Skip to content

Zelfdragende spoelen: Feiten over spoelen met zelfbindende draad

Zelfdragende spoelen zijn spoelen van zelfbindende draad, bedekt met een thermoplastische laag - de bindingslak. De term zelfbindende draad geeft het al aan: Deze draad wordt tijdens het wikkelproces gebonden, om de spoel de nodige stabiliteit te geven zonder andere hulpmiddelen, vooral in het geval van luchtspoelen. Het gebruik van zelfbindende draad kan in sommige gevallen voordelen bieden ten opzichte van een 'klassieke spoel', omdat er geen spoelkoker, plakband of lak nodig is.

Self-supported coils are coils made of wire that is coated with a thermoplastic layer - the bonding varnish. The name selfbonding enamel wire already indicates it: This wire is bonded during the winding process to give the coil the necessary stability without any other aids, especially in the case of air coils. The use of selfbonding wire can offer advantages over a bobbin coil in some cases, since coil formers as well as adhesive tapes or lacquering steps are not required.
Er zijn vele soorten spoelen. Zelfs ervaren engineers weten soms niet meer welke soorten spoelen er bestaan, of welke spoelen geschikt zijn voor welke toepassingen. In een nieuwe serie geeft KUK een overzicht met de belangrijkste info over spoelproductie.

Laten we beginnen met zelfbindende spoelen, soms ook zelfdragende spoelen genoemd. Waar gaat het om? Zelfbindende spoelen zijn spoelen die gewikkeld zijn met zelfbindende draad. Zelfbindende geëmailleerde draad (of hechtbare magneetdraad), is een draad met een extra coating naast de gebruikelijke isolatielaag. Door activering van de zelfbindende lak tijdens het bindingsproces is het mogelijk aangrenzende wikkelingen met elkaar te verbinden. De activering van de baklak kan geschieden door warmte, in sommige gevallen door een oplosmiddel of door een combinatie van beide.

Querschnitt einer gewickelten Backlackspule (Hellgrau = Isolierung, Dunkelgrau = Backlackschicht) Bildquelle: ElektrisolaDoorsnede van een gewikkelde zelfbindende spoel (lichtgrijs = isolatie, donkergrijs = hechtende geëmailleerde laag).
Afbeelding: Elektrisola

Voordelen van zelfbindende draad

Het gebruik van zelfbindende draad biedt de klant diverse voordelen:

  • Geen spoelkoker nodig
  • Geen tape of impregneermiddelen nodig voor de bevestiging.
  • Minder handelingen tijdens het productieproces
  • Weinig impact op het milieu
  • Maakt luchtspoelen in speciale vormen mogelijk
  • Vormvastheid, zelfs bij schokken en trillingen
  • Kortere cyclustijden

Hier dien je als engineer rekening mee te houden  bij zelfbindende spoelen

De bindingslijm, als aanvulling op de isolatie, neemt extra ruimte in beslag en moet in aanmerking worden genomen bij de berekening van uw spoel. Hoewel bindingslijm aan elke conventionele isolatielaag kan worden toegevoegd, moet rekening worden gehouden met de verwekingstemperatuur van de lijm. Afhankelijk van het verlijmingsproces en het spoeltype wordt ook de temperatuurbestendigheid van spoellichamen of andere materialen beperkt.

Aansluiting van zelfbindende spoelen

Zelfbindende spoelen zijn meestal luchtspoelen, die met draadeinden worden vervaardigd. De uiteinden worden enkel vertind voor verdere verwerking. Daarbij wordt vaak gesoldeerd, bijvoorbeeld aan een printplaat. Voor dunne draden is ook een thermobondingsproces mogelijk. Afhankelijk van de temperatuurbestendigheid van de bindingslaag, kan het vertinnen van de einddraden rechtstreeks gebeuren, d.w.z. zonder de bind- en isolatielaag te strippen. Bindbare magneetdraden met een hoge temperatuurbestendigheid kunnen mechanisch, chemisch in een zoutbad of met laser worden gestript.

In het zeer zeldzame geval dat zelfbindende draad op een spoel met spoeldrager wordt gewikkeld, hangt de aansluiting sterk af van de eigenschappen van de betreffende spoelkoker. KUK kan u adviseren over de aansluiting van uw zelfdragende spoel.

Wat zijn de mogelijkheden van zelfbindende spoelen ?

Vanuit het standpunt van een spoelproducent is veel mogelijk bij de productie van zelfbindende spoelen. Talloze speciale vormen zoals bochten over de gehele spoel, gebogen uiteinden of conische vormen kunnen worden gerealiseerd. Ook met betrekking tot de draad zijn verschillende doorsneden (platte draad, edgewise ) mogelijk. Bijzonder ruimtebesparend zijn zelfdragende spoelen zoals de alpha spoel (KUK patentspoel) met begin- en einddraad op de buitendiameter. Cilindrische vormen, die overeenkomen met een standaardontwerp, vergen gewoonlijk de minste fabricage-inspanning en zijn daarom kostentechnisch voordelig. Zo is deze zelfbindende draad ook geschikt voor orthocyclische spoelen. Voor de ontwikkelingsfase is het van essentieel belang dat de meest noodzakelijke specificaties beschikbaar zijn, zodat eventuele afwegingen snel in co-engineering met de spoelproducent kunnen worden verduidelijkt.

From the point of view of a coil manufacturer, many things are possible in the production of self-bonding coils.From the point of view of a coil manufacturer, many things are possible in the production of self-bonding coils.From the point of view of a coil manufacturer, many things are possible in the production of self-bonding coils.From the point of view of a coil manufacturer, many things are possible in the production of self-bonding coils.

Nadeel van zelfbindende spoelen

Het nadeel van zelfbindende spoelen houdt verband met de uiteinden van de draad, die een latere geautomatiseerde verwerking verhinderen. Vanwege de kosten van een spoelkoker of de daarmee gepaard gaande investeringen in gereedschap speelt deze omstandigheid pas een rol vanaf een seriegrootte van ongeveer 10.000 stuks. In dergelijke gevallen moet een afweging worden gemaakt tussen benodigde ruimte, investering in een spoelkoker en een kortere cyclustijd door een hogere automatiseringsgraad. De grens van 10.000 stuks moet worden gezien als een vuistregel;  maar hangt uiteindelijk af van de individuele projecteisen. Afhankelijk van de vereiste spoelvorm kan het bijvoorbeeld zinvol zijn veel grotere seriegroottes als zelfbindende spoelen te produceren. Anderzijds opent 3D-printing steeds meer nieuwe mogelijkheden bij de productie van spoelkokers, waardoor deze optie ook voor kleinere series denkbaar is.

Het bindingsproces: Vier gangbare methoden bij de productie van zelfdragende spoelen

1. Hete-lucht binding

Het binden met behulp van hete lucht tijdens het wikkelen heeft het voordeel dat een latere verlijming niet nodig is. Hete luchtbinding is kosteneffectief en wordt voornamelijk gebruikt voor draaddiameters van minder dan 0,200 mm.

Hot air baking during coiling has the advantage that a downstream baking process is not necessary. Hot air baking is cost-effective and is mainly used for wire diameters below 0.200 mm.

2. Oven binding

Nadat de spoelen zijn gewikkeld, wordt de spoel verwarmd in een oven, waardoor de baklak smelt en de aangrenzende windingen aan elkaar worden gehecht.

3. Weerstands-binding

Weerstandsbindingen zijn vergelijkbaar met het verbinden in een oven, behalve dat warmte wordt opgewekt door de stroom door de gevormde spoelen. De tijd, spanning en stroomsterkte zijn afhankelijk van de toepassing..
Resistance bonding is similar to oven bonding except that heat is generated by current flow through the formed coils. The time, voltage and amperage depend on the application.

4. Binding met oplosmiddelen

Sommige hechtingslakken kunnen worden geactiveerd door de toepassing van bepaalde oplosmiddelen tijdens of na het wikkelen van de spoel. Het oplosmiddel kan tijdens het wikkelen op de draad worden aangebracht, of de spoel kan na het wikkelen in een bad met oplosmiddel worden ondergedompeld. In beide gevallen moet de spoel opnieuw worden verwarmd om het resterende oplosmiddel te verwijderen en de binding van de spoelen te voltooien.

Applicaties van zelfdragende spoelen

Zelfdragende spoelen zijn praktisch wanneer de ruimte in een toepassing beperkt is en er geen spoel met koker kan worden aangebracht. Anderzijds zijn er ook gevallen waarin het wikkelen van een zelfbindende magneetdraad op een spoel nuttig is. 
Zelfdragende spoelen dienen ook om de wikkeling zo dicht mogelijk bij het metaal in het circuit te brengen, waardoor ze een groter magnetisch vermogen hebben.

Zelfdragende spoelen worden onder meer gebruikt voor toepassingen in de medische technologie of in het leger, waar zoveel mogelijk koper moet worden gebruikt in een zo klein mogelijke ruimte, om bijvoorbeeld de prestaties van een lineaire motor te verhogen. Verder worden baklakspoelen aangetroffen in sensoren, in aandrijfspoelen van motoren, in RFID-toepassingen, in magnetische sloten en in audio- en frequentie-isolatieschakelingen. Zelfdragende spoelen worden ook veel gebruikt voor hoogfrequente afstemming, storingsonderdrukking en hoge saturatie van omvormersmoorspoelen..

Welke zelfbindende draad en bindmethode voor uw toepassing??

Zelfbindende draden kunnen worden onderscheiden door de chemische basis van hun coating, maar vooral door hun thermische en technische eigenschappen en door het gewenste bindingsproces. KUK of een draadfabrikant zoals Elektrisola kan u hierover persoonlijk adviseren.

Conclusion

De beslissing om al dan niet een zelfbindende spoel te gebruiken hangt af van het project; voor veel spoelen wordt deze beslissing waarschijnlijk beïnvloed door de ruimte die nodig is om het onderdeel af te werken en de benodigde hoeveelheden. De keuze voor een zelfbindende spoel resulteert meestal in lagere kosten en kortere procestijden voor kleinere hoeveelheden:
  • Het elimineren van meerdere stappen betekent geen kosten meer voor spoelkokers en secundaire coatings of tapes.
  • Het elimineren van meerdere processtappen bespaart droogtijd, waardoor een snellere verwerking in de productielijn mogelijk is.
  • Het gebruik, de opslag en de afvoer van bepaalde vluchtige organische stoffen (VOS) vallen weg.

Anderzijds moet bij hogere seriegroottes rekening worden gehouden met de extra assemblage-inspanning als gevolg van de uiteinden van de draad. Als vuistregel geldt dit voor hoeveelheden van ongeveer 10.000 zelfbindende spoelen of meer.

Bovenstaande analyses zijn doorsneebeslissingen en niet standaard voor elk individueel project. Het is altijd het beste om specificaties en vereisten te bespreken met een producent van op-maat-gemaakte spoelen zoals de KUK Group.
Misschien hebt u een ontwerp of een specifieke toepassing waarvoor een zelfbindende spoel of een zelfdragende spoel nodig is om een gewenste vorm of een kleine vormfactor te bereiken. KUK adviseert u graag.

Meer over luchtspoelen van KUK

Bijbehorende bronnen:
Elektrisola
Furukawa