Grundlæggende om spiralvikling

Indhold

• Spolevindemaskiner og -metoder
• Ortocyklisk vikling
• Tæt pakningstråd
• Fremstilling af orthocykliske viklinger
• Ortocyklisk coil-tilbagespolingsservice
• Cykelspole tilbagespoling
• Forskellige viklingsprocesser

Elektriske ingeniører udfører spolevikling for at bruge spoler som dele af elektriske kredsløb og til brug i enheder som toroidale kerner, der er involveret i magnetfelter og magnetisk kraft. Formen og metoderne, der bruges til at vikle spoler, kan lade dem bruges til forskellige formål.

De forskellige måder at vikle spole på betyder, at du kan vikle spoler til specifik brug ved at tage hensyn til spænding af den elektriske strøm, der drives gennem spolerne, og varmeisoleringsegenskaberne for selve enhederne.

For elektromagneter, materialer, der bliver magnetiske i nærvær af elektrisk strøm, der strømmer gennem ledninger, skal spoler vikles således, at viklinger, der ligger ved siden af ​​hinanden, bevæger sig i modsatte retninger. Dette forhindrer, at strømmen, der strømmer gennem dem, annullerer sig ud mellem lagene af spoler.

De måder, hvorpå ingeniører vælger viklingsstrukturen og metoderne til vikling, afhænger af designvalgene, såsom den plads, der er til rådighed til vikling ved design af spoler eller placeringen af ​​den sidste del af den spole, der skal vikles.

Spolevindemaskiner og -metoder

Hvis du ville vinde en spole i hånden eller gøre det så tilfældigt som muligt uden respekt for den optimale fysik og matematik nedenunder, kaldes denne metode vilde snoede eller virvar afvikling.

Jumble vikling involverer vikling tilfældigt uden at være opmærksom på laget eller udfylde dybderne korrekt. Det er hurtigt, nemt og får arbejdet gjort, men det ændrer ikke induktansen af ​​sårtrådopsætningen for at producere en optimal spænding. Det bruges i små transformere, tændspoler, små elektriske motorer og enheder med små trådmålere.

Når vikling af spiraler gennem virvlende vikling tager ingeniører også hensyn til svinghøjde som målt ved h = d²n / b med:

Maskiner, der vælger at vinde spiraler spiralformet (spiral) i hvert lag er spiralformede viklingsmaskiner. Når disse maskiner skaber lag og lag af spole, skifter de mellem retninger, bevæger sig fremad og bagud (eller venstrehåndede og højrehåndede, som ingeniører bruger til at henvise til disse retninger). Dette fungerer kun for et lille antal lag, for når strukturen når en bestemt grænse, bliver strukturen for stram til at indeholde, og der kan opstå virvarende vikling.

Ortocyklisk vikling er den mest optimale metode til at vikle cirkulære tværsnitsspiraler ved at placere ledningerne i de øverste lag i rillerne af ledninger i de nedre lag. Disse spoler har god varmeledning og fordeler jævnligt feltstyrken godt imellem.

Ortocyklisk vikling

Ingeniører tager højde for effektiviteten af ​​deres spiralviklingsprocesser ved at minimere de materialer og plads, der kræves til spiralvikling. De gør dette for at sikre, at de bruger energi på en optimal måde. De elektriske ledere, der bruges i spiralvikling, besætter et område, og det samme gør viklingen, der bruges i processen. Det udfyldningsfaktor er forholdet mellem disse to områder og kan beregnes som F = d² nπbh / 4 med:

Ingeniører forsøger at opnå så høje påfyldningsfaktorer som muligt for at gøre spiralviklingsprocessen så effektiv som den kan være. Selvom ingeniører generelt beregner a teoretisk fyldfaktor på 0,91 for ortocyklisk vikling betyder trådisolering, at i praksis er fyldningsfaktoren lavere.

Ved vikling af spiraler gennem ortocyklisk vikling måler ingeniører svinghøjde som h = d med:

Dette redegør for vinklerne på mellemrummet mellem ledningerne og lagene af ledninger fra tværsnitsmæssigt synspunkt.

Tæt pakningstråd

Jo tættere pakket ledninger er, jo højere er påfyldningsfaktoren, da spolevikningsmaskinen kan bruge viklingens varmeledningsevne for at forhindre varmetab. Ortocyklisk vikling, den optimale metode til at arrangere cirkulære tværsnitsspoler, lader ingeniører opnå en påfyldningsfaktor på ca. 90% på denne måde.

Gennem denne metode skal runde ledninger i det øverste lag af en spiralviklingsmaskine pakkes således, at de er i rillerne på trådene i det nedre lag for at sikre, at emballagen kan omfatte så mange ledninger som muligt. Set fra siden af ​​spolerne arrangeret på denne måde viser, hvordan forskellige lag arrangerer sig på den mest effektive måde.

Winding skal køre parallelt med de viklede flanger, de understøttelser, der bruges til at sikre, at spoler vindes så stramt og effektivt som muligt. Ingeniører skal justere viklingsbredden til antallet af omdrejninger pr. Lag af viklingen. Hvis tværsnitsarealerne af disse ledninger er ikke-cirkulære, skal overfladearealet mellem trådene være på den lille side af spirallegemet.

Ingeniører bestemmer viklingsstrukturen baseret på behovene og formålet med selve spolen. Endelig kan spiraltråde formes til rektangulære eller flade tværsnitsformer, således at der ikke er lufthuller mellem dem som en endnu mere optimal viklingsmetode for en endnu større påfyldningsfaktor.

Fremstilling af orthocykliske viklinger

At oprette og betjene maskiner, der kan fremstille ortocykliske viklinger med så præcision og pleje betyder, at ingeniører er nødt til at løse nogle problemer. Ofte kan ingeniører og forskere løbe ind i problemer med, hvordan spolevindemaskinerne vinder med så høje hastigheder.

Tråd i praksis er heller ikke så lige som i teoretiske beregninger og modeller, og i stedet gør selve ledningen volumen og massen viklingsprocessen endnu vanskeligere. Enhver form for bøjning, afvigelse i ensartethed eller form eller enhver anden funktion, som ligningerne af optimale spiralviklingsstrukturer ikke tegner sig for, kompenserer for produktionen af ​​en hel spole.

Når en spole opvikles gennem viklingerne af spolemaskinen, tilføjer selv materialet, der bruges på overfladen af ​​selve spolerne, en tykkelse til diameteren af ​​spolernes cirkulære tværsnitsar og materialet på overfladen af disse spoler påvirker viklingsprocessen.

Belægningen kan forårsage, at ledninger glider mod hinanden, udvides eller trækkes sammen på grund af temperaturændringer, ændring i stivhed eller holdbarhed og endda forlænges en vis mængde som et resultat af alle disse kræfter. Dette gør det vanskeligere for ingeniører at bestemme den passende trådgradient, og hvordan det ændres med hensyn til tråddiameteren.

Ortocyklisk coil-tilbagespolingsservice

Selvom orthocyklisk vikling kan virke som den optimale metode, er ingeniører nødt til at løse problemer, når de implementerer ideer. Med de specificerede parametre for at kontrollere antallet og designet af spolevindingerne bruger spolevikningsmaskiner en iterativ tilgang til at estimere tværsnittet og pladsen til den isolerede spole. Den iterative tilgang gør rede for deformiteter og ændringer i form ved hvert trin efter tilføjelse af hvert lag, en efter en.

Ingeniører kan løse disse problemer ved at sikre sig, at hver enkelt del af en viklingstråd i det første lag passer ind i en bestemt position, som maskinen allerede har beregnet. Spolevindemaskinerne kan bruge rillegeometri for at bestemme, hvordan de efterfølgende lag passer ind i den disponible plads gennem tilnærmelser. Maskinen måler placeringerne for korrekt placering af hvert trådlag ved at redegøre for ændringerne i form af spolen ved at tage hensyn til de kræfter problemerne rejser.

Denne iterative proces skaber ledninger, der har enestående belastning til visse anvendelser, såsom remskiver. De kan påføre de passende riller på viklingen for at passe til formen på indretningen, især i tilfælde, hvor deformation af tråden er uundgåelig.

Cykelspole tilbagespoling

I lighed med spolevindemaskiner kan du spole tilbage stator af en cykel gennem en række trin. Cykler bruger statorer som ståltromler for at beskytte den indre funktion af en elektrisk motor. De bruger magnetisme af ledninger til at drive deres processer.

Du har brug for en kniv, en skruetrækker, ståluld, en klud, kobbertråd, terminalledninger, en multimeter eller en ohmmeter og flydende gummi.

Forskellige viklingsprocesser

Lineær viklingsmetode
Den lineære viklingsmetode til spiralvikling opretter viklinger på roterende spirallegemer eller spiralbærende anordninger. Ved at tvinge ledningen gennem et styrerør kan ingeniører montere tråden på en stolpe eller en spændeanordning for at forblive sikker.

Trådstyringsrøret lægger derefter hvert lag af tråden ned, så det er viklet således, at tråden fordeler sig gennem spiralrummet i spirallegemet. Føringsrøret bevæger spolen ind for at redegøre for forskellene i tråddiametre undertiden med rotationshastighedsfrekvenser på op til 500 s^-1 med hastigheder på 30 m / s.

Flyer viklingsmetode
Flyervikling eller spindeltvikling bruger en dyse, der fastgør ledninger til en flyer, en roterende enhed i afstand fra spolen. Flyerakslen fastgør viklingskomponenten i viklingsområdet, så tråden fastgør sig selv uden for løberen. Trådklemmer eller afbøjninger trækker langs og fikserer wiren, så komponenterne hurtigt skifter mellem hinanden. Disse enheder lader trådens forskellige komponenter med klips, der fastgøres til maskinen.

Med rotationsspolen stationær drejes ledningerne og lagvises omkring dem ved hjælp af højdrevne rotorer. Rotorerne er sammensat af metalplader, således at løbesedlen ikke styres direkte, men i stedet føres ledningen over føringsblokke for riller eller spalter på det sted, det er beregnet til at være.

Metode til nålevikling
Maskiner, der bruger nålevikling, vinder wirerne ved hjælp af en nål med en dyse i en ret vinkel i retning af trådens bevægelse. Dysen løfter sig derefter for hver rille i laget af spolen. Processen vender derefter sig selv for at tilføje spoler i den anden retning. Dette gør det muligt for ingeniører at nå de nøjagtige lagstrukturer.

Toroidal viklingsmetode
For at skabe en toroid af ledninger omkring en cirkulær ring monteres den toroidale viklingsmetode den toroidale kerne, hvormed en ledning er opviklet. Når toroiden roterer, vikler maskinen ledningerne rundt. Trådafviklingsmekanismen fordeler ledningen rundt, indtil toroiden er helt kablet. Selvom denne metode har høje produktionsomkostninger, har de en tendens til at give et lavt styrketab på grund af magnetisk flux og resultere i gunstige effektdensiteter.