RU2766854C1 - Electromagnetic device winding - Google Patents

Electromagnetic device winding Download PDF

Info

Publication number
RU2766854C1
RU2766854C1 RU2021124406A RU2021124406A RU2766854C1 RU 2766854 C1 RU2766854 C1 RU 2766854C1 RU 2021124406 A RU2021124406 A RU 2021124406A RU 2021124406 A RU2021124406 A RU 2021124406A RU 2766854 C1 RU2766854 C1 RU 2766854C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
electromagnetic device
turns
pipe
cutting
Prior art date
Application number
RU2021124406A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Шуваев
Original Assignee
Юрий Николаевич Шуваев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Николаевич Шуваев filed Critical Юрий Николаевич Шуваев
Priority to RU2021124406A priority Critical patent/RU2766854C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2766854C1 publication Critical patent/RU2766854C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2847Sheets; Strips

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in designing electromagnetic devices for various purposes. Electromagnetic device winding is made in the form of a helical spiral consisting of flat turns, made of a metal pipe, the outer and inner diameters of which are equal to the corresponding winding diameters, by cutting the pipe wall along a helical line on a metal-working machine, for example, a lathe, or with a laser with a cross-lengthwise feed of the cutting tool corresponding to the width and thickness of the turn.
EFFECT: reduced volume and weight of various electromagnetic devices — transformers, throttles, et cetera, by increasing the filling factor of the magnetic circuit window with conductor material, as well as improving cooling conditions.
3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании различных электромагнитных устройств, например трансформаторов и дросселей.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of various electromagnetic devices, such as transformers and chokes.

Традиционные обмотки электромагнитныхт устройств обычно изготавливаются из проводов круглого или прямоугольного сечения. В некоторых случаях одну из обмоток делают из медной или алюминиевой фольги [1].Traditional windings in electromagnetic devices are usually made of round or rectangular wires. In some cases, one of the windings is made of copper or aluminum foil [1].

Недостатками устройств с такими обмотками являются плохие удельные объемно - массовые характеристики вследствие низкого коэффициента заполнения окна магнитопровода проводниковым материалом, а также низкая технологичность и высокая трудоемкость изготовления обмоток, рассчитанных на низкие напряжения и большие токи нагрузки.The disadvantages of devices with such windings are poor specific volume and mass characteristics due to the low fill factor of the magnetic core window with the conductor material, as well as low manufacturability and high labor intensity of manufacturing windings designed for low voltages and high load currents.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению, которое может быть принято за прототип, являются пластинчатые обмотки, выполненные из листового проводникового материала в виде отдельных плоских элементов с контактными площадками для соединения указанных элементов в многовитковую обмотку и присоединения внешних проводников [2-6]. Плоские элементы имеют различную конфигурацию и размеры и при их соединении в многовитковую обмотку могут быть использованы различные способы.Closest to the proposed technical solution, which can be taken as a prototype, are lamellar windings made of sheet conductor material in the form of separate flat elements with contact pads for connecting these elements into a multi-turn winding and connecting external conductors [2-6]. Flat elements have different configurations and sizes, and when they are connected to a multi-turn winding, various methods can be used.

Применение пластинчатых обмоток обеспечивает уменьшение объема и массы намоточных изделий за счет увеличения коэффициента заполнения окна магнитопровода проводниковым материалом и улучшения условий охлаждения изделий, т.к. плоские витки эффективно отводят тепло из их внутреннего объема.The use of plate windings provides a reduction in the volume and weight of winding products by increasing the filling factor of the magnetic circuit window with conductor material and improving the conditions for cooling products, because flat coils effectively remove heat from their internal volume.

Недостатками известных пластинчатых обмоток являются низкий коффициент использования проводникового материала и необходимость изготовления специальных штампов для вырубки из листового материала элементов, из которых состоит обмотка, а также заметная трудоемкость соединения элементов в многовитковую обмотку.The disadvantages of the known lamellar windings are the low coefficient of use of the conductor material and the need to manufacture special dies for cutting out the elements that make up the winding from the sheet material, as well as the noticeable laboriousness of connecting the elements into a multi-turn winding.

Предлагаемая спиральная обмотка обеспечивает снижение объема и массы электромагнитного устройства за счет повышения коэффициента заполнения окна магнитопровода проводниковым материалом улучшение его условий охлаждения.The proposed spiral winding provides a reduction in the volume and mass of the electromagnetic device by increasing the fill factor of the magnetic core window with a conductor material, improving its cooling conditions.

Применение предлагаемой спиральной обмотки обеспечивает существенное повышение коэффициента использования проводникового материала по сравнению с пластинчатыми обмотками.The use of the proposed spiral winding provides a significant increase in the utilization rate of the conductor material in comparison with lamellar windings.

Положительный эффект достигается за счет выполнения обмотки в виде винтовой спирали, содержащей необходимое число витков. Спиральная обмотка представляет собой одну деталь и не содержит дополнительных элементов для соединения витков в законченную обмотку.A positive effect is achieved by making the winding in the form of a helical spiral containing the required number of turns. The spiral winding is a single piece and does not contain additional elements for connecting the turns into a complete winding.

Для достижения технического результата предлагаемая спиральная обмотка изготавливается из металлической трубы в виде одной детали, которая в готовом виде устанвливается в окно магнитопровода и занимает всю площадь окна или его часть по ширине или высоте.To achieve the technical result, the proposed spiral winding is made of a metal pipe in the form of a single piece, which is installed in the finished form in the magnetic circuit window and occupies the entire window area or part of it in width or height.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлен внешний вид заготовки 1 из трубы. На фиг. 1 - главный вид заготовки, а на фиг. 2 - вид заготовки слева. Длина заготовки 1 должна обеспечивать изготовление необходимого количества обмоток с заданным числом витков с учетом величины зазоров между витками, размер которых равен толщине режущего инструмента.In FIG. 1 and FIG. 2 shows the appearance of the workpiece 1 from the pipe. In FIG. 1 - the main view of the workpiece, and in Fig. 2 - view of the workpiece on the left. The length of the workpiece 1 must ensure the manufacture of the required number of windings with a given number of turns, taking into account the size of the gaps between the turns, the size of which is equal to the thickness of the cutting tool.

Плоские витки обмотки образованы при ее изготовлении разрезанием стенки трубы по винтовой спирали. Изготовление обмотки производится на металлообрабатывающем, например, токарном станке с регулируемой поперечно - продольной подачей. Для изготовления спиральной обмотки может быть использован лазер. Толщина режущего инструмента должна быть минимальной для обеспечения высокого коэффициента использования материала. При использовании узкого резца или лазера зазор между витками имеет весьма малую величину. Вследствие этого коэффициент заполнения окна магнитопровода проводниковым материалом имеет значительно большее значение, чем при использовании обмотки, намотанной проводом круглого или прямоугольного сечения.Flat turns of the winding are formed during its manufacture by cutting the pipe wall along a helical spiral. The winding is manufactured on a metalworking machine, for example, a lathe with adjustable transverse-longitudinal feed. A laser can be used to make the helical winding. The thickness of the cutting tool should be kept to a minimum to ensure high material utilization. When using a narrow cutter or laser, the gap between the turns is very small. As a result, the filling factor of the magnetic circuit window with the conductor material is much more important than when using a winding wound with a wire of round or rectangular cross section.

Перед закреплением заготовки 1 в станок перед ее обработкой предварительно внутрь нее целесообразно вставить жесткий пластмассовый или пластиковый стержень 2, как показано на фиг. 3.Before fixing the workpiece 1 in the machine before processing it, it is advisable to insert a rigid plastic or plastic rod 2 inside it, as shown in Fig. 3.

Изоляция витков спиральной обмотки проводится различными способами. На готовую обмотку наносится керамическая или эмалевая изоляция в один - два слоя или она обматывается изоляционной бумагой. В частности, одно-двухвитковые обмотки в ряде случаев целесообразно обматывать вполнахлеста конденсаторной, кабельной, пропиточной или микалентной бумагой либо фторопластовой лентой.The insulation of the turns of the spiral winding is carried out in various ways. Ceramic or enamel insulation is applied to the finished winding in one or two layers, or it is wrapped with insulating paper. In particular, in some cases it is advisable to wrap one-two-turn windings with a full overlap of capacitor, cable, impregnating or mica paper or fluoroplastic tape.

Отметим, что спиральная обмотка устанавливается внутрь окна магнитопровода таким образом, чтобы ее витки были расположены вплотную друг к другу и расстояние между ними не превышало толщины изоляции. Это обеспечивает высокий коэффициент заполнения окна магнитопровода проводниковым материалом.Note that the spiral winding is installed inside the window of the magnetic circuit in such a way that its turns are located close to each other and the distance between them does not exceed the thickness of the insulation. This ensures a high fill factor of the magnetic circuit window with the conductor material.

Внешний вид готовой спиральной обмотки 3 приведен на фиг. 4.The appearance of the finished spiral winding 3 is shown in Fig. 4.

Плоскость витков спиральной обмотки практически перпендикулярна магнитному потоку, проходящему по стержню магнитопровода, на котором расположена обмотка.The plane of the turns of the spiral winding is almost perpendicular to the magnetic flux passing through the core of the magnetic circuit on which the winding is located.

Спиральные обмотки могут быть использованы в намоточных изделиях, собранных на ферритовых магнитопроводах типа Б, БЧ, СБ, КВ и др. Спиральные обмотки изготавливаются отдельно и при сборке намоточных изделий (трансформаторов и дросселей) устанавливаются в магнитопровод и закрепляются обычным способом.Spiral windings can be used in winding products assembled on ferrite magnetic cores of the type B, BCh, SB, KV, etc. Spiral windings are made separately and, when assembling winding products (transformers and chokes), are installed in the magnetic circuit and fixed in the usual way.

Спиральная обмотка может занимать все окно магнитопровода, например в дросселях, или только его часть по ширине или высоте - в трансформаторах. Остальная часть в последнем случае занята другими обмотками, намотанными проводом круглого или прямоугольного сечения.The spiral winding can occupy the entire window of the magnetic circuit, for example, in chokes, or only part of it in width or height - in transformers. The rest of the latter is occupied by other windings wound with round or rectangular wire.

Спиральные обмотки целесообразно применять в высокочастотных вторичных источниках электропитания (импульсных преобразователях и стабилизаторах напряжения) при небольшом количестве витков и большом токе нагрузки. В частности эти обмотки могут быть одновитковыми или двухвитковыми. Трудоемкость их изготовления и закрепления на магнитопроводе значительно меньше, чем традиционных обмоток.It is advisable to use spiral windings in high-frequency secondary power supplies (pulse converters and voltage stabilizers) with a small number of turns and a high load current. In particular, these windings can be single-turn or double-turn. The complexity of their manufacture and fixing on the magnetic circuit is much less than traditional windings.

Применение спиральных обмоток позволяет исключить из процесса изготовления трансформаторов и дросселей одну из самых трудоемких операций - намотку обмоток.The use of spiral windings makes it possible to exclude from the manufacturing process of transformers and chokes one of the most time-consuming operations - winding windings.

Новым в изобретении является конструкция обмотки электромагнитного устройства, которая состоит из одной детали, представляющей собой винтовую спираль, изготовленную из отрезка медной или алюминиевой трубы, наружный и внутренний диаметр которой равны соответствующим диаметрам обмотки.New in the invention is the design of the winding of an electromagnetic device, which consists of one part, which is a helical spiral made from a piece of copper or aluminum pipe, the outer and inner diameters of which are equal to the corresponding diameters of the winding.

На основании изложенного может быть сделан вывод, что предлагаемое устройство позволяет получить положительный эффект.Based on the foregoing, it can be concluded that the proposed device allows you to get a positive effect.

Изобретение является новым, т.к. при анализе доступных источников информации не выявлено аналогов с подобной совокупностью существенных признаков.The invention is new, because when analyzing available sources of information, no analogues with a similar set of essential features were identified.

Краткое описание чертежей. На фиг. 1 приведен главный вид заготовки 1. На фиг. 2 - вид заготовки 1 слева. На фиг. 3 - установка жесткого стержня 2 в заготовку 1. На фиг. 4 - вид готовой спиральной обмотки 3.Brief description of the drawings. In FIG. 1 shows the main view of the workpiece 1. In Fig. 2 - view of workpiece 1 on the left. In FIG. 3 - installation of a rigid rod 2 in the workpiece 1. In Fig. 4 - view of the finished spiral winding 3.

ЛитератураLiterature

1. Каретникова Е.И., Рычина Т.А., Ермаков А.И. Трансформаторы питания и дроссели фильтра для радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1973.1. Karetnikova E.I., Rychina T.A., Ermakov A.I. Power transformers and filter chokes for electronic equipment. M.: Soviet radio, 1973.

2. Шуваев Ю.Н. Электромагнитное устройство. А.с. №1358009, H0IF 27/28, Б.И 1987,№45.2. Shuvaev Yu.N. Electromagnetic device. A.s. No. 1358009, H0IF 27/28, B.I. 1987, No. 45.

3. Шуваев Ю.Н. Электромагнитное устройство. А.с.№1410118, H0IF 27/28, Б.И. 1988, №26.3. Shuvaev Yu.N. Electromagnetic device. A.S. No. 1410118, H0IF 27/28, B.I. 1988, No. 26.

4. Шуваев Ю.Н., Грищенко Г.Ф. Электромагнитное устройство. А.с.№1601647, H0IF 27/28, Б.И 1988, №39.4. Shuvaev Yu.N., Grishchenko G.F. Electromagnetic device. A.S. No. 1601647, H0IF 27/28, B.I. 1988, No. 39.

5. Шуваев Ю.Н. Электромагнитное устройство. Патент №2040059, H0IF 27/28, Б.И 1995, №20.5. Shuvaev Yu.N. Electromagnetic device. Patent No. 2040059, H0IF 27/28, B.I. 1995, No. 20.

6. Шуваев Ю.Н. Нетрадиционные конструкции обмоток трансформаторов и дросселей. М.: Электронные компоненты, №5, 2011.6. Shuvaev Yu.N. Unconventional winding designs for transformers and chokes. M.: Electronic components, No. 5, 2011.

Claims (3)

1. Обмотка электромагнитного устройства, содержащая n витков, отличающаяся тем, что выполнена в виде винтовой спирали, состоящей из плоских витков, ширина которых в k раз больше их толщины и изготовленных из металлической трубы, наружный и внутренний диаметры которой равны соответствующим диаметрам обмотки, плоские витки обмотки изготовлены путем разрезания стенки трубы по винтовой линии на металлообрабатывающем, например токарном, станке или лазером с регулируемой поперечно-продольной подачей режущего инструмента, соответствующей ширине и толщине витка.1. The winding of an electromagnetic device containing n turns, characterized in that it is made in the form of a helical spiral, consisting of flat turns, the width of which is k times greater than their thickness and made of a metal pipe, the outer and inner diameters of which are equal to the corresponding diameters of the winding, flat winding turns are made by cutting the pipe wall along a helical line on a metalworking machine, for example, a lathe, or a laser with adjustable transverse-longitudinal feed of the cutting tool, corresponding to the width and thickness of the turn. 2. Обмотка электромагнитного устройства по п. 1, отличающаяся тем, что внутрь трубы перед ее разрезанием вставлен жесткий пластмассовый или пластиковый стержень, наружный диаметр которого равен с положительным допуском внутреннему диаметру трубы.2. The winding of the electromagnetic device according to claim 1, characterized in that a rigid plastic or plastic rod is inserted inside the pipe before cutting it, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the pipe with a positive tolerance. 3. Обмотка электромагнитного устройства по п. 1, отличающаяся тем, что на ее поверхность нанесено изоляционное, например эмалевое или керамическое, покрытие либо намотана изоляционная бумага.3. The winding of the electromagnetic device according to claim 1, characterized in that its surface is coated with an insulating, for example enamel or ceramic, coating or insulating paper is wound.
RU2021124406A 2021-08-16 2021-08-16 Electromagnetic device winding RU2766854C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124406A RU2766854C1 (en) 2021-08-16 2021-08-16 Electromagnetic device winding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124406A RU2766854C1 (en) 2021-08-16 2021-08-16 Electromagnetic device winding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2766854C1 true RU2766854C1 (en) 2022-03-16

Family

ID=80736844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021124406A RU2766854C1 (en) 2021-08-16 2021-08-16 Electromagnetic device winding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2766854C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU875486A1 (en) * 1980-01-04 1981-10-23 Предприятие П/Я М-5111 Induction apparatus helical winding
SU1379816A1 (en) * 1986-09-15 1988-03-07 Предприятие П/Я В-2058 Method of making solenoid pie winding
RU2040059C1 (en) * 1992-12-04 1995-07-20 Московский Научно-Исследовательский Институт Приборостроения Electromagnetic device
ES2085235A2 (en) * 1994-03-11 1996-05-16 Alcatel Standard Electrica Planar winding transformer.
RU31684U1 (en) * 2001-08-27 2003-08-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Solenoid winding
US20200185147A1 (en) * 2007-04-05 2020-06-11 Grant A. MacLennan Cast inductor apparatus and method of use thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU875486A1 (en) * 1980-01-04 1981-10-23 Предприятие П/Я М-5111 Induction apparatus helical winding
SU1379816A1 (en) * 1986-09-15 1988-03-07 Предприятие П/Я В-2058 Method of making solenoid pie winding
RU2040059C1 (en) * 1992-12-04 1995-07-20 Московский Научно-Исследовательский Институт Приборостроения Electromagnetic device
ES2085235A2 (en) * 1994-03-11 1996-05-16 Alcatel Standard Electrica Planar winding transformer.
RU31684U1 (en) * 2001-08-27 2003-08-20 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Solenoid winding
US20200185147A1 (en) * 2007-04-05 2020-06-11 Grant A. MacLennan Cast inductor apparatus and method of use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2374713C2 (en) Planar high-voltage transformer
US5504469A (en) Electrical conductors
EP2695174B1 (en) Cable and electromagnetic device comprising the same
EP0400112A4 (en) High-voltage winding for core-form power transformers
US7142085B2 (en) Insulation and integrated heat sink for high frequency, low output voltage toroidal inductors and transformers
JP3881520B2 (en) Coil device
GB2136214A (en) Pulse transformer
RU2766854C1 (en) Electromagnetic device winding
US3360754A (en) Transformer having reduced differential impedances between secondary portions
WO2003058650A1 (en) Low voltage, high current power transformer
US4216455A (en) Inductive device with precision wound coil
JPH02132809A (en) Multiplex cylindrical winding
US3543205A (en) Electrical windings
JP2760687B2 (en) Litz wire and its manufacturing method
JP2649881B2 (en) High frequency transformer
EP3544033B1 (en) Electromagnetic induction device having a low losses winding
US3337828A (en) Tapped multi-layer cylindrical winding
CN110610799A (en) Trapezoidal interlayer insulation structure
JPS5830115A (en) Power transformer
RU2730247C2 (en) Disc voltage and current transformer
WO2023216757A9 (en) Shielding apparatus and electrical device
JPH0311534B2 (en)
KR200244148Y1 (en) A Internal Iron Core type of Three Phases Potential Transformer for a Welding Machine
RU198445U1 (en) Combined winding of an induction device
US20230048930A1 (en) Electric transformer with a definite impedance by means of spiraled windings