ImElektrotechnik,Spulenwicklungist die Herstellung vonelektromagnetische Spulen. Spulen werden als Komponenten von Schaltkreisen und zur Bereitstellung des Magnetfelds von Motoren, Transformatoren und Generatoren sowie bei der Herstellung von verwendetLautsprecherundMikrofone. Die Form und die Abmessungen einer Wicklung sind so ausgelegt, dass sie den jeweiligen Zweck erfüllen. Parameter wieInduktivität,Q-FaktorDie Isolationsstärke und die Stärke des gewünschten Magnetfelds beeinflussen das Design der Spulenwicklungen stark. Die Spulenwicklung kann hinsichtlich Art und Geometrie der gewickelten Spule in mehrere Gruppen unterteilt werden. Die Massenproduktion elektromagnetischer Spulen beruht auf automatisierten Maschinen.
Bei dem linearen Wicklungsverfahren wird eine Wicklung erzeugt, indem der Draht auf einen rotierenden Spulenkörper, eine Komponente oder eine Spulentrage- oder Spulenformvorrichtung gewickelt wird. Der Draht wird von einer Versorgungsrolle gezogen, die 400 kg emaillierten Kupferdraht enthält. Der Draht wird durch ein Führungsrohr geführt. Vor Beginn des eigentlichen Wickelvorgangs wird der Draht an einem Pfosten oder einer Klemmvorrichtung des Spulenkörpers oder der Wickelvorrichtung montiert.
Durch die lineare Verlegebewegung des Drahtführungsrohrs wird das zu wickelnde Bauteil so gedreht, dass der Draht über den Wicklungsraum des Spulenkörpers verteilt ist. Die Drehbewegung sowie die Verlegebewegung werden durch computergesteuerte Motoren erreicht. In Bezug auf eine Umdrehung der Rotationsachse und abhängig vom Drahtdurchmesser wird die Verfahrachse des Drahtführungsrohrs entsprechend bewegt (Verfahrsteigung).
Auf diese Weise können Drehzahlen von bis zu 30.000 1 / min erreicht werden, insbesondere bei der Verarbeitung dünner Drähte. Je nach Wicklungsdurchmesser werden während des Wickelvorgangs Drahtgeschwindigkeiten von bis zu 30 m / s erreicht. Die zu wickelnden Bauteile sind auf Wickelvorrichtungen montiert. Die Wickelvorrichtungen sind mit angetriebenen Spindeln gekoppelt, die die Drehbewegung erzeugen. Da das Einbringen des Drahtes in den Wickelbereich so gleichmäßig wie möglich erfolgen soll, arbeiten die Drehachse und die Verfahrachse während des Wickelvorgangs synchron.
Um die Positionen der Drahtführungsdüse in Bezug auf das zu wickelnde Bauteil auch bei unterschiedlichen Bauteilgeometrien steuern zu können, werden für das Verfahren normalerweise drei CNC-Achsen mit einer Drahtführungsdüse verwendet.
Dies ermöglicht es dem Abschluss, Körperpfosten zu spulen (die Pfosten sollen auch Kontakte durch Löten oder Schweißen herstellen): Indem die drei Achsen so laufen gelassen werden, dass sich eine spiralförmige Bewegung der Drahtführungsdüse um den anfänglichen Wickelpfosten ergibt, ist dies der Fall Es ist möglich, den Start- oder Enddraht einer Spule durch den Abschluss zu befestigen. Damit der Draht beim Wechseln des Produkts gelehrt bleibt, wird er an einem Drahtparkstift der Maschine befestigt.
Dieser Drahtparkstift kann entweder eine Klemme oder eine Kopie eines Pfostens sein, der ähnlich wie beim Abschlussvorgang an der Spule gewickelt ist. Vor dem Beginn der Wicklung und nach dem Abschluss des Startdrahtpfostens muss der Draht zum Parkstift abgeschnitten werden. Dies erfolgt entsprechend der Drahtstärke durch Reißen oder Schneiden.
Emaillierte Kupferdrähte bis zu einem Durchmesser von ca. 0,3 mm können normalerweise durch einen Aufreißstift gerissen werden, der nahe am Pfosten der Spule oder an der Drahtführungsdüse selbst verläuft. Der Trennpunkt sollte sehr nahe am Pfosten der Spule liegen, um einen nachfolgenden Kontaktierungsprozess (Löten, Schweißen usw.) nicht zu behindern.
Da alle Bewegungen während des Wickelns über CNC-Achsen gesteuert werden, können Wildwicklungen, orthocyclische Wicklungen oder andere Wicklungsgeometrien (z. B. Querspulen) erzielt werden. Die Drahtführungssteuerung kann häufig zwischen kontinuierlicher und allmählicher Bewegung umgeschaltet werden.
Aufgrund der Trennung zwischen Drahtführung und Drehung des zu wickelnden Bauteils kann die Konfiguration von Produkt- und Drahtführung in der Linearwickeltechnik dupliziert werden. Daher ist es beispielsweise möglich, gleichzeitig auf 20 Spindeln aufzuwickeln. Dies macht das lineare Wicklungsverfahren zu einem sehr effizienten Prozess, da sich die Zykluszeit zur Herstellung eines Bauteils aus dem Quotienten aus der Zykluszeit des Wickelprozesses und der Anzahl der verwendeten Spindeln ergibt. Die Linearwicklungstechnologie wird häufig effizient eingesetzt, wenn Spulenkörper mit geringer Masse gewickelt werden müssen.
Flyer Wicklung
Bei dem Flyer-Wickelverfahren wird eine Wicklung erzeugt, indem der Draht über eine Rolle oder durch eine Düse geführt wird, die an einem Flyer angebracht ist, der sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht
Abstand von der Spule. Der Draht wird von der Flyerwelle gespeist. Zum Wickeln des zu wickelnden Bauteils muss es im Wickelbereich des Flyers befestigt werden. Es ist erforderlich, dass der Draht zu jedem Zeitpunkt des Wickelvorgangs außerhalb des Flyers befestigt wird. Die Fixierung des Drahtes wird normalerweise durch das sukzessive Wicklungsverfahren (häufig bei rotierenden Indexiertischen verwendet) ermöglicht: Am Umfang des Tisches befinden sich Drahtklammern oder Drahtauslenkungen, die ein Mitziehen und damit eine Fixierung des Drahtes ermöglichen. Dies ermöglicht einen sehr schnellen Komponentenwechsel, da kein separates Ablegen des Drahtes in einer Drahtklammer an der Maschine erforderlich ist.
Da sich der letzte geführte Punkt des Drahtes an einer Düse oder Rolle eines Flyerarms befindet, der sich auf einer festen Kreisbahn bewegt, die nur in Verlegerichtung verschoben werden kann, ist eine präzise Verlegung nahe der Spulenoberfläche nicht möglich. Infolgedessen ist es nicht leicht möglich, die Start- und Enddrähte klar auf das zu wickelnde Bauteil zu legen oder sogar zu terminieren. Es ist aber durchaus möglich, auch orthocyclische Spulen im Flyer-Wickelverfahren herzustellen. Hierbei ist ein selbstleitendes Verhalten des Drahtes auf der Spulenoberfläche von Vorteil.
Da das zu wickelnde Bauteil nur in Wickelstellung präsentiert werden muss und sonst während des Wickelvorgangs keine Bewegung ausführen muss, können auch sehr sperrige und massive Produkte hergestellt werden. Ein Beispiel sind die Rotoren von Elektromotoren (Rotorwicklungstechnologie, Sonderform des sukzessiven Wicklungsverfahrens): Der Draht wird während des Bauteilwechsels von einem an der Maschine befestigten Clip gehalten. Da die Rotoren häufig aus schweren, stanzgepackten Blechen bestehen, ist in dieser Hinsicht die Flyer-Wickeltechnologie von besonderem Vorteil. Da der Flyer bei der Rotorwicklungstechnologie nicht direkt geführt werden kann, wird der Draht über polierte Führungsblöcke in die entsprechende Nut oder Schlitz geführt. Spezielle Verdrahtungshülsen sorgen für die richtige Drahtposition an den Klemmen der Commutators.x
Nadelwickeltechnik
Um die dicht beieinander liegenden Polschuhe aus elektronisch kommutierten Mehrpol-Dreiphasenmotoren effizient aufzuwickeln, werden sie mit einer Isolierung beschichtet und direkt mit der Nadelwickelmethode gewickelt. Eine Nadel mit einer Düse, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung angeordnet ist, bewegt sich in einer Hubbewegung, die die Statorpakete passiert, durch den Nutkanal zwischen den beiden benachbarten Polen des Motors, um den Draht an der gewünschten Stelle fallen zu lassen. Der Stator wird dann am Umkehrpunkt am Wickelkopf um eine Zahnsteigung gedreht, so dass der vorherige Vorgang in umgekehrter Reihenfolge wieder ausgeführt werden kann. Mit dieser Wickeltechnologie kann eine spezifische Schichtstruktur realisiert werden. Der Nachteil ist, dass zwischen zwei benachbarten Polen mit einer Größe von mindestens dem Düsendurchmesser ein Abstand bestehen muss. Der Düsendurchmesser beträgt etwa das Dreifache des Durchmessers des Wickeldrahtes. Der Raum zwischen zwei benachbarten Polen kann daher nicht vollständig ausgefüllt werden.
Ein Vorteil der Nadelwickeltechnologie ist die Tatsache, dass der Nadelhalter, der die Drahtführungsdüse trägt, normalerweise mit einem CNC-Koordinatensystem gekoppelt ist. Dies ermöglicht es, die Düse durch den Raum in Richtung des Stators zu bewegen. Auf diese Weise ist es möglich, neben der normalen Hubbewegung und der Drehung des Stators auch eine Legebewegung durchzuführen. Eine gezielte Platzierung des Drahtes ist jedoch nur in begrenztem Umfang möglich, da der Draht in einem Winkel von 90 ° von der Drahtführungsdüse gezogen wird, was zu einer undefinierten Ausbeulung führt.
Die 90 ° -Richtung des Drahtes beim Verlassen der Hohlnadel belastet den Draht stark und macht es schwierig, Kupferdrähte mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm in angemessener Weise aufzuwickeln. Eine orthocyclische Wicklung mit einem Nadelwickler ist daher für diese Wickelaufgaben nur teilweise möglich.
Da die Drahtführungsdüse frei im Raum bewegt werden kann, kann die Düse den Draht an den Kontaktpunkten abschließen, wenn sie mit einer zusätzlichen Schwenkvorrichtung ausgestattet ist. Wie bei der herkömmlichen Linearwicklungstechnologie kann ein Kontaktstift oder ein Hakenkontakt für die elektrische Verbindung und zum Verbinden der einzelnen Pole in einer Stern- oder Dreieckverbindung abgeschlossen werden.
Bei der Ringkernwicklungstechnologie wird eine elektrische Spule oder Wicklung erzeugt, indem ein elektrischer Leiter (z. B. Kupferdraht) durch den Kreisring gewickelt und gleichmäßig über den Umfang verteilt wird (Ringförmige Induktivitäten und Transformatorentoroidale Drosseln).
Bevor die Wicklung beginnt, muss der Toroidal /Magnetischer Kernist in einer Haltevorrichtung montiert, die eine langsame Drehbewegung des Kerns mit meist drei gummierten Kontaktpunkten auslösen kann. Ein 90 ° zum Ringkern angeordneter Drahtspeicherring (Orbitalrad) wird nun am Umfang geöffnet und in die Mitte des Ringkerns eingeführt. Der Draht wird dann um den wieder geschlossenen Drahtlagerungsring gewickelt. Wenn die erforderliche Menge auf dem Drahtakkumulator vorhanden ist, ist das Drahtende vom Drahtakkumulator an dem Ringkern befestigt, der gewickelt werden muss. Durch gleichzeitige Drehung des Ringkerns und des Drahtspeicherrings entsteht eine Wicklung, die entlang des Umfangs des Ringkerns verteilt ist. Nach Abschluss muss der Drahtakkumulator wieder geöffnet werden, um den fertig gewickelten Ringkern entfernen zu können. Da der Start- und Enddraht häufig nicht am Ringkern befestigt werden kann, können Ringwickelmaschinen nur teilweise automatisiert werden.
Toroidkerne werden trotz der hohen Herstellungskosten (viel Handarbeit) aufgrund der geringen Magnetflussleckage (MFL - verwendet) verwendet.Streuinduktivität), geringe Kernverluste und die gute Leistungsdichte. Ein mögliches Qualitätsmerkmal von Transformatoren ist eine gleichmäßige Verteilung der Wicklungen entlang des Umfangs (geringes Streufeld). Die Isolation zwischen den verschiedenen Wicklungen kann sehr unterschiedlich gelöst werden. Bei Abdeckwicklungen wird nach der ersten Wicklung ein Film aufgebracht, um gute Streufeldeigenschaften zu erzielen. Dieser Film muss gewickelt werden, um den gesamten Umfang abzudecken. Hierzu können auch Ringwickelmaschinen mit Spezialmagazinen eingesetzt werden.
Bei der Ringkernwicklungstechnologie wird eine elektrische Spule oder Wicklung erzeugt, indem ein elektrischer Leiter (z. B. Kupferdraht) durch den Kreisring gewickelt und gleichmäßig über den Umfang verteilt wird (Ringförmige Induktivitäten und Transformatorentoroidale Drosseln).
Bevor die Wicklung beginnt, muss der Toroidal /Magnetischer Kernist in einer Haltevorrichtung montiert, die eine langsame Drehbewegung des Kerns mit meist drei gummierten Kontaktpunkten auslösen kann. Ein 90 ° zum Ringkern angeordneter Drahtspeicherring (Orbitalrad) wird nun am Umfang geöffnet und in die Mitte des Ringkerns eingeführt. Der Draht wird dann um den wieder geschlossenen Drahtlagerungsring gewickelt. Wenn die erforderliche Menge auf dem Drahtakkumulator vorhanden ist, ist das Drahtende vom Drahtakkumulator an dem Ringkern befestigt, der gewickelt werden muss. Durch gleichzeitige Drehung des Ringkerns und des Drahtspeicherrings entsteht eine Wicklung, die entlang des Umfangs des Ringkerns verteilt ist. Nach Abschluss muss der Drahtakkumulator wieder geöffnet werden, um den fertig gewickelten Ringkern entfernen zu können. Da der Start- und Enddraht häufig nicht am Ringkern befestigt werden kann, können Ringwickelmaschinen nur teilweise automatisiert werden.
Toroidkerne werden trotz der hohen Herstellungskosten (viel Handarbeit) aufgrund der geringen Magnetflussleckage (MFL - verwendet) verwendet.Streuinduktivität), geringe Kernverluste und die gute Leistungsdichte. Ein mögliches Qualitätsmerkmal von Transformatoren ist eine gleichmäßige Verteilung der Wicklungen entlang des Umfangs (geringes Streufeld). Die Isolation zwischen den verschiedenen Wicklungen kann sehr unterschiedlich gelöst werden. Bei Abdeckwicklungen wird nach der ersten Wicklung ein Film aufgebracht, um gute Streufeldeigenschaften zu erzielen. Dieser Film muss gewickelt werden, um den gesamten Umfang abzudecken. Hierzu können auch Ringwickelmaschinen mit Spezialmagazinen eingesetzt werden.