Способ намотки цилиндрических катушек с произвольным шагом из полосы прямоугольного сечения на ребро

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в снижении трудоемкости изготовления и повышении качества. Полосу прямоугольного сечения шириной a и высотой b навивают на вращающуюся цилиндрическую оправку. На поверхности оправки выполнен винтовой канал в виде прямоугольной резьбы с шириной впадин (1,1…1,2)a, высотой профиля, равной высоте сечения b полосы, с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру d катушки, и с шагом, равным шагу p катушки. Начало полосы укладывают во впадину резьбы и закрепляют на оправке. Оправку приводят во вращение и навивают полосу на ребро, направляя ее по винтовому каналу резьбы. Начало и конец навитой катушки удерживают так, чтобы она не поворачивалась вместе с оправкой, и, вращая оправку, свинчивают с нее катушку. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, и может быть использовано при изготовлении катушек электрических машин и трансформаторов, а также в других областях техники, где применяются намотка профилей прямоугольного сечения на ребро.

При изготовлении электрических машин и трансформаторов в некоторых случаях возникает необходимость применения катушек, намотанных из полосы прямоугольного сечения на ребро. В процессе намотки таких катушек полоса под действием различных усилий стремится повернуться и расположиться плашмя. Чтобы избежать этого применяют различные станки и приспособления.

Известно устройство для намотки полосового провода на ребро при изготовлении электрических катушек (SU №660107, 30.04.1979), содержащее намоточную оправку с зажимом для закрепления конца провода и корпус с направляющими роликами. Недостатком указанного устройства является высокая сложность конструкции, что делает нерациональным его использование в единичном и мелкосерийном производстве, а также зависимость размеров некоторых деталей от размеров наматываемых катушек.

Наиболее близким аналогом является устройство для навивки полосы в спираль на ребро (SU №1225642 A, 23.04.1986), содержащее оправку с кольцевым выступом и приводом вращения, приспособление для зажима переднего конца полосы на оправке, направляющий ролик для полосы и ролик, формирующий спираль и имеющий кольцевой выступ с рабочим торцом, перпендикулярным оси ролика, с приводами перемещения этого ролика параллельно и перпендикулярно оси оправки. Недостатками данного устройства являются:

- высокая сложность конструкции, включающей в себя множество деталей и упорный подшипник, что затрудняет применение устройства в единичном и мелкосерийном производстве;

- отсутствие возможности регулировки шага намотки; намотка возможна только с плотным прилеганием витков друг к другу;

- необходимость применения оправок разных диаметров для намотки катушек с разными внутренними диаметрами, при этом винтовая поверхность на торце большего диаметра оправки вносит дополнительные трудности при ее изготовлении;

- для закрепления полосы на оправке необходимо изгибать ее передний конец под углом 90°, что не всегда является допустимым в конструкции катушки.

Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является снижение трудоемкости изготовления цилиндрических катушек с произвольным шагом, намотанных из полосы прямоугольного сечения на ребро, в единичном и мелкосерийном производстве.

Поставленная задача достигается тем, что полосу прямоугольного сечения шириной a и высотой b навивают на вращающуюся цилиндрическую оправку, на поверхности которой выполнен винтовой канал, представляющий собой прямоугольную резьбу с шириной впадин (1,1…1,2)a, высотой профиля, равной высоте сечения b полосы, с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру d катушки, и с шагом, равным шагу p катушки; начало полосы укладывают во впадину резьбы и закрепляют на оправке; оправку приводят во вращение и навивают полосу на ребро, направляя ее по винтовому каналу резьбы; начало и конец навитой катушки удерживают так, чтобы она не поворачивалась вместе с оправкой, и, вращая оправку, свинчивают с нее катушку.

Техническим результатом предлагаемого способа является снижение трудоемкости изготовления цилиндрических катушек, навитых из полосы прямоугольного сечения на ребро с произвольно выбранным шагом, в единичном и мелкосерийном производстве и повышение качества катушек.

Способ поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид оправки для намотки, на фиг. 2 представлена иллюстрация процесса намотки.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку для изготовления оправки закрепляют на токарном станке, протачивают до необходимого наружного диаметра и нарезают резьбу прямоугольного профиля с необходимым шагом p и внутренним диаметром резьбы d, с высотой профиля, равной высоте сечения b полосы. Так как в процессе намотки сечение полосы принимает форму трапеции, нижнее основание которой больше начальной ширины a, то во избежание заклинивания катушки в резьбе ширину впадины резьбы выполняют на 10…20% больше ширины сечения полосы a. Для удобства закрепления в патроне на конце оправки может быть выполнен цилиндрический хвостовик.

Полученную оправку закрепляют на токарном или намоточном станке, укладывают начало полосы во впадину резьбы и закрепляют на оправке.

Оправку приводят во вращение и навивают полосу прямоугольного сечения шириной a и высотой b, направляя ее по винтовому каналу резьбы. Полосу при навивке удерживают вручную или с применением механизмов натяжения, при этом боковые стенки впадины резьбы предотвращают поворот сечения полосы.

После намотки начало и конец навитой катушки удерживают так, чтобы катушка не поворачивалась вместе с оправкой, и, вращая оправку, свинчивают с нее катушку.

Если материал полосы обладает высокой упругостью или полоса при намотке находится под натяжением, то в навитой катушке возникают внутренние напряжения, которые стремятся «раскрутить» катушку, в результате чего увеличивается ее внутренний диаметр и уменьшается число витков. Чтобы избежать этого, конец катушки закрепляют на оправке и катушку вместе с оправкой подвергают термообработке для снятия внутренних напряжений. После чего свинчивают катушку с оправки.

Способ применялся при изготовлении электрических катушек трансформаторов и реакторов на ПАО "Электромеханика", г. Ржев.

Пример 1. Вторичная обмотка высоковольтного трансформатора осциллятора ОСППЗ-350 состоит из левой и правой катушек с внутренним диаметром d=58 мм. Для изготовления катушек использовался медный провод прямоугольного сечения с размерами a=5,3 мм и b=14 мм. Катушка содержит 11,5 витков, намотанных на ребро с шагом p=10 мм. Для осуществления способа были изготовлены две оправки с левой и правой резьбой с шагом резьбы p=10 мм, с шириной впадин 6,2 мм, высотой профиля 14 мм, с внутренним диаметром резьбы d=58 мм.

Пример 2. Обмотка сглаживающего реактора состоит из двух одинаковых катушек с внутренним диаметром d=65 мм. Для изготовления катушек использовался медный провод прямоугольного сечения с размерами a=4 мм и b=11,2 мм. Катушка содержит 10 витков, намотанных на ребро с шагом p=8 мм. Для осуществления способа была изготовлена оправка с шагом резьбы p=8 мм, с шириной впадин 4,8 мм, высотой профиля 11,2 мм, с внутренним диаметром резьбы d=65 мм.

В результате применения способа были изготовлены катушки высокого качества, а также значительно снижена трудоемкость и себестоимость изготовления осциллятора.

Способ намотки цилиндрических катушек с произвольным шагом из полосы прямоугольного сечения на ребро, заключающийся в навивке полосы прямоугольного сечения шириной a и высотой b на вращающуюся цилиндрическую оправку, отличающийся тем, что на поверхности оправки выполнен винтовой канал, представляющий собой прямоугольную резьбу с шириной впадин (1,1…1,2)a, высотой профиля, равной высоте сечения b полосы, с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру d катушки, и с шагом, равным шагу p катушки; начало полосы укладывают во впадину резьбы и закрепляют на оправке; оправку приводят во вращение и навивают полосу на ребро, направляя ее по винтовому каналу резьбы; начало и конец навитой катушки удерживают так, чтобы она не поворачивалась вместе с оправкой, и, вращая оправку, свинчивают с нее катушку.