Способ изготовления витых ленточных магнитопроводов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве трансформаторов и дросселей в электротехнической, приборостроительной, электронной и других областях промышленности. Технический результат состоит в повышении процента выхода годных магнитопроводов. Способ включает разрезание рулонной ленты на куски, ширина которых равна ширине витого магнитопровода, с одновременной намоткой их на тарные катушки. Снимают заусенцы с навивкой заготовок и последующей сваркой последних витков. Запрессовывают оправку в окно заготовки. Отжигают и калибруют заготовки с последующим охлаждением и выпрессовкой оправки из заготовки. Нагревают заготовки до температуры 200°С. Наносят на торцовые поверхности эпоксидный состав с проведением полимеризации. Разрезают заготовки на два магнитопровода. Шлифуют плоскости реза.

 

Изобретение относится к области изготовления основных элементов электрического оборудования, в частности к области изготовления магнитопроводов, и может быть использовано при изготовлении магнитопроводов, применяемых при производстве трансформаторов и дросселей в электротехнической, приборостроительной, электронной и других областях промышленности.

Технология изготовления ленточных магнитопроводов достаточно известна (см., например, Аренков А.Б.; Климов А.К.; Липатов Ю.Н. Изготовление трансформаторов с ленточными магнитопроводами. Учебное пособие. Л., «Судостроение», 1976; Гусев В.П. Технология радиоаппаратостроения. Учебное пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1972).

Однако известные технологии не обеспечивают хорошего качества изготавливаемых витых ленточных магнитопроводов.

Известна технологическая линия изготовления разрезанных ленточных магнитопроводов (SU, авторское свидетельство 1350684, Н01F 41/02, 1987), содержащая станок навивки стальной ленты, установку лазерной сварки, установку калибровки, станок резки, сушилку и стенд контроля.

При использовании этой технологической линии при производстве разрезанных ленточных магнитопроводов последовательно проводят навивку магнитопровода, скрепление витков сваркой, отжиг и разрезку, причем скрепление витков осуществляют одновременно с навивкой, сваривая при этом каждый последующий виток с предыдущим.

Недостатком известного способа можно признать наличие на готовом магнитопроводе большого количества сварочных швов, что приводит к уменьшению плотности навивки и, следовательно, ухудшению рабочих характеристик изготовленных магнитопроводов.

Известна также технологическая линия изготовления витых ленточных магнитопроводов (Jp, патент 30-7318, Н01F 41/02, 1954). Известная линия содержит установку навивки с поджимом ленты роликом, установку термообработки магнитопроводов, устройство выпрессовки навивочной оправки, а также установку пропитки и прогрева.

При использовании известной технологической линии производят навивку на оправку с поджимом заготовки ленточного магнитопровода, термообработку полученной заготовки, удаляют оправку путем выпрессовывания, пропитывают отожженную заготовку полимерным компаундом с последующим прогревом.

Использование известного способа не обеспечивает создание зазоров между витками, необходимых для компенсации разности внутренних напряжений, образующихся при навивке, а также необходимых для проникновения пропиточного состава, вследствие этого магнитопроводы имеют низкую монолитность, а также низкие электротехнические параметры.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного способа, состоит в оптимизации технологии изготовления магнитопроводов.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного способа, состоит в повышении процента выхода годных магнитопроводов.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ изготовления витых ленточных магнитопроводов. Разработанный способ включает разрезание рулонной ленты из электротехнической стали на ленты, ширина которых равна ширине витого магнитопровода, с одновременной намоткой их на тарные катушки, снятие заусенцев с ленты при перемотке с одной тарной катушки на другую, навивку заготовок магнитопроводов с контролем толщины навивки и последующей сваркой последних витков между собой, запрессовку калибровочной оправки в окно заготовки, проведение отжига и калибровки заготовки при температуре от 830 до 870°С в течение от 0,8 до 1,0 часа в зависимости от размеров изготавливаемых магнитопроводов с последующим охлаждением и выпрессовкой оправки из заготовки, нагрев заготовок до температуры 200°С; нанесение на торцовые поверхности эпоксидного состава ЭКС, являющегося композицией смол ЭД-8, ЭД-20 и отвердителей АГ-2, СГ-2, с соотношением весовых частей 135:100:65:100 соответственно проведение полимеризации эпоксидного состава при температуре до 260°С в течение не менее 40 минут в установке проходного типа, содержащей транспортный орган, нагревательный инфракрасный элемент, систему поддержания заданного уровня температуры, разрезание заготовки на два магнитопровода с одновременной подачей СОЖ, сушку магнитопроводов в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100°С, проведение шлифовки плоскостей реза, получение заданных размеров магнитопроводов за счет отделения нескольких наружных и внутренних витков, удаление заусенцев по периметру плоскости реза и контроль электромагнитных параметров магнитопровода.

Для реализации разработанного способа изготовления витых ленточных магнитопроводов была разработана технологическая линия. Разработанная технологическая линия содержит последовательно расположенные установку раскройки стальной ленты, станок снятия заусенцев, устройство смотки, автомат навивки магнитопроводов, установку термообработки магнитопроводов, установку пропитки магнитопроводов с инфракрасным нагревом, автомат резки магнитопроводов, доводочно-шлифовальный станок и стенд контроля параметров магнитопроводов.

В дальнейшем разработанный способ будет раскрыт применительно к разработанной технологической линии.

Указанная установка раскройки стальной ленты состоит из последовательно установленных механизма смотки, блока резки, кромкокрошителя, устройств намотки ленты на тарные катушки. При этом механизм смотки представляет собой барабан, позволяющий устанавливать рулон стальной ленты с выравниванием его по окружности, закреплением от проворота, а также имеющий привод для разматывания рулона. Разматываемая лента поступает на блок резки, имеющий два вала с дисковыми ножами, устанавливаемых таким образом, чтобы получать ленты заданной ширины. Устройства намотки имеют валы с индивидуальными приводами для установки тарных катушек. В частности, в этом случае может быть использована известная установка УРС-2М.

Станок снятия заусенцев содержит приводной вал, на который устанавливают наматываемую катушку, сматываемый вал, на который устанавливают сматываемую катушку, режущую головку, установленную между этими валами и позволяющую срезать заусенцы с движущейся ленты.

Устройство смотки содержит вал для установки сматываемой катушки, привод этого вала, систему управления образованием свободной петли. Система управления включает в себя два фотоэлемента, контролирующих минимальный и максимальный размер петли и дающих команды на включение и выключение привода вала с целью размотки сматываемой катушки и тем самым образования петли нужного размера. В частности, в этом случае может быть использован известный станок С3-3.

Автомат навивки заготовок магнитопроводов, работающий совместно с устройством смотки, содержит приводной вал с устройством для установки сменной оправки, размеры которой соответствуют размерам окна заготовки магнитопроводов, устройство подачи ленты на оправку, прижимной ролик; устройство отрезания ленты после окончания навивки, механизм контроля толщины навивки, устройство микроплазменной сварки последних витков, механизм съема навитой заготовки с оправки. В этом случае может быть использован автомат АНМ-5.

Механизм подачи ленты подает край отрезанной ленты на оправку, а прижимной ролик подводится к оправке, прижимая ленту к ее поверхности. Привод осуществляет вращение вала с оправкой до тех пор, пока механизм контроля не даст сигнал на остановку по достижению заданного габарита. После этого устройством отрезки производят разрезку ленты, а привод производит домотку с тем, чтобы конец ленты полностью был бы навит на заготовку. Затем производят подвод сварочной головки, ее включение и приварка последних витков. Механизм съема сбрасывает заготовки с оправки, после чего цикл навивки повторяется.

Установка термообработки заготовок магнитопроводов содержит печь проходного типа с системой нагревателей, расположенных по ходу движения магнитопроводов, механизм подачи в печь магнитопроводов, установленных на спутниках, устройство калибровки двухстороннего действия, осуществляющее сжатие магнитопроводов в направлении, перпендикулярном движению магнитопроводов, механизм разгрузки печи, механизм съема магнитопроводов со спутников и их охлаждения, механизм возврата спутников к механизму подачи магнитопроводов в печь.

Заготовки магнитопроводов устанавливают на спутники пластинчатого типа и периодически подают в канал печи механизмом подачи. Система нагревателей, нагрев которых регулирует система поддержания температуры, осуществляет постепенный прогрев заготовок до температуры отжига. После этого в конце канала происходит сжатие заготовок устройством калибровки и выход спутников с заготовками из печи. Затем механизмом разгрузки и съема магнитопроводов со спутников отправляют заготовки на охлаждение, а спутники возвращают к входу печи для повторения цикла обработки. При этом может быть использована установка ТОМ-5.

Установка пропитки заготовок магнитопроводов содержит печь проходного типа, транспортный орган, систему инфракрасного нагрева, стол подачи и стол приема спутников с заготовками. Предварительно нагретые заготовки попадают на стол подачи, на котором происходит нанесение эпоксидного состава на торцевые поверхности заготовок. Затем спутники продвигаются через канал печи со скоростью, обеспечивающей прогрев заготовок до необходимой температуры полимеризации при помощи ряда последовательно расположенных инфракрасных нагревателей. На столе приема происходит снятие заготовок со спутников. При этом в составе установки использованы известные типовые блоки.

Станок резки заготовок магнитопроводов состоит из привода вращения отрезного круга, установленного на коромысле, приводимого в возвратно-поступательное движение гидроцилиндром; магазина заготовок с отсекателем; механизма подачи заготовок на позицию резки; магнитного стола, обеспечивающего закрепленное положение заготовок при разрезке; приемного стола; станции очистки и подачи СОЖ в зону резки; механизма компенсации износа круга. При этом может быть использован автомат резки РМ-6.

Заготовку магнитопровода отделяют отсекателем и подают механизмом подачи на позиции разрезки. Вращающийся отрезной круг поворотом коромысла совершает подход к заготовке и ее последующую разрезку. Затем круг отходит, а механизм подачи подает очередную заготовку на приемный стол.

Для шлифовки плоскости реза обычно используют установку типа 3Г71М.

Стенд контроля параметров магнитопроводов производит измерение тока холостого хода и потерь мощности холостого хода и содержит блоки контроля упомянутых параметров, устройства регулирования напряжения, контрольной катушки, в которую вставляются проверяемые магнитопроводы.

Разработанный способ с использованием указанного оборудования реализуют следующим образом.

Согласно разработанному способу изготовления витых ленточных магнитопроводов разрезают рулонную ленту из электротехнической стали на ленты, ширина которых равна ширине витого магнитопровода. Наматывают отрезанные заготовки на тарные катушки, снимают заусенцы с ленты при перемотке с одной тарной катушки на другую. Затем навивают заготовки магнитопроводов с контролем толщины навивки и последующей сваркой последних витков между собой и запрессовкой калибровочной оправки в окно заготовки. Проводят отжиг и калибровку заготовки при температуре от 830 до 870°С в течение от 0,8 до 1,0 часа в зависимости от размеров магнитопроводов с последующим охлаждением и выпрессовкой оправки из заготовки. При уменьшении температуры ниже 830°С не происходит отжига заготовки, а при превышении температуры свыше 870°С возможно получение пережженных заготовок. При уменьшении времени отжига ниже 0,8 часа не происходит отжига, а при обработке свыше 1,0 часа происходит пережог заготовки. Затем нагревают заготовки до температуры 200°С (при более низкой температуре нет адгезии эпоксидного состава) с нанесением на их торцовые поверхности эпоксидного состава ЭКС, являющегося композицией смол ЭД-8, ЭД-20 и отвердителей АГ-2, СГ-2 с соотношением весовых частей 135:100:65:100 соответственно (состав подобран опытным путем). Проводят полимеризацию эпоксидного состава при температуре до 260°С (при низких температурах состав не полимеризуется) в течение не менее 40 минут в установке проходного типа, имеющей транспортный орган, нагревательный инфракрасный элемент, систему поддержания заданного уровня температуры. Разрезают каждую заготовку на два магнитопровода при одновременной подаче СОЖ типа эмульсолов. Полученные магнитопроводы сушат в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100°С (при меньшей температуре сушки время чрезмерно увеличивается, а увеличение температуры свыше 100°С экономически нецелесообразно). Затем проводят шлифовку плоскостей реза с получением заданных размеров магнитопроводов за счет отделения нескольких наружных и внутренних витков, удалением заусенцев по периметру плоскости реза и контролем электромагнитных параметров магнитопровода.

Использование разработанного способа позволять повысить на 19 процентов выход годных магнитопроводов относительно способа, используемого в качестве ближайшего аналога.

Способ изготовления витых ленточных магнитопроводов, характеризуемый разрезанием рулонной ленты из электротехнической стали на ленты, ширина которых равна ширине витого магнитопровода, с одновременной намоткой их на тарные катушки, снятием заусенцев с ленты при перемотке с одной тарной катушки на другую, навивкой заготовок магнитопроводов с контролем толщины навивки и последующей сваркой последних витков между собой, запрессовкой калибровочной оправки в окно заготовки, проведением отжига и калибровки заготовки при температуре от 830 до 870°С в течение от 0,8 до 1,0 ч в зависимости от размеров магнитопроводов с последующим охлаждением и выпрессовкой оправки из заготовки, нагревом заготовок до температуры 200°С; нанесением на торцовые поверхности эпоксидного состава ЭКС, являющегося композицией смол ЭД-8, ЭД-20 и отвердителей АГ-2, СГ-2 с соотношением весовых частей 135:100:65:100 соответственно, проведением полимеризации при температуре до 260°С в течение не менее 40 мин в установке проходного типа, имеющей транспортный орган, нагревательный инфракрасный элемент, систему поддержания заданного уровня температуры, разрезанием заготовки на два магнитопровода с одновременной подачей смазочно-охлаждающей жидкости типа эмульсолов, сушкой магнитопроводов в сушильном шкафу при температуре от 80 до 100°С, проведением шлифовки плоскостей реза, получением заданных размеров магнитопроводов за счет отделения нескольких наружных и внутренних витков, удалением заусенцев по периметру плоскости реза и контролем электромагнитных параметров магнитопровода.