Skip to content

Isolatielaag op draad: Een bekend struikelblok voor ingenieurs

Bij de productie van spoelen is de isolatie van de draad van invloed op een groot aantal producteigenschappen, zoals toepassingsgebied, levensduur, kosten of spoelontwerp. Draadisolatie heeft ook een invloed op verschillende factoren tijdens de productie van spoelen, zoals uitval of verdere verwerking. Dit artikel geeft een samenvatting van de essentiële punten over draadisolatie - en het effect ervan op het ontwerp van spoelen - voor ingenieurs.

 

In coil production, the insulation of the wire has an influence on a wide variety of product properties such as application range, service life, costs or coil design. Wire insulation also has an effect on various factors during coil manufacturing, such as scrap or further processing. This article summarises the essential facts about wire insulation - and its effect on coil design - for engineers.

Eerst kort over de vraag waarom draad eigenlijk geïsoleerd moet worden: Alleen isolatie zorgt ervoor dat de stroom daadwerkelijk door elke bocht loopt. Door de isolatie is het aantal windingen N in alle formules voor het magnetisch veld zinvol te maken. Bovendien beschermt de isolatielaag tegen kortsluiting.

 

Wat zijn de isolatiegraden van koperdraad voor de productie van spoelen?

De isolatielaagdiktes en de bijbehorende elektrische rendementen worden in klassen ingedeeld. Afhankelijk van de kwaliteit resulteert dit in een verschillende verhouding tussen de koperdoorsnede en de totale doorsnede. De isolatieklassen beschrijven een minimum- en een maximumwaarde voor de toename van de laagdikte. Volgens de veelgebruikte IEC-norm 60317 heeft klasse 1 de dunste en klasse 3 de dikste isolatielaag. Op maat gemaakte draden met dunnere of dikkere isolatie of kleinere toleranties zijn echter ook verkrijgbaar.

In veel berekeningen wordt geen rekening gehouden met deze isolatielaag en wordt de effectieve buitendiameter dus te krap berekend.

Zoals uit deze tabel van de fabrikant van fijn draad Elektrisola blijkt, heeft een draad van 0,100 G1 met 0,1 mm koper en een isolatielaag een effectieve buitendiameter van 0,108 mm tot 0,117 mm.
 

Voorbeeld totale diameter (in mm)
Nominal Grade 1 Grade 2 Grade 3
0.100 0.108 -  0.117 0.118 - 0.125 0.126 - 0.132

Bron: Elektrisola

 

Wat is draadlak?

Draademaille, ook wel primaire isolatie genoemd, wordt gebruikt op ronde en platte draden van koper en aluminium in motoren, transformatoren, generatoren en elektrische meetapparatuur.Draadlak, ook wel primaire isolatie genoemd, wordt gebruikt op ronde en platte draden van koper en aluminium in motoren, transformatoren, generatoren en elektrische meetapparatuur. Zij worden uitgehard door warmte op de draden en hun voornaamste functie is het verschaffen van elektrische isolatie. Op deze wijze gecoate draden worden ook wel "magneetdraden" of "wikkeldraden" genoemd. Deze draadlak moet in bepaalde gevallen een zeer goede chemische en thermische weerstand hebben, zich zeer goed aan koper- of aluminiumdraad hechten en een uitstekende mechanische stabiliteit hebben.

De draadlak wordt op verschillende manieren aangebracht, afhankelijk van de vorm en de diameter van de te bekleden draad. Horizontale of verticale applicatie of applicatie met spuitmonden zijn typische draadcoatingprocessen.

Wat zijn de meest voorkomende materialen voor draadisolatie bij de productie van spoelen?

De keuze aan isolatiematerialen is zeer groot, de meeste zijn gebaseerd op harsen. Afhankelijk van de toepassing moet een andere isolatieklasse worden gekozen, die betrekking heeft op de dikte en het materiaal van de isolatielaag. Het ontwerp van de isolatie speelt een ondergeschikte rol voor de verwerking van de draad, afgezien van het smeermiddel.

Chemisch gezien bestaat het gamma draadlakken uit:

  • Polyurethanen, soldeerbare emailles,
  • polyester imiden, hittebestendige emailles,
  • polyester amide imiden, oplosmiddelbestendige emailles.

Hieronder volgt een meer gedetailleerde beschrijving van de meest voorkomende toepassingen van verschillende isolatiematerialen voor de productie van spoelen:

Polyurethaandraadlakken (PUR)

Met polyurethaanlakken geïsoleerde draden hebben een goede soldeerbaarheid bij 375 °C. Speciale formuleringen resulteren in een uitstekende weerstand tegen barsten en gaatjes. Deze draden worden hoofdzakelijk gebruikt in kleine transformatoren, timers, relais, kleine motoren, solenoïden, klokspoelen, flyback-transformatoren, magneetkoppen of spoelen voor auto's, zoals relais en ontstekingsspoelen.

Soldeerbare polyesterimide draad-emailles (PEI)

Soldeerbare polyesterimidedraad-emailles kunnen in sommige gevallen zelfs bij temperaturen boven 450 °C worden gesoldeerd. De gecoate magneetdraden hebben een goede elasticiteit en goede diëlektrische en mechanische eigenschappen. Deze bekledingen zijn bijzonder geschikt voor kleine elektromotoren om de wikkelingen met de collector te verbinden. Polyesterimide draad email wordt vaak gebruikt op wikkeldraden voor relais, kleine transformatoren, kleine motoren, stroomonderbrekers, ontstekingsspoelen, magnetische schakelaars en in automobieltoepassingen.

THEIC Polyesterimide Draad Enamels (TPEI)

THEIC polyesterimide draad emaillakken zijn zeer hittebestendig en hebben een zeer goede mechanische, elektrische en chemische weerstand. Deze emaillakken worden algemeen gebruikt op draden in elektrische motoren, koelinstallaties, transformatorwikkelingen en voorschakelapparaten voor fluorescentielampen.

Polyamideimide-draad email (PAI)

Polyamideimide draad-emaillakken kunnen worden gebruikt als enkel- of als dubbel-emaillakken; beide opties bieden uitstekende mechanische eigenschappen en de hoogste chemische bestendigheid. Naast de klassieke polyamide-imide-coating zijn ook draademulsies met geïntegreerd smeermiddel voor een hogere wikkelsnelheid beschikbaar. Deze producten worden specifiek gebruikt voor het coaten van draden in elektromotoren, koelsystemen, transformatorwikkelingen, elektromagnetische kleppen en voorschakelapparaten voor fluorescentielampen.

 

Baklak draden

Gebakken emaildraden zijn, net als de bovengenoemde geëmailleerde draden, niet alleen verkrijgbaar met koper als geleidermateriaal, maar ook met legeringen, aluminium of met koper bekleed aluminium, onder andere voor lichtgewicht spoelen of geleiders met een hoge sterkte voor een betere duurzaamheid.

Een aanvulling op de bovengenoemde draden met grondlagen zijn gebakken emaildraden, die een tweede laag lak bevatten. Dit zogenaamde gebakken lak wordt echter niet gebruikt voor isolatie, maar voor de mechanische stabiliteit van een spoel. De gebakken laag is gebaseerd op epoxyharsen, polyvinylbutyral of polyamide. Naast de technische eisen is het verlijmingsproces waaraan de voorkeur wordt gegeven, doorslaggevend voor de keuze. In het bindingsproces worden de wikkelingen thermisch of chemisch met elkaar verbonden, bijvoorbeeld voor zelfdragende wikkelingen zoals luchtspoelen. Evenzo zijn er verschillende soorten bindvernis verkrijgbaar, afhankelijk van het continent.

Baklakdraden zijn, net als de bovengenoemde lakdraden, niet alleen verkrijgbaar met koper als geleidermateriaal, maar ook met legeringen, aluminium of met koper bekleed aluminium, onder andere voor lichtgewicht spoelen of geleiders met een hoge sterkte voor een betere duurzaamheid. Bakelak wordt hoofdzakelijk gebruikt voor spoelen in meetinstrumenten, spreekspoelen (zoals luidsprekers), kleine motoren en sensoren.

 

Tenslotte: Draadisolatie voor het wikkelen van spoelen

De verscheidenheid aan isolatiematerialen of de mogelijkheid om een smeermiddel in de isolatie te integreren maken de beste keuze voor een toepassing complex. Op basis van jarenlange ervaring in maatwerkprojecten kan een vooraanstaande spoelenproducent als de KUK Group hier het beste advies geven. Voor ingenieurs is het in de ontwikkelingsfase bijzonder belangrijk om naast het zuivere geleidermateriaal ook de isolatielaag in aanmerking te nemen. Dit is een belangrijke voorwaarde voor een correct spoelontwerp.Elk product is anders - contacteer ons