一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法及其装置与流程

1.本发明涉及变压器生产技术领域，尤其是一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法及其装置。


背景技术：

2.立体卷铁心变压器是一种节能型电力变压器，它创造性地改革了传统电力变压器的叠片式磁路结构和三相布局，使产品性能更为优化。由于立体卷铁心的结构特点，无法使用与叠片式铁心结构类似的绕组套装方式(即将线圈绕制完成后，再将线圈套入铁心的生产工艺)，立体卷铁心必须通过根据不同产品定制的绕线设备将绕组绕制在铁心上。目前常见的立体卷铁心箔式绕组绕制方法是根据不同产品的铁心及绕组尺寸定制绕线设备，然后通过此绕线设备将箔式绕组绕制在铁心上。此绕制方法存在工装设备投入高、生产周期长、降低生产效率、生产工序较多等问题，而且这种绕制方法会使箔式绕组与铁心之间存在一个空气间隙，影响了变压器的散热性能和抗短路能力。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法及其装置，用以提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制的自动化程度，降低生产成本，保证立体卷铁心变压器的绕线效率和线圈质量。
4.本发明解决其问题所采用的技术方案是：
5.本发明的第一方面，一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法，包括如下步骤：提供立体卷铁心，所述立体卷铁心包括多个铁心芯柱；提供绝缘层，将所述绝缘层设置在所述铁心芯柱的外壁上；提供多个料筒，多个所述料筒上分别缠绕有箔导体、层间绝缘体和端部绝缘体；把转动组件套设在所述绝缘层的外侧；将多个所述料筒设置在所述转动组件上；将所述箔导体、所述层间绝缘体和所述端部绝缘体的一端固定在所述绝缘层上；在所述箔导体与所述绝缘层连接的一端设置内引线部；连接并启动驱动装置，所述驱动装置驱动所述转动组件转动，进而带动所述料筒绕所述铁心芯柱转动，所述箔导体、所述层间绝缘体和所述端部绝缘体均以所述铁心芯柱为中心轴绕制在所述绝缘层的外壁上形成线圈本体；在所述箔导体远离所述内引线部的一端设置外引线部。
6.上述立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法至少具有以下的有益效果：把转动组件套设在铁心芯柱的外侧，并带动多个料筒对铁心芯柱进行绕线操作，有效地缩小线圈本体与铁心芯柱之间的间隙，既简化了箔式线圈绕制过程中依靠人工控制的工序，也减少了铜材和绝缘材料的用量，降低变压器生产成本；同时提高线圈本体与铁心芯柱的热交换效率，增强变压器的抗短路能力，减少线圈本体在受径向电动力情况下的变形量，提高立体卷铁心变压器的稳定性；转动组件和料筒能适用于不同尺寸的铁心芯柱，有效地减少绕线工装设备的积存，缩短立体卷铁心变压器的生产周期。
7.进一步，所述绝缘层包覆或涂设在所述铁心芯柱的外壁上。这种结构保证了绝缘
层能紧贴铁心芯柱，有效地控制线圈本体与铁心芯柱之间的间隙，也保证了线圈本体与铁心芯柱之间的绝缘性能。
8.进一步，所述线圈本体的内壁与所述绝缘层的外壁之间的间距为0
‑
1.5mm。这种结构有利于提升线圈本体与铁心芯柱之间的热交换效率，降低立体卷铁心变压器的线圈本体的温升；同时也有效地减小线圈本体与铁心芯柱之间的间隙，增强变压器的抗短路能力，减少了线圈本体在受径向电动力情况下的变形量，提高了立体卷铁心变压器的稳定性。
9.进一步，把转动组件套设在所述绝缘层的外侧后，调整所述转动组件的水平度，并检查所述转动组件的转动顺畅度；通过固定块把所述转动组件固定在外设上。通过调整转动组件的水平度，确保转动组件的转动顺畅度，能保证绕线材料保持特定的角度缠绕在铁心芯柱上，避免转动组件发生连接不当的情况影响立体卷铁心变压器的绕线效率和线圈质量。
10.进一步，所述箔导体、所述层间绝缘体和所述端部绝缘体为单层结构；缠绕有所述箔导体、所述层间绝缘体和所述端部绝缘体的所述料筒的数量根据所述线圈本体的性能需求进行调整。通过调整料筒的数量，能灵活地改变箔导体、层间绝缘体和端部绝缘体的缠绕厚度，以适应不同性能需求的线圈本体，提高立体卷铁心变压器的生产效率。
11.进一步，所述箔导体、所述层间绝缘体和所述端部绝缘体为多层结构；所述箔导体、所述层间绝缘体和所述端部绝缘体的层数根据所述线圈本体的性能需求进行调整。通过调整箔导体、层间绝缘体和端部绝缘体的层数，能灵活地改变箔导体、层间绝缘体和端部绝缘体的缠绕厚度，以适应不同性能需求的线圈本体，提高立体卷铁心变压器的生产效率。
12.本发明的第二方面，一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置，包括转动组件、驱动装置和多个上料组件；所述转动组件上设有与铁心芯柱配合的通孔，所述转动组件围绕所述通孔设有齿轮板和轨道环，所述齿轮板和所述轨道环通过固定块固定连接；所述上料组件包括料筒和张力装置，所述料筒与所述转动组件活动连接；所述驱动装置的驱动端与所述齿轮板连接。
13.上述立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置至少具有以下的有益效果：通过转动组件和上料组件，缠绕在料筒上的绕线材料能随着齿轮板的转动，稳定、快速地向外传送，提高了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性和绕线效率；通过设置通孔，便于转动组件套设在铁心芯柱上并对铁心芯柱进行绕线操作，提高立体卷铁心变压器的绕线效率；通过设置轨道环和张力装置，避免料筒在转动过程中发生位移和脱位的情况，保证了线圈的质量，提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制的自动化程度。
14.进一步，所述张力装置位于所述料筒内；所述张力装置包括顶杆、弹簧和与所述料筒贴合的摩擦块，所述弹簧的两端分别贴合所述顶杆和所述摩擦块。通过设置弹簧和摩擦块，当在料筒在齿轮板的带动下转动时，摩擦块与料筒产生摩檫力，进而使料筒对绕线材料施加张力，避免发生绕线材料发生脱位的情况，保证了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性。
15.进一步，所述料筒的至少一端连接有所述转动组件；所述料筒通过连接部插入所述齿轮板内与所述转动组件活动连接。通过设置连接部，提高了料筒与转动组件的连接稳定性和拆卸便利性，保证了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性。
16.进一步，所述齿轮板和所述轨道环均为由多个部件组合形成圆环状的结构。这种
结构便于对转动组件进行安装和拆卸，提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的使用便利性。
17.上述立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的有益效果是：通过转动组件和上料组件，缠绕在料筒上的绕线材料能随着齿轮板的转动，稳定、快速地向外传送，提高了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性和绕线效率；通过设置通孔，便于转动组件套设在铁心芯柱上并对铁心芯柱进行绕线操作，提高立体卷铁心变压器的绕线效率；通过设置轨道环和张力装置，避免料筒在转动过程中发生位移和脱位的情况，保证了线圈的质量，提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制的自动化程度；通过设置弹簧和摩擦块，当在料筒在齿轮板的带动下转动时，摩擦块与料筒产生摩檫力，进而使料筒对绕线材料施加张力，避免发生绕线材料发生脱位的情况，保证了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1为本发明实施例一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的结构图；
21.图2为本发明实施例另一实施例中一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的结构图；
22.图3为图1中立体卷铁心和线圈本体的结构图；
23.图4为图1中转动组件的结构分解图；
24.图5为图1中上料组件的侧视图；
25.图6为图1中上料组件的结构分解图。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体
含义。
30.本发明实施例还提供了一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法，包括如下步骤：提供立体卷铁心400，立体卷铁心400包括多个铁心芯柱410；提供绝缘层420，将绝缘层420设置在铁心芯柱410的外壁上；提供多个料筒310，多个料筒310上分别缠绕有箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313；把转动组件100套设在绝缘层420的外侧；将多个料筒310设置在转动组件100上；将箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的一端固定在绝缘层420上；在箔导体311与绝缘层420连接的一端设置内引线部430；连接并启动驱动装置，驱动装置驱动转动组件100转动，进而带动料筒310绕铁心芯柱410转动，箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313均以铁心芯柱410为中心轴绕制在绝缘层420的外壁上形成线圈本体440；在箔导体311远离内引线部430的一端设置外引线部450。
31.把转动组件100套设在铁心芯柱410的外侧，并带动多个料筒310对铁心芯柱410进行绕线操作，有效地缩小线圈本体440与铁心芯柱410之间的间隙，既简化了箔式线圈绕制过程中依靠人工控制的工序，也减少了铜材和绝缘材料的用量，降低变压器生产成本；同时提高线圈本体440与铁心芯柱410的热交换效率，增强变压器的抗短路能力，减少线圈本体440在受径向电动力情况下的变形量，提高立体卷铁心变压器的稳定性；转动组件100和料筒310能适用于不同尺寸的铁心芯柱410，有效地减少绕线工装设备的积存，缩短立体卷铁心变压器的生产周期。
32.另一个实施例，绝缘层420包覆或涂设在铁心芯柱410的外壁上。这种结构保证了绝缘层420能紧贴铁心芯柱410，有效地控制线圈本体440与铁心芯柱410之间的间隙，也保证了线圈本体440与铁心芯柱410之间的绝缘性能。
33.另一个实施例，线圈本体440的内壁与绝缘层420的外壁之间的间距为0
‑
1.5mm。这种结构有利于提升线圈本体440与铁心芯柱410之间的热交换效率，降低立体卷铁心变压器的线圈本体440的温升；同时也有效地减小线圈本体440与铁心芯柱410之间的间隙，增强变压器的抗短路能力，减少了线圈本体440在受径向电动力情况下的变形量，提高了立体卷铁心变压器的稳定性。另外，这种立体卷铁心变压器结构具备很强抗短路能力，无须在铁心芯柱410和线圈本体440之间填充支撑件，既简化生产工序，又节约材料成本。
34.另一个实施例，把转动组件100套设在绝缘层420的外侧后，调整转动组件100的水平度，并检查转动组件100的转动顺畅度；通过固定块140把转动组件100固定在外设上。通过调整转动组件100的水平度，确保转动组件100的转动顺畅度，能保证绕线材料保持特定的角度缠绕在铁心芯柱410上，避免转动组件100发生连接不当的情况影响立体卷铁心变压器的绕线效率和线圈质量。在本实施例中，固定块140上设有用于连接外部设备的安装部141，便于对转动组件100与外设进行定位安装。
35.另一个实施例，箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313为单层结构；缠绕有箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的料筒310的数量根据线圈本体440的性能需求进行调整。通过调整料筒310的数量，能灵活地改变箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的缠绕厚度，以适应不同性能需求的线圈本体440，提高立体卷铁心变压器的生产效率。
36.另一个实施例，箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313为多层结构；箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的层数根据线圈本体440的性能需求进行调整。通过
调整箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的层数，能灵活地改变箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的缠绕厚度，以适应不同性能需求的线圈本体440，提高立体卷铁心变压器的生产效率。
37.在其他实施例中，料筒310上绕制的箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313由一张或多张组合形成，其绕制材料的张数根据线圈本体440厚度和性能需求进行调整。这样就能避免在绕制额定电流较大的线圈本体440时，需要缠绕较厚的箔导体311，增大线圈本体440绕制难度；由于箔导体311的厚度越大，成型越困难，箔导体311的尺寸偏差越大，通过多层箔导体311进行叠放，能有效避免较厚的箔导体311带来的出线毛刺起皮等质量问题，保证立体卷铁心变压器的缠绕质量。
38.另一个实施例，设置外引线部450后，还要对线圈本体440进行相关的绝缘处理，并完成立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制生产。比如，在外引线部450和线圈本体440的外侧缠绕绝缘材料，以保证线圈本体440的绝缘性能，并提高在运输和安装过程中箔式线圈的防护性能，避免发生变形、损坏的情况。
39.参照图1至图4，本发明实施例还提供了一种立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置，包括转动组件100、驱动装置和多个上料组件300；转动组件100上设有与铁心芯柱410配合的通孔110，转动组件100围绕通孔110设有齿轮板120和轨道环130，齿轮板120和轨道环130通过固定块140固定连接；上料组件300包括料筒310和张力装置320，料筒310与转动组件100活动连接；驱动装置的驱动端与齿轮板120连接。
40.通过转动组件100和上料组件300，缠绕在料筒310上的绕线材料能随着齿轮板120的转动，稳定、快速地向外传送，提高了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性和绕线效率；通过设置通孔110，便于转动组件100套设在铁心芯柱410上并对铁心芯柱410进行绕线操作，提高立体卷铁心变压器的绕线效率；通过设置轨道环130和张力装置320，避免料筒310在转动过程中发生位移和脱位的情况，保证了线圈的质量，提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制的自动化程度。
41.在本实施例中，驱动装置的驱动端能通过齿轮、带轮等结构与齿轮板120传动连接，以保证驱动装置驱动齿轮板120转动的稳定性。
42.参照图5和图6，另一个实施例，张力装置320位于料筒310内；张力装置320包括顶杆321、弹簧322和与料筒310贴合的摩擦块323，弹簧322的两端分别贴合顶杆321和摩擦块323。通过设置弹簧322和摩擦块323，当在料筒310在齿轮板120的带动下转动时，摩擦块323与料筒310产生摩檫力，进而使料筒310对绕线材料施加张力，避免发生绕线材料发生脱位的情况，保证了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性。
43.另一个实施例，料筒310的至少一端连接有转动组件100；料筒310通过连接部330插入齿轮板120内与转动组件100活动连接。通过设置连接部330，提高了料筒310与转动组件100的连接稳定性和拆卸便利性，保证了立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的上料稳定性。
44.另一个实施例，齿轮板120和轨道环130均为由多个部件组合形成圆环状的结构。这种结构便于对转动组件100进行安装和拆卸，提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的使用便利性。
45.另一个实施例，料筒310的上下端均设有挡板340。通过设置挡板340，便于料筒310
更好地对绕线材料进行存储和导向，提高立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置的稳定性。
46.另一个实施例，转动组件100还包括托板150；托板150围绕通孔110套设在齿轮板120的上端。通过设置托板150，有效减小绕线材料与齿轮板120之间摩擦，提高转动组件100的使用寿命。
47.另一个实施例，本发明提供的立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制装置除了使用如图1所示的立式绕制外，亦可使用如图2所示的卧式绕制。其中，选用如图2所示的卧式绕制时，需要在料筒310的两端设置转动组件100，以保证料筒310能平稳地旋转。而立式绕制与卧式绕制相比，其特点是铁心芯柱410的长度方向垂直于水平面，其好处在于能有效减少铁心芯柱410与线圈本体440的翻转次数，提高变压器在生产过程中的安全性。
48.下面对本发明的工作原理做进一步说明。
49.在生产前，首先根据箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的高度，选择不同尺寸的料筒310，按设计需求分别将不同层数的箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313绕制在对应的料筒310上，使绕线材料的上下端均能贴合挡板340；然后根据立体卷铁心变压器的箔式线圈的规格需求，选择对应规格的转动组件100以及对应数量的料筒310，保证线圈本体440的直径小于通孔110的直径；在铁心芯柱410的外壁上包覆或涂设绝缘层420；把齿轮板120、轨道环130和托板150等部件进行拆分，并依次套设在绝缘层420的外侧，并通过固定块140固定连接齿轮板120和轨道环130；调整转动组件100的水平度，并检查转动组件100的转动顺畅度；通过安装部141把固定块140固定安装在外部设备上，保证转动组件100与绝缘层420的同心度；将绕制有箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的料筒310按顺序放置并通过连接部330插入齿轮板120内与转动组件100活动连接；将箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313的一端固定在绝缘层420上，然后把内引线部430设置在绝缘层420的外壁上；启动驱动装置，转动组件100转动并带动料筒310绕铁心芯柱410转动；箔导体311沿绝缘层420绕制形成的线圈夹持内引线部430；另外，层间绝缘体312和端部绝缘体313也以铁心芯柱410为中心轴绕制在绝缘层420的外壁上形成线圈本体440。在绕制过程中，料筒310在转动组件100的带动下绕铁心芯柱410转动的同时，料筒310绕自身的中心轴线转动，摩擦部323与料筒310产生摩檫力，进而使料筒310对绕线材料施加张力，避免发生绕线材料发生脱位的情况，保证箔导体311、层间绝缘体312和端部绝缘体313绕制的稳定性。当线圈本体440达到预设的厚度，或者箔导体311绕制达到预设的圈数，转动组件100停止转动，并在箔导体311远离内引线部430的末端设置外引线部450，对线圈本体440进行绝缘处理，完成立体卷铁心400的绕制。以上箔式线圈绕制操作能对立体卷铁心400的各个铁心芯柱410同时进行，进一步提高了立体卷铁心变压器的加工效率。
50.从以上的描述可以看出，本发明的立体卷铁心变压器的箔式线圈绕制方法及其装置把转动组件100套设在铁心芯柱410的外侧，并带动多个料筒310对铁心芯柱410进行绕线操作，有效地缩小线圈本体440与铁心芯柱410之间的间隙，既简化了箔式线圈绕制过程中依靠人工控制的工序，也减少了铜材和绝缘材料的用量，降低变压器生产成本；同时线圈本体440与铁心芯柱410的热交换效率，增强变压器的抗短路能力，减少线圈本体440在受径向电动力情况下的变形量，提高立体卷铁心变压器的稳定性；转动组件100和料筒310能适用于不同尺寸的铁心芯柱410，有效地减少绕线工装设备的积存，缩短立体卷铁心变压器的生
产周期。
51.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。