Wie sind Luftspulen typischerweise aufgebaut?

Ich erwäge zu lernen, wie man Luftspulen für Leistungsanwendungen baut.

Zum Beispiel möchte ich derzeit eine 0,5-1-mH-Drossel, die zwei Sekunden lang 50 Ampere verarbeiten kann. Das Wickeln meines eigenen Luftkerns scheint eine kostengünstige Lösung zu sein, aber mir ist nicht klar, wie große Spulen wie diese physisch konstruiert und zusammengehalten würden.

Ich habe schon früher Kabelbinder verwendet, aber das ist eine billige und schnelle Lösung, die ich nicht für die Produktion verwenden möchte, insbesondere in Umgebungen mit hoher Vibration.

Gibt es einen Standard, wie solche Dinge normalerweise gebaut werden?

Bearbeiten: Diese Drosseln sind für den Einsatz in Systemen mit ~ 600 VAC vorgesehen, daher muss die Isolierung einige ziemlich hohe Widerstandswerte aufweisen.

Gehen Sie zu DigiKey oder Mouser und lassen Sie sich einen für Ihre Größe geeigneten Luftkern geben. Im Ernst, 500 uH bei 50 A werden eine sehr große Luftspule sein. Warum muss es ein Luftkern sein? Ferrit wäre viel kleiner. Wenn Sie diese Dinge in großen Mengen produzieren möchten, lassen Sie dies von einem Unternehmen tun, das bereits weiß, wie. Sie können es einmalig selbst machen, aber das Rad neu erfinden klingt sonst etwas albern.
Diese Händler haben nicht, was ich will, sonst würde ich nicht fragen! (Es sei denn, es ist gut versteckt.) Wir handeln normalerweise mit Kleinserien von 10-1000 kW. Viele Magnetfirmen sind überhaupt nicht interessiert. Bei den wenigen, die es gibt, kann es Wochen dauern, bis sie ein Angebot erhalten, weitere Wochen, um Prototypen zu erhalten, und die endgültigen Kosten sind oft höher, als ich möchte. Wir optimieren für Kosten und Zeit, nicht für die physische Größe, also suche ich nach anderen Wegen. Das Aufziehen eines eigenen Chokes kann in manchen Fällen sinnvoll sein. Und während das Hinzufügen von Kernen die Dinge offensichtlich kleiner macht, fügt es einen exotischen Teil hinzu und macht die Konstruktion komplexer. Also Luftkern.
Mich interessiert auch, warum Sie kein Ferritmaterial verwenden? Es hat wahrscheinlich eine höhere Eigenresonanzfrequenz und geringere Verluste mit Ferrit, obwohl bei der Auswahl des besten Materials und der Lückenbildung darauf geachtet werden müsste.
Und wenn ich geringes Volumen sage, meine ich, dass fünfzig pro Jahr eine hohe Verkaufsrate wären. Manchmal wollen wir nur drei, IMMER. Die Magnetunternehmen müssen auch für ihre Entwicklungszeit bezahlen, sodass die Stückkosten für jeden Induktor bei diesen Volumina dramatisch ansteigen. In der Lage zu sein, unsere eigenen einmaligen Chokes schnell zu machen, wäre ein großer Vorteil. Ich optimiere auch für Designressourcen. Um Spulen um Kerne herum zu entwerfen und zu bauen, müssen wir als Unternehmen neue und tiefgreifende Fähigkeiten erlernen, die sich bei unseren Volumina wahrscheinlich nicht auszahlen werden. Luftkerne sind viel einfacher zu entwerfen und zu konstruieren.
Welchen Frequenzbereich hast du? Wenn es nicht zu hoch ist, können Sie dicken Magnetdraht verwenden, der seine Form ohne Spule behält. Aus dem Gedächtnis verwenden Car-Audio-Leute große Hochstromdrosseln für passive Subwoofer-Frequenzweichen. Versuchen Sie es mit einem Audio-Distributor wie Parts Express. parts-express.com/pe/showdetl.cfm?partnumber=255-250
Im Moment strebe ich etwa 4 kHz an.
Audioverteiler sind eine interessante Idee! Haben Sie jedoch eine Vorstellung von ihren Nennspannungen? Ich nehme an, sie sind nicht für Hunderte von Volt ausgelegt ...

Antworten (4)

Es ist so einfach wie die Verwendung einer Form oder eines Ankers, über den Sie Ihren Draht rollen. Sobald es auf dem Anker ist und aufgewickelt ist, können Sie es zusammenkleben oder sogar mit einer Epoxidfarbe bemalen, die ihm Festigkeit verleiht. Sie müssen jedoch die Wärmeerzeugung berücksichtigen. In einigen Fällen möchten Sie vielleicht den Coli auf dem Wicklungsanker belassen, wenn Sie sich für den entschieden haben μ R ~ =1 zu sein könnte dies auch speichern.

Wenn Sie Litzendraht verwenden, müssen Sie ihn wahrscheinlich auf dem Anker belassen.

Es gibt Firmen, die Halterungen und Clips für solche Dinge verkaufen. der Begriff, nach dem Sie suchen werden, und hier ist ein Link zu einer Seite, die Hardware anbietet . es gibt viele Konkurrenten.

Diese sollten leicht verfügbar sein; Sie sind grundlegende Komponenten auf dem Hi-Fi- und professionellen (PA- und Aufnahme-) Lautsprechermarkt.

50 A liegen etwas über der durchschnittlichen Stromstärke, aber für kurze Impulse (2 s) mit niedrigem Arbeitszyklus (Sie erwähnen den Arbeitszyklus nicht) ist die mittlere Leistung relativ niedrig.

Ein paar bekannte Anbieter : Wilmslow Audio und Solen , letzteres mit einem ziemlich guten Datenblatt .

Solens 10AWG 0,68mh zeigt beispielsweise einen Gleichstromwiderstand von 0,08 Ohm oder einen Abfall von 4 V oder 20 W (edit: oops, 200 W) Verlustleistung bei 50 A. Das wäre bei 100% Einschaltdauer wahrscheinlich nicht tragbar - Sie können die Ergebnisse in Ihrem Anwendungsfall beurteilen.

Sieht für mich nicht lohnenswert aus, selbst zu wickeln.

Die Nennspannung kann ein Problem sein. Solen listet eine "Testspannung" von 1000 VAC auf, was ich als High-Pot-Bewertung annehme. Ich habe keine anderen gesehen, die überhaupt eine Nennspannung angeben. Ich habe in meiner Frage keine Nennspannung angegeben; jetzt hinzufügen.
Höhere Nennspannungen: Was ist die Sorge? Vermutlich ist die Impulsspannung über der Induktivität ohne Durchbruch der Windungsisolation das, worüber Sie sich Sorgen machen: Sie können möglicherweise eine Spule mit mehreren Abschnitten bereitstellen (es wären effektiv mehrere kleinere Induktivitäten in Reihe, sodass die Spannung über jeder liegt innerhalb der Bewertung) Ich werde vorschlagen, Solen mit einer vollständig ausgearbeiteten Spezifikation zu kontaktieren - ich glaube, sie haben früher kundenspezifische Winde für Audiofirmen gemacht und werden dies möglicherweise immer noch tun.
Solen war im Vergleich zu den meisten Magnetherstellern überraschend hilfreich! Sie gaben mir das Datenblatt zu ihrem Kabel (6 kV Isolationswert!) Und boten an, mir ein Zertifikat zu geben. der Einhaltung jeder Sendung. Sehr hilfreich! Danke für den Tipp.

Hier ist ein Bild, wie man eine Luftspule wickelt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe einige Berechnungen basierend auf 50 Windungen mit einem Spulendurchmesser von 10 Zoll und einer Solenoidlänge von 25 Zoll durchgeführt. Die Induktivität kam bei 219 uH heraus. Ich bin davon ausgegangen, dass bei der Notwendigkeit, 50 A zu leiten, jede Windung in einem Abstand von 0,5 Zoll wiederholt wird.

Vielleicht können Sie den Abstand etwas kleiner machen und 500uH bekommen.

Ist diese Größe zu groß für das, was Sie brauchen? Nur Sie können entscheiden.

Die Leute stellen Spulen dieser Größe her, wenn sie Tesla-Spulen konstruieren, um Hochspannungsbögen / -plasmen zu erzeugen.

Vielleicht vergleichen Sie die Größe mit einem Kern: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Passt das besser zu Ihren Anforderungen? Erhältlich in Farnell.

Dank dafür! Eine Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass ich nur zwei Sekunden benötige, nicht kontinuierlich, sodass Ihre Drahtstärke wahrscheinlich viel größer als nötig ist. Schneiden, die den Radius stark reduzieren sollten, wodurch die Länge weiter reduziert wird.
Größerer Radius bedeutet größere Induktivität - sehen Sie sich die Formel an; es ist R im Quadrat oben und nur R unten. Wenn Sie die Spulenabstände um die Hälfte verringern können, sind Sie bei etwa 481 uH. Bei der Induktivität dreht sich alles um die Fläche, und die optimale Flächenform ist ein Kreis. Lang und dünn ist nicht sehr gut. Mehr Kurven sind auch gut.
Ah, so ist es, mein Fehler.

Ich habe dies getan. Nicht für die Leistungsumwandlung, sondern für PFNs. Für einschichtige Elektromagnete ist es am einfachsten, PVC-Rohre aus dem örtlichen Baumarkt zu besorgen. Es ist in verschiedenen Durchmessern erhältlich und auf Länge geschnitten. Magnetdraht gleichmäßig um und entlang des Rohres wickeln. Ich sehe, Andy hat dir eine Formel gegeben. Hier ist eine andere, wenn Sie Metrik mögen.

L = 9,8425  10 -6  Durchm 2 NT 2 4.5  Durchm + 10  Len

Wo:

  • Durchmesser = Durchmesser (m)
  • nt = Anzahl der Windungen
  • Len = Länge (m)
  • L = Induktivität in Henries

Bearbeiten:

Über das Wickeln. Wir haben 14AWG Magnetdraht verwendet, der auf ein ~8in x ~3ft PVC-Rohr gewickelt ist. Ich erinnere mich nicht mehr, wie viel Induktivität das war, aber es waren Milli-Henry. Mal sehen, unter Verwendung der Gleichung: Es wären etwa 580 Windungen gewesen (14 AWG ist 14,9 tpi) und 375 Meter Draht wären etwa 14 mH gewesen.

Wie in Connor Wolfs Kommentar haben wir 2 Löcher (ca. 1/2 Zoll auseinander) an jedem Ende des Rohres gebohrt. Die Löcher wurden abgeschrägt, um den Biegeradius zu lockern und den Draht dort nicht zu belasten. Um an einem Ende zu beginnen, führen Sie den Draht durch ein Loch weg von der Kante des Rohrs und ziehen Sie das zweite Loch näher an der Kante zurück. Das hat den Draht für den Start fixiert. Wickeln Sie dann einfach um das Rohr, wobei Sie die neue Wicklung neben der vorherigen halten und die Spannung auf dem Draht halten. Halten Sie die Dinge ein wenig fest, während Sie gehen. Der Draht wird sich der Form des Rohrs anpassen. Nach dem Wickeln zum anderen Ende des Rohres schneiden Sie den Draht ab und fädeln ihn wie am Anfang durch die verbleibenden zwei Löcher. Wir haben auch ein paar Streifen doppelseitiges Klebeband entlang der Länge des Rohres angebracht, um den Draht beim Wickeln zu stabilisieren, aber ich denke nicht, dass das notwendig war.

Es brauchte drei Leute, um dies zu tun, eine Art Ad-hoc. Zwei schafften die Rohrdrehung und einer den Draht und hielt die Dinge ausgerichtet und fest genug. Nachdem der Draht angebracht war, war er sehr stabil und bewegte sich nicht, es war kein Lack erforderlich.

Wir haben zunächst einige kleinere Induktoren zum Üben gebaut, z. B. 4 Zoll Durchmesser mal 1 Fuß Länge, mit der gleichen Technik.

Edit: Ein paar zusätzliche Gedanken.

Wir hatten keinen einfachen Zugang zu einer Drehbank. Wenn Sie dies tun, könnte dies von einer mühsamen 3-Personen-Operation in eine nicht so schlechte 1-Personen-Aufgabe verwandelt werden. Die Drehmaschine könnte verwendet werden, um das Rohr (Spooler) zu verwalten. Sie können auch die Rohroberfläche vorbereiten. Eine spiralförmige Rille könnte geschnitten werden (Einfädeln des Rohrs), um einen Kanal zu ergeben, in den der Draht gelegt werden kann. Kein Maschinist, aber basierend auf der Erfahrung mit dem Fräsen von Kunststoff, wenn Sie das Rohr einfädeln würden, würden Sie wahrscheinlich Folgendes tun wollen:

  • Verwenden Sie ein scharfes Werkzeug.
  • langsam drehen, damit das PVC nicht heiß wird.
  • Kontrollieren Sie die Luftfeuchtigkeit, um die statische Aufladung in Schach zu halten.

Das Googeln von PVC-Drehen ergibt dies .

Wie stabilisieren Sie den Lackdraht physikalisch auf dem Rohr?
@Remiel - Normalerweise wird solches Zeug auf den Kern gewickelt (in diesem Fall das Rohr) und dann mit Lack bemalt, der es im Grunde auf das Rohr klebt. Jeder andere nichtleitende Klebstoff wird wahrscheinlich auch funktionieren (Heißkleber ist einfach, wenn auch nicht langlebig). Sie können auch Löcher durch das Rohr am Ende der Spule bohren und den Draht durch die Löcher zurückführen, um die Enden zu erfassen. In Ihrem Fall ist der Draht jedoch so schwer, dass er sich wahrscheinlich selbst stabilisiert.