Självbärande spolar: Fakta om spolar tillverkade av självhäftande tråd
Självbärande coils är coils tillverkade av tråd som är belagd med ett termoplastiskt skikt - bindningslacken. Termen självbondande emaljtråd indikerar redan detta: Denna tråd bondas under lindningsprocessen för att ge spolen den nödvändiga stabiliteten utan några andra hjälpmedel, särskilt när det gäller luftspolar. Användningen av självhäftande tråd kan i vissa fall erbjuda fördelar jämfört med en bobin-spole, eftersom spolformare, tejp eller lackeringssteg inte behövs.
Det finns många typer av spolar och även erfarna ingenjörer tappar ibland överblicken över vilka typer av spolar som finns och vilka spolar som är lämpliga för vilka applikationer. I en ny serie ger KUK en översikt med den viktigaste informationen om coilproduktion.
Låt oss börja med självbindande coils, ibland även kallade självbärande coils. Vad handlar det om? Självbondande coils är coils som är lindade med självbondande tråd. Självhäftande emaljerad tråd (eller bondbar magnettråd) är en tråd med en extra beläggning utöver det vanliga isoleringsskiktet. Genom att aktivera den självbindande emaljen under bondningsprocessen är det möjligt att ansluta intilliggande lindningar med varandra. Aktiveringen av baklacken kan ske antingen genom värme, i vissa fall genom lösningsmedel eller genom en kombination av båda.
Tvärsnitt av en lindad självbindande spole (ljusgrå = isolering, mörkgrå = bindningslackskikt). Bildkälla: Elektrisola
Fördelar med självbondande tråd
Användningen av självhäftande tråd ger kunden flera fördelar:
- Ingen spolformare krävs
- Inga självhäftande tejper eller impregneringslack krävs för fixering
- Mindre hantering under tillverkningsprocessen
- Låg miljöpåverkan
- Möjliggör luftkärnsspolar i specialformer
- Formstabilitet även vid stötar och vibrationer
- Minskade totala cykeltider
Detta är vad du som ingenjör måste tänka på för självhäftande coils
Bondcoat-limmet, som kompletterar isoleringen, tar upp extra utrymme och måste tas med i beräkningen när du beräknar din solenoid. Även om bondinglim kan läggas till alla konventionella isoleringsskikt, bör limmets återuppmjukningstemperatur beaktas. Beroende på limningsprocess och spoltyp begränsar det också temperaturbeständigheten hos spolkroppar eller andra material.
Kontaktering av självhäftande coils
Självhäftande spolar är vanligtvis luftkärnespolar, som därför tillverkas med flygande trådändar. Ändarna blir bara förtennade för vidare bearbetning. Detta innebär ofta en lödningsprocess, till exempel till ett tryckt kretskort. För tunna trådar är en termobondningsprocess också möjlig. Beroende på bondcoatskiktets temperaturbeständighet kan förtenningen av trådändarna göras direkt, dvs. utan att bonding- och isoleringsemaljen avlägsnas. Bondbara magnettrådar med hög temperaturbeständighet kan strippas mekaniskt, kemiskt i ett saltbad eller med laser.
I det mycket sällsynta fallet att självbindande tråd lindas på en kärna, beror kontakten starkt på egenskaperna hos respektive spolformare. KUK kan ge dig råd om kontaktning av din självbärande spole.
Vilka är gränserna för självbindande spolar?
Ur en coiltillverkares synvinkel är många saker möjliga i produktionen av självbindande coils. Otaliga specialformer som böjningar över hela coilen, böjda ändar eller koniska förlopp kan förverkligas. Även när det gäller tråd är olika tvärsnitt (platt tråd, kantad tråd) möjliga. Särskilt platsbesparande är självbärande spolar som alfa-spolen (KUK-patentspole) med start- och ändtråd på ytterdiametern . Cylindriska former, som motsvarar en standardkonstruktion, kräver normalt minst tillverkningsinsats och är därför fördelaktiga ur kostnadssynpunkt. På samma sätt är självbindande emaljerad tråd lämplig för ortocykliska lindningar. För utvecklingsfasen är det viktigt att de mest nödvändiga specifikationerna finns tillgängliga så att eventuella kompromisser snabbt kan klargöras i samarbete med spoltillverkaren.
Nackdelar med självbindande spolar
Nackdelen med självhäftande luftspolar är de flygande trådändarna, som förhindrar efterföljande automatiserad bearbetning. På grund av kostnaderna för en coilformare eller de tillhörande verktygsinvesteringarna spelar denna omständighet endast en roll från en seriestorlek på cirka 10.000 stycken. I sådana fall måste man göra en avvägning mellan utrymmesbehov, investering i en spolformare och en kortare cykeltid tack vare en högre grad av automatisering. Gränsen på 10.000 detaljer bör ses som en tumregel; den beror i slutändan på de individuella projektkraven. Beroende på den önskade coilformen kan det till exempel vara meningsfullt att producera mycket högre seriestorlekar som självbindande coils. Å andra sidan öppnar 3D-utskrifter alltmer nya möjligheter för tillverkning av coilformare, vilket gör detta alternativ tänkbart även för mindre serier.
Process för limning: Fyra vanliga metoder vid tillverkning av självhäftande coils
1. Bondning med varmluft
Varmluftsbondning under lindning har fördelen att det inte är nödvändigt med en bondningsprocess nedströms. Varmluftsbondning är kostnadseffektivt och används främst för tråddiametrar under 0,200 mm.
2. Bondning i ugn
Efter att spolarna har lindats värms enheten upp i en ugn, vilket smälter bakningslacken och binder samman de intilliggande trådvarven.
3. Motståndsbondning
Resistansbondning liknar ugnsbondning med den skillnaden att värmen alstras av strömflödet genom de bildade spolarna. Tid, spänning och strömstyrka beror på applikationen.
4. Limning med lösningsmedel
Vissa bondcoat-emaljer kan aktiveras genom applicering av vissa lösningsmedel under eller efter spolning. Lösningsmedlet kan appliceras på tråden via en veke under lindningsprocessen, eller så kan de färdiga spolarna sänkas ned i ett lösningsmedelsbad efter lindningen. I båda fallen måste enheten värmas upp igen för att avlägsna det återstående lösningsmedlet och slutföra bindningen av spolarna.
Tillämpningar av självhäftande spolar
Självbindande spolar är praktiska när utrymmet är begränsat i en applikation och det inte går att montera en spole. Å andra sidan finns det också fall där det är bra att linda en bondbar magnettråd på en spole. Självbondande spolar används också för att föra lindningen så nära metallen i kretsen som möjligt, vilket ger dem större magnetiska egenskaper.
Självbindande spolar används bland annat för applikationer inom medicinsk teknik eller inom militären, där så mycket koppar som möjligt måste användas på minsta möjliga utrymme, för att till exempel öka prestandan hos en linjär motor. Vidare finns bakade lackspolar i sensorer, i drivspolar för motorer, i RFID-applikationer, i magnetlås samt i ljud- och frekvensisoleringskretsar. Självbärande spolar används också ofta för högfrekvensavstämning, störningsundertryckning och inverterdrossel med hög mättnad.
Vilken självhäftande emaljerad tråd och bondningsmetod passar din applikation?
Självbindande trådar kan differentieras av den kemiska basen för deras beläggning, men främst av deras termiska och tekniska egenskaper samt av den föredragna bindningsprocessen. KUK eller en trådtillverkare som Elektrisola kan ge individuella råd här.
Slutsats
Beslutet om att använda en självbondande coil eller inte beror på projektet; för många coils kommer detta beslut sannolikt att påverkas av det utrymme som krävs för att färdigställa komponenten och de kvantiteter som krävs. Valet av en självhäftande coil resulterar vanligtvis i lägre kostnader och kortare processtider för mindre kvantiteter:
- Eliminering av flera steg innebär inga ytterligare kostnader för coilformare och sekundära beläggningar eller tejper.
- Genom att eliminera flera processteg sparas torktid, vilket gör det möjligt att snabbare integrera produkten i produktionslinjen.
- Användning, lagring och bortskaffande av vissa flyktiga organiska föreningar (VOC) elimineras.
Å andra sidan måste den extra monteringsinsatsen på grund av de flygande trådändarna tas med i beräkningen för högre seriestorlekar. Som en tumregel gäller detta för kvantiteter på cirka 10.000 eller fler självhäftande luftbatterier.
Ovanstående analyser är genomsnittliga resultat och inte definitiva för varje enskilt projekt. Det är alltid bäst att diskutera specifikationer och krav med en anpassad spoltillverkare som KUK Group. Du kan ha en design eller specifik applikation som kräver en självbindande spole eller självbärande spole för att antingen uppnå en önskad form eller uppnå en liten formfaktor. KUK kommer gärna att ge dig råd.
Relaterade källor:
Elektrisola
Furukawa