Основы обмотки катушки

Содержание

• Намоточные машины и методы
• Ортоциклическая обмотка
• Плотно упакованная проволока
• Изготовление ортоциклических обмоток
• Служба перемотки ортоциклической катушки
• Перемотка велосипедной катушки
• Различные процессы намотки

Инженеры-электрики выполняют намотку катушек, чтобы использовать катушки как части электрических цепей и для использования в таких устройствах, как тороидальные сердечники, которые связаны с магнитными полями и магнитной силой. Форма и методы, используемые для намотки катушек, позволяют использовать их для различных целей.

Различные способы намотки катушки означают, что вы можете наматывать катушки для специального использования, принимая во внимание напряжение электрического тока, проходящего через катушки, и теплоизоляционные свойства самих устройств.

Для электромагнитов, материалов, которые становятся магнитными в присутствии электрического тока, протекающего через провода, катушки должны быть намотаны так, чтобы находящиеся рядом друг с другом обмотки перемещались в противоположных направлениях. Это предотвращает прохождение тока, протекающего через них, между слоями катушек.

Способы, которыми инженеры выбирают конструкцию обмотки, и методы намотки зависят от выбора конструкции, например, места, доступного для намотки при проектировании катушек, или расположения конечной части катушки, которая должна быть намотана.

Намоточные машины и методы

Если вы хотите намотать катушку вручную или сделать это как можно более случайно, без учета оптимальной физики и математики, этот метод называется дикая обмотка или же беспорядочная намотка.

Беспорядочная намотка включает в себя намотку случайным образом, не заботясь о слое или не заполняя соответственно глубину. Он быстрый, простой и выполняет свою работу, но не меняет индуктивность установки намотанного провода для получения оптимального напряжения. Его используют в небольших трансформаторах, катушках зажигания, небольших электрических двигателях и устройствах с маленькими проводными датчиками.

При намотке катушек через беспорядочную намотку инженеры также учитывают высота намотки как измерено ч = д²н / б с участием:

Машины, которые предпочитают наматывать спирали (спирали) в каждом слое, являются машинами с винтовой намоткой. Поскольку эти машины создают слои и слои катушки, они переключаются между направлениями, двигаясь вперед и назад (или левши и правши, как инженеры используют для обозначения этих направлений). Это работает только для небольшого количества слоев, потому что, когда оно достигает определенного предела, структура становится слишком плотной, чтобы ее можно было сдержать, и это может привести к беспорядочной намотке.

Ортоциклическая намотка является наиболее оптимальным способом намотки круглых катушек поперечного сечения путем размещения проводов в верхних слоях в пазах проводов в нижних слоях. Эти катушки имеют хорошую теплопроводность и регулярно хорошо распределяют напряженность поля между собой.

Ортоциклическая обмотка

Инженеры принимают во внимание эффективность своих процессов намотки катушки, сводя к минимуму материалы и пространство, необходимое для намотки катушки. Они делают это, чтобы обеспечить оптимальное расходование энергии. Электрические проводники, используемые в обмотке катушки, занимают площадь, как и обмотка, используемая в процессе. коэффициент заполнения это отношение этих двух областей и может быть рассчитано как F = d² nπbh / 4 с участием:

Инженеры стараются достичь как можно более высоких коэффициентов заполнения, чтобы сделать процесс намотки катушки максимально эффективным. Хотя инженеры обычно рассчитывают теоретический коэффициент заполнения 0,91 для ортоциклической обмотки изоляция провода означает, что на практике коэффициент заполнения ниже.

При намотке катушек через ортоциклическую обмотку инженеры измеряют высота намотки как ч = д с участием:

Это учитывает углы промежутков между проводами и слоями проводов с точки зрения поперечного сечения.

Плотно упакованная проволока

Чем плотнее скрученные провода, тем выше коэффициент заполнения, поскольку машина для намотки катушки может использовать теплопроводность обмотки для предотвращения потери тепла. Ортоциклическая обмотка, оптимальный способ размещения круглых катушек поперечного сечения, позволяет инженерам достичь коэффициента заполнения около 90%.

С помощью этого метода круглые провода в верхнем слое машины для намотки катушки должны быть упакованы так, чтобы они находились в канавках проводов в нижнем слое, чтобы упаковка могла охватывать как можно больше проводов. Вид сбоку катушек, расположенных таким образом, показывает, как различные слои располагаются наиболее эффективным образом.

Обмотка должна бежать параллельно намоточным фланцамопоры, используемые для того, чтобы катушки наматывались максимально плотно и эффективно. Инженеры должны отрегулировать ширину намотки в соответствии с количеством витков на слой обмотки. Если площади поперечного сечения этих проводов не круглые, то площадь пересечения между проводами должна быть на маленькой стороне корпуса катушки.

Инженеры выбирают структуру обмотки исходя из потребностей и целей самой катушки. Наконец, катушечные провода могут быть сформированы в прямоугольные или плоские формы поперечного сечения, так что между ними нет воздушных зазоров, что является еще более оптимальным способом намотки для еще большего коэффициента заполнения.

Изготовление ортоциклических обмоток

Создание и эксплуатация машин, которые могут производить ортоциклические обмотки с такой точностью и тщательностью, означает, что инженеры должны решить некоторые проблемы. Часто инженеры и исследователи могут столкнуться с проблемами, связанными с намоткой катушечных машин на таких высоких скоростях.

Провода на практике также не такие прямые, как в теоретических расчетах и ​​моделях, и вместо этого объем и масса самого провода делает процесс намотки катушки еще более сложным. Любой изгиб, аномалия в однородности или форме или любая другая особенность, которую не учитывают уравнения оптимальных структур обмотки катушки, компенсирует производство всей катушки.

Когда катушка наматывается через обмотки машины для катушек, даже материал, который используется на поверхности катушек, сам добавляет толщину к диаметру круглых площадок поперечного сечения катушек и материала на поверхности. из этих катушек влияют на процесс намотки катушки.

Покрытие может привести к тому, что провода будут скользить друг против друга, расширяться или сжиматься из-за изменений температуры, изменения жесткости или долговечности и даже удлиняться до определенной величины в результате всех этих усилий. Это затрудняет инженерам определение соответствующего градиента проволоки и того, как он изменяется в зависимости от диаметра проволоки.

Служба перемотки ортоциклической катушки

Хотя ортоциклическая обмотка может показаться оптимальным методом, инженерам необходимо решать проблемы, претворяя идеи в жизнь. С параметрами, заданными для контроля количества и конструкции обмоток катушки, машины для намотки катушки используют итеративный подход для оценки поперечного сечения и пространства, доступного для изолированной катушки. Итеративный подход учитывает деформации и изменения формы на каждом шаге после добавления каждого слоя, один за другим.

Инженеры могут решить эти проблемы, убедившись, что каждая отдельная часть обмоточного провода первого слоя соответствует определенному положению, которое машина уже рассчитала. Машины для намотки катушки могут использовать геометрия канавки определить, как последующие слои вписываются в пространство, доступное через приближения. Машина измеряет местоположения, чтобы надлежащим образом разместить каждый проводной слой, учитывая изменения в форме катушки, принимая во внимание силы, возникающие при возникновении проблем.

Этот итеративный процесс создает провода, которые имеют исключительную нагрузку для определенных применений, таких как шкивы. Они могут применять соответствующие канавки к обмотке, чтобы соответствовать форме устройства, особенно в тех случаях, когда деформация провода неизбежна.

Перемотка велосипедной катушки

Подобно намоточным машинам, вы можете перематывать статор велосипеда через серию шагов. Велосипеды используют статоры в качестве стальных барабанов для защиты внутренней работы электродвигателя. Они используют магнетизм проводов для питания своих процессов.

Вам понадобится нож, отвертка, стальная вата, тряпка, медная проволока, выводы, мультиметр или омметр и жидкая резина.

Различные процессы намотки

Метод линейной намотки
Линейный метод намотки катушки создает намотку на вращающиеся тела катушки или устройства, несущие катушку. Пропуская проволоку через направляющую трубу, инженеры могут закрепить проволоку на стойке или зажимных приспособлениях, чтобы оставаться в безопасности.

Затем направляющая проволока укладывает каждый слой проволоки так, чтобы ее намотать так, чтобы проволока распределялась через пространство для намотки корпуса катушки. Направляющая труба перемещает катушку, чтобы учесть различия в диаметрах проволоки, иногда с частотой вращения до 500 с.^-1 со скоростью 30 м / с.

Метод обмотки флаера
Обмотка флаера или обмотка шпинделя использует сопло, которое прикрепляет провода к флаеру, вращающемуся устройству на расстоянии от катушки. Вал флаера фиксирует элемент намотки в области намотки так, что провод закрепляется снаружи флаера. Зажимы или отклонения проволоки вытягивают и фиксируют провод так, чтобы компоненты быстро переключались между собой. Эти устройства позволяют различные компоненты провода с зажимами, которые крепятся к машине.

Когда вращающаяся катушка неподвижна, провода вращаются и наслаиваются вокруг нее с помощью мощных роторов. Роторы изготовлены из металлических листов, так что флаер не направляется напрямую, а вместо этого проволока направляется через направляющие блоки для канавок или пазов в месте, которое должно быть.

Метод намотки иглы
Машины, использующие намотку иглы, наматывают провода с помощью иглы с соплом под прямым углом к ​​направлению движения проволоки. Затем сопло поднимается для каждой канавки в слое катушки. Затем процесс переворачивает себя, чтобы добавить катушки в другом направлении. Это позволяет инженерам получить точную структуру слоев.

Метод тороидальной намотки
Для создания тороида проводов вокруг круглого кольца, метод тороидальной намотки монтирует тороидальный сердечник, вокруг которого намотаны провода. Когда тороид вращается, машина наматывает провода. Механизм намотки провода распределяет провод вокруг, пока тороид не будет полностью подключен. Хотя этот способ имеет высокие производственные затраты, они имеют тенденцию давать низкие потери прочности из-за магнитного потока и приводят к подходящим плотностям мощности.