RU2325316C1

RU2325316C1 - Method of lifting magnet manufacturing

Info

Publication number: RU2325316C1
Application number: RU2006131779/11A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Трегубов (RU); Дмитрий Анатольевич Трегубов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кировский завод электромагнитов "ДимАл"
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2008-05-27
Also published as: RU2006131779A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: when lifting magnet is manufactured, a strip of insulating material is placed on the workholder. Coil winding onto workholder is done above the strip so that strip edges are protruding above both winding borders. The wire is insulated in the process of winding by winding glass tissue insulation that has been preliminarily soaked under vacuum with thermosetting insulation paste of hot curing. External cylindrical surface of coil is insulated by winding a tape of insulation material onto it, and tape edges are protruding above both winding borders. End plane free from outlets is insulated by applying insulation paste with filler with its further curing. The coil is turned with end surface with outlets on top, and this surface is insulated by applying insulation paste with filler with it further curing. The coil is removed from the workholder after curing of this layer, then protruding edges of strip and tape are cut. The coil is wound with insulation material in transverse direction through the opening. The coil is placed in the casing cavity. The cavity is closed with steel shunting washer. The washer is welded to the casing along external and internal diameter with pressure-tight seam, and then cavity is filled with insulation paste, which is further cured.

EFFECT: improves reliability of electromagnet coil insulation and simplifies manufacturing technology.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к производству и ремонту подъемно-транспортного оборудования, а именно грузоподъемных электромагнитов, предназначенных для работы с ферромагнитными грузами.The invention relates to the production and repair of material handling equipment, namely hoisting electromagnets designed to work with ferromagnetic loads.

Известен способ изготовления грузоподъемного электромагнита, заключающийся в том, что катушку наматывают изолированным проводом, размещают в полости корпуса, закрывают стальной шунтирующей шайбой, шайбу приваривают к корпусу по всему наружному и внутреннему диаметру герметичным швом и заливают в полость термореактивную изоляционную массу - эпоксидный компаунд на основе смолы ЭД-16 (Ю.Э.Южный. Грузоподъемные электромагниты и их ремонт. - М.: Энергия, 1974, с.19).A known method of manufacturing a hoisting electromagnet is that the coil is wound with an insulated wire, placed in the cavity of the housing, closed with a steel shunt washer, the washer is welded to the housing along the entire outer and inner diameter with a seam and the thermosetting insulating mass is filled into the cavity - an epoxy compound based on resins ED-16 (Yu.E. Yuzhny. Hoisting electromagnets and their repair. - M .: Energy, 1974, p.19).

Данный способ сборки прост в осуществлении, что особенно важно в ремонтном производстве, от катушки обеспечивается хороший отвод тепла. Однако герметичность корпуса и сварных швов, соединяющих шунтирующую шайбу с корпусом, в процессе эксплуатации может оказаться недостаточной, а толстый слой хрупкого эпоксидного компаунда склонен к растрескиванию при нагреве, что может привести к попаданию влаги к катушке и выходу электромагнита из строя. Кроме того, в процессе заливки электромагнита эпоксидным компаундом в нем образуются пузырьки воздуха, ухудшающие качество изоляции.This assembly method is simple to implement, which is especially important in the repair industry; good heat dissipation is provided from the coil. However, the tightness of the housing and the welds connecting the shunt washer to the housing may be insufficient during operation, and a thick layer of brittle epoxy compound is prone to cracking when heated, which can lead to moisture entering the coil and the electromagnet to fail. In addition, during the filling of the electromagnet with an epoxy compound, air bubbles are formed in it, impairing the quality of the insulation.

Наиболее близким является способ изготовления грузоподъемного электромагнита, заключающийся в том, что катушку наматывают на оправку, снимают с оправки, формируют выводы, изолируют по наружной и внутренней цилиндрическим поверхностям листовым изоляционным материалом, а по торцовой поверхности, свободной от выводов, - изоляционной массой с наполнителем с последующим ее отверждением, устанавливают катушку выводами вверх, заливают в объем катушки, ограниченный слоями изоляционного материала, изоляционную массу до уровня выше основания выводов и до образования слоя над торцовой поверхностью, осуществляют ее отверждение, размещают катушку в полости корпуса, закрывают полость стальной шунтирующей шайбой, шайбу приваривают к корпусу по всему наружному и внутреннему диаметру герметичным швом, заливают в полость изоляционную массу и производят ее отверждение. Изоляцию внутренней цилиндрической поверхности осуществляют путем введения внутрь катушки свернутого в кольцо листа стеклотекстолита, внутрь этого кольца вводят технологический сердечник, расширением которого осуществляют прижатие кольца изоляции к поверхности катушки. Другим листом стеклотекстолитовой изоляции охватывают катушку по наружной цилиндрической поверхности и стягивают бандажом (патент RU №2238904, В66С 1/06, 2004).The closest is a method of manufacturing a lifting electromagnet, namely, that the coil is wound on a mandrel, removed from the mandrel, form leads, insulate on the outer and inner cylindrical surfaces with sheet insulating material, and on the end surface free of conclusions, with an insulating mass with filler with its subsequent curing, the coil is installed with the leads upward, filled into the volume of the coil, limited by layers of insulating material, the insulating mass to a level above the base A output and to form a layer over the end surface, it is carried out the curing, the coil is placed in the body cavity, the cavity closed shunt steel washer, the washer is welded to the housing around the outer and inner diameter of the sealed seam is poured into the cavity of the insulating mass and produce its curing. Isolation of the inner cylindrical surface is carried out by introducing a fiberglass sheet rolled into a ring into the coil, a technological core is introduced inside this ring, by expanding which the insulation ring is pressed against the coil surface. Another sheet of fiberglass insulation cover the coil on the outer cylindrical surface and tighten the bandage (patent RU No. 2238904, B66C 1/06, 2004).

Недостатками этого способа, предусматривающего двукратную объемную заливку изоляционной массой, являются большая сложность и трудоемкость осуществления, а наличие воздуха между витками катушки, который при заливке объема катушки невозможно вытеснить полностью, ухудшает изоляцию и отведение тепла от катушки, а также надежность электромагнита. При установке катушки в полость корпуса она недостаточно защищена от механических повреждений, вследствие чего требуется предусматривать довольно большие зазоры. Толстый слой изоляционной массы - эпоксидного компаунда, заполняющего эти зазоры, склонен к растрескиванию, что ухудшает герметичность катушки и тоже снижает надежность электромагнита.The disadvantages of this method, which involves double volumetric filling of the insulating mass, are the great complexity and laboriousness of the implementation, and the presence of air between the turns of the coil, which cannot be completely displaced when filling the volume of the coil, affects the insulation and heat removal from the coil, as well as the reliability of the electromagnet. When installing the coil in the cavity of the housing, it is not sufficiently protected from mechanical damage, as a result of which rather large gaps are required. A thick layer of insulating mass - an epoxy compound filling these gaps, is prone to cracking, which worsens the tightness of the coil and also reduces the reliability of the electromagnet.

Предложен способ изготовления грузоподъемного электромагнита, заключающийся в том, что катушку наматывают на оправку, снимают с оправки, формируют выводы, изолируют по наружной и внутренней цилиндрическим поверхностям листовым изоляционным материалом, изолируют торцовую плоскость, свободную от выводов, нанесением на нее изоляционной массы с наполнителем с последующим ее отверждением, поворачивают катушку торцовой поверхностью с выводами вверх, образуют изоляционный слой на торцовой плоскости с выводами, осуществляют отверждение, размещают катушку в полости корпуса, закрывают полость стальной шунтирующей шайбой, шайбу приваривают к корпусу по всему наружному и внутреннему диаметру герметичным швом, а затем заливают в полость изоляционную массу, при этом, согласно изобретению, провод изолируют в процессе намотки спиральной навивкой на него стеклотканевой изоляции, предварительно пропитанной под вакуумом термореактивной изоляционной массой горячего отверждения, внутреннюю цилиндрическую поверхность изолируют путем наложения на оправку полосы изоляционного материала перед намоткой катушки, а намотку осуществляют поверх полосы так, что края полосы выступают за обе границы намотки, наружную цилиндрическую поверхность изолируют намоткой на нее ленты изоляционного материала, причем края ленты выступают за обе границы намотки, изоляционный слой на торцовой поверхности с выводами образуют нанесением сверху изоляционной массы с наполнителем, катушку снимают с оправки после отверждения этого слоя, затем обрезают выступающие края полосы и ленты и обматывают катушку изоляционным материалом в поперечном направлении через отверстие. При осуществлении способа целесообразно использовать полосу изоляционного материала, выполненную из стеклотекстолита, ленту изоляционного материала - из стеклоткани, в качестве изоляционной массы применять эпоксидный компаунд горячего отверждения, а в качестве наполнителя - кварцевую пыль. Процесс заливки полости электромагнита можно вести в камере под вакуумом либо при чередовании вакуума с созданием в камере повышенного давления воздуха.A method for manufacturing a lifting electromagnet is proposed, namely, that the coil is wound on a mandrel, removed from the mandrel, formed leads, insulated on the outer and inner cylindrical surfaces with sheet insulation material, an end plane that is free of conclusions is insulated by applying an insulating mass with filler on it its subsequent curing, turn the coil with the end surface with the leads up, form an insulating layer on the end plane with the leads, carry out curing, they place the coil in the cavity of the case, close the cavity with a steel shunt washer, weld the washer to the case along the entire outer and inner diameter with a sealed seam, and then fill the insulation mass in the cavity, according to the invention, the wire is insulated during winding by spiral winding fiberglass insulation on it pre-impregnated with a thermoset insulating mass of hot curing under vacuum, the inner cylindrical surface is isolated by applying an insulating mat to the mandrel rial before winding the coil, and the winding is carried out over the strip so that the edges of the strip protrude beyond both boundaries of the winding, the outer cylindrical surface is isolated by winding tape of insulating material on it, and the edges of the tape protrude beyond both boundaries of the winding, the insulating layer on the end surface with the leads is formed by applying on top of the insulating mass with filler, the coil is removed from the mandrel after curing of this layer, then the protruding edges of the strip and tape are cut and the coil is wrapped with insulating material in the transverse direction nom direction through the opening. When implementing the method, it is advisable to use a strip of insulating material made of fiberglass, a tape of insulating material made of fiberglass, an epoxy compound of hot curing is used as an insulating mass, and silica dust is used as a filler. The process of filling the cavity of the electromagnet can be carried out in a chamber under vacuum or by alternating vacuum with the creation of increased air pressure in the chamber.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана катушка электромагнита с герметизированными поверхностями; на фиг.2 - то же, после заливки ее объем и отверждения изоляционной массы; на фиг.3 - катушка, обмотанная через отверстие.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a coil of an electromagnet with sealed surfaces; figure 2 is the same, after pouring its volume and curing of the insulating mass; figure 3 - coil wound through the hole.

Пример 1. На оправку 1 накладывают свернутую в кольцо полосу 2 листового стеклотекстолита СТЭФ 0,5, а поверх ее наматывают катушку 3, причем для намотки используют неизолированный провод прямоугольного сечения, непосредственно в процессе намотки обвивая его по спирали с перекрытием 30% по ширине стеклотканевой изоляцией - лентой ЛЭСБ 0,15×20, предварительно под вакуумом пропитанной термореактивным компаундом горячего отверждения (фиг.1). В процессе намотки стеклотканевая изоляция деформируется за счет натяжения провода, а содержащийся в ней компаунд выдавливается, заполняя соседние межвитковые зазоры и вытесняя из них воздух. Намотку ведут на такую ширину, что края 4 полосы 2 выступают на 3-5 мм за границы намотки, т.е за торцовые плоскости 5 и 6. Затем изолируют катушку снаружи лентой 7 стеклоткани ЛКСН-160-ТТ, наматывая ее в три слоя так, что края 8 ленты на 5-7 мм выступают за торцовые плоскости 5 и 6, формируют выводы 9. Катушку поворачивают выводами вниз и наносят на верхнюю торцовую плоскость 5 жидкую изоляционную массу - эпоксидный компаунд горячего охлаждения с наполнителем - кварцевой пылью, а затем производят ее отверждение так, что между выступающим краем 4 полосы 2 и краем 8 ленты 7 образуется корка изоляции 10 толщиной 3-5 мм. Одновременно происходит отверждение компаунда горячего отверждения, входящего в изоляцию провода и заполняющего межвитковые зазоры. Затем поворачивают катушку выводами вверх и наносят эпоксидный компаунд с кварцевым наполнителем на торцовую поверхность с выводами между выступающими краями полосы 2 и ленты 7 слоем 11 толщиной 3-5 мм, после чего производят отверждение. Выводы 9, проходящие сквозь слой 11, оказываются зафиксированным им. Затем вынимают из катушки оправку 1 и обрезают выступающие за корку 10 и слой 11 края 4 и 8 (фиг.3). Затем катушку обматывают от внутреннего диаметра к наружному изоляционным материалом - непрерывной стеклотканевой лентой 12 марки ЛКСН-160-ТТ 0,2×100 или ЛЭСБ 0,4×90 в поперечном направлении через отверстие 13 (показано стрелкой), смещая зону обмотки катушки по кругу.Example 1. On the mandrel 1 impose a strip 2 folded into a ring of sheet fiberglass STEF 0.5, and coil 3 is wound on top of it, moreover, an uninsulated rectangular wire is used for winding, directly during winding, wrapping it in a spiral with an overlap of 30% of the width of the fiberglass insulation - tape LESB 0.15 × 20, previously under vacuum impregnated with a thermosetting compound of hot curing (figure 1). During winding, the fiberglass insulation is deformed due to the tension of the wire, and the compound contained in it is squeezed out, filling the adjacent inter-turn gaps and forcing air out of them. The winding is carried out to such a width that the edges 4 of the strip 2 protrude 3-5 mm beyond the boundaries of the winding, i.e. beyond the end planes 5 and 6. Then, the coil is insulated from the outside with the LKSN-160-TT fiberglass tape 7, winding it in three layers so so that the edges 8 of the tape by 5-7 mm protrude beyond the end planes 5 and 6, form the leads 9. The coil is turned with the leads down and applied to the upper end plane 5 with a liquid insulating mass - an epoxy compound of hot cooling with a filler - quartz dust, and then produce its curing so that between the protruding edge 4 of the strip 2 and the edge 8 of the tape 7 forms a crust of insulation 10 with a thickness of 3-5 mm At the same time, the curing of the hot curing compound occurs, which enters the insulation of the wire and fills the inter-turn gaps. Then turn the coil with the leads up and apply an epoxy compound with a quartz filler to the end surface with the leads between the protruding edges of the strip 2 and tape 7 with a layer 11 of a thickness of 3-5 mm, and then cure. Conclusions 9, passing through the layer 11, are fixed by him. Then, the mandrel 1 is removed from the coil and the edges 4 and 8 protruding beyond the crust 10 and layer 11 are cut off (Fig. 3). Then the coil is wrapped from the inner diameter to the outer insulating material - continuous fiberglass tape 12 grade LKSN-160-TT 0.2 × 100 or LESB 0.4 × 90 in the transverse direction through hole 13 (shown by an arrow), shifting the coil winding zone in a circle .

После этого катушку устанавливают в полости корпуса, закрывают полость стальной шунтирующей шайбой, шайбу приваривают к корпусу по всему наружному и внутреннему диаметру герметичным швом, а затем заливают в полость изоляционную массу. При этом происходит пропитка стеклотканевой ленты 12, которая после отверждения образует на катушке армированную стеклотканью рубашку с высокой диэлектрической и механической прочностью.After that, the coil is installed in the cavity of the housing, the cavity is closed with a steel shunt washer, the washer is welded to the housing along the entire outer and inner diameter with a sealed seam, and then the insulating mass is poured into the cavity. In this case, the fiberglass tape 12 is impregnated, which, after curing, forms a shirt with a high dielectric and mechanical strength on the coil reinforced with fiberglass fabric.

Пример 2. Способ осуществляют, как описано в примере 1, но для более качественного заполнения зазоров вокруг катушки процесс заливки полости ведут в вакуумной камере, в которой поддерживается давление воздуха 0,05-0,15 атм, при этом воздух, содержащийся в стеклотканевой ленте и изоляционной массе, интенсивно выделяется и откачивается.Example 2. The method is carried out as described in example 1, but for better filling the gaps around the coil, the process of filling the cavity is carried out in a vacuum chamber in which an air pressure of 0.05-0.15 atm is maintained, while the air contained in the glass cloth tape and insulating mass, is intensively allocated and pumped out.

Пример 3. Способ осуществляют, как описано в примере 1, но для более быстрого и качественного заполнения пространства вокруг катушки процесс заливки полости ведут в камере, из которой периодически откачивают воздух до 0,05-0,15 атм (вакуум), а затем подают воздух под давлением до достижения 3-5 атм.Example 3. The method is carried out as described in example 1, but for faster and better filling of the space around the coil, the process of filling the cavity is carried out in a chamber from which air is periodically pumped up to 0.05-0.15 atm (vacuum), and then served air under pressure until reaching 3-5 atm.

Пример 4. Способ осуществляют при ремонте электромагнита. Ремонт начинают с разборки поврежденного электромагнита, при этом извлекают катушку из полости корпуса, провод катушки очищают от старой изоляции. Затем разрабатывают чертежи электромагнита в соответствии с требованиями заказчика и возможностями модернизации, обеспечиваемыми данным способом. Дальнейшие операции осуществляют, как описано в примерах 1-3.Example 4. The method is carried out when repairing an electromagnet. Repair begins with disassembling the damaged electromagnet, while removing the coil from the body cavity, the coil wire is cleaned of old insulation. Then, drawings of the electromagnet are developed in accordance with the requirements of the customer and the modernization capabilities provided by this method. Further operations are carried out as described in examples 1-3.

Способ изготовления электромагнита, при котором воздух из межвиткового пространства вытесняется при намотке, а катушка при установке в корпус надежно защищена изоляционными элементами 2, 7, 10, 11 и 12 от механических повреждений, позволяет рассчитывать и изготавливать катушки, образующие минимальные зазоры с корпусом, при этом обеспечиваются высокая плотность заполнения полости проводом и хороший отвод тепла от катушки при работе. Кроме того, тонкий слой изоляционной массы - эпоксидного компаунда, заполняющего эти зазоры, меньше склонен к растрескиванию при изменениях температуры.A method of manufacturing an electromagnet, in which air is displaced from the inter-turn space during winding, and the coil, when installed in the housing, is reliably protected by insulating elements 2, 7, 10, 11 and 12 from mechanical damage, and it is possible to calculate and produce coils that form the minimum gaps with the housing, This ensures a high density filling the cavity with a wire and good heat dissipation from the coil during operation. In addition, a thin layer of insulating mass - an epoxy compound filling these gaps, is less prone to cracking with temperature changes.

Исключение необходимости в операции заливки внутреннего объема катушки жидкой изоляционной массой с возможно более полным вытеснением воздуха из межвитковых зазоров существенно упрощает и ускоряет производство, а отсутствие воздуха в зазорах способствует улучшению герметичности катушки и повышает надежность электромагнита. Вследствие этого электромагниты, изготовленные таким способом, надежны, обладают большой грузоподъемностью, могут работать неограниченное время без отключения для охлаждения. Использование данного способа в процессе ремонта сопровождается модернизацией электромагнитов, направленной на улучшение их характеристик.Eliminating the need for the operation of filling the inner volume of the coil with a liquid insulating mass with the most complete displacement of air from the inter-turn gaps significantly simplifies and speeds up production, and the absence of air in the gaps improves the tightness of the coil and increases the reliability of the electromagnet. As a result, the electromagnets made in this way are reliable, have a large carrying capacity, and can work for an unlimited time without shutting down for cooling. The use of this method in the repair process is accompanied by the modernization of electromagnets aimed at improving their characteristics.

Claims

1. Способ изготовления электромагнита, заключающийся в том, что катушку наматывают на оправку и снимают с оправки, формируют выводы, изолируют по наружной и внутренней цилиндрическим поверхностям листовым изоляционным материалом, изолируют торцовую плоскость, свободную от выводов, нанесением на нее слоя изоляционной массы с наполнителем с последующим ее отверждением, поворачивают катушку торцовой поверхностью с выводами вверх, образуют изоляционный слой над торцовой плоскостью с выводами, осуществляют отверждение, размещают катушку в полости корпуса, закрывают полость стальной шунтирующей шайбой, шайбу приваривают к корпусу по всему наружному и внутреннему диаметру герметичным швом, а затем заливают в полость изоляционную массу, отличающийся тем, что провод изолируют в процессе намотки спиральной навивкой на него стеклотканевой изоляции, предварительно пропитанной под вакуумом термореактивным компаундом горячего отверждения, внутреннюю цилиндрическую поверхность изолируют перед намоткой катушки путем наложения на оправку полосы изоляционного материала, а намотку осуществляют поверх полосы так, что края полосы выступают за обе границы намотки, наружную цилиндрическую поверхность изолируют намоткой на нее ленты изоляционного материала, причем края ленты выступают за обе границы намотки, изоляционный слой на обеих торцовых поверхностях образуют нанесением изоляционной массы с наполнителем, катушку снимают с оправки после отверждения слоя на торцовой поверхности с выводами, затем обрезают выступающие края полосы и ленты и обматывают катушку изоляционным материалом в поперечном направлении через отверстие.1. A method of manufacturing an electromagnet, namely, that the coil is wound on a mandrel and removed from the mandrel, form leads, insulate on the outer and inner cylindrical surfaces with sheet insulating material, insulate the end plane that is free of conclusions, applying a layer of insulating mass with filler on it with its subsequent curing, turn the coil with the end surface with the leads up, form an insulating layer above the end plane with the leads, carry out curing, place the coil in body cavities, cover the cavity with a steel shunt washer, the washer is welded to the body along the entire outer and inner diameter with a hermetic seam, and then the insulating mass is poured into the cavity, characterized in that the wire is insulated during winding by spiral winding of glass fiber insulation pre-impregnated under vacuum thermosetting compound of hot cure, the inner cylindrical surface is isolated before winding the coil by applying a strip of insulating material to the mandrel, and weaving is carried out over the strip so that the edges of the strip protrude beyond both winding borders, the outer cylindrical surface is isolated by winding insulating material tapes on it, the edges of the tape protruding beyond both winding borders, the insulation layer on both end surfaces is formed by applying an insulating mass with filler, the coil is removed from the mandrel after curing the layer on the end surface with leads, then protrude the protruding edges of the strip and tape and wrap the coil with insulating material in the transverse direction h through the hole.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полосу изоляционного материала выполняют из листового стеклотекстолита, ленту изоляционного материала - из стеклоткани, в качестве изоляционной массы применяют эпоксидный компаунд горячего отверждения, а в качестве наполнителя - кварцевую пыль.2. The method according to claim 1, characterized in that the strip of insulating material is made of fiberglass sheet, the tape of insulating material is made of fiberglass, an epoxy compound of hot curing is used as an insulating mass, and quartz dust is used as a filler.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что заливку полости электромагнита ведут в камере под вакуумом.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the filling of the cavity of the electromagnet is carried out in a chamber under vacuum.

4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что заливку полости электромагнита ведут в камере, при этом создание в ней вакуума чередуют с созданием повышенного давления воздуха.4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the cavity of the electromagnet is filled in the chamber, while the creation of a vacuum in it is alternated with the creation of increased air pressure.