-Länge: 560 mmSpiral length: 560 mm
Erreichte Feldlinien-Verdichtung gegenüber dem Erdmagnetfeld: 40- bis 42-mal.Achieved field line compression compared to the Earth's magnetic field: 40 to 42 times.
Die Feldlinien-Verdichtung erfolgt auf den inneren Spiralen-Querschnitt von ca.The field line compression occurs on the inner spiral cross-section of approx.
176,7 cm2. 176.7cm2 .
Spirale 04Spiral 04
Drahtform: rundWire shape: round
Drahtmaterial: EisenWire material: iron
Drahtdurchmesser: 1,4 mmWire diameter: 1.4 mm
Windungsabstand äußere Spirale: 8,0 mmOuter spiral pitch: 8.0 mm
Windungsabstand innere Spirale: 5,3 mmInner spiral pitch: 5.3 mm
Spiralen-Durchmesser äußere Spirale: 70 mmSpiral diameter outer spiral: 70 mm
Spiralen-Durchmesser innere Spirale: 28 mmSpiral diameter inner spiral: 28 mm
Erreichte Feldlinien-Verdichtung gegenüber dem Erdmagnetfeld: 60- bis 63-mal.Achieved field line compression compared to the Earth's magnetic field: 60 to 63 times.
Die Feldlinien-Verdichtung erfolgt auf den inneren Spiralen-Querschnitt von ca.The field line compression occurs on the inner spiral cross-section of approx.
6,15 cm2. 6.15cm2 .
An der Spirale 03 beträgt die Feldlinien-Verdichtung ab Ende der Spirale axial, in beiden Richtungen, bezogen auf den Wert am Spiralen-Ende: - bis ca. 280 mm annähernd 100 %On spiral 03, the field line compression from the end of the spiral axially, in both directions, based on the value at the end of the spiral: - up to approx. 280 mm almost 100 %
- bis ca. 560 mm absinkend auf ca. 80 %- up to approx. 560 mm decreasing to approx. 80 %
- bis ca. 840 mm absinkend auf ca. 50 %- up to approx. 840 mm decreasing to approx. 50 %
- bis ca. 1120 mm absinkend auf 0 = Erdmagnetfeld-Dichte.- down to approx. 1120 mm, descending to 0 = Earth's magnetic field density.
Aus dem Vergleich der im inneren Spiralen-Querschnitt und in der Länge vergleichbaren Spiralen 02 und 03 wird ersichtlich, dass die coaxiale Anordnung mehrerer Spiralen ineinander nicht nur die Feldlinien-Bündelung wesentlich verstärkt, sondern auch die Stabilität des spiralig drehenden und verdichteten Magnetfeldes in Bezug auf seine Projektion in axialer Richtung wesentlich erhöht.From the comparison of spirals 02 and 03, which are comparable in terms of their inner spiral cross-section and length, it is clear that the coaxial arrangement of several spirals inside each other not only significantly strengthens the field line bundling, but also significantly increases the stability of the spirally rotating and condensed magnetic field with respect to its projection in the axial direction.
4....Ht.GM 9901/2 '· ** · ·· &iacgr; 4 ....Ht.GM 9901/2 '· ** · ·· &iacgr;
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Die Daten der Spirale 04 machen deutlich, dass mit Coaxial-Spiralen geringerer Innendurchmesser die Konzentration der Verdichtungszone auf einen kleinen Durchmesser möglich ist. Mit einer solchen Spirale lassen sich Magnetfeld-Behandlungen von eng begrenzten Hirnregionen tief im Inneren des Kopfes eines Patienten durchführen, ohne eine magnetische Überbelastung peripherer Kopfteile in Kauf nehmen zu müssen.The data for spiral 04 clearly show that it is possible to concentrate the compression zone on a small diameter using coaxial spirals with a smaller inner diameter. With such a spiral, magnetic field treatments can be carried out on narrowly defined brain regions deep inside the patient's head without having to accept a magnetic overload of peripheral parts of the head.
Wenn eine derartige Magnetfeld-Behandlung an einem Punkt in 60 mm Entfernung von der Kopfhaut im Kopf eines Patienten mit 60-facher Erdmagnetfeld-Dichte durchgeführt werden soll, dann ist dies mit einer erfindungsgemäßen Coaxial-Spirale der Bauart der Spirale 04 möglich, ohne an irgendeiner Stelle des Kopfes eine Magnetfeld-Stärke von mehr als dieser 60-fachen Erdmagnetfeld-Dichte, also etwa 60x40=2400 &mgr;&Tgr;, anwenden zu müssen. Im Gegensatz dazu müsste man einen nach dem Stand der Technik bekannten Daueroder Elektromagneten von mindestens 2 bis 3 T einsetzen, was sich sowohl technisch als auch wegen zu großer Breiten-Streuung von selbst verbietet.If such a magnetic field treatment is to be carried out at a point 60 mm from the scalp in the head of a patient with 60 times the earth's magnetic field density, then this is possible with a coaxial spiral according to the invention of the spiral type 04, without having to apply a magnetic field strength of more than 60 times the earth's magnetic field density, i.e. approximately 60x40=2400 μΔT, to any point on the head. In contrast, one would have to use a permanent magnet or electromagnet of at least 2 to 3 T, which is technically impossible and because of the excessive width dispersion.
Die Versuche ergaben weiterhin, dass eine runde Querschnittsform des ferromagnetischen, drahtartigen Spiralen-Materials die kostengünstigste Variante mit guten Werten für die Feldlinien-Bündelung darstellt. Rechteckige Querschnittsformen, wie beispielsweise der für Spirale 02 verwendete Federstahl von 5x1 mm, verbessern die Ergebnisse leicht. Die besten Ergebnisse werden erreicht, wenn eine rechteckige Querschnittsform dergestalt angewendet wird, daß deren breitere Fläche parallel zur Außenfläche und zur Innenfläche der Spirale liegt. Ähnliche Ergebnisse entstehen durch das enge Nebeneinanderlegen von zwei oder mehr Drähten mit runden Querschnitten in jeder Windung.The tests also showed that a round cross-sectional shape of the ferromagnetic, wire-like spiral material is the most cost-effective variant with good values for field line bundling. Rectangular cross-sectional shapes, such as the 5x1 mm spring steel used for spiral 02, improve the results slightly. The best results are achieved when a rectangular cross-sectional shape is used in such a way that its wider surface is parallel to the outer surface and the inner surface of the spiral. Similar results are achieved by placing two or more wires with round cross-sections close together in each turn.
Außerdem ergaben die Versuche, dass ein bestimmtes optimales Verhältnis zwischen dem Drahtdurchmesser und dem Windungsabstand besteht. Dieses Optimum liegt nahe einem Verhältnis von 1 zu 6,67, also beispielsweise für einen Runddraht von 2,0 mm Durchmesser bei einem Windungsabstand von 13,0 bis 13,5 mm. Dieses Optimum ändert sich in Abhängigkeit von der QuerschnittsformThe tests also showed that there is a certain optimal ratio between the wire diameter and the winding distance. This optimum is close to a ratio of 1 to 6.67, for example for a round wire with a diameter of 2.0 mm with a winding distance of 13.0 to 13.5 mm. This optimum changes depending on the cross-sectional shape
.: .·'. ·· ·· :"::Bt:GM 9901/2 .: .·'. ·· ·· :":: Bt : GM 9901/2
des drahtartigen Materials. Es ändert sich auch bei coaxial ineinander angeordneten Spiralen.of the wire-like material. It also changes when the spirals are arranged coaxially.
Die Bündelungs-Leistung einer einzelnen Spirale verringert sich bei stark unter oder über dem genannten Optimum liegendem Windungsabstand. Sie reduziert sich auf nahe Null bei sich berührenden Windungen..The bundling performance of a single spiral decreases if the winding distance is significantly below or above the optimum. It is reduced to almost zero if the windings touch each other.
Des weiteren zeigten die Versuche, dass ein bestimmtes optimales Verhältnis zwischen dem Drahtdurchmesser und dem Spiralen-Durchmesser besteht. Dieses Optimum liegt nahe einem Verhältnis von 1 zu 50, also beispielsweise fur einen Runddraht von 2,0 mm Durchmesser bei einem Spiralen-Durchmesser von 100 mm, oder für einen Rundstahl von 20 mm Durchmesser bei einem Spiralen-Durchmesser von 2000 mm. Auch dieses Optimum ändert sich in Abhängigkeit von der Querschnittsform des drahtartigen Materials und gilt nur bedingt fur coaxial ineinander angeordnete Spiralen.Furthermore, the tests showed that there is a certain optimal ratio between the wire diameter and the spiral diameter. This optimum is close to a ratio of 1 to 50, for example for a round wire with a diameter of 2.0 mm with a spiral diameter of 100 mm, or for a round steel with a diameter of 20 mm with a spiral diameter of 2000 mm. This optimum also changes depending on the cross-sectional shape of the wire-like material and only applies to a limited extent to spirals arranged coaxially inside one another.
Bei Coaxial ineinander angeordneten Spiralen muß der Durchmesser des drahtartigen Materials bei den innenliegenden Spiralen im Verhältnis zum Spiralen-Durchmesser größer gehalten werden, um optimale Bündelungs-Werte oder Verdichtungs-Werte zu erzielen.In the case of coaxially arranged spirals, the diameter of the wire-like material in the inner spirals must be kept larger in relation to the spiral diameter in order to achieve optimal bundling or compression values.
Versuchsweise wurden Dreifach-Coaxial-Spiralen mit Werten bis zu 78-facher Erdmagnetfeld-Dichte und eine Achtfach-Coaxial-Spirale mit einem Wert von 115-facher Erdmagnetfeld-Dichte hergestellt.For experimental purposes, triple coaxial spirals with values of up to 78 times the Earth's magnetic field density and an eight-fold coaxial spiral with a value of 115 times the Earth's magnetic field density were produced.
Ein weiterer Versuch zeigte, dass sich das durch eine Spirale verdichtete Sekundär-Magnetfeld in seiner Kernzone durch einen in die Spirale eingeschobenen massiven Stab aus ferromagnetischem Material, welcher in der Länge mit der oder den Spiralen endet oder nach Bedarf verschoben wird, zusätzlich verstärken lässt. Eine 3-fach-coaxiale Spirale erreichte beispielsweise ohne einen massiven Stab in ihrem Kern einen Wert von 78-mal, mit einem solchen massiven Stab einen Wert von 88-mal der Dichte des Erdmagnetfeldes, bezogen auf die axiale Verlängerung des Stabdurchmessers über die Sprialenlänge hinaus.Another experiment showed that the secondary magnetic field condensed by a spiral can be further strengthened in its core zone by inserting a solid rod made of ferromagnetic material into the spiral, which ends in length with the spiral(s) or is moved as required. For example, a triple coaxial spiral without a solid rod in its core achieved a value of 78 times the density of the earth's magnetic field, and with such a solid rod a value of 88 times the density, based on the axial extension of the rod diameter beyond the length of the spiral.
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HcGM 9901/2HcGM 9901/2
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Eine Möglichkeit zur Konzentration der innerhalb einer erfindungsgemäßen Spirale gebündelten Feldlinien auf einen räumlich noch enger begrenzten Querschnitt ergab sich bei den Versuchen durch das Formen des ferromagnetischen, drahtförmigen Materials zu einer schneckenhausförmig, konisch sich verengenden Spirale. Hierfür wurde aus einem Eisendraht von 2,0 mm Durchmesser eine konische Spirale mit einem Anfangsdurchmesser von ca. 130 mm geformt, der sich kontinuierlich auf Null reduzierte. Der Windungsabstand betrug ca. 25 mm.One way of concentrating the field lines bundled within a spiral according to the invention on a spatially even more limited cross-section was found in the experiments by forming the ferromagnetic, wire-like material into a snail-shell-shaped, conically tapering spiral. For this purpose, a conical spiral with an initial diameter of approx. 130 mm, which continuously reduced to zero, was formed from an iron wire with a diameter of 2.0 mm. The distance between the turns was approx. 25 mm.
Diese konische Spirale wurde auf das Ende der Spirale 02 aufgesetzt, welche einen Verdichtungswert von 20- bis 22-mal dem Wert des Erdmagnetfeldes gebracht hatte. Durch das Aufsetzen der konischen Spirale auf die Spirale 02 ergab sich am geschlossenen, als gestreckter Draht endenden Ende der konischen Spirale ein Verdichtungswert von 50- bis 52-mal der Erdmagnetfeldstärke, bezogen auf die axiale Verlängerung des Drahtdurchmessers von 2,0 mm, also bezogen auf ein Feld von nur 2,0 mm Durchmesser.This conical spiral was placed on the end of spiral 02, which had a compression value of 20 to 22 times the value of the earth's magnetic field. By placing the conical spiral on spiral 02, a compression value of 50 to 52 times the earth's magnetic field strength was obtained at the closed end of the conical spiral, which ended as a stretched wire, based on the axial extension of the wire diameter of 2.0 mm, i.e. based on a field of only 2.0 mm diameter.
Versuche mit mehrläufigen Spiralen, deren Windungs-Abstand (oder Steigung) durch die Mehrläufigkeit automatisch größer wird, ergaben keine Verbesserung der Bündelungs-oder Verdichtungs-Ergebnisse.Tests with multi-turn spirals, whose winding distance (or pitch) automatically increases due to the multiple turns, did not show any improvement in the bundling or compaction results.
Eine leichte Steigerung der Verdichtungs-Ergebnisse wurde hingegen durch ungleiche Windungsabstände erreicht, speziell dadurch, dass die Draht-Windungen an den Spiralenenden enger gehalten und zur Spiralen-Mitte hin mehr auseinandergezogen wurden.A slight increase in the compaction results was achieved by unequal winding spacing, specifically by keeping the wire windings closer together at the ends of the spiral and pulling them further apart towards the center of the spiral.
Die Verdichtungswirkung konnte weiterhin nennenswert gesteigert werden durch die Anbringung von antennenartigen Drahtstücken aus ferromagnetischem Material, aufgesetzt auf den die Windung formenden Draht und von der Spirale radial nach aussen weisend. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diese "Antennen" gleichmäßig über den Umfang der Spiralen zu verteilen und ihre Spitzen aufzuspreizen oder wenigstens umzubiegen. Die Spitzen können natürlich auch auf jede andere bekannte Art hergestellt werden.The compression effect could be increased significantly by attaching antenna-like pieces of wire made of ferromagnetic material, placed on the wire forming the winding and pointing radially outwards from the spiral. It has proven advantageous to distribute these "antennas" evenly over the circumference of the spirals and to spread out or at least bend their tips. The tips can of course also be made in any other known way.
. ..- > . f"4 ,HrJGM 9901/2. ..- > . f " 4 ,HrJGM 9901/2
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Diese "Antennen" können gleiche oder unterschiedliche Längen aufweisen. Es wurden die höchsten Feldlinien-Verdichtungswerte bei in Richtung Spiralenmitte (halbe Spiralenlänge) sich verlängernden "Antennen" erreicht.These "antennas" can have the same or different lengths. The highest field line compression values were achieved with "antennas" that extended towards the center of the spiral (half the length of the spiral).
&bgr; ti ♦ ·♦ 4ertora 9901/2 &bgr; ti ♦·♦ 4 ertora 9901/2
Zeichnungen und Zeichenerklärungen
Die Figuren bedeuten:Drawings and legends
The figures mean:
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Spirale (1) mit der Spiralenlänge (SL); das verdichtete Sekundär-Magnetfeld (2) welches sich spiralenförmig in Spiralenrichtung windet und verdichtet, eingeteilt in die Längen (L) gleich der Spiralenlänge(SL), (0,75L) entsprechend drei Vierteln von (L), (0,5L) entsprechend der Hälfte von (L) und (0,25L) entsprechend einem Viertel von (L), sowie das Primär-Magnetfeld (3), welches beispielsweise das Erdmagnetfeld sein kann. Figure 1 shows a spiral (1) according to the invention with the spiral length (SL); the compressed secondary magnetic field (2) which winds and compresses in a spiral shape in the spiral direction, divided into the lengths (L) equal to the spiral length (SL), (0.75L) corresponding to three quarters of (L), (0.5L) corresponding to half of (L) and (0.25L) corresponding to a quarter of (L), as well as the primary magnetic field (3), which can be, for example, the earth's magnetic field.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Spirale (4) mit den Erläuterungen für die wesentlichen Maßangaben Spiralenlänge (SL), Spiralen-Durchmesser (D), Drahtdurchmesser (d) und Windungsabstand (WA). Figure 2 shows a spiral (4) according to the invention with explanations for the essential dimensions of spiral length (SL), spiral diameter (D), wire diameter (d) and winding spacing (WA).
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Spirale (1) mit der Spiralenlänge (SL) und dem gleich langen Abschnitt des verdichteten sekundären Magnetfeldes (L), den Teillängen des sekundären Magnetfeldes (0,25L) für" 1 Viertel, (0,5L) für die Hälfte und (0,75L) für drei Viertel der Gesamtlänge (L); die Verdichtungszone (V) des sekundären Magnetfeldes mit deren Durchmessern (dO) am Spiralenende, (dl) bei der Länge (0,25L), (d2) bei der Länge (0,5L) (d3) bei der Länge (0,75L) und (d4) bei der Länge (L) des sekundären Magnetfeldes; schließlich die Lage der Messpunkte zur Messung der Magnetfeld-Verdichtung bezogen auf den Wert des Primär-Magnetfeldes (PO)3 (Pl),P2),(P3)und(P4). Figure 3 shows a spiral (1) according to the invention with the spiral length (SL) and the equally long section of the compressed secondary magnetic field (L), the partial lengths of the secondary magnetic field (0.25L) for 1 quarter, (0.5L) for half and (0.75L) for three quarters of the total length (L); the compression zone (V) of the secondary magnetic field with its diameters (dO) at the spiral end, (dl) at the length (0.25L), (d2) at the length (0.5L) (d3) at the length (0.75L) and (d4) at the length (L) of the secondary magnetic field; finally the position of the measuring points for measuring the magnetic field compression related to the value of the primary magnetic field (PO) 3 (Pl),P2),(P3)and(P4).
Figur 4 zeigt die beispielhafte Kombination von 2 coaxial ineinander angeordneten erfindungsgemäßen Spiralen unterschiedlicher Spiralen-Durchmesser, bestehend aus äußerer Spirale (5) und innerer Spirale (6). Figure 4 shows the exemplary combination of two coaxially arranged spirals according to the invention of different spiral diameters, consisting of an outer spiral (5) and an inner spiral (6).
Figur 5 zeigt die beispielhafte Anordnung von zwei axial übereinander angebrachten Kombinationen aus jeweils axial ineinander geschobenen Figure 5 shows the exemplary arrangement of two axially superimposed combinations of axially nested
• ··♦ ·•··♦ ·
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erfindungsgemäßen äußeren Spiralen (5) und inneren Spiralen (6), sowie dazwischen liegender Auflageplatte zur Aufnahme von Probekörpern (7).outer spirals (5) and inner spirals (6) according to the invention, as well as a support plate located therebetween for receiving test specimens (7).
Figur 6 zeigt die beispielhafte Kombination von coaxial ineinander angeordneter äußerer Spirale (5), innerer Spirale (6) und eingeschobenem Kernstab aus massivem ferromagnetischem Material (8). Figure 6 shows the exemplary combination of coaxially arranged outer spiral (5), inner spiral (6) and inserted core rod made of solid ferromagnetic material (8).
Figur!zeigt die erfindungsgemäße Variante des zu einer konischen Spirale (9) geformten ferromagnetischen, drahtartigen Materials mit axial geradlinig auslaufendem Spiralenende (10).Figure! shows the variant according to the invention of the ferromagnetic, wire-like material formed into a conical spiral (9) with an axially straight spiral end (10).
Figur 8 zeigt eine beispielhafte Kombination bestehend aus einer erfindungsgemäßen konischen Spirale (9), axial aufgesetzt auf eine Spirale (11), welche das in der Spirale (11) verdichtete sekundäre Magnetfeld zum Spiralenende der konischen Spirale (10) hin weitgehend auf den Drahtdurchmesser (d) der konischen Spirale (9) konzentriert. Figure 8 shows an exemplary combination consisting of a conical spiral (9) according to the invention, axially placed on a spiral (11), which concentrates the secondary magnetic field condensed in the spiral (11) towards the spiral end of the conical spiral (10) largely on the wire diameter (d) of the conical spiral (9).
Figur 9 zeigt eine beispielhafte Anordnung aus zwei erfindungsgemäßen Spiralen Figure 9 shows an exemplary arrangement of two spirals according to the invention
(12) und (13) mit den resultierenden, nebeneinander liegenden, verdichteten sekundären Magnetfeldern (14) als Beispiel dafür, wie diese verdichteten Magnetfelder ausserhalb der Spiralen geformt werden können.(12) and (13) with the resulting, adjacent, condensed secondary magnetic fields (14) as an example of how these condensed magnetic fields can be formed outside the spirals.
Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße Spirale (15) geformt aus 2 nebeneinander liegenden, sich berührenden Drähten aus ferromagnetischem Material mit dem jeweiligen Drahtdurchmesser (d). Figure 10 shows a spiral (15) according to the invention formed from two adjacent, touching wires made of ferromagnetic material with the respective wire diameter (d).
Figur 11 zeigt eine erfindungsgemäße Spirale (16) mit antennenartigen Figure 11 shows a spiral (16) according to the invention with antenna-like
Drahtstücken aus ferromagnetischem Material (17) mit geraden Spitzen (18), aufgespreizten Spitzen (19) und gebogenen Spitzen (20). 30Wire pieces made of ferromagnetic material (17) with straight tips (18), spread tips (19) and bent tips (20). 30
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE29914387U DE29914387U1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Device for bundling field lines of a primary magnetic field to form a secondary magnetic field of increased field line density with spiral-shaped field lines |
Applications Claiming Priority (1)
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DE29914387U DE29914387U1 (en) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | Device for bundling field lines of a primary magnetic field to form a secondary magnetic field of increased field line density with spiral-shaped field lines |
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DE29914387U1 true DE29914387U1 (en) | 1999-12-30 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE202014009713U1 (en) | 2014-12-10 | 2015-01-30 | Kfv Karl Fliether Gmbh & Co. Kg | magnet assembly |
-
1999
- 1999-08-17 DE DE29914387U patent/DE29914387U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE202014009713U1 (en) | 2014-12-10 | 2015-01-30 | Kfv Karl Fliether Gmbh & Co. Kg | magnet assembly |
EP3032005A1 (en) | 2014-12-10 | 2016-06-15 | KFV Karl Fliether GmbH & Co. KG | Magnet assembly |
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