Skip to content

Izolačná vrstva na magnetických drôtoch: Častý kameň úrazu pre inžinierov

Pri výrobe cievok má izolácia drôtu vplyv na širokú škálu vlastností výrobku, ako je rozsah použitia, životnosť, náklady alebo konštrukcia cievky. Izolácia drôtu má vplyv aj na rôzne faktory počas výroby cievok, ako je napríklad odpad alebo ďalšie spracovanie. V tomto článku sú zhrnuté základné fakty o izolácii drôtu - a jej vplyve na konštrukciu cievok - pre inžinierov.

In coil production, the insulation of the wire has an influence on a wide variety of product properties such as application range, service life, costs or coil design. Wire insulation also has an effect on various factors during coil manufacturing, such as scrap or further processing. This article summarises the essential facts about wire insulation - and its effect on coil design - for engineers.

Najprv stručne k otázke, prečo je vôbec potrebné izolovať drôt: Iba izolácia zabezpečuje, že prúd skutočne preteká každým závitom. Izolácia je potrebná na to, aby počet závitov N vo všetkých vzorcoch pre magnetické pole dával zmysel. Okrem toho izolačná vrstva chráni pred skratmi.

 

Aké triedy izolácie sú k dispozícii v smaltovanom medenom drôte na výrobu cievok?

Hrúbky izolačných vrstiev a zodpovedajúce elektrické účinnosti sa delia na stupne. V závislosti od stupňa existuje rôzny pomer plochy prierezu medi k celkovej ploche prierezu. Stupne izolácie opisujú minimálnu a maximálnu hodnotu nárastu hrúbky vrstvy. Podľa spoločnej normy IEC 60317 má stupeň 1 najtenšiu a stupeň 3 najhrubšiu izolačnú vrstvu. Na základe požiadaviek zákazníka sú však k dispozícii aj vodiče s tenšou alebo hrubšou izoláciou alebo so zníženou toleranciou.

V mnohých výpočtoch sa smaltovaná vrstva nezohľadňuje, a preto sa efektívny vonkajší priemer počíta príliš tesne.

Ako je uvedené v tejto tabuľke výrobcu jemných drôtov Elektrisola drôt 0,100 G1 s 0,1 mm medi a izolačnou vrstvou má efektívny vonkajší priemer 0,108 mm až 0,117 mm.

Príklad celkového priemeru (v mm)
Menovitý Trieda 1 Trieda 2 Trieda 3
0.100 0.108 - 0.117 0.118 - 0.125 0.126 - 0.132

Zdroj: Elektrisola

 

Čo sú to smaltované drôty?

Wire enamels, also known as primary insulation, are used on round and flat wires made of copper and aluminium in motors, transformers, generators and electrical measuring equipment.Smaltované drôty, známe aj ako primárna izolácia, sa používajú na kruhových a plochých vodičoch z medi a hliníka v motoroch, transformátoroch, generátoroch a elektrických meracích zariadeniach. Vytvrdzujú sa teplom na vodičoch a ich hlavnou funkciou je zabezpečiť elektrickú izoláciu. Takto potiahnuté drôty sa nazývajú aj "magnetické drôty" alebo "vinuté drôty". Tieto smaltované drôty musia mať niekedy veľmi dobrú chemickú a tepelnú odolnosť, veľmi dobre priľnú k medenému alebo hliníkovému drôtu a majú vynikajúcu mechanickú stabilitu.

Smaltovanie drôtu sa nanáša rôzne v závislosti od tvaru a priemeru drôtu, ktorý sa má potiahnuť. Typickými postupmi nanášania laku na drôt sú horizontálne alebo vertikálne nanášanie alebo nanášanie pomocou dýz alebo plsti.

Aké sú najbežnejšie materiály na izoláciu drôtu pri výrobe cievok?

Výber izolačných materiálov je veľmi široký, pričom väčšina je na báze živíc. V závislosti od aplikácie sa musí zvoliť iná trieda izolácie, ktorá sa vzťahuje na hrúbku a materiál izolačnej vrstvy. Vedľajšiu úlohu pri spracovaní drôtu hrá okrem maziva aj konštrukcia izolácie.

Z chemického hľadiska sortiment smaltovaných drôtov pozostáva z:

  • Polyuretány, spájkovateľné smalty
  • Polyesterimidy, tepelne odolné smalty
  • Polyesteramidové imidy, smalty odolné voči rozpúšťadlám

Nižšie je uvedený podrobnejší opis najbežnejších použití rôznych izolačných materiálov na výrobu cievok:

Polyuretánové smaltované drôty (PUR)

Drôty izolované polyuretánovými lakmi majú dobrú spájkovateľnosť pri 375 °C. Špeciálne zloženie má za následok vynikajúcu odolnosť proti prasklinám a dieram. Používajú sa najmä v malých transformátoroch, časovačoch, relé, malých motoroch, elektromagnetických cievkach, hodinových cievkach, spätných transformátoroch, magnetických hlavách alebo automobilových cievkach, ako sú relé a zapaľovacie cievky.

Spájkovateľné polyesterimidové smaltované drôty (PEI)

Spájkovateľné polyesterimidové smaltované drôty možno v niektorých prípadoch spájkovať aj pri teplotách nad 450 °C. Potiahnuté magnetické drôty majú dobrú pružnosť, ako aj dobré dielektrické a mechanické vlastnosti. Tieto povlaky sú vhodné najmä pre malé elektromotory na pripojenie vinutí ku kolektoru. Často sa používajú na vinutia relé, malých transformátorov, malých motorov, ističov, zapaľovacích cievok, magnetických spínačov a v automobilovom priemysle.

Polyesterimidové smaltované drôty THEIC (TPEI)

Polyesterimidové smaltované drôty THEIC sú veľmi odolné voči teplu a majú veľmi dobrú mechanickú, elektrickú a chemickú odolnosť. Bežne sa používajú  v elektromotoroch, chladiacich zariadeniach, vinutiach transformátorov a predradníkoch žiariviek.

Polyamidimidové smaltované drôty(PAI)

Polyamidimidové smaltované drôty môžu mať jednoduché alebo dvojité smaltovanie; obe možnosti poskytujú vynikajúce mechanické vlastnosti a najvyššiu chemickú odolnosť. Okrem klasického polyamidimidového povlaku sú k dispozícii aj smaltované drôty s integrovaným mazivom na zvýšenie rýchlosti navíjania. Používajú sa špeciálne na poťahovanie drôtov v elektromotoroch, chladiacich systémoch, vinutiach transformátorov, elektromagnetických ventiloch a predradníkoch pre žiarivky.

 

Zapekacie drôty (samolepiace drôty)

Self-bonding enamel is mainly used for coils in measuring instruments, voice coils (such as loudspeakers), small motors and sensors.

Ďalším typom drôtov sú zapekacie smaltované drôty, ktoré obsahujú druhú vrstvu smaltu. Tento takzvaný samolepiaci povlak sa však nepoužíva na izoláciu, ale na mechanickú stabilitu cievky. Samolepiaca smaltová vrstva je na báze epoxidových živíc, polyvinylbutyralu alebo polyamidu. Okrem technických požiadaviek je pre výber rozhodujúci aj preferovaný proces lepenia. Pri procese lepenia sa vinutia spájajú tepelne alebo chemicky, napríklad pri samonosných vinutiach, ako sú cievky so vzduchovým jadrom. Podobne sú k dispozícii rôzne typy zapekacieho smaltu v závislosti od kontinentu.

Zapekacie smaltované drôty, podobne ako vyššie uvedené smaltované drôty, sú k dispozícii nielen s meďou ako vodivým materiálom, ale aj so zliatinami, okrem iného s hliníkom alebo hliníkom s medeným plášťom, na ľahké cievky alebo vysokopevnostné vodiče na lepšiu odolnosť. Samolepiaci smalt sa používa najmä na cievky v meracích prístrojoch, hlasových cievkach (ako sú reproduktory), malých motoroch a snímačoch.

 

V skratke: Izolácia drôtov na navíjanie cievok

Rôznorodosť izolačných materiálov alebo možnosť integrovať do izolácie mazivo spôsobujú, že výber najlepšej aplikácie je zložitý. Na základe dlhoročných skúseností s projektmi špecifickými pre zákazníka tu môže popredný výrobca cievok, akým je skupina KUK, ponúknuť najlepšie rady. Pre inžinierov je vo fáze vývoja obzvlášť dôležité zvážiť okrem čistého materiálu vodiča aj izolačnú vrstvu. Je to dôležitý predpoklad pre správny návrh cievky.

Získajte posúdenie od projektových expertov spoločnosti KUK