انواع دستگاه سیم پیچ

در این مقاله قصد داریم در مورد انواع دستگاه سیم پیچ، پارامترهای مهم در سیم پیچی، اصول کار و فرآیند سیم پیچی صحبت کنیم.

فهرست مطالب

1- مقدمه

2- انواع دستگاه سیم پیچ

3- پارامترهای مهم در سیم پیچی

4- اصول کار دستگاه سیم پیچ

5- فرایند سیم پیچی

————————————————–

1- مقدمه

با رجوع به مفاهیم مهندسی برق، سیم پیچ‌ها عموما به عنوان مؤلفه‌های مدار شناخته‌می‌شوند که میدان مغناطیسی موتورها ، ترانسفورماتورها و ژنراتورها را فراهم می‌کنند و همچنین در ساخت بلندگوها و میکروفون ها استفاده‌می‌شوند.

شکل و ابعاد سیم پیچ به منظور تحقق هر هدف، به طور خاص طراحی‌می‌شود.

پارامترهایی مانند اندوکتانس ، فاکتور Q ، و قدرت میدان مغناطیسی مورد‌نظر تا حد زیادی بر طراحی سیم پیچ‌ها تأثیر می گذارند.

سیم پیچ‌ها با توجه به نوع و هندسه شان در  گروههای مختلفی تقسیم بندی می‌شوند.

تولید انبوه کویل‌های الکترومغناطیسی فقط به ماشین آلات خودکار متکی است.

————————————————–

2- انواع دستگاه سیم پیچ

بر اساس مکانیسم مشترک عملکرد، دستگاه‌های سیم پیچ دارای انواع مختلفی هستند.

با توضیحات ارائه‌شده در این بخش، مطمئناً می‌توانید مناسب ترین دستگاه سیم پیچ را برای تحقق اهداف خود و همچنین با توجه به شرایط سایت خود انتخاب کنید.

1) دستگاه سیم پیچ موتور دستی

از این‌مورد به عنوان انواع پیچنده برای صنایع یا کارگاه‌های آموزشی در مقیاس کوچک که مکررا نیاز به سیم پیچ ندارند، استفاده‌می‌شود.

ماشین‌های سیم پیج دستی با دست کار می‌کنند و به عنوان ارائه دهنده نتایج دقیق در‌مورد حلقه‌های سیم پیچ شناخته‌می‌شوند.

 

2) دستگاه سیم پیچ خطی CNC / حلقوی

ماشین‌های CNC بیشتر در مکان‌هایی استفاده‌می‌شوند که هدف پیدا کردن راه حل‌هایی برای سیم پیچ خودکار و برای کویل‌های سفارشی یا تعداد کم‌است.

 

3) دستگاه سیم پیچ آرمیچر

این مدل دستگاه از جمله دستگاه‌های سیم پیچی‌است که به خوبی برای سیم پیچی، سیم پیچ میدان آرمیچر استاندارد مناسب‌است.

آن‌ها، دستگاه‌هایی با طراحی مبتکرانه و کموتاتورهای هوک هستند.

سیم پیچ‌های مختلفی وجود دارند که دارای گزینه برش و هوک خودکار نیز هستند.

 

4) دستگاه سیم پیچ ترانسفورماتور

دستگاه‌های سیم پیچ ترانسفورماتور دارای ویژگی‌هایی نظیر انعطاف پذیری ، ساختار قدرتمند و بادوام هستند که قادر به تولید سیم پیچ در اندازه و شکل‌های مختلف برای ترانسفورماتورها می‌باشند.

 

5) دستگاه سیم پیچ فن سقفی

فن‌های سقفی عمدتاً ابزارهای برقی بسیار شناخته شده‌ای هستند که در سراسر جهان مورد‌استفاده قرار می‌گیرند.

استارتری که در داخل آن وجود دارد، با استفاده بیش از حد یا به دلیل هر مسئله فنی دیگری ممکن است که بسوزد.

بنابراین، به منظور بازگرداندن و تعمیر آن، ازیک دستگاه سیم پیچ فن سقفی استفاده‌می‌شود.

 

انواع مختلفی از دستگاه‌های سیم پیچ فن سقفی وجود دارد که در ادامه معرفی شده‌اند:

الف) دستگاه سیم پیچ فن سقفی دستی

این مدل، از انواع دستگاه‌های سیم پیچ فن است که در آن روند بازپیچی به صورت دستی انجام‌می‌شود.

ب) دستگاه سیم پیچ فن سقفی نیمه اتوماتیک

در این مدل، فرآیند بازپیچی سیم پیچ با مشارکت جزئی ماشین آلات انجام‌می‌شود.

ج) دستگاه سیم پیچ فن سقفی کاملاً اتوماتیک

این مدل به عنوان روش سیم پیچی که در آن فرآیند کامل سیم پیچ با استفاده از دستگاه انجام می‌شود، شناخته‌می‌شود.

این مدل به دلیل راحتی، بیشتر در صنایع مورد‌استفاده قرار می‌گیرد.

————————————————–

3- پارامترهای مهم در سیم پیچی

ترانسفورماتورها، تجهیزاتی هستند که به سیم پیچ‌های مختلف با ویژگی‌های متفاوت نیاز دارند.

عوامل مختلفی وجود دارد که باید در هنگام آماده‌کردن سیم پیچ ترانسفورماتورها به آن‌ها توجه کرد، این عوامل عبارتند از:

• تعداد حلقه‌ها
• برش سیم
• قطر سیم
• هوک سیم
• De-spooling
• تنش سیم
• پیدا کردن سر کلاف

موارد مذکور، پارامترهایی هستند که می‌توان با کمک یک دستگاه سیم پیچ مناسب، به خوبی و با دقت از آن‌ها مراقبت کرد.

دستگاه‌های سیم پیچ خودکار به طور خاص به منظور جلوگیری از شکستگی ناخواسته سیم یا هرگونه اشکال دیگری طراحی‌شده‌اند.

————————————————–

4- اصول کار دستگاه سیم پیچ

این روزها دستگاه‌های سیم پیچ، بسیار مشهور شده‌اند، و دانستن در‌مورد اصول و نحوه عملکرد آن‌ها ضروری‌است.

از این رو، در ادامه توضیحاتی در‌مورد اصول عملکرد آن‌ها ارائه شده‌است.

سیم پیچ‌های کارآمد برای به حداقل‌رساندن مواد و حجم مورد نیاز برای یک هدف معین، استفاده‌می‌شوند.

نسبت مساحت هادی های الکتریکی، به فضای سیم پیچ ارائه‌شده به عنوان Fill Factor یا ضریب پری شناخته‌می‌شود.

سیم‌های گرد دارای شکاف‌هستند، و همیشه در کنار سیم‌هایی که دارای فضای مورد‌نیاز برای چرخش عایق و لایه‌ها‌هستند، می‌باشند؛ از این رو، ضریب پری آن‌ها کمتر از یک‌است.

برای دستیابی به ضریب پری (FF) بالاتر، می‌توان سیم مستطیل یا مسطح را انتخاب کرد.

همچنین، در بسته بندی متراکم سیم‌ها، که وظیفه کاهش فضای هوا را برعهده‌دارند، مقدار ضریب پری بالاتر‌است.

که البته، این همان دلیلی‌است که باعث افزایش کارایی دستگاه الکتریکی و بهبود هدایت حرارتی سیم پیچ‌می‌شود.

برای بسته‌بندی بهتر سیم‌های گرد در سیم پیچ چند لایه، سیم‌های موجود در لایه فوقانی در شیارهای لایه تحتانی و حداقل 300 درجه از محیط سیم پیچ قرار‌می‌گیرند.

سیم‌ هایی که، یک بسته متراکم را اشغال‌می‌کنند به عنوان سیم پیچ Orthocyclic شناخته‌می‌شوند.

برعکس این حالت، ساختار سیم تصادفی در فضای سیم پیچ‌است، که از آن به عنوان سیم پیچ وایلد (wild) یاد می‌شود.

سیم پیچ وایلد

به قرارگیری تصادفی سیم، سیم پیچ وایلد گفته‌می‌شود که منجر به توزیع گسترده تر طول سیم در بدنه سیم پیچ و درنتیجه طیف وسیع تری از مقاومت‌های سیم پیچ الکتریکی‌می‌شود.

اگرچه این مدل دارای معایب مختلفی‌است، اما در تولید انبوه بسیار رایج‌است.

سیم‌پیچ‌های وایلد بیشتر در کویل‌های کنتاکتور و رله، ترانسفورماتورهای کوچک، کویل‌های احتراق، موتورهای الکتریکی کوچک و به طور کلی دستگاههایی که با سیم نسبتاً کمی تا 0.05 میلی متر یافت‌می‌شوند، اعمال‌می‌شود.

 

سیم پیچ مارپیچ

سیم پیچ مارپیچ روشی است که سیم‌ها در هر لایه به صورت مارپیچی قرار‌می‌گیرند.

با توجه به جهت حرکت از لایه به لایه و به سمت راست به چپ، سیم‌ها از هم عبور‌می‌کنند و خود را در یک شکاف مشخص از لایه زیرین قرار می‌دهند.

در صورتی که تعداد لایه ها از مقدار مشخص بیشتر باشد، ساختار نمی‌تواند حفظ شود و سیم پیچ وایلد ایجاد‌می‌شود.

 

سیم پیچ Orthocyclic

سیم پیچ Orthocyclic به نوعی ساختار سیم پیچ گفته‌می‌شود که یک ضریب پری (FF) بهینه برای سیم‌های گرد ایجاد‌می‌کند.

سیم‌پیچ‌های لایه فوقانی باید در داخل شیارهایی که توسط لایه پایین فراهم شده‌است، قرار گیرند.

بهترین حالت زمانی‌است که سیم پیچ به موازات فلنج سیم پیچ قرار گیرد.

به محض قرار‌دادن سیم پیچ در اطراف بدنه کویل، سیم در موقعیت قبلی قرار‌می‌گیرد که به یک استپ به اندازه گیج سیم نیاز‌است.

این حرکت به عنوان یک مرحله سیم پیچ شناخته‌می‌شود.

استپ سیم پیچ برای سیم پیچ گرد که یک طرف سیم پیچ مستطیلی را می‌گیرد، تا 60 درجه از محیط سیم پیچ را اشغال‌می‌کند.

مساحت استپ سیم پیچ به گیج سیم و هندسه سیم پیچ بستگی‌دارد.

 

————————————————–

5- فرایند سیم پیچی

پس از توضیح در‌مورد اصول سیم پیچ، حال می بایست درباره فرآیند سیم پیچ بدانیم.

از این رو، در ادامه توضیحات مفصلی در‌مورد فرآیندهای موجود در روند سیم پیچ ارائه شده‌است.

1) سیم پیچ خطی

روش سیم پیچی خطی به روشی گفته‌می‌شود که در آن سیم پیچ، به کمک پیچیدن سیم بر روی بدنه سیم پیچ دوار، حامل سیم پیچ و دستگاه شکل‌دهی سیم پیچ، تولید‌می‌شود.

سیم از یک منبع رول که حاوی حدود 400 کیلوگرم سیم مسی لعاب شده‌است، بیرون کشیده‌می‌شود.

و از طریق یک لوله هدایت تغذیه‌می‌شود.

با استفاده از حرکت خطی لوله هدایت سیم، مؤلفه ای که باید wound شود، به شکلی تبدیل‌می‌شود که سیم در کل فضای بدنه سیم پیچ توزیع‌شود.

با توجه به چرخش محور و قطر سیم، محور عبوری سیم، لوله را هدایت‌می‌کند که مطابق با آن حرکت صورت می‌گیرد.

این عمل منجر به سرعت چرخش تا 30،000 دور در دقیقه، به خصوص هنگام پردازش از طریق سیم‌های نازک، می‌شود.

بسته به قطر سیم پیچ، سرعت سیم می‌تواند تا 30 متر بر ثانیه باشد که در طی فرآیند سیم پیچی قابل دستیابی‌است.

دستگاه‌های سیم پیچ با دوک های متحرک همراه‌هستند و می‌توانند حرکت چرخشی را ایجاد کنند.

 

2) سیم پیچ Flyer

در این روش، سیم پیچ، با تغذیه سیم از طریق رول یا از طریق نازل که به یک Flyer متصل شده‌است، ایجاد‌می‌شود و در فاصله مشخصی از کویل می‌چرخد.

سیم توسط شفت Flyer تغذیه‌‍می‌شود.

در این روش، در هر زمان که عمل سیم پیچی انجام می‌شود، می بایست سیم در خارج از Flyer ثابت شود.

تثبیت سیم نیز با روش سیم پیچ پی در پی امکان پذیر‌است.

در این روش، گیره‌های سیم یا انحراف سیم وجود دارد که امکان کشش و تثبیت سیم را فراهم‌می‌کند.

این ویژگی امکان تغییر بسیار سریع مولفه را فراهم می‌کند، چراکه در این حالت به هیچ گیره جداگانه ای از سیم بر روی دستگاه نیازی نیست.

 

3) سیم پیچ سوزن

از فن آوری سیم پیچ سوزن برای پیچیدن کارآمد کفشک‌های قطبی که نزدیک به هم قرار‌گرفته‌اند، به منظور جابجایی الکترونیکی چندین موتور سه فاز، استفاده‌می‌شود.

سوزن همراه با نازل که در زاویه ای مناسب قرار گرفته‌است،  با حرکت بلند کردن پک های استاتور از طریق کانال شیار که از دو قطب مجاور موتور عبور‌می‌کند تا سیم را در مکان مورد‌نظر رها کند، حرکت‌می‌کند.

سپس استاتوردر یک نقطه معکوس بر سر سیم پیچ با چرخش مجدد یک گام دندانه، می‌چرخد تا فرآیند قبلی بتواند دوباره در حالت معکوس اجرا شود.

با استفاده از این فناوری سیم پیچ، یک ساختار لایه ای خاص می‌تواند تحقق یابد.

نقطه ضعف روش مذکور این است که باید بین دو قطب مجاور، یک clearance با اندازه حداقل قطر نازل وجود داشته باشد.

قطر نازل تقریباً سه برابر قطرسیم سیم پیچ‌است.

بنابراین، فضای بین دو قطب مجاور نمی‌تواند کاملاً پر شود.

 

4) سیم پیچ هسته حلقوی

قبل از شروع فرآیند سیم پیچی، هسته مغناطیسی در یک دستگاه نگهدارنده نصب می‌شود که می‌تواند حرکت چرخشی آهسته هسته را به همراه سه نقطه تماس لاستیکی آغاز‌کند.

یک حلقه ذخیره‌سازی سیم نیز با زاویه 90 درجه به هسته حلقوی که هم اکنون می‌تواند در محیط باز شود (و به مرکز هسته حلقوی شناخته شود)، اختصاص داده‌می‌شود.

پس از این مرحله، سیم در اطراف حلقه ذخیره، سیم پیچی می‌شود تا دوباره بسته‌شود.

هنگامی که به مقدار مورد نیاز سیم انباشته‌شد، انتهای سیم از قسمت انباشته‌شده به هسته حلقوی ثابت‌می‌شود.

با چرخش مشابه هسته حلقوی و حلقه ذخیره سیم، سیم پیچی که در امتداد دور هسته حلقوی توزیع می‌شود، مشاهده‌می‌شود.

از آنجائیکه سیم‌های ابتدا و همچنین انتهایی اغلب قابل ثبیت به هسته حلقوی نیستند، ماشین‌های سیم پیچ حلقوی فقط می‌توانند تا حدودی خودکار باشند.

 

 

لینک اصلی

Coil Winding Machine: Introduction, Types, Working Principle & Process