Z akého materiálu môžu byť cievky navinuté?
Pri výrobe cievok zohráva hlavnú úlohu použitý drôt. Hoci meď je nepochybne najčastejšie používaným materiálom vodičov, najmä pri projektoch cievok podľa požiadaviek zákazníka, v závislosti od aplikácie sa oplatí otestovať aj alternatívne drôty.
V tomto článku sa zameriavame na širokú škálu materiálov, ktoré sú k dispozícii na vinutie cievok. Každý materiál prináša iné vlastnosti, ktoré ovplyvňujú hmotnosť, pevnosť, pružnosť, tepelnú/elektrickú vodivosť a samozrejme náklady na výrobu cievky.
Meď
Meď je najbežnejším z elektricky vodivých drôtov a najčastejšie sa používa na cievky elektromagnetických cievok. Má nízky elektrický odpor a umožňuje ľahký prietok prúdu. Z hľadiska vodivosti ju prekonáva len striebro - okrem supravodičov. Hliník je v tabuľke vodivosti na vzdialenom štvrtom mieste, dokonca až za zlatom.
Dôležitým faktorom pre použitie medi je, že sa dá konfigurovať a tvarovať tak, aby sa vytvoril akýkoľvek typ cievky. Mimochodom, meď nie je známa len ako najbežnejší materiál na výrobu cievok, ale používa sa aj pri výrobe dosiek plošných spojov.
Hliník
Ak sa na výrobu cievok vyberie hliník, je to zvyčajne z dôvodu hmotnosti alebo nákladov. Cena hliníka je často výrazne nižšia ako cena medi. Hliník je veľmi pevný, mäkký, a preto sa ľahko tvaruje. Má vysokú vodivosť tepla a elektrického prúdu (v tomto ohľade je však oveľa horší ako meď). Pri pôsobení vzduchu sa základný kov pokrýva tenkou priehľadnou vrstvou oxidu, ktorá chráni podkladový kov pred ďalšou koróziou. Jeho nízka hmotnosť umožňuje efektívne zrýchlenie pohyblivých častí, čo zvyšuje výkon.
Použitie hliníkových drôtov zlepšuje kvalitu zvuku reproduktorov a kmitacích cievok. Nevýhodou hliníka sú obmedzené možnosti kontaktovania. Okrem laserového zvárania nie je možné použiť žiadny iný proces zvárania. V dôsledku toho sa musia používať mechanické metódy, ako sú kontakty s posunutím izolácie, lisovanie alebo lepenie.
Striebro
Striebro je jedným z najbežnejších vodivých kovov. Má najvyššiu elektrickú vodivosť zo všetkých kovov. Dôvodom, prečo sa striebro nepoužíva pri výrobe cievok častejšie ako meď, je jeho menšie množstvo a primerane vyššia cena. Je tiež náchylné na oxidáciu.
Zlato
Zlato je tvárne a kujné, takže sa ľahšie formuje do drôtu. Je to mäkký kov a možno ho konfigurovať na malé elektronické obvody a cievky. Keďže zlato nereaguje ľahko s inými prvkami a je odolné voči korózii a zmatneniu, je to vynikajúci vodivý materiál na výrobu cievok. Ešte viac to platí pre kontakt s okolitými komponentmi vďaka jeho veľmi nízkemu kontaktnému odporu. Nevýhodou je, ako možno tušíte, vysoká cena a obmedzená dostupnosť zlata. Z mechanického hľadiska treba brať do úvahy aj vysokú hmotnosť; zlato patrí k najťažším kovom vôbec.
Hliník s medeným plášťom (CCA): Trendový materiál pri výrobe cievok
Ako najbežnejšia alternatíva k medenému alebo hliníkovému drôtu sa pri výrobe cievok presadila kombinácia práve týchto kovov. Hliník s medeným plášťom, známy ako drôt CCA, je vďaka svojej nízkej hustote ľahší ako čistý medený drôt. Pevnosť v ťahu CCA drôtu je však tiež nižšia ako pevnosť čistého medeného drôtu. V konštrukcii sa môžu vyskytnúť aj chyby prenosu. CCA sa vyrába prilepením vrstvy čistej medi na hliníkové jadro. Pri ťahaní CCA prirodzene obsahuje menej medi ako čistý medený drôt, ale ponúka takmer rovnakú vodivosť, len odpor je mierne vyšší. Ako je to možné? Súvisí to s elektrickým javom nazývaným "skin efekt". Skin efekt je tendencia vysokofrekvenčného striedavého prúdu rozložiť sa vo vodiči tak, že hustota prúdu je vyššia v blízkosti povrchu vodiča (alebo kože). Keďže skin efekt sa vyskytuje len pri vysokých frekvenciách, vodič CCA je na takéto aplikácie mimoriadne vhodný. Na výrobu navíjaných výrobkov je drôt CCA rovnako dôležitý kvôli kombinácii výhody hmotnosti(hliník) s dobrou zvariteľnosťou a spájkovateľnosťou medi.
Vysokopevnostné zliatiny ako vodivý materiál pri výrobe cievok
Spomedzi množstva dostupných zliatin medi zohrávajú niektoré pozoruhodnú úlohu aj pri výrobe cievok. Takzvané "vysokopevnostné zliatiny" sa používajú najmä kvôli ich vyššej pevnosti v porovnaní s čistou meďou. Majú tiež vyššie hodnoty napätia v ťahu a predĺženia. Drôty HTW a XHTW od dodávateľa Elektrisola môžu byť zaujímavou voľbou najmä pre aplikácie, ako sú reproduktory, slúchadlá, vibračné motory alebo mikromotory, ako aj v leteckom priemysle alebo spotrebnej elektronike vo všeobecnosti.
Zriedkavo používaný materiál vodičov pri výrobe cievok
Vodiče z nasledujúcich materiálov sa pri výrobe cievok používajú zriedkavo:
Uhlík
Uhlíkový drôt je lacnejší na výrobu a potláča rádiofrekvenčné rušenie (RFI) a elektromagnetické rušenie (EMI). Používa sa v konštrukcii vozidiel a ako náhradný vodič.
Mangán
Manganín je zliatina pozostávajúca z medi, mangánu a niklu. Manganín, nazývaný aj konštantín, má veľmi malú zmenu odporu pri teplotných výkyvoch, je veľmi odolný voči tepelnej korózii a má vysokú dlhodobú stabilitu.
Titán
Titán má dobré mechanické a fyzikálne vlastnosti. Je odolný voči kyselinám a ľahko sa konfiguruje, vyrába a zvára. Vďaka odolnosti titánového drôtu voči korózii sa stal hlavnou súčasťou v leteckom, chemickom a medicínskom priemysle.
Nikel-chróm
Niklový chrómový drôt sa vyrába z niklu, chrómu a železa. Je húževnatý a odolný voči oxidácii a má dobrú ťažnosť a zvariteľnosť. Rôzne typy nichrómu majú číselné označenie, ktoré udáva množstvo niklu, ktoré obsahujú. Typy nichrómu sú nichróm 20, 30, 40, 60, 70 a 80. Prevádzková teplota nichrómu sa pohybuje medzi 1050 °C a 1180 °C.
Kanthal
Kanthal je zliatina železa, chrómu a hliníka (FeCrAl) a používa sa v odporových a vysokoteplotných aplikáciách. Vytvára ochrannú vrstvu oxidu hlinitého, ktorá slúži ako tepelný vodič aj izolátor. Kanthal má extrémne vysokú teplotu tavenia 1425 °C.
Nikel
Niklový drôt sa rýchlo zahrieva a má veľmi nízky odpor. Niklový drôt sa bohužiaľ pri vysokých teplotách ľahko taví, a preto sa môže používať len v aplikáciách s kontrolovanou teplotou.
Záver týkajúci sa najvhodnejšieho materiálu drôtu pri výrobe elektromagnetických cievok
Meď je a zostáva najbežnejším materiálom pri výrobe cievok, ale v závislosti od zamýšľaného použitia, požadovaného výkonu alebo cieľovej ceny sa oplatí vyskúšať aj alternatívne materiály drôtov. V posledných rokoch sa ako rozšírená možnosť výroby cievok presadil najmä hliník alebo hliník s medeným plášťom(CCA drôt).
