Способ изготовления электрических катушек

,ЯО 804 1)5 Н 01 Р 410 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ОРСКОМ 4523/2411.8707.90. Б.318.44ент СНА27, опубское сви8, кл. Н изобретенияности путемрасширенияэтого намот еж повышени являет ии тепловогокаркаса, Для1 на каркас 2постоянном натя компенса ровода и у провод ии,осуществля женин сило при еС(сп-ак) ЕкЕпБпя Ь Еп 8 п +ЕкК Ь ращение аса при ьноеа и к- максим ратуры пров ионировании темпФункп. КТР 1 СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛГ ОЧЕС КАТУШЕКизобретение относится. к элекхнике и может быть использован ктротехнической промышленности зготовлении каркасных катушекектродинамических вибраторов, азначенных для испытания издеа воздействие вибрации, Целью вибра урные ра, С;оэфициентывода и кар 0(к - темпер рения мате1/град; Е материала а пр одули упру 2,а,. Н/мФсечения про. М ркаса, м;равлении нака троте в. эле ос ног площ попер толщи ри и для эл редивода,Ь-ши на провода отки и н 21) 437 (22) 13. (46) 23. (72) Г.М В.А.Фать (53) 621 (56) Пат кл. 310 Автор Р 103248 юл. Р 27в, В.П,СмиренсН.Бузулуков1580448Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано н электротехнической промышленности для изготовления каркасных катушек для электродинамических нибраторон, предназначенных для испытаний изделий на воздействие вибрации.Цель изобретения - повышение надежности путем компенсации теплового 1 О расширения провода и каркаса.На Лиг.1 показана подвижная катушка, разрез; на Аиг.2 - схема расчета силы натяжения провода.Способ осуществляют следующим 15 образомПредлагаемый способ основан на предварительном натяжении провода 1, наматываемого на металлический каркас 2. Натяжение придает проводу ;щ 1 упругое удлинение, а каркас 2 в процессе обмотки упруго сжимается.Рабочие температуры катушки 120-150 С значительно меньше температуры обжига Материала каркаса 2 и поэтому предва рительное упругое напряжение сохраНяется в течение всего периода эксплуатации.подвижной катушки.При нагревании в процессе эксплуатации провода 1 и каркаса 2 темпера О турное расширение, материала провода 1, существенно превышающее температур" ное расширение металла каркаса 2, комПенсируется предварительным натяжением провода 1 и .сжатием каркаса 2, Сила натяжения провода выбрана таким Образом, что в диапазоне температур до 150 С сохраняется некоторая сила Притяжения провода. 1 к каркасу 2 и поэтому разрушение клеевого слоя 3 що и отслоение провода 1 не происходит,Поскольку температурные коэ 44 ициенты расширения ( титанового сплаваки нержавеющей стали соответственно 8,4 10 и 1110 1/град соответствен-но существенно ниже коэдЖициента рас" ширения проводниковой меди, составляющего Н=16,4 10 1/град, то вЬ случае предельной температуры 150 С при диаметре каркаса 200 мм зазор межцу понерхностью каркаса и поверхностью провода определяется известным выражением: При внешнем диаметре каркаса д = = 0,2 м и температуре д = 130 С для каркаса из титанового сплава зазормежду проводом и поверхностью каркаса Мк/2 составит 0,21 мм. При каркасе из нержавеющей стали Ддк/2=0,14 мм. Даже учитывая некоторую эластичность тонкого изоляционного слоя при воздействии значительных динамических нагрузок, которым и соотнетстнует высокая температура подвижной катушки, происходит отслоение провода и выход катушки из строя.. На участке каркаса 2, на который намотано и витков провода 1, натянутого с силой Г, стенки каркаса сжимаются в направлении намотки силой(2) иПрименяя закон Гука, получаютуменьшение длины окружности каркаса2 при намотке натянутого провода 1 1 кРд 1кГк 8(3) гдеа 1- уменьшение длины окружностикаркаса, м;- длина окружности каркаса,м;- модуль упругости материалакаркаса Н/м 1 кК Ф УБ- площадь сечения каркасапо образующей на участкенамотки, м7Из формулы (3) получаютп г.В 1Ео. чп- средний диаметр катушки, м; - модуль угругости материалапровода, Н/иБ и - площадь сечения провода, мПоэтому увеличение длины окружнос" ти провода 1 от нагревания, определяемое .Аормулой (1), умноженной на П, должно соответствовать сумме приращения длины "одного витка натянутого провода согласно выражению (5) и сжа". тия окружности каркаса под ноздействием намотки натянутого провода согласно выражению (4); 1 к=Ийкй(4)Екя Ъгде Ок - внешний диаметр каркаса, м;я - толщина каркаса, м;Ъ - ширина провода н направлениинамотки, м.Однако при натяжении упруго вытягивается и наматываемый провод1580448 дс 1 к Гю + Ек 8 Ь Выход катушек из строя, происходящий в среднем один раз в 2-3 года, проходит лишь .вследствие механического усталостного излома .нижнего конца провода в районе токопровода, Многочисленные эксперименты показали воэможность функционирования указанных вибростендов на частоте высокочастотного резонанса, т.е. продольного резонанса подвижных катушек. В.этом случае,виброустановки развивают ускорение до 1-2 тыс.я. Даже при таких сверхтяжелых режимах подвижные катушки не выходят из строя, что подтверждает их высокую прочность и надежность.Таким образом, применение предлагаемого изобретения не только повы шает долговечность и надежность подвижных катушек, а вместе с ними и виброустановок в 2-2,5 раза, но и значительно расширяет функциональные возможности виброустановок, позволяя 25 получать ускорения до 1-2 тыс. путемиспользования резонансов подвижной системы. 1 к 1" (п (к) ЮЙи Й(7) 30Спосо изготовления электрическихкатушек, согласно которому проводпри намотке на каркас деформируют,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения надежности путемкомпенсации теплового расширенияпровода и каркаса, деформацию провода осуществляют его постояннымнатяжением с силой Дс(ои-с(к)ЕкЕпЯпяЬ40ЕпБп+ ЕВЬ где Д Е, Е50 . п к Каркас перед намоткой проводабып изолирован слоем стеклоткани,приклееной к титану эпоксидной смолойЭД, Медный провод сечением 2,8 хх 0,9 мм намотан "на ребро" с. натяжением 90 Н. откуда, приняв Й и мо , получают г 5 Ек Б Еп й Ь (4 п Ок)йНЕп 8 п+ЕкЯЬ Поскольку модули упругости нержавеющей стали Е=18,610 ф Нм и тиг тановых сплавов Е=.19,8 10 Н/м близ 4 г ки друг другу, принимают Е =19,2 х0 гК к 10 Н/м . Модуль упругости меди провода Г=12,5 1010 И/м,Принимают также, что как для нержавеющей стали, так и для титанового сплава произведение Ъ=0,3 Яи, тогдаопри а=130 С получают для медного провода й х 5,14 10 Я и (16,4 1 О ). (8) Таким образом, сила натяжениямедного провода сечением Б =2,346 хх 10 м при намотке подвижной катушгки с каркасом диаметром й =0,262 м,изготовленным из титанового сплава,обладающего температурным коэффициен-том расширения с=8,4 10 1/град,будет равна 97 Н. ь случае применения каркаса, изготовленного из нержавеющей стали, обладающей температурным коэффициен; том расширения с/ =11 10 ф 1/град потребуется сила,.равная 65 Н,Подвижной катушкой, снабженной каркасом, изготовленным из титанового сплава типа ВТ, и намотанной медным проводом с натяжением,. оснащен вибростенд типа УР-.100, вышедший из строя вследствие расслоения фирменной лодвижной катушки с каркасом, изготовленным из стеклотекстолита. Размеры катушки соответствуют размерам в ранее приведенном примере. Формула изобретения- максимальное приращениетемпературы провода икаркаса при работе катушоки, С;- температурные коэффициенты расширения материаловпровода и каркаса, 1/град;- модули упругости материалов провода и каркаса,Н/м ,- площадь поперечного сечегния провода м- толщина каркаса, м;,- ширина провода по направлению намотки, м.1580448 Составитель И.Белая Техред И.Ходанич Корректор Л,Бескид Редактор Л.Зайцева Заказ 2017 Тирам 464 ПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101