Технология намоточных работ - производство радиоаппаратуры. Изготовление катушек полюсов Изготовление отдельных частей
Clone PI-W и, вот, дело дошло до изготовления поисковой моно-катушки. А так как в настоящее время я испытываю некоторые финансовые затруднения, то передо мной стояла непростая задача - сделать катушку самому из максимально дешевых материалов.
Забегая вперед, сразу скажу, что с задачей я справился. В итоге у меня получился вот такой датчик:
Кстати говоря, получившаяся катушка-кольцо отлично подойдет не только для Clone, но и практически для любого другого импульсника (Кощей, Tracker, Пират).
Рассказывать буду очень подробно, так как дъявол зачастую кроется в деталях. Тем более, что коротких историй изготовления катушек в инете пруд пруди (типо, берем вот это, тут отрезаем, обматываем, склеиваем и готово!) А начинаешь делать сам и оказывается, что о самом важном упомянули вскользь, а кое о чем вообще забыли сказать... И получается, что все сложнее, чем казалось в самом начале.
Здесь такого не будет. Готовы? Поехали!
Задумка
Проще всего для самостоятельного изготовления мне показалась такая конструкция: берем диск из листового материала толщиной ~4-6 мм. Диаметр этого диска определяется диаметром будущей обмотки (в моем случае он должен быть равен 21 см).
Затем к этому блинчику с обоих сторон приклеиваем два диска чуть большего диаметра, чтобы получилась как бы шпулька для намотки проволоки. Т.е. такая сильно увеличенная по диаметру, но сплюснутая по высоте катушка.
Для наглядности попробую изобразить это на чертеже:
Надеюсь, основная задумка ясна. Просто три диска, склеенные между собой по всей площади.
Выбор материала
В качестве материала я планировал взять оргстекло. Оно отлично обрабатывается и клеится дихлорэтаном. Но, к сожалению, так и не смог найти его забесплатно.
Всякие колхозные материалы типа фанеры, картона, крышек от ведер и т.п. я сразу отбросил, как непригодные. Хотелось чего-то прочного, долговечного и желательно водонепроницаемого.
И тогда мой взор обратился к стеклоткани...
Ни для кого не секрет, что из стеклоткани (или из стекломата, стеклохолста) делают все, что душе угодно. Даже моторные лодки и бамперы для автомобилей. Ткань пропитывают эпоксидной смолой, придают ей нужную форму и оставляют до полного отвердения. Получается прочный, водостойкий, легкообратываемый материал. А это как раз то, что нам нужно.
Итак, нам нужно сделать три блинчика и уши для крепления штанги.
Изготовление отдельных частей
Блины №1 и №2
Расчеты показали, что для получения листа толщиной 5.5 мм нужно взять 18 слоев стеклоткани. Чтобы снизить расход эпоксидки, стеклоткань лучше заранее нарезать кружочками требуемого диаметра.
Для диска диаметром 21 см как раз хватило 100 мл эпоксидной смолы.
Каждый слой нужно тщательно промазать, а затем всю стопку положить под пресс. Чем больше будет давление, тем лучше - лишняя смола выдавится, масса конечного изделия станет чуточку меньше, а прочность чуточку больше. Я нагрузил сверху примерно сотню килограмм и оставил до утра. На следующий день получился вот такой блинчик:
Это самая массивная часть будущей катушки. Весит он - будь здоров!
Потом расскажу, как за счет этой запчасти можно будет ощутимо снизить массу готового датчика.
Точно таким же образом был сделан диск диаметром 23 см и толщиной 1.5 мм. Его масса - 89 г.
Блин №3
Третий диск клеить не пришлось. В моем распоряжении оказался лист стеклотекстолита подходящего размера и толщины. Это была печатная плата от какого-то древнего устройства:
К великому сожалению, плата была с металлизированными отверстиями, поэтому пришлось потратить какое-то время на их высверливание.
Я решил, что это будет верхний диск, поэтому проделал в нем отверстие под ввод кабеля.
Уши для штанги
Остатков текстолита как раз хватило на уши для крепления корпуса датчика к штанге. Выпилил по два кусочка на каждое ухо (чтобы было прочно!)
В ушах надо сразу же просверлить отверстия под пластиковый болт, так как потом будет очень неудобно этим заниматься.
Кстати, это крепежный болт для стульчака унитаза.
Итак, все составляющие нашей катушки готовы. Осталось все это склеить в один большой бутерброд. И не забыть завести внутрь кабель.
Сборка в одно целое
Сначала верхний диск из дырявого стеклотекстолита склеил со средним блинчиком из 18 слоев стеклоткани. На это ушло буквально несколько миллилитров эпоксидки - этого хватило, чтобы промазать обе склеиваемые поверхности по всей площади.
Монтаж ушей
С помощью лобзика пропилил пазы. В одном месте, естественно, слегка перестарался:
Чтобы ухи хорошо легли, сделал небольшой скос на краях пропилов:
Теперь надо было решить, какой вариант лучше? Уши-то можно поставить по-разному...
Катушки промышленного производства чаще сделаны по правому варианту, мне же больше нравится левый. Я вообще частенько принимаю левые решения...
По идее, правый способ лучше сбалансирован, т.к. крепление штанги оказывается ближе к центру тяжести. Но далеко не факт, что после облегчения катушки, ее центр тяжести не сместится в ту или иную сторону.
Левый способ крепления чисто визуально выглядит приятнее (ИМХО), к тому же в этом случае общая длина металлоискателя в сложенном виде будет на пару сантиметров меньше. Для того, кто планирует возить прибор в рюкзаке, это может оказаться важным.
В общем, я свой выбор сделал и приступил к вклеиванию. Обильно намазал бокситкой, надежно зафиксировал в нужном положении и оставил застывать:
После застывания, все торчащее с обратной стороны сошкурил наждачкой:
Ввод кабеля
Затем с помощью круглого надфиля подготовил канавки для проводников, завел соединительный кабель через отверстие и вклеил его намертво:
Для предотвращения сильных перегибов, кабель в месте ввода нужно было как-то усилить. Для этих целей я заюзал, невесть откуда взявшуюся у меня, вот такую резиновую фигнюшку:
Короче, настругал немного стеклоткани:
и круто замешал ее с бокситкой с добавлением пасты от шариковой ручки. Получилась вязкая субстанция, похожая на мокрые волосы. Таким составом можно замазывать любые щели без проблем:
Кусочки стекловолокна придают шпатлевке необходимую вязкость, а после застывания обеспечивают повышенную прочность клеевого шва.
Чтобы смесь как следует уплотнилась, а смола пропитала витки провода, обмотал все это изолентой в натяг:
Изолента должна быть обязательно зеленой или, на худой конец, синей.
После того, как все хорошенько застыло, мне стало интересно, насколько прочной получилась конструкция. Оказалось, что катушка спокойно выдерживает мой вес (около 80 кг).
На самом деле такая сверхпрочная катушка нам не нужна, гораздо важнее ее вес. Слишком большая масса датчика обязательно даст о себе знать болью в плече, особенно, если вы планируете вести длительный поиск.
Облегчайзинг
Чтобы уменьшить вес катушки, было решено выпилить некоторые участки конструкции:
Данная манипуляция позволила скинуть 168 грамм лишнего веса. При этом прочность датчика практически не уменьшилась, в чем можно убедиться благодаря данному видео:
Теперь задним умом понимаю, как можно было изготовить катушку еще немного легче. Для этого надо было заранее наделать больших отверстий в среднем блинчике (перед тем, как все склеивать). Что-то типа такого:
Пустоты внутри конструкции почти не сказались бы на прочности, но зато снизили бы общую массу еще грамм на 20-30. Сейчас, конечно, уже поздняк метаться, но на будущее учту.
Еще один путь облегчения конструкции датчика - уменьшить ширину наружного кольца (где уложены витки провода) миллиметров на 6-7. Конечно, это можно сделать и сейчас, но пока нет такой необходимости.
Финишная окраска
Нашел отличную краску для стеклотекстолита и изделий из стекловолокна - эпоксидная смола с добавлением красителя нужного цвета. Так как вся конструкция моего датчика изготовлена на основе бокситки, то краска на основе смолы будет иметь отличную адгезию, и ляжет как родная.
В качестве красителя черного цвета применил алкидную эмаль ПФ-115, добавляя ее до получения нужной укрывистости.
Как показала практика, слой такой краски держится очень прочно, а выглядит так, будто изделие обмакнули в жидкий пластик:
При этом цвет может быть любым в зависимости от используемой эмали.
Итоговая масса поисковой катушки вместе с кабелем после покраски - 407 г
Кабель отдельно весит ~80 грамм.
Проверка
После того, как наша самодельная катушка для металлоискателя была полностью готова, надо было проверить ее на отсутствие внутреннего обрыва. Самый простой способ проверки - тестером измерить сопротивление обмотки, которое в норме должно быть очень низким (максимум 2.5 Ома).
В моем случае сопротивление катушки вместе с двумя метрами соединительного кабеля оказалось в районе 0.9 Ом.
К сожалению, таким простым способом не получится выявить межвитковое замыкание, поэтому приходится рассчитывать на свою аккуратность при намотке. Замыкание, если оно есть, сразу же проявит себя после запуска схемы - металлоискатель будет потреблять повышенный ток и иметь крайне низкую чувствительность.
Заключение
Итак, считаю, что поставленная задача была выполнена успешно: мне удалось сделать очень прочную, водостойкую и не слишком тяжелую катушку из самых бросовых материалов. Список расходов:
- Лист стеклотекстолита 27 х 25 см - бесплатно;
- Лист стеклоткани, 2 х 0.7 м - бесплатно;
- Эпоксидная смола, 200 г - 120 руб;
- Эмаль ПФ-115, черная, 0.4 кг - 72 руб;
- Намоточный провод ПЭТВ-2 0.71 мм, 100 г - 250 руб;
- Соединительный кабель ПВС 2х1.5 (2 метра) - 46 руб;
- Кабельный ввод - бесплатно.
Теперь передо мной стоит задача изготовления точно такой же нищебродской штанги. Но это уже .
Сергей Комаров, UA3ALW
Для выполнения намотки «Универсаль» нужен эмалированный намоточный провод в шелковой или лавсановой изоляции типов ПЭЛШО, ПЭШО, ЛЭШО, ПЭЛО, ЛЭЛО. Дополнительная волокнистая изоляция выполняет две функции: предотвращает соскальзывание провода с каркаса и друг с друга при наискось расположенных витках, и позволяет последующей пропиткой полистирольным лаком, парафином или церезином жестко закрепить расположение витков многослойной катушки, чем обеспечивается высокая стабильность ее индуктивности.
При некотором навыке намотка легко выполняется вручную. Для этого необходимо разметить сам каркас, как показано на рисунке 1 или обернуть его кабельной бумагой с нанесенной на нее разметкой. На месте намотки проводят две кольцевых линии, расстояние между которыми будет определять ширину намотки. Далее, проводят две диаметрально противоположных линии AB и CD. Расстояние между ними должно быть в точности равно половине витка. Если планируется на каркасе намотка нескольких секций или индуктивно связанных катушек, то разметка делается сразу для всех намоток. Разметку следует производить непроводящим электрический ток красителем (простой карандаш не годится, поскольку его грифель сделан из графита).
Далее, скотчем за пределами разметки, закрепляем провод в начале намотки так, чтобы он прошел через точку А, и с небольшим натягом, укладываем его наискось по половине окружности от точки А к точке D. В точке D перегибаем провод под тупым углом и, придерживая угол ногтем большого пальца (у девушек и молодых жён это особенно хорошо получается), уже с меньшим натягом, укладываем провод наискось в обратную сторону к точке A. Придя в точку A, пересекаем провод начала, прижав новым витком, и сразу перегибаем его под тупым углом, но теперь уже в обратную сторону и начинаем укладывать второй виток вплотную к первому, справа от него. При этом, опять-таки, ногтем большого пальца придерживаем угол перегиба провода от его сползания к центру намотки. С обретением навыка, это можно делать проводом следующего витка, сначала немного перегибая его во внешнюю сторону (для подтяжки угла предыдущего витка) и лишь затем, прижав ногтем, под тупым углом, внутрь, и укладывая параллельно предыдущему витку.
В процессе намотки при каждом перегибе провода необходимо подтягивать угол перегиба к кольцевой линии разметки. Поскольку витки обмотки располагаются наискось, и при натяжении провода обмотка имеет тенденцию к сужению, намотка ведется при небольшом натяжении. Для получения ровной секции обмотки, необходимо все углы перегибов провода укладывать точно на линию кольцевых разметок, а перегиб выполнять резким, удерживая провод ногтем большого пальца левой руки.
Прежде, чем приступать к намотке катушек «Универсаль» тонким намоточным проводом, следует потренироваться в исполнении такой перекрестной намотки, например, на монтажном проводе МГШВ-0,2, намотав его на любой круглый стержень или трубку диаметром 15…20 мм и разметив ширину намотки 12…15 мм. Для этого надо взять провод длиной 3,5…4 метра и намотать точно по разметке узкую, высокую и ровную секцию обмотки – этакий «блинчик», уложив в намотку всю длину провода (Рис. 2).
После нескольких попыток намотка начнет получаться ровной, и появятся нужные навыки, как говорится, «на кончиках пальцев». Теперь можно попробовать намотать 150 витков в секцию шириной 5 мм проводом ПЭЛШО-0,25…0,3 на каркасе диаметром 8…10 мм. Для более тонкого провода ширину намотки следует взять пропорционально меньше. Но не стоит сразу увлекаться тонкими проводами и узкими секциями, не имея еще хорошо закрепленных навыков. Эта намотка требует терпения, аккуратности, внимательности, тонкой координации движений пальцев, и если торопиться, можно вместо навыков обрести разочарование. Если же секция получается ровная, аккуратная и точно по разметке, можете считать, что мотать катушки с намоткой «Универсаль» вы научились.
На частотах диапазона длинных волн, где число витков в обмотке для достижения нужной индуктивности исчисляется сотнями, есть смысл мотать обмотку с двойным рисунком по ширине намотки (перекрестно-пересекающуюся) и, выполнять намотку в два раза шире. (Рис. 3).
Разметка каркаса почти такая же, как и в первом случае, но посередине намотки проводим еще одну кольцевую линию. Намотка производится так. Скотчем закрепляем провод в начале намотки, чтобы он прошел через точку А, и с натягом, укладываем провод наискось по половине окружности от точки А к середине линии CD. Далее продолжаем намотку, чтобы полный виток провода закончился в точке B. Перегибаем провод под тупым углом и, придерживая угол ногтем большого пальца, продолжаем намотку к середине линии CD, где пересекаем провод предыдущего витка и продолжаем намотку дальше. Второй виток заканчиваем в точке A, где пересекаем провод начала намотки, сразу же перегибаем его под тупым углом и укладываем третий виток вплотную и параллельно первому, справа от него. Дальше продолжаем намотку, укладывая провод нового витка параллельно и справа от предыдущего, и в точках A и B пересекая предыдущий. В середине линии CD витки будут пересекаться без перегиба и, по мере увеличения числа витков намотки, точка каждого нового пересечения будет смещаться в сторону намотки. Когда смещение достигнет полного оборота вокруг каркаса, дальнейшая намотка будет продолжаться вторым слоем на уже намотанные витки первого слоя. Здесь, как и в первом случае, необходимо постоянно подтягивать углы перегиба провода к боковым линиям кольцевой разметки и обрести навык поддержания нужной силы натяжения провода, чтобы катушка получалась плотной и чтобы она не сужалась от витка к витку и от слоя к слою.
Для закрепления внешнего вывода катушки, за 10…15 витков до окончания намотки, поперек витков кладут сложенную вдвое х/б швейную нитку, толщиной № 20, как показано на рисунке и поверх нее продолжают намотку.
Место расположения нитки на окружности намотки надо подгадать так, чтобы окончание последнего витка намотки оказалось в точности в том месте и с того краю, где расположена петля нитки. Конец провода обрезают с запасом нужной длины и продевают в нитяную петлю. После этого, натянув вывод, затягивают петлю с обратной стороны намотки и завязывают между собой на два узла оба конца нитки. Толщина двойного узла не даст нитке выскочить на другую сторону намотки между прижавшими ее витками. Фиксация внешнего вывода получается простая и прочная.
После намотки витки катушки желательно пропитать на выбор: жидким полистирольным лаком (раствор полистирола в ацетоне или дихлорэтане), парафином (расплавив в жестяной баночке размерами больше катушки часть бытовой осветительной свечки, разогрев баночку на паяльнике и окунув в жидкий парафин намотанную катушку) или церезином (технология та же). Другими составами пропитывать катушку не следует во избежание ухудшения частотных свойств.
Если в Вашем радиокружке или Вами лично такие катушки будут использоваться часто, имеет смысл изготовить самодельный ручной станочек для намотки катушек «Универсаль» , описания и чертежи которых неоднократно публиковались в журнале Радио. Подробное описание работы со станком и методики его настройки под конкретную намотку также приведены в статьях.
Купить такой станочек любому желающему или для каждого радиокружка не получится. Их никто не производит, а те, что производят, предназначены для крупных заводов, рассчитаны под серийное производство однотипных катушек, занимают много места, избыточно функциональны, неимоверно сложны в эксплуатации, стоят астрономические суммы и абсолютно неуместны в радиокружке, и уж подавно, в домашней радиолаборатории.
Теперь про индуктивность катушек с намоткой «Универсаль». Зная габаритные размеры катушки и число витков, можно с весьма высокой точностью рассчитать ее индуктивность. На рисунке 4 приведена расчетная формула, соотношения размеров и таблица практических значений индуктивности реально намотанных катушек.
Эта таблица составлялась так: на каркас указанного диаметра D1 наматывались 150 витков обмотки «Универсаль» указанным проводом; замерялся внешний диаметр полученной намотки штангенциркулем и ее индуктивность прибором Е12-1А. Затем, отматывались 10 витков и замеры повторялись 11 раз до остающихся 50 витков. И так четыре раза, разными проводами, на разных каркасах. Таким образом, были составлены четыре колонки таблицы.
Поскольку при индуктивностях 20…40 мкГ и менее, лучше использовать однослойную намотку, и меньше 50 витков в катушку с намоткой «Универсаль» едва ли разумно мотать, измерения с меньшим числом витков не проводились. Однако, расчеты индуктивностей катушек с меньшим числом витков можно легко провести по приведенной формуле. При аккуратной намотке по разметке, расчет индуктивности дает хорошее совпадение (точность около 1%) с результатами измерений.
При расчете многосекционной катушки, надо учитывать взаимоиндукцию между секциями. При одинаковом направлении намотки, общая индуктивность двух секций, расположенных близко друг от друга (одна секция находится частично в магнитном поле другой), определится так:
L общ = L 1 + L 2 + 2 M
Если секций три при тех же условиях, то: L общ = L 1 + L 2 + L 3 + 2 M 1-2 + 2 M 2-3 + 2 M 1-3 ; где:
M 1-2 - взаимоиндукция между первой и второй секциями;
M 2-3 - взаимоиндукция между второй и третьей секциями;
M 1-3 - взаимоиндукция между первой и третьей секциями.
Если секции расположены в ряд, одна за другой, на одинаковом расстоянии, то M 1-2 = M 2-3 . Взаимоиндукция же через секцию, - M 1-3 , будет весьма мала в силу большого расстояния между секциями и квадратичного характера спада напряженности магнитного поля в зависимости от расстояния между ними. При расчете индуктивности многосекционных катушек с практической точностью, взаимоиндукцией между секциями находящимися на расстоянии более их внешнего диаметра можно смело пренебрегать. Взаимоиндукцию катушек, разнесенных на расстояние больше их диаметра, следует учитывать лишь в тех случаях, когда через нее осуществляется связь между контурами.
Отсюда следует, что для получения максимальной индуктивности многосекционной катушки секции надо располагать как можно ближе друг к другу, тогда, при том же количестве витков и активном сопротивлении провода, общая индуктивность будет больше за счет взаимоиндукции. Однако располагать секции на расстоянии ближе 2 мм не следует, поскольку при намотке следующей секции вплотную к предыдущей, очень сложно укладывать витки и точно перегибать провод.
Оптимальное соотношение формы катушки на предмет получения минимального активного сопротивления при максимальной индуктивности, - когда ширина секции равна толщине намотки, а средний диаметр намотки в 2,5 раза больше ширины секции. Следует отметить, что на высокой частоте оптимум по минимальному активному сопротивлению не совпадает с оптимумом для получения максимальной добротности, и для размеров катушки, приемлемых для компактного конструирования, наблюдается тенденция увеличения добротности при увеличении среднего диаметра, при сохранении равенства ширины и толщины намотки.
К примеру, рассчитаем индуктивность пятисекционного дросселя с намоткой «Универсаль» с шириной секций по 5 мм, расстоянием между секциями по 2,5 мм, содержащего в каждой секции по 100 витков провода ПЭЛШО - 0,25, намотанного на резисторе ВС-2Вт с R ≥ 1 MΩ .
Поскольку поверхность резистора скользкая, обмотаем его двумя слоями кабельной бумаги шириной 37 мм, длиной 55 мм и нанесем на нее разметку секций намотки. При этом D 1 = 8,5 мм. Для провода ПЭЛШО-0,25 диаметр по изоляции составляет 0,35 мм, коэффициент неплотности намотки k n = 1,09 (экспериментальное значение; можно рассчитать по таблице Рис. 5).
Размеры намотки: С = n (k n d) 2 / l = 100 х (1,09 х 0,35) 2 / 5 = 2,9 мм. D 2 = D 1 + 2 C = 8,5 + 2 х 2,9 = 14,3 мм. D = (D 2 + D 1) / 2 = (14,3 + 8,5) / 2 = 11,4 мм; l = 5 мм = 0,5 см;
Индуктивность одной секции (Рис. 4) :
L 1 = 0,0025 π n 2 D 2 / (3 D + 9 l + 10 c) = 0,0025 π 100 2 11,4 2 / (3х11,4 + 9х5 + 10х2,9) = 94,3 мкГ.
Что интересно, измерение индуктивности катушки намотанной по указанным размерам дает результат 95 мкГ (Рис. 5). С учетом неточностей при ручной намотке – очень хорошее совпадение.
Для определения взаимоиндукции между секциями рассчитаем соотношение (Рис. 6):
r 2 / r 1 = √{[(1 – a /A) 2 + B 2 /A 2 ] / [(1 + a/A) 2 + B 2 /A 2 ]} для пяти пар точек.
Средний радиус секции: а = (8,5 + 14,3) / 4 = 5,7 мм;
Для точек 0-1 : А = а = 5,7 мм; B = 7,5 мм.
r 2 / r 1 = √{(7,5 2 / 5,7 2 ) / [(1 + 1) 2 + 7,5 2 / 5,7 2 ]} = √(1,7313/5,7313) = 0,5496;
Предприятие «Точность» осуществляет изготовление высокоточных катушек, а также других моточных изделий с диаметром провода 0,01-0,5 мм и наружным диаметром обмотки до 450 мм. Такие элементы применяются в радиотехнической, электронной промышленности.
Техническое оснащение производства позволяет сохранять заданное число витков с точностью до витка и оперативно изготавливать продукцию крупными и мелкими партиями.
Намотка катушек на заказ возможна при наличии конструкторской документации: электрической схемы, сборочного чертежа или эскиза изделия.
Намоточные станки «Метеор»
Для работы с моточными изделиями применяются высокотехнологичные швейцарские станки «Метеор»: они отвечают всем необходимым требованиям, предъявляемым к оборудованию подобного типа.
Намоточный станок «МЕТЕОР» обладает следующими характеристиками:
- Он способен производить намотку катушек на заказ с точностью +1 виток;
- Подходит для рядовой, секционной и иных типов намотки;
- Общее число витков достигает 15 000;
- Ширина обмотки в диапазоне от 0,2 до 70 миллиметров;
- Диаметр проволоки составляет 0,01-0,5 мм;
- Наружный диаметр обмотки колеблется в пределах 50 мм.
Встроенный привод позволяет настраивать режим намотки в зависимости от типа изделия и легко перепрограммировать его на необходимые показатели. Конструкция станка рассчитана на обеспечение максимальной точности намотки и стабильности работы. Высокая производительность обеспечивает оперативность выполнения заказа вне зависимости от величины партии, а также снижение себестоимости конечного продукта.
Все это позволяет заказчикам ООО «Точность» получать все преимущества гибкой ценовой политики компании.
ООО «Точность» - это современное производство радиотехнических катушек и моточных изделий для часов, электроники и сложного промышленного оборудования. Наш высокий профессионализм и многолетний опыт работы – гарантия того, что вам понравится результат нашего сотрудничества!
Получить консультацию специалиста или оставить заявку можно по телефону
В данной статье речь пойдет об изготовлении катушек к металлодетекторам (далее МД). Способов изготовления катушек к МД в интернете описано достаточно много и данная публикация не ставит цель дискредитировать иные способы изготовления, скорее еще один способ изготовления в этой отрасли, каждый в праве выбирать сам то, что ему подходит. Итак приступим к описанию самого процесса изготовления катушки.
Собственно все начинается с каркаса или шаблона для намотки, как обычных так и DD катушек. Здесь мы особо нового ничего придумывать не будем, оставим этот отрезок изготовления без изменения. Согласно требований, наматываем на шаблон необходимое количество витков исходя из частоты МД, одно но катушка должна быть круглой, по крайней мере на начальном этапе процесса, независимо от того круглая она будет потом или DD. Если катушка DD формы ее необходимо перевести в круглую форму, это не так сложно с практической точки зрения, просто замеряем длину витка D формы и мотаем ее на шаблоне для круглой катушки, длина витка, повторяюсь должна быть одинакова для сохранения расчетных параметров катушки. Далее начинается авторская технология. Намотав необходимое количество витков катушки, плотно обматываем намотку несколькими витками толстой нити, чтобы получилось круглое сечение намотки. Этот промежуточный технологический шаг нам нужен для определения диаметра термоусадочного кембрика который будет использован в качестве чехла для жгута провода, после чего нить убирается. Когда с диаметром кембрика определились выбираем его длину, он должна быть на 15- 20 миллиметров больше чем необходимо. Лишние сантиметры кембрика заворачиваем на манер как подворачивают излишне длинные джинсы, пример на фото 1.
Трудностей при этом не возникает, нужен пинцет и небольшое терпение на начальном этапе подворачивания. Подворачивание производится с обеих концов кембрика, при этом его длина должна уменьшиться таким образом, чтобы от круга образованного намотанной катушки, появился разрыв 15-18 миллиметров. После этого берем первый виток намотанной катушки запускаем внутрь кембрика и протягиваем через всю длину пока он не появится с обратной стороны, концы проводов сводим вместе до получения нужного диаметра окружности, см. фото.2 .
Далее начало первого витка обматываем вокруг начала второго витка, таким образом, что бы избежать перемещения по второму проводу. Далее вращая весь моток катушки вкручиваем ее в кембрик, приблизительно как пружину. Вкручивание обычно не вызывает никаких затруднений так как диаметр жгута проводов значительно меньше внутреннего диаметра кембрика. При вкручивании по возможности нужно стараться, что бы витки не пересекались а ложились параллельно и не изменялся диаметр намотки. После того, как весь провод будет вкручен в кембрик первый и второй виток разъединяются, вносится правка в укладку витков. Приблизительный вид фото 3.
После этого нитью обматываются места начала и конца намотки, при этом устанавливается разрыв в экране (для передающей катушки) . Если результат работы Вас устроил пришло время отворачивать назад раннее завернутый кембрик. Постепенно отворачивая завернутый кембрик, при подходе к началу провода или к его концу, в нем делается прокол и через него провод выводится вне кембрика.После того как кембрик полностью отвернут он должен перекрыть друг друга на 15- 20 миллиметров. При этом одна сторона предварительно "усаживается" . Если будущей катушке необходимо придать жесткость перед отворачиванием кембрика внутрь при помощи медицинского шприца со снятой иглой вводится либо лак, либо эпоксидная смола которые равномерно распределяются внутри всей полости. Для входа излишков смолы в кембрике предварительно оставляется небольшое отверстие. После завершения всех операций кембрик с вкрученным в него проводом помещается на оправку необходимой формы и начиная со средины с противоположной стороны от выводов прогреваем кембрик добиваясь равномерной усадки и равномерного распределения внутри него полимерной или эпоксидной массы. В случае образования пузырьков со скоплением смолы она удаляется после прокола пузырька и место пузырька дополнительно прогревается. Когда одна полудуга усажена аналогичным образом усаживается и вторая. Катушка разравнивается на оправке, форма корректируется и остается там до застывания лака или полимеризации смолы. Таким образом можно изготовить приемную катушку которая как правило не требует экранирования. Для передающей катушки которая имеет экран из фольги или графита, технология немного другая, хотя можно поверх термоусадочного кембрика или нанести графит одним из описанных способов либо по описанию сделать экран из фольги. При изготовлении передающей катушки можно использовать два термокембрика с возрастающими диаметрами. Первый такой как описан выше, второй надевается на первый и имеет больший диаметр, учитывается толщина фольги или графитового покрытия. Больший по диаметру кембрик предварительно так же подворачивается, но с обеих сторон как можно больше, в идеале на половину длины, его можно одеть на первый уже предварительно подвернутым, это будет проще нежели подворачивать на проволоке. При этом он должен свободно перемещаться в «подвернутом» состоянии по первому кембрику. Длина большего по диаметру кембрика меньше диаметра катушки на 3-4 сантиметра. Когда провод катушки заправлен в первый кембрик и его полость заполнена смолой или лаком, производим усадку. Если в первом случае для этого можно было использовать почти любой источник тепла, как то фен, свеча, зажигалка и т.д., то во втором случае используется локальный источник тепла, лучше всего фен от паяльной станции, несколько худший но вполне удовлетворительный результат дает обычная газовая зажигалка, но пользоваться ею нужно не спеша, проводя усадку в несколько заходов. Когда катушка в первом кембрике усажена, приступаем к изготовлению экрана. В случае использования фольги в качестве экрана, перемещая подвернутый кембрик по катушке освобождаем начало или конец намотки. Оставив место для разрыва экрана начинаем наматывать фольгу, сделав несколько витков фольги и дойдя до края второго кембрика передвигаем его дальше освобождая места для намотки фольги и так до полной намотки фольги по всей длине катушки, исключая разрыв. По окончании намотки фольги конец ленты закрепляем, предотвращая ее разматывание. Обычно поверх алюминиевой фольги наматывается луженый медный провод 0.3-0.4 мм., который мотается одновременно с фольгой и служит выводом экрана. Когда эта процедура закончена, начинаем разворачивать кембрик большего диаметра на всю его длину. Отвернув кембрик и расправив его мы перемещаем его по намотке таким образом, что бы его концы были равноудалены от разрывов в экране из фольги. После этого можно производить усадку второго термокембрика при помощи строительного фена, фена паяльной станции, зажигалки и далее катушка как и в первом варианте до окончания затвердения смолы помещается на каркас.
При нанесении графитового экрана, второй кембрик перемещается по первому а на поверхность первого наносится лако-графитовая смесь, или производится нанесение графита в виде спрея. В отличии от намотки фольги, нанесение графита подразумевает затвердевание нанесенного графита во избежание стягивания последнего при перемещении кембрика большего диаметра. В кембрик как в первом случае запускается луженый проводник.Можно конечно как в первом случае просто заправить пространство между двумя кембриками графитосодержащей смесью и потом производить усадку. Но только в таком случае распределение графита будет производиться не контролировано и как следствие характеристика катушки изменится. После затвердевания катушек на шаблонах они помещаются в корпус балансируются и закрепляются там при помощи эпоксидной смоли или иного клея как описывается в руководствах по изготовлению поисковых катушек.
Недостатки описанного метода: более сложен нежели традиционный, требует аккуратности и внимания, нужны технические приспособления как то фен и т.д.
Преимущества: более аккуратный внешний вид полуфабриката катушки, при аккуратном исполнении получается почти заводская конструкция, но самое главное преимущество, после затвердевания смолы внутри кембрика получается довольно жесткая конструкция аккуратного внешнего вида. Жесткость позволяет сбалансировать катушку в корпусе и настроить в резонанс и получить такие же параметры после заливки катушек эпоксидной смолой.При формировании контура катушки необходимо учитывать форму катушек в месте их пересечений, приемной и передающей и изгибать по отношению друг к другу до затвердевания эпоксидной смолы, в противном случае можно порвать проводники.
Страница 44 из 71
Применяемые катушки напряжения бывают включающими, отключающими, удерживающими, выдержки времени, тормозными и др.; по роду тока - постоянного тока и переменного тока; по конструктивно-технологическому признаку катушки напряжения делятся на каркасные и бескаркасные. Каркасные катушки имеют одно- и двухсекционное исполнения.
Бескаркасные катушки более просты в изготовлении, но имеют пониженную теплоотдающую способность, сниженную механическую прочность изоляции, не имеют конструктивных элементов, обеспечивающих их надежное крепление к тем или иным частям аппаратов. Основные технологические операции следующие: заготовительные операции, намотка, пропитка и сушка обмотки или компаундирование, отделочные операции, пооперационный контроль с промежуточными и конечными испытаниями обмотки.
В объем заготовительных операций входят: комплектация намотки каркасами (для каркасного исполнения) и обмоточным проводом; подбор изоляционных материалов в соответствии со спецификациями сборочных чертежей катушек; подготовка выводов - жестких или мягких и прочих материалов, необходимых при обмоточных работах, обычно предусматриваемых в технологической документации на обмоточные работы.
Бумагу, применяемую для межслойной изоляции с целью увеличения проникающей способности пропиточного лака и компаунда, перфорируют пробивкой в шахматном порядке круглых отверстий. Нарезку на узкие полосы бумаги, миканита, картона и других листовых изоляционных и прокладочных материалов производят обычно при помощи рычажных ножниц.
Все заготовленные материалы до поступления на обмоточный участок проходят приемку ОТК.
Изготовление каркасов катушек.
На рис. 3-35 приведено одно из исполнений каркаса катушки сборной конструкции.
Гильза 1 изготовляется гнутой из стальной оцинкованной жести с фиксированным торцевым зазором 2-3 мм; изоляция 5 выполняется опрессовкой и запечкой из гибкого миканита или стеклоткани на основе термореактивной смолы. Шайбы 2, 3 и 6 изготовляются штамповкой. При сборке каркаса с насадкой шайб на гильзу 1 шайбы 3 подклеивают к шайбам 2 и 6 изоляционным лаком. Крепление торцевых шайб 2 производят отгибкой в приспособлении усиков 7 гильзы 1. Угловой изоляцией 4 служит намотанная в несколько слоев с проклейкой изоляционным лаком лента из лакоткани, предварительно надрезанная с одной стороны до половины ее ширины с шагом в 5-8 мм.
Сборные каркасы изготовляются из изолитовых гильз и гетинаксовых торцевых шайб путем склеивания.
Каркасы катушек, изготовляемые из пластмасс, отличаются рядом преимуществ перед сборными каркасами; изготовление их менее трудоемко; они более монолитны; имеют стабильные размеры и высокие изоляционные свойства; при применении пресс-материала марки АГ-4 каркасы обладают высокой механической прочностью.
На каркасах катушек предусматриваются специальные отростки, при помощи которых катушки крепятся к магнитопроводу.
Изготовление бескаркасных катушек.
Заданные чертежные размеры внутренних отверстий бескаркасных катушек и их торцов целиком определяются формой и размерами оправок. Их изготовляют разборными с припуском размеров, учитывающих последующее наложение основной изоляции внутренних отверстий и торцов катушек.
Основная изоляция бескаркасных катушек состоит из раскроя листового изоляционного материала (гибкого миканита, пленкокартона, стеклослюдинитофолия и др.), обеспечивающего заданный уровень изоляции обмотки катушек от заземленных или разнополярных металлических частей аппаратов.
Монолитность бескаркасных катушек обеспечивается межрядовыми прокладками конденсаторной или другой бумаги с подгибкой краев под первые витки последующих рядов, несколькими стяжками витков обмотки хлопчатобумажной лентой, наружной бандажировкой катушек и, наконец, пропиткой или компаундировкой их обмоток.
Намотка катушек.
Наибольшее распространение получили полуавтоматические станки открытой намотки многорядовых обмоток. Особенность конструкции этих станков состоит в обеспечении строгой согласованности между вращением шпинделя с каркасом или оправкой катушки и движением раскладывающего устройства с проводоводителем, снабженным реверсирующим устройством.
Величины намоточных станков с электроприводом различают по максимальным диаметрам обмоток обрабатываемых ими катушек, длинами последних и диаметрами обмоточных проводов.
При обмотке на полуавтоматических станках на долю ручных операций приходится: установка каркаса или оправки на станок; работы, связанные с изготовлением начальных и конечных выводов обмоток катушек; регулировка натяжения обмоточного провода с настройкой проводоводителя; пайка проводов; изолирование оголенных мест обмотки; закрепление выводов обмотки.
К автоматическим операциям относятся: раскладка обмоточного провода; реверс укладчика рядов; подача межрядовых бумажных прокладок; остановка станка при обрыве провода и при достижении заданного числа витков обмотки.
При массовом производстве начинают внедряться высокопроизводительные многоместные одношпиндельные (рис. 3-36, а), многошпиндельные (рис. 3-36, б) и многопозиционные обмоточные станки.
На рис. 3-37 изображена принципиальная схема шестипозиционного намоточного автомата карусельного типа для намотки каркасных катушек. Автомат имеет шесть шпинделей 3, равномерно расположенных на поворотном столе 1. 
На первой позиции из магазина с каркасами подающее устройство 4 устанавливает на шпиндель 3 каркас катушки. Шпиндели установлены на планшайбах 2. После поворота стола на позиции II происходит намотка катушки шпулей 5 с проводом и механизмом регулирования натяжения, на позиции III происходит закрепление выводов катушки с помощью склеивающего приспособления 6; на позиции IV-контроль обмотки на наличие короткозамкнутых витков приставкой 7; на позиции V - удаление бракованных катушек; на позиции VI - снятие годных катушек со шпинделя.
При крупносерийном и массовом производстве перспективным направлением является применение высокопроизводительных специализированных намоточных станков и намоточных станков с программным управлением вместо универсальных.
Намоточные работы заканчиваются приемкой ОТК с замером сопротивления обмоток, качества выводов, бандажировки, проверкой предварительных геометрических размеров. Обмотка катушек переменного тока подлежит проверке на отсутствие короткозамкнутых витков.
