Способ изготовления цилиндрических электропроводящих катушек и устройство для его осуществления

 

Использование: технология изготовления электропроводящих катушек из порошковых материалов, в частности из сверхпроводников . Сущность изобретения: устройство содержит каркас с винтовым желобом для размещения в нем токопроводящего материала и зажим для крепления каркаса, кроме того оно снабжено втулкой с приводом вращения , охватывающей с зазором каркас, причем внутренняя поверхность втулки образована сопряжением конических участков , на одном из которых выполнен винтовой желоб, приводная втулка выполнена из эластомера , а внутренняя поверхность втулки образована сопряжением конических участков. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 F 7/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4814379/07 (22) 16.04.90 (46) 23,05.93. Бюл. % 19 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.В.Степаненко, В,И.Пилипенко, В.А,Варавин и В.А.Хлебцевич (56) Волочильщик проволоки. Красильников

Л.А., Лысенко А.Г., М., Металлургия, 1987, с.

110, рис. 30, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ КАТУШ Е К И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛ ЕНИЯ (57) Использование: технология изготовления электропроводящих катушек иэ порошИзобретение относится к производству устройств для получения магнитных полей и может быть использовано для изготовления злектропроводящих катушек из порошковых материалов и, в частности, из сверхпроводников.

Цель изобретения состоит в упрощении технологии изготовления катушки за счет совмещения операций формовки токоведущей жилы и ее размещения на катушке. Кроме того, цель изобретения состоит в повышении качества катушки путем. исключения разуплотнения и растрескивания токоведущей жилы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен фронтальный разрез устройства с жесткой втулкой, имеющей винтовую нагрузку на внутренней поверхности, на фиг. 2 — эона контакта втулки и каркаса катушки; на фиг.

3 — развертка зоны контакта втулки и каркаса катушки (очаг деформации порошковой, . Ы,, 1817145 А1 ковых материалов, в частности из сверхпроводников, Сущность изобретения; устройство содержит каркас с винтовым желобом для размещения в нем токопроводящего материала и зажим для крепления каркаса, кроме того оно снабжено втулкой с приводом вращения, охватывающей с зазором каркас, причем внутренняя поверхность втулки образована сопряжением конических участков, на одном из которых выполнен винтовой желоб, приводная втулка выполнена из эластомера, а внутренняя поверхность втулки образована сопряжением конических участков.

6 ил. шихты); на фиг. 4 — фронтальный разрез устройства с эластичной втулкой, имеющей гладкую внутреннюю поверхность; на фиг, 5 — вид устройства в плане; на фиг. 6 — готовое изделие.

Устройстводля изготовления цилиндрических электропроводящих катушек состоит иэ средства намотки 1, на котором закреплен каркас 2 катушки, и средства смотки 3, выполненного в виде втулки охватывающей каркас 2 (фиг. 1, 2, 4, 5). Для придания вра-. щения втулке 3 вокруг каркаса 2 служит привод 4, шестерня 5 которого взаимодействует с зубчатым венцом 6 втулки 3 (фиг, 1, 4, 5).

Каркас 2 катушки крепится на средстве на- мотки 1 при помощи цангового зажима, состоящего из разрезной втулки 7, конуса 8 и стяжного болта 9 (фиг. 1, 4).

При использовании в качестве средства смотки жесткой втулки ее внутренняя поверхность образуется сопряжением двух ко-: . нических участков "ав" и "вс" (фиг. 1). На

1817145 участке "вс" выполнен желоб винтовой

"Ж1", соответствующий винтовому желобу

"Ж " на боковой поверхности каркаса 2 (фиг.

1), Участок "вс" охватывает каркас 2 с коническим зазором, который уменьшается от . входа к выходу из участка "вс" (Z» Zz) (фиг.

1,2,3), При использовайии в качестве средства смотки втулки 3 из эластомера ее внутренняя поверхность образуется сопряжением конического "ав" и цилиндрического "bd" участков (фиг. 4). Цилиндрический участок

"bd" охватывает каркас 2 беэ зазора (фиг. 4).

Для осуществления способа втулку 3 переводят в исходное положение ".И" и винтовую нарезку ">K>" на участке "вс" втулки 3 .вводят в зацепление с винтовой нарезкой

",Ж2" на боковой поверхности каркаса 2. 8 зазор между участком "ав" втулки 3 и каркасом 2 засыпают порошковую шихту 10 йз материала токопровода (фиг. 1, 4). Затем

:. включают привод вращения 4 втулки 3 вокруг каркаса 2 (фиг. 1, 4). После достижения втулкой конического положения "K" привод ее вращения 4 вмключавт, освобождают цанговый зажим 7-9 и сиимавт гот©вую катушку со средстве намотки 1 (фиг. 1,. 4).

Втулка 3 и каркас 2 оеразуют винтовую пару, следовательно, при прииудительном вращении втулки 3 вокруг неподвижно закрепленного каркаса 2 втулка будет совершать nîñòónàòåëüèîå движение едоль оси Х вЂ” Х (т.е. "навинчивается" не каркас 2) (фиг.

1. 4). Порошковая шихта 16 за счет силы тяжести, а также действия сил трения о вращающуюся втулку 3 будет поступать из участка "ав" в участок "вс" (фиг. 1-3). Поскольку зазор между участком "вс" втулки 3 и карка. сом 2 катушки имеет. клиновидную форму (фиг, 3) порошковая шихта 10 перемещаясь .через участок "вс" к выходу из него будет уплотняться и формоваться в токоведущую жилу 11 (фиг, 1-3). Перемещение порошковой шихты через участок "вс" втулки 3 происходит за счет действия сил трения порошка о втулку (фиг. 3). Поскольку каркас при этом неподвижен, то на порошок действуют интенсивные сдвиговые напряжения, что способствует ориентации осей зерен порошка в одном направлении (большая ось зерна ориентируется вдоль направления его движения) (см. Петросян Г.Л. Пластическое деформирование порошковых матери. алов. М.: Металлургия, 1988, с. 139). Таким образом, в зазоре между втулкой и каркасом происходит как уплотнение порошка, так и ориентация осей составляющих его зерен, что повышает электрофизические свойства токоведущей жилы катушки, При использовании эластичной втулки 3 зазор между каркасом 2 и участком "bd" образуется при вдавливании выступов "В" винтовой нарезки каркаса 2 в поверхность . втулки 3 (фиг. 4). В образованный зазор за счет действия сил тяжести и сил трения о втулку 3 поступает порошковая шихта 10 (фиг. 4). Уплотнение порошковой шихты на участке "bd" втулки 3 происходит за счет

10 радиального действия (в направлении нормальном к поверхности каркаса 2) упругих сил. создающихся при деформации эластичной втулки 3 выступами "В". винтовой нарезки каркаса 2 (фиг. 4), Вращение втулки 3

15 создает в порошковой:шихте 10 сдвигающие напряжения способствующие ориентации осей зерен порошка (фиг. 4).

Применение средства смотки в виде эластичной втулки целесообразно, если же20 лоб на боковой поверхнОсти каркаса катушки выполнен а форме метрической резьбы (фиг, 4, 8 этом случае облегчается вдавливание выступов "8" в поверхность "bd" втул«и, а, значит, и формование токоведущей

25 жилы (фиг. 4), Применение формы желоба в виде трапецеидальной резьбы на поверхности (.9 ° Ф жила формула иэ труднодеформирувмого порошка. При эщм трепется большое усилие "на30 аинчивания" втулки смотки, ча и обеспечивает трапецеидальный профйль резьбы, Заявляемый обьект позволяет изготав. ливать катушки содержащие несколько обмоток с различными характеристиками. В

35 этом случае желоб на поверхности каркаса необходимо выполнить многозаходным, причем профиль впадин каждого из заходов может быть различным.

Пример работы устройства.и осуществ40 ления способа. Предлагаемое техническое решение опробовано в лабораторнйх условиях при изготовлении цилиндрических электропроводящих катушек. Наружный диаметр катушки составлял 30 мм, высота 60

45 мм. Катушка имела одну обмотку, шаг расположения токоведущей жилы 4 мм, счечение токоведущей жилы 2 мм . Корпус катушки изготавливали из никеля. в качестве материала токоведущей жилы использо50 вали пооошковчю tuvixiv из оксидной керамики соединения У1Ва Сиз07.

Корйус катушки с трапецеидальной резьбой Tr 30x4 закрепляли в цанговом зажиме устройства. Сверху на корпус на 1- 2 витка.

55 резьбы навинчивали втулку. внутренняя поверхность которой была образована сопряжением двух конических участков с углами. (. конусности 30 и 3 . На участке с конусностью о/была выполнена внутренняя трапецеидальная резьба Tr 32x4, На наружной повер. 1817145 хности втулки был выполнен зубчатый венец входящий в зацепление с шестерней привода вращения втулки. B конический зазор между втулкой и корпусом катушки засыпали порошковую шихту и включали 5 привод вращения втулки, сообщающий ей вращение со скоростью 0,3 с 1. После выхода резьбового участка втулки иэ зацепления с корпусом катушки привод выключали и извлекали готовое изделие из цангового за- 10 жима.

Аналогичную катушку на с желобом в форме метрической резьбы УЗОх4 получали в том же устройстве и тем же способом при 15 помощи втулки из полиуретана СКУ вЂ” 7Л, закрепленной в стальном бондаже с зубча- тым венцом. Внутренняя поверхность втулки была образована сопряжением конического с углом 30 и цилиндрического диаметром 27 20 мм участков.

Подобную же электропроводящую катушку получали по способу и в устройстве прин ятым за прототип. Токопроводящую жилу с поперечным сечением 2 мм получа- 25 ли волочением за 12 переходов с 3-мя промежуточными отжигами трубчатой заготовки иэ никеля с исходными размерами 6 мм х 4 мм с засыпанной во внутрь порошковой шихтой соединения 30

У1Ва СнзОт. Полученную композитную проволоку диаметром 1,8 мм укладывали в желобе, выполненном на боковой поверхности втулки из никеля, при помощи устройств смотки-намотки, 30

Изготовленные электропроводящие катушки подвергали термической обработке по следующему режиму: нагрев до 930 С, выдержка в течение 1 часа, охлаждение с 35 печью, Готовые катушки охлаждали до температуры жидкого азота и подключали к источнику постоянного тока Б5-21. Катушки, 45 изготовленные по заявляемому объекту создавали магнитное поле напряженностью

3,2-2,8 мТ. Катушка, изготовленная по техническому решению; принятому эа прототип, создавала магнитное поле с максимальной напряженностью 0,5 мТ..

Таким образом, заявляемый способ п6зволяет существенно упростить технологию путем исключения нескольких технологйческих переходов и операций, а также повысить качество изделий за счет улучшения их функциональных свойств.

Формула изобретения

1, Способ изготовления цилиндрических электропроводящих катушек, включающий размещение токопровода в желобе, выполненном на боковой поверхности каркаса по винтовой линии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества и упрощения технологии, каркас размещают во втулке, затем засыпают в зазор между втулкой и каркасом порошковую шихту из материала токопровода и осуществляют вращение втулки вокруг каркаса. 2. Устройство для изготовления цилиндрических электропроводящих катушек, содержащее средство укладки токопровода и средство для размещения каркаса катушки, отличающееся тем,чтосредство укладки выполнено в виде втулки, охватыва- ющей с зазором каркас, причем внутренняя поверхность втулки образована сопряжением участков, на одном из которых выполнен винтовой желоб.

3. Устройство по и, 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что участок с винтовым желобом выполнен коническим.

4, Устройство по п,2, отл ича ю щеес я тем, что втулка выполнена из эластомера, а участок с винтовым желобом выполнен цилиндрическим.

А-А 1817145

ФИГ.З ! !

:I

Фиг.4 (1817145 дид б

Фиг.б

Составитель А,Степаненко

Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 1726 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5