Bobines autoportées : Faits concernant les bobines de fil autoportant
Les bobines autoportantes sont des bobines constituées d'un fil recouvert d'une couche thermoplastique - le vernis de liaison. Le terme "fil émaillé autoliant" l'indique déjà : Ce fil est collé pendant le processus d'enroulement pour donner à la bobine la stabilité nécessaire sans aucune autre aide, en particulier dans le cas des bobines d'air. Dans certains cas, l'utilisation d'un fil auto-adhésif peut présenter des avantages par rapport à une bobine, car les formeurs de bobines, les rubans adhésifs et les étapes de laquage ne sont pas nécessaires.
Il existe de nombreux types de bobines et même les ingénieurs expérimentés perdent parfois de vue quels types de bobines existent et quelles bobines conviennent à quelles applications. Dans une nouvelle série, KUK donne un aperçu des informations les plus importantes sur la production de bobines.
"Commençons par les bobines auto-adhésives, également appelées bobines autoportantes. De quoi s'agit-il ? Les bobines autoportantes sont des bobines enroulées avec du fil autoportant. Le fil émaillé auto-collant (ou fil magnétique collable) est un fil doté d'un revêtement supplémentaire par rapport à la couche isolante habituelle. En activant l'émail auto-collant pendant le processus de collage, il est possible de relier des bobines adjacentes entre elles. L'activation de la laque de cuisson peut se faire soit par la chaleur, soit dans certains cas par un solvant, soit par une combinaison des deux.
Coupe transversale d'une bobine auto-adhésive enroulée (gris clair = isolation, gris foncé = couche d'émail de collage). Source de l'image : Elektrisola
Avantages du fil auto-adhésif
L'utilisation de fils auto-adhésifs présente plusieurs avantages pour le client :
- Pas de formeur de bobine nécessaire
- Aucun ruban adhésif ou vernis d'imprégnation n'est nécessaire pour la fixation
- Moins de manipulations au cours du processus de fabrication
- Faible impact sur l'environnement
- Permet de réaliser des bobines à noyau d'air de formes spéciales
- Stabilité de la forme même en cas de chocs et de vibrations
- Réduction des temps de cycle globaux
Voici ce que vous devez prendre en compte en tant qu'ingénieur pour les bobines auto-adhésives
L'adhésif Bondcoat, qui vient s'ajouter à l'isolation, prend de la place et doit être pris en compte dans le calcul de votre solénoïde. Bien que les adhésifs de collage puissent être ajoutés à n'importe quelle couche d'isolation conventionnelle, la température de ramollissement de l'adhésif doit être prise en compte. En fonction du processus de collage et du type de bobine, elle limite également la résistance à la température du corps de la bobine ou d'autres matériaux.
Mise en contact des bobines auto-adhésives
Les bobines auto-adhésives sont généralement des bobines à noyau d'air, qui sont donc fabriquées avec des extrémités en fil volant. Les extrémités sont simplement étamées en vue d'un traitement ultérieur. Il s'agit souvent d'un processus de soudure, par exemple sur un circuit imprimé. Pour les fils fins, un processus de thermoliage est également possible. En fonction de la résistance à la température de la couche de liaison, l'étamage des fils d'extrémité peut être effectué directement, c'est-à-dire sans décaper la couche de liaison et l'émail d'isolation. Les fils magnétiques collables présentant une résistance élevée à la température peuvent être décapés mécaniquement, chimiquement dans un bain de sel ou au laser.
Dans le cas très rare où le fil auto-liant est enroulé sur une bobine, le contact dépend fortement des propriétés du formeur de bobine respectif. KUK peut vous conseiller sur le contact de votre bobine autoportante.
Quelles sont les limites des bobines autoportantes ?
Du point de vue d'un fabricant de bobines, beaucoup de choses sont possibles dans la production de bobines autoportantes. Il est possible de réaliser d'innombrables formes spéciales telles que des courbures sur l'ensemble de la bobine, des extrémités courbées ou des parcours coniques. En ce qui concerne le fil, différentes sections transversales sont également possibles (fil plat, fil en biais). Les bobines autoportantes telles que la bobine alpha (bobine brevetée KUK), dont les fils de départ et d'arrivée se trouvent sur le diamètre extérieur, sont particulièrement peu encombrantes. Les formes cylindriques, qui correspondent à une conception standard, nécessitent normalement le moins d'efforts de fabrication et sont donc avantageuses en termes de coûts. Pour la phase de développement, il est essentiel que les spécifications les plus nécessaires soient disponibles afin que les compromis éventuels puissent être rapidement clarifiés lors de la co-ingénierie avec le fabricant de bobines.
Inconvénient des bobines auto-adhésives
L'inconvénient des bobines d'air auto-adhésives est lié aux extrémités volantes du fil, qui empêchent tout traitement automatisé ultérieur. En raison des coûts d'une formeuse de bobines ou des investissements en outils associés, cette circonstance ne joue un rôle qu'à partir d'une taille de série d'environ 10 000 pièces. Dans ce cas, il faut trouver un compromis entre l'encombrement, l'investissement dans une formeuse de bobines et un temps de cycle plus court grâce à un degré d'automatisation plus élevé. La limite de 10 000 pièces doit être considérée comme une règle empirique ; elle dépend en fin de compte des exigences de chaque projet. Par exemple, en fonction de la forme de la bobine requise, il peut être judicieux de produire des séries beaucoup plus importantes sous forme de bobines auto-adhésives. D'autre part, l'impression 3D ouvre de plus en plus de nouvelles possibilités dans la production de formeurs de bobines, ce qui rend cette option concevable pour des séries plus petites également.
Processus de collage : Quatre méthodes courantes pour la production de bobines auto-adhésives
1. Collage à l'air chaud
La cuisson à l'air chaud pendant l'enroulement présente l'avantage de ne pas nécessiter de processus de collage en aval. Le collage à l'air chaud est rentable et est principalement utilisé pour les diamètres de fil inférieurs à 0,200 mm.
2. Collage au four
Une fois les bobines enroulées, l'unité est chauffée dans un four, ce qui fait fondre le vernis de cuisson et lie les spires adjacentes.
3. Collage par résistance
Le soudage par résistance est similaire au soudage au four, sauf que la chaleur est générée par le flux de courant à travers les bobines formées. La durée, la tension et l'intensité dépendent de l'application.
4. Collage au solvant
Certains émaux bondcoat peuvent être activés par l'application de certains solvants pendant ou après l'enroulement de la bobine. Le solvant peut être appliqué sur le fil à l'aide d'une mèche pendant le processus d'enroulement, ou les bobines finies peuvent être immergées dans un bain de solvant après l'enroulement. Dans les deux cas, l'unité doit être chauffée à nouveau pour éliminer le solvant restant et achever le collage des bobines.
Applications des bobines auto-adhésives
Les bobines auto-adhésives sont pratiques lorsque l'espace est limité dans une application et qu'il n'est pas possible d'installer une bobine. Par ailleurs, dans certains cas, il est utile d'enrouler un fil magnétique collable sur une bobine. Les bobines auto-liantes servent également à rapprocher le plus possible le bobinage du métal dans le circuit, ce qui leur confère de plus grandes capacités magnétiques.
Les bobines autolubrifiantes sont utilisées, entre autres, pour des applications dans la technologie médicale ou dans le domaine militaire, où il faut utiliser un maximum de cuivre dans un minimum d'espace, afin d'augmenter les performances d'un moteur linéaire, par exemple. En outre, on trouve des bobines à vernis cuit dans les capteurs, dans les bobines d'entraînement des moteurs, dans les applications RFID, dans les serrures magnétiques ainsi que dans les circuits d'isolation audio et de fréquence. Les bobines autoportantes sont également largement utilisées pour l'accord à haute fréquence, la suppression des interférences et les selfs d'onduleur à haute saturation.
Quel fil émaillé autoportant et quelle méthode de collage pour votre application ?
Les fils auto-émaillés se distinguent par la base chimique de leur revêtement, mais surtout par leurs propriétés thermiques et techniques ainsi que par le procédé de collage choisi. KUK ou un fabricant de fils comme Elektrisola peuvent vous conseiller individuellement.
Conclusion
La décision d'utiliser ou non une bobine auto-adhésive dépend du projet ; pour de nombreuses bobines, cette décision sera probablement influencée par l'espace nécessaire à la finition du composant et par les quantités requises. Le choix d'une bobine auto-adhésive se traduit généralement par des coûts moins élevés et des temps de traitement plus courts pour les petites quantités :
- L'élimination de plusieurs étapes du processus permet de réduire le temps de séchage, ce qui permet une intégration plus rapide dans la chaîne de production.
- L'élimination de plusieurs étapes du processus permet d'économiser du temps de séchage, ce qui permet une intégration plus rapide dans la chaîne de production.
- L'utilisation, le stockage et l'élimination de certains composés organiques volatils (COV) sont éliminés.
D'un autre côté, l'effort de montage supplémentaire dû aux extrémités volantes des fils doit être pris en compte pour les séries plus importantes. En règle générale, cela s'applique à des quantités d'environ 10 000 bobines d'air autocollantes ou plus.
Les analyses ci-dessus sont des résultats moyens et ne sont pas définitives pour chaque projet individuel. Il est toujours préférable de discuter des spécifications et des exigences avec un fabricant de serpentins sur mesure tel que KUK Group. Vous pouvez avoir une conception ou une application spécifique qui nécessite un serpentin auto-adhésif ou un serpentin autoportant pour obtenir une forme désirée ou un petit facteur de forme. KUK se fera un plaisir de vous conseiller.
Sources connexes :
Elektrisola
Furukawa
