Vid coiltillverkning spelar den tråd som används en central roll. Även om koppar utan tvekan är det vanligaste ledarmaterialet, särskilt för kundspecifika coilprojekt, är det också värt att testa alternativa coiltrådar, beroende på applikation.
I den här artikeln fokuserar vi på det breda utbudet av material som finns tillgängliga för spolning. Varje material har olika egenskaper som påverkar vikt, hållfasthet, flexibilitet, termisk/elektrisk ledningsförmåga och naturligtvis kostnaden för coiltillverkningen.
Koppar är den vanligaste av de elektriskt ledande trådarna och används oftast för solenoidspolar. Den har ett lågt elektriskt motstånd och låter strömmen flyta lätt. När det gäller ledningsförmåga överträffas den endast av silver - bortsett från supraledare. Aluminium hamnar långt ner på fjärde plats i ledningsförmågetabellen, till och med efter guld.
En viktig faktor för användningen av koppar är att den kan konfigureras och formas för att skapa alla typer av spolar. Koppar är för övrigt inte bara känt som det vanligaste materialet för spoltråd, utan används också vid tillverkning av kretskort.
Om aluminium väljs för tillverkning av coils är det oftast av vikt- eller kostnadsskäl. Priset på aluminium är ofta betydligt lägre än på koppar. Aluminium är mycket starkt, mjukt och därför lätt att forma. Det har en hög ledningsförmåga för värme och elektrisk ström (men i detta avseende mycket sämre än koppar). När aluminiumet utsätts för luft täcks det av ett tunt, transparent oxidskikt som skyddar den underliggande metallen från ytterligare korrosion. Den låga vikten möjliggör en effektiv acceleration av de rörliga delarna, vilket förbättrar prestandan.
Användningen av aluminiumtrådar förbättrar ljudkvaliteten i högtalare och talspolar. En nackdel med aluminium är de begränsade kontaktmöjligheterna. Förutom lasersvetsning är ingen annan svetsprocess möjlig. Följaktligen måste mekaniska metoder som t.ex. isoleringsförskjutningskontakter, krympning eller limning användas.
Silver är en av de vanligaste ledande metallerna. Den har den högsta elektriska ledningsförmågan av alla metaller. Anledningen till att silver inte används oftare än koppar vid tillverkning av spolar är att det är en mindre vanlig metall och därmed dyrare. Det är också känsligt för oxidation.
Guld
Guld är duktilt och formbart, vilket gör det lättare att forma till tråd. Det är en mjuk metall och kan konfigureras för små elektroniska kretsar och spolar. Eftersom guld inte reagerar lätt med andra ämnen och är motståndskraftigt mot korrosion och missfärgning är det ett utmärkt ledande material för spoltillverkning. Detta gäller i ännu högre grad för kontakt med omgivande komponenter på grund av dess mycket låga kontaktmotstånd. Nackdelen är, som du kanske förstår, den höga kostnaden och den begränsade tillgången på guld. Ur mekanisk synvinkel måste man också ta hänsyn till den höga vikten; guld är en av de tyngsta metallerna av alla.
Som det vanligaste alternativet till koppar- eller aluminiumtråd har en kombination av just dessa metaller etablerat sig för coiltillverkning. Kopparpläterad aluminium, så kallad CCA-tråd, är lättare än ren koppartråd tack vare sin låga densitet. Draghållfastheten hos CCA-tråd är dock också lägre än hos ren koppartråd. Det kan också förekomma överföringsfel i konstruktionen. CCA tillverkas genom att ett lager av ren koppar limmas på en aluminiumkärna. När CCA dras innehåller den naturligtvis mindre koppar än ren koppartråd, men har nästan samma ledningsförmåga, endast motståndet är något högre. Hur är detta möjligt? Det har att göra med ett elektriskt fenomen som kallas "hudeffekten". Hudeffekten är en tendens hos högfrekvent växelström att fördela sig i ledaren så att strömtätheten är högre nära ledarens yta (eller hud). Eftersom skin-effekten endast uppträder vid höga frekvenser är CCA-tråd särskilt lämplig för sådana tillämpningar. För tillverkning av lindningsgods är CCA-tråd lika relevant på grund av kombinationen av viktfördelen(aluminium) med den goda svets- och lödbarheten hos koppar.
Bland de många kopparlegeringar som finns tillgängliga spelar vissa också en viktig roll vid coiltillverkning. De så kallade "höghållfasta legeringarna" används främst på grund av deras högre brotthållfasthet jämfört med ren koppar. De har också högre dragspännings- och töjningsvärden. HTW- och XHTW-trådarna från leverantören Elektrisola kan vara ett intressant alternativ, särskilt för applikationer som högtalare, hörlurar, vibrationsmotorer eller mikromotorer, liksom inom flygindustrin eller konsumentelektronik i allmänhet.
Ledningar tillverkade av följande material används sällan vid tillverkning av spolar:
Koltråd är billigare att tillverka och dämpar radiofrekvensstörningar (RFI) och elektromagnetiska störningar (EMI). Den används i fordonskonstruktioner och som ersättningstråd.
Manganin är en legering som består av koppar, mangan och nickel. Manganin, även kallat konstantin, har mycket liten förändring i motstånd vid temperaturfluktuationer, är mycket motståndskraftigt mot värmekorrosion och har hög långsiktig stabilitet.
Titan har goda mekaniska och fysikaliska egenskaper. Det är syrabeständigt och lätt att konfigurera, tillverka och svetsa. Titantrådens korrosionsbeständighet har gjort den till en viktig komponent inom flyg- och rymdindustrin, kemisk bearbetning och medicinsk industri.
Nickel-kromtråd är tillverkad av nickel, krom och järn. Den är seg och motståndskraftig mot oxidation och har god duktilitet och svetsbarhet. De olika typerna av nichrom har en nummerbeteckning som anger hur mycket nickel de innehåller. De olika typerna av nichrome är nichrome 20, 30, 40, 60, 70 och 80. Arbetstemperaturen för nichrome varierar mellan 1050° C och 1180° C.
Kanthal är en legering av järn-krom-aluminium (FeCrAl) och används i motstånds- och högtemperaturtillämpningar. Den bildar ett skyddande lager av aluminiumoxid som fungerar både som värmeledare och isolator. Kanthal har en extremt hög smälttemperatur på 1425° C.
Nickeltråd värms upp snabbt och har ett mycket lågt motstånd. Tyvärr smälter nickeltråd lätt vid höga temperaturer och kan därför endast användas i temperaturkontrollerade applikationer.
Koppar är och förblir det vanligaste materialet vid tillverkning av spolar, men beroende på avsedd användning, önskad prestanda eller riktpris är det också värt att testa alternativa trådmaterial. Under de senaste åren har framför allt aluminium eller kopparpläterad aluminium(CCA-tråd) etablerat sig som ett vanligt alternativ för spoltillverkning.