СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ (ВАРИАНТЫ) И КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF MAKING INDUCTANCE COILS (VERSIONS) AND INDUCTANCE COIL (VERSIONS)

Изобретения относятся к области электротехники и могут быть использованы в различном электротехническом оборудовании в качестве катушек индуктивности, например в преобразовательных устройствах типа импульсных трансформаторов, в электродвигателях, для электромагнитов и т.д.
Известен способ получения катушки индуктивности для силового трансформатора (см. Володин В., «Инверторный источник сварочного тока. Опыт ремонта и расчет электромагнитных элементов», Радио, 2003, №9), заключающийся в изготовлении литцендрата, путем размещения на опорах набора изолированных проводов, свивке их в литцендрат, намотке литцендрата на оправку и скреплении выводов обмотки с наконечниками.
Недостатками способа являются высокая индуктивность рассеивания, сложность технологии изготовления обмоток и высокая трудоемкость процесса намотки обмоток.
Наиболее близким по технической сущности и конструктивным признакам является способ получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел перегиба (или узел соединения) так, что осуществляется плоскопараллельное смещение участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции, после чего производят намотку секций в направлениях, определенных положением концов ленты в узле перегиба. Способ реализован в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом перегиба (или узлом соединения), обеспечивающего плоскопараллельное расположение участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции в направлениях, определяемых положением концов ленты в узле перегиба (см. патент РФ 2284601, от 17.03.2005 г.).
К недостаткам известного способа получения катушки индуктивности и катушки индуктивности можно отнести следующие: узкие технологические возможности при использовании и недостаточно низкая трудоемкость изготовления простых по конструкции катушек, например, для сварочных аппаратов.
Задача изобретений - устранение указанных недостатков.
Для решения поставленной задачи предлагается следующая группа различных объектов изобретений
1. Семь вариантов способа получения катушки индуктивности.
Вариант 1: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел перегиба так, что осуществляется плоскопараллельное смещение участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции, после чего производят намотку секций в направлениях, определенных положением концов ленты в узле перегиба, согласно изобретению на ленте образуют по меньшей мере два узла перегиба. Кроме того, после завершения формирования секций концы ленты соединяют; количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций.
Вариант 2: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел перегиба так, что осуществляется плоскопараллельное смещение участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции, после чего производят намотку секций в направлениях, определенных положением концов ленты в узле перегиба, согласно изобретению одновременно осуществляют намотку двух одинаковых лент, причем перед намоткой их предварительно располагают зеркально-симметрично относительно друг друга, а каждая лента содержит по меньшей мере один узел перегиба. Кроме того, после завершения формирования секций из лент их одноименные выводы соединяют; количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций.
Вариант 3: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел перегиба так, что осуществляется плоскопараллельное смещение участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции, после чего производят намотку секций в направлениях, определенных положением концов ленты в узле перегиба, согласно изобретению, предварительно, часть ленты с одного конца разделяют на полосы, в каждой из которых путем образования узла перегиба создают по меньшей мере один участок ленты, идущий на формирование секции катушки индуктивности с выводом. Кроме того, после завершения формирования секций из полос выводы полученных секций соединяют; количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций.
Вариант 4: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел соединения является началом намотки каждой секции, после чего осуществляют намотку секций в противоположных направлениях, определенных положением концов участков ленты в узле соединения, согласно изобретению узел соединения образуют путем разделения ленты с одного конца по меньшей мере на две полосы с сохранением общей перемычки на другом конце ленты, затем перегибают одну полосу относительно другой, обеспечивая противоположные направления концов полос. Кроме того, после завершения формирования секций из трех полос выводы крайних полученных секций соединяют.
Вариант 5: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел соединения является началом намотки каждой секции, после чего осуществляют намотку секций в противоположных направлениях, определенных положением концов участков ленты в узле соединения, согласно изобретению на ленте создают по меньшей мере два узла соединения, размещенных на концах ленты, путем встречно-направленных надрезов ленты с одного конца с образованием полос и сохранением общих перемычек на другом конце ленты, после чего перегибают одну полосу относительно другой, обеспечивая их противоположные направления.
Вариант 6: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел соединения является началом каждой секции, согласно изобретению узел соединения образуют путем разделения ленты с одного конца, по меньшей мере на две полосы с сохранением общей перемычки на другом конце ленты. Кроме того, одновременно используют по меньшей мере две ленты; ленты послойно накладывают друг на друга; ленты послойно и со смещением, в том числе кратным ширине полосы, накладывают друг на друга; края перемычек каждой ленты располагают с зазором между собой; полосы катушки, транспонируют по длине друг относительно друга во взаимно противоположных направлениях.
Вариант 7: в способе получения катушки индуктивности из электропроводной ленты, при котором на ленте образуют узел соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности, причем узел соединения является началом каждой секции, согласно изобретению на ленте создают по меньшей мере два узла соединения, размещенных на концах ленты путем встречно-направленных надрезов ленты с одного конца с образованием полос и сохранением общих перемычек на другом конце ленты. Кроме того, одновременно используют, по меньшей мере две ленты; ленты послойно накладывают друг на друга; ленты послойно и со смещением, в то числе кратным ширине полосы, накладывают друг на друга; края перемычек каждой ленты располагают с зазором между собой; полосы катушки транспонируют по длине друг относительно друга во взаимно-противоположных направлениях.
2. Семь вариантов катушки индуктивности.
Вариант 1: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом перегиба, обеспечивающего плоскопараллельное расположение участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции в направлениях, определяемых положением концов ленты в узле перегиба, согласно изобретению электропроводная лента содержит по меньшей мере два узла перегиба. Кроме того, концы ленты соединены; количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций.
Вариант 2: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом перегиба, обеспечивающего плоскопараллельное расположение участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции в направлениях, определяемых положением концов ленты в узле перегиба, согласно изобретению катушка содержит дополнительную аналогичную ленту, состоящую из секций, расположенную зеркально-симметрично относительно основной ленты, причем каждая лента включает в себя по меньшей мере один узел перегиба. Кроме того, одноименные выводы секций из лент соединены; количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций.
Вариант 3: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом перегиба, обеспечивающего плоскопараллельное расположение участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел перегиба является началом намотки каждой секции в направлениях, определяемых положением концов ленты в узле перегиба, согласно изобретению часть ленты с одного конца разделена на полосы, на каждой из которых за счет узла перегиба размещен по меньшей мере один участок ленты, идущий на формирование секции катушки с выводом. Кроме того, выводы секций из полос соединены; количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций.
Вариант 4: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел соединения является началом намотки каждой секции в противоположных направлениях, определенных положением концов участков ленты в узле соединения, согласно изобретению лента с одного конца разделена по меньшей мере на две полосы с сохранением общей перемычки на другом конце ленты, причем одна полоса согнута относительно другой полосы так, что обеспечиваются противоположные направления концов полос. Кроме того, выводы крайних секций соединены при наличии трех полос.
Вариант 5: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел соединения является началом намотки каждой секции в противоположных направлениях, определенных положением концов участков ленты в узле соединения, согласно изобретению лента содержит по меньшей мере два узла соединения, размещенных на концах ленты и полученные за счет встречно направленных надрезов ленты с одного конца с образованием полос и сохранением общих перемычек на другом конце ленты, причем полосы согнуты относительно друг друга так, что обеспечиваются их противоположные направления.
Вариант 6: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел соединения является началом каждой секции, согласно изобретению лента с одного конца разделена по меньшей мере на две полосы с сохранением общей перемычки на другом конце ленты. Кроме того, катушка содержит, по меньшей мере, две ленты; ленты послойно наложены друг на друга; ленты послойно и со смещением, в том числе кратным ширине полосы, наложены друг на друга; края перемычек каждой ленты расположены с зазором между собой; полосы катушки транспонированы по длине друг относительно друга во взаимно противоположных направлениях.
Вариант 7: в катушке индуктивности, состоящей из электропроводной ленты с узлом соединения участков ленты, идущих на формирование секций катушки, причем узел соединения является началом каждой секции, согласно изобретению лента содержит, по меньшей мере, два узла соединения, размещенных на концах ленты и полученные за счет встречно-направленных надрезов ленты с одного конца с образованием полос и сохранением общих перемычек на другом конце ленты. Кроме того, катушка содержит по меньшей мере две ленты; ленты послойно наложены друг на друга; ленты послойно и со смещением, в том числе кратным ширине полосы, наложены друг на друга; края перемычек каждой ленты расположены с зазором между собой; полосы катушки транспонированы по длине друг относительно друга во взаимно-противоположных направлениях.
Достигаемый технический результат изобретений выражается в том, что: расширяются технологические возможности использования катушек, благодаря не только увеличению ассортимента (номенклатуры, ряда) катушек различного назначения для выполнения поставленных задач, но и благодаря тому, что соединения секций катушки могут выполняться как последовательно и параллельно, так и встречно-последовательно и встречно-параллельно; повышается надежность и увеличивается ресурс работы катушек, так как улучшается теплообмен при прохождении электрического тока по секциям катушки; уменьшается расход дорогостоящего материала, идущего на изготовление катушек; благодаря исключению одной операции при изготовлении простых катушек, например, для сварочных аппаратов (см. варианты 3), упрощается технология изготовления катушек и т.д.
Сущность предложенных изобретений поясняется чертежами:
- на фиг.1-4 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 1);
- на фиг.5-8 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 2);
- на фиг.9-12 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 3);
- на фиг.13-16 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 4);
- на фиг.17-20 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 5);
- на фиг.21-23 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 6);
- на фиг.24-26 - схема последовательности получения катушки индуктивности (поясняет варианты 7).
Катушки индуктивности получают следующим образом (изложены основные технологические операции).
Вариант 1 (фиг.1): в качестве намоточного материала используют электропроводную ленту 1, например, прямоугольного сечения. Затем четвертую часть ленты перегибают относительно ее продольной оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях, образуя один узел перегиба 2, причем концы ленты направляют в противоположные направления. Через равный промежуток длины ленты длинный конец ленты вновь перегибают, образуя второй узел перегиба 3, но свободный конец ленты направляют уже навстречу предыдущему участку ленты. Наконец, образуют третий узел перегиба 4 (фиг.2). После этого, опираясь, например, на узлы перегиба 2 и 4, производят намотку крайних секций 5 и 6 в одном направлении, а связанных узлом перегиба 3 секций 7 и 8 - в другом направлении. После завершения намотки секций концы 9 и 10 ленты 1 на секциях 5 и 6 соединяют, например, сгибают навстречу друг другу и запаивают (фиг.3). Получают катушку индуктивности (фиг.4).
Вариант 2 (фиг.5): в качестве намоточного материала используют две одинаковые электропроводные ленты 11 и 12, например, прямоугольного сечения. Затем на лентах 11 и 12, как и по варианту 1, в средней части образуют узлы перегиба 13 и 14 (по меньшей мере по одному), делящие ленты на участки, идущие на формирование секций катушки индуктивности, после чего ленты располагают зеркально-симметрично относительно друг друга (фиг.6). Далее, опираясь на узлы перегиба 13 и 14, производят намотку секций 15 и 16 из свободных участков ленты 11, секций 17 и 18 из свободных участков ленты 12 (фиг.7). После завершения намотки секций одноименные выводы 19 и 20, 21 и 22 лент 11 и 12 соединяют, например сгибают навстречу друг к другу и запаивают. Катушка индуктивности готова (фиг.8).
Вариант 3 (фиг.9): в качестве намоточного материала используют электропроводную ленту 23, например, прямоугольного сечения. Часть ленты 23 (чуть больше половины) с одного конца разделяют, например, на две полосы 24 и 25, каждую из которых перегибают относительно ее продольной оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях так, что полосы 24 и 25 плоскопараллельно смещаются относительно ленты 23 и располагаются рядом (параллельно) с лентой 23, например, в противоположных целому концу ленты 23 направлениях (фиг.10). Таким образом, образуются узлы перегиба 26 и 27 и создаются участки ленты, идущие на формирование секций катушки индуктивности. В зависимости от расчетной длины полос 24 и 25 на них можно образовывать несколько последовательных узлов перегиба и участков (по меньшей мере по одному). Далее, опираясь, например, на узлы перегиба 26 и 27 (таким образом, узлы перегиба являются началами намотки каждой секции), производят намотку секций 28, 29 и 30 соответственно из целого участка ленты 23 и полос 24 и 25 в направлениях, определяемых целым концом ленты 23 и концами полос 24 и 25 (фиг.11). После завершения процесса намотки секций 28, 29 и 30 выводы (концы) 31 и 32 полос 24 и 25 секций 29 и 30 соединяют, например, путем перегиба перпендикулярно продольным осям полос навстречу друг к другу и запаивают. Следует отметить, что количество узлов перегиба на единицу меньше количества секций. Получают катушку индуктивности (фиг.12).
Вариант 4 (фиг.13): в качестве намоточного материала используют электропроводную ленту 33, например, прямоугольного сечения. Затем, ленту 33 с одного конца разделяют вдоль ленты, например, на две полосы 34 и 35 с сохранением общей перемычки на другом конце ленты, после чего полосу 35 перегибают относительно полосы 34, обеспечивая противоположные направления концов полос (фиг.14). Таким образом, образуется узел соединения (его роль выполняет перемычка) полос 34 и 35 с участками для формирования секций катушки индуктивности. Далее, например, опираясь на узел соединения, производят намотку секций 36 и 37 из полос 34 и 35 (фиг.15). Получают катушку индуктивности (фиг.16).
Вариант 5 (фиг.17): в качестве намоточного материала используют электропроводную ленту 38, например, прямоугольного сечения. Затем, ленту 38 надрезают с обоих концов последовательно по ширине ленты так, что надрезы направлены навстречу друг другу с сохранением общих перемычек напротив надрезов и получением полос 39, 40 и 41. Таким образом, образуются узлы соединения (по меньшей мере два; их роль выполняют перемычки) полос 39, 40 и 41 с участками для формирования секций катушки индуктивности. Далее, полосу 40 перегибают относительно полосы 39, а полосу 41 - относительно полосы 40, образуя развертку полос и обеспечивая противоположные направления концов полос (фиг.18). После этого, например, опираясь на узел соединения полос 39 и 40, производят намотку секций 42, 43 и 44 (фиг.19). Получают катушку индуктивности (фиг.20).
Вариант 6 (фиг.21): в качестве намоточного материала используют, например, по меньшей мере две одинаковые (аналогичные) электропроводные ленты 45 и 46, например, прямоугольного сечения. Затем, ленту 45 с одного конца разделяют вдоль ленты, например, на две полосы 47 и 48 с сохранением общей перемычки (узла соединения полос) на другом конце ленты, а ленту 46 - на две полосы 49 и 50 (по аналогии с вариантом 4, фиг.13). Далее, ленты 45 и 46, например, послойно и идентично накладывают друг на друга и, например, соединяют одноименные концы полос между собой и, например, запаивают, после чего полосы транспонируют по длине друг относительно друга во взаимно противоположных направлениях. Таким образом, получают секции 51 и 52 катушки индуктивности, например, с воздушными зазорами между секциями. В приведенном примере катушка индуктивности имеет магнитопроводы 53 и 54 (фиг.22). Для улучшения теплоотвода края перемычек каждой ленты 45 и 46 могут быть расположены с зазором между собой, то есть они, например, отогнуты (см. фиг.23).
Вариант 7 (фиг.24): в качестве намоточного материала используют, например, по меньшей мере две одинаковые (аналогичные) электропроводные ленты 55 и 56, например, прямоугольного сечения. Затем, ленту 55 надрезают с обоих концов последовательно по ширине ленты так, что надрезы направлены навстречу друг другу с сохранением общих перемычек (узлов соединения полос) напротив надрезов и получением полос 57, 58, 59 и 60, а ленту 56 надрезают аналогично с получением полос 61, 62, 63 и 64. Таким образом, создают узлы соединения (в примере их по три на каждой ленте) участков ленты, идущих на формирование секций катушки индуктивности. Далее, ленты 55 и 56, например, послойно и идентично накладывают друг на друга, после чего полосы транспонируют по длине друг относительно друга во взаимно противоположных направлениях. Таким образом, получают секции 65, 66, 67 и 68 катушки индуктивности, например, с воздушными зазорами между секциями. В приведенном примере катушка индуктивности имеет два магнитопровода 69 и 70 (фиг.25). Соединение лент, например, последовательное. Для улучшения теплоотвода края перемычек каждой ленты 55 и 56 могут быть расположены с зазором между собой, то есть они, например, отогнуты (см. фиг.26).
Во всех изложенных вариантах изоляция между витками, секциями и лентами обеспечивается любым известным способом.
Предложенные способы получения катушек и катушки индуктивности значительно расширят номенклатуру катушек с заданными функционально-техническими выходными параметрами, что позволит найти им широкое применение в производстве электротехнических изделий, например трансформаторов для токов высокой частоты.