Samonosné cievky: Fakty o cievkach zo zapekacieho drôtu

Samonosné cievky sú cievky vyrobené z drôtu, ktorý je potiahnutý termoplastickou vrstvou - spojovacím lakom. Označuje to už termín zapekací smaltovaný drôt: Tento drôt sa počas procesu navíjania spája, aby cievka získala potrebnú stabilitu bez akýchkoľvek ďalších pomôcok, najmä v prípade vzduchových cievok. Použitie zapekacieho drôtu môže v niektorých prípadoch poskytovať výhody oproti cievke na jadre, pretože nie sú potrebné formovače cievok, ako aj lepiace pásky alebo kroky lakovania.

Existuje mnoho typov cievok a dokonca aj skúsení inžinieri niekedy strácajú prehľad o tom, ktoré typy cievok existujú a ktoré cievky sú vhodné pre ktoré aplikácie. Spoločnosť KUK poskytuje prehľad s najdôležitejšími informáciami o výrobe cievok.

Začnime cievkami zo zapekacieho drôtu, ktoré sa niekedy nazývajú aj samonosné cievky. O čo ide? Sú to cievky, ktoré sú navinuté zapekacím drôtom. Zapekací smaltovaný drôt (alebo viazaný magnetický drôt), je drôt s dodatočnou vrstvou k bežnej izolačnej vrstve. Aktiváciou zapekacieho smaltu počas procesu lepenia je možné vzájomne prepojiť susedné vinutia. Aktivácia zapekacieho laku sa môže vykonať buď teplom, v niektorých prípadoch rozpúšťadlom alebo kombináciou oboch spôsobov.

Prierez navinutej cievky zo zapekacieho drôtu (svetlosivá = izolácia, tmavosivá = lepiaca vrstva smaltu). Zdroj obrázku: Elektrisola

Výhody zapekacieho drôtu

Použitie zapekacieho drôtu ponúka zákazníkovi niekoľko výhod:

• Nie je potrebný žiadny prípravok na výrobu cievok
• Na fixáciu nie sú potrebné žiadne lepiace pásky ani impregnačné laky
• Menej manipulácie počas výrobného procesu
• Nízky vplyv na životné prostredie
• Umožňuje použitie cievok so vzduchovým jadrom v špeciálnych tvaroch
• Tvarová stálosť aj pri nárazoch a vibráciách
• Skrátenie celkového času cyklu

Toto je to, čo musíte ako konštruktér zvážiť v prípade cievok zo zapekacieho drôtu

Lepiaca vrstva, ktorá dopĺňa izoláciu, zaberá ďalší priestor a musí sa zohľadniť pri výpočte vašej cievky. Hoci sa lepidlá môžu pridávať ku každej bežnej izolačnej vrstve, treba zohľadniť teplotu zmäknutia lepidla. V závislosti od procesu lepenia a typu cievky obmedzuje aj teplotnú odolnosť telies cievky alebo iných materiálov.

Kontaktovanie cievok zo zapekacieho drôtu

Cievky zo zapekacieho drôtu sú zvyčajne cievky so vzduchovým jadrom, ktoré sa preto vyrábajú s letmými koncami drôtu. Konce sa na ďalšie spracovanie len pocínujú. To často zahŕňa proces spájkovania, napríklad na dosku s plošnými spojmi. V prípade tenkých drôtov je možný aj proces termolepenia. V závislosti od teplotnej odolnosti vrstvy lepiaceho povlaku sa pocínovanie koncových drôtov môže vykonať priamo, t. j. bez odstránenia lepiaceho a izolačného smaltu. Lepené magnetické drôty s vysokou teplotnou odolnosťou možno odizolovať mechanicky, chemicky v soľnom kúpeli alebo laserom.

Vo veľmi zriedkavom prípade, keď je zapekací drôt navinutý na jadre, kontaktovanie silne závisí od vlastností príslušnej cievky. Spoločnosť KUK vám poradí, ako kontaktovať vašu samonosnú cievku.

Aké sú limity cievok zo zapekacieho drôtu?

Z pohľadu výrobcu cievok je pri výrobe cievok zo zapekacieho drôtu možných veľa vecí. Je možné realizovať nespočetné množstvo špeciálnych tvarov, ako sú ohyby po celej dĺžke cievky, ohnuté konce alebo kužeľovité priebehy. Aj pokiaľ ide o drôt, sú možné rôzne prierezy (plochý drôt, hrany). Obzvlášť priestorovo úsporné sú samonosné cievky ako alfa cievka (patentovaná cievka KUK) s počiatočným a koncovým drôtom na vonkajšom priemere. Valcové tvary, ktoré zodpovedajú štandardnému dizajnu, si zvyčajne vyžadujú najmenšie výrobné úsilie, a preto sú výhodné z hľadiska nákladov. Podobne je pre ortocyklické vinutia vhodný aj zapekací smaltovaný drôt. Vo fáze vývoja je nevyhnutné, aby boli k dispozícii najnutnejšie špecifikácie, aby sa prípadné kompromisy mohli rýchlo objasniť v rámci spoločného projektovania s výrobcom cievok.

Nevýhody cievok zo zapekacieho drôtu

Nevýhoda vzduchových cievok zo zapekacieho drôtu súvisí s letmými koncami drôtu, ktoré bránia následnému automatizovanému spracovaniu. Vzhľadom na náklady na zariadenie na výrobu cievok alebo súvisiace investície do nástrojov hrá táto okolnosť úlohu až od veľkosti série približne 10 000 kusov. V takýchto prípadoch je potrebné nájsť kompromis medzi priestorovými požiadavkami, investíciou do zariadenia na výrobu cievok a kratším časom cyklu vďaka vyššiemu stupňu automatizácie. Hranicu 10 000 kusov treba považovať za pravidlo; v konečnom dôsledku závisí od individuálnych požiadaviek projektu. Napríklad v závislosti od požadovaného tvaru cievky môže byť zmysluplné vyrábať oveľa väčšie série ako cievky zo zapekacieho drôtu. Na druhej strane 3D tlač čoraz viac otvára nové možnosti pri výrobe cievok, vďaka čomu je táto možnosť mysliteľná aj pri menších sériách.

Proces lepenia (zapekania): Štyri bežné metódy výroby cievok zo zapekacieho drôtu

1. Lepenie horúcim vzduchom

Teplovzdušné lepenie počas navíjania má tú výhodu, že nie je potrebný následný proces lepenia. Lepenie horúcim vzduchom je nákladovo efektívne a používa sa najmä pri priemeroch drôtu pod 0,200 mm.

2. Lepenie v peci

Po navinutí cievok sa jednotka zahreje v peci, čím sa roztopí zapekací lak a spojí susedné závity drôtu.

3. Odporové lepenie

Odporové lepenie je podobné lepeniu v peci s tým rozdielom, že teplo sa vytvára prúdením prúdu cez vytvorené cievky. Čas, napätie a prúd v ampéroch závisia od aplikácie.

4. Lepenie rozpúšťadlom

Niektoré lepiace smalty sa môžu aktivovať použitím určitých rozpúšťadiel počas navíjania cievok alebo po ňom. Rozpúšťadlo sa môže aplikovať na drôt prostredníctvom knôtu počas procesu navíjania alebo sa hotové cievky môžu po navíjaní ponoriť do kúpeľa s rozpúšťadlom. V oboch prípadoch by sa jednotka mala znova zahriať, aby sa odstránilo zvyšné rozpúšťadlo a dokončilo sa spojenie cievok.

Aplikácie cievok zo zapekacieho drôtu

Cievky zo zapekacieho drôtu sú praktické, ak je v aplikácii obmedzený priestor a nie je možné umiestniť jadro. Na druhej strane existujú aj prípady, keď je užitočné navinúť lepený magnetický drôt na jadro. Cievky so zapekacím drôtom slúžia aj na to, aby sa vinutie čo najviac priblížilo ku kovu v obvode, čo im dáva väčšie magnetické schopnosti.

Okrem iného sa používajú pri aplikáciách v medicínskej technike alebo vo vojenstve, kde sa musí použiť čo najviac medi na čo najmenšom priestore, aby sa zvýšil napríklad výkon lineárneho motora. Okrem toho sa cievky so zapekacím drôtom nachádzajú v senzoroch, v hnacích cievkach motorov, v aplikáciách RFID, v magnetických zámkoch, ako aj v zvukových a frekvenčných izolačných obvodoch. Samonosné cievky sa tiež široko používajú na vysokofrekvenčné ladenie, potláčanie rušenia a vysoko nasýtené tlmivky meničov.

Ktorý zapekací smaltovaný drôt a aký spôsob lepenia pre vašu aplikáciu?

Zapekacie drôty možno rozlíšiť podľa chemickej podstaty ich povlaku, ale najmä podľa ich tepelných a technických vlastností, ako aj podľa uprednostňovaného procesu lepenia. Spoločnosť KUK alebo výrobca drôtov, ako napríklad spoločnosť Elektrisola, vám v tejto oblasti poskytnú individuálne poradenstvo.

Záver

Rozhodnutie, či použiť cievku so zapekacím drôtom, závisí od projektu; v prípade mnohých cievok bude toto rozhodnutie pravdepodobne ovplyvnené priestorom potrebným na dokončenie súčiastky a požadovaným množstvom. Voľba cievky so zapekacím drôtom zvyčajne vedie k nižším nákladom a kratším časom procesu pri menších množstvách:

• Odstránenie viacerých krokov znamená, že nevzniknú ďalšie náklady na formovače cievok a sekundárne nátery alebo pásky.
• Eliminácia viacerých procesných krokov šetrí čas sušenia, čo umožňuje rýchlejšie začlenenie do výrobnej linky.
• Odpadá používanie, skladovanie a likvidácia niektorých prchavých organických zlúčenín (VOC).

Na druhej strane, pri vyšších veľkostiach sérií je potrebné počítať s dodatočným montážnym úsilím v dôsledku letmých koncov drôtov. Spravidla to platí pre množstvá približne 10 000 alebo viac vzduchových cievok so zapekacím drôtom.

Uvedené analýzy sú priemerné zistenia a nie sú konečné pre každý jednotlivý projekt. Špecifikácie a požiadavky je vždy najlepšie prediskutovať s výrobcom cievok na zákazku, ako je napríklad spoločnosť KUK Coils. Možno máte návrh alebo špecifickú aplikáciu, ktorá si vyžaduje cievku zo zapekacieho drôtu alebo samonosnú cievku buď na dosiahnutie požadovaného tvaru, alebo na dosiahnutie malého tvaru. Spoločnosť KUK vám rada poradí.

Súvisiace zdroje:
Elektrisola
Furukawa