СПОСОБ НАМОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КАТУШЕК С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ШАГОМ ИЗ ПОЛОСЫ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ НА РЕБРО
METHOD FOR WINDING CYLINDRICAL COIL WITH ARBITRARY PITCH FROM STRIPE OF RECTANGULAR CROSS-SECTION ON EDGE

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.
a
a
Поставленная задача достигается тем, что полосу прямоугольного сечения шириной  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), 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.
a
a
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 , то во избежание заклинивания катушки в резьбе ширину впадины резьбы выполняют на 10…20% больше ширины сечения полосы . 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.
a
Оправку приводят во вращение и навивают полосу прямоугольного сечения шириной  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.
a
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 =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.
a
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 =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.