基于扁状导线的变压器线圈卷绕系统与工作方法

技术领域

本发明属于变压器领域。

背景技术

变压器磁芯上的扁铜线线圈一般应用于高电流的场景，这种扁铜线的截面积往往较大，基于扁铜线的变压器线圈在卷绕的过程中，扁铜线卷绕成线圈的过程中会发生较大弯曲形变，附着在扁铜线外表面的绝缘漆存在脱落的可能，为了保证线圈相邻两圈之间的绝缘性，在现有的做法中，为了杜绝相邻两圈之间发生窜电的情形，一般是在卷绕扁铜线的过程中，使任意两圈之间均保持较大的间距，而且通过多个分隔装置进行分隔，如：CN202111317454.8一种大型电力变压器自粘组合导线线圈的股间短路故障修复方法、CN200320122651.5空气等离子弧切割机中的变压器，等现有专利的记载；这种方式虽然杜绝相邻两圈之间发生窜电的可能，但也存在使线圈占用的较大的空间的问题，因此有必要设计一种工艺系统使相邻两圈之间能相互紧挨，且保证相互之间的绝缘性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于扁状导线的变压器线圈卷绕系统与工作方法，使相邻两圈铜导线之间能相互紧挨，且保证相互之间的绝缘性

技术方案：为实现上述目的，本发明的基于扁状导线的变压器线圈卷绕系统，包括安装在旋转夹具上的柱状磁芯；还包括扁状铜导线储线卷引出的水平扁铜导线，还包括夹在水平扁铜导线两侧的至少一对引导轮，轴线位移装置能带动各所述引导轮同步沿柱状磁芯的轴线方向平移，从而使水平扁铜导线跟随引导轮沿柱状磁芯的轴线方向偏移；

各所述引导轮沿柱状磁芯的轴线方向的匀速平移的同时，配合上柱状磁芯的匀速旋转，使扁状铜导线储线卷所引出水平扁铜导线呈螺旋状卷绕在柱状磁芯外形成扁铜线螺旋线圈。

进一步的，所述柱状磁芯的一侧平行设置有导轨，所述导轨上有滑块，所述滑块连接有导线理线机构，所述导线理线机构随所述滑块同步位移；导线理线机构能将形成扁铜线螺旋线圈的任意相邻两圈之间相互紧靠，且使形成扁铜线螺旋线圈的任意相邻两圈之间均通过一层隔离胶带隔离，使扁铜线螺旋线圈的任意相邻两圈之间均形成由隔离胶带填充的隔离胶带填充缝隙。

进一步的，扁铜线螺旋线圈上与水平扁铜导线直接相连的一圈记为线圈末尾圈，与所述线圈末尾圈相邻的一圈记为线圈次末尾圈；

所述导线理线机构包括固定在滑块上的连接座，所述连接座通过视觉相机支撑臂固定安装视觉相机，线圈末尾圈与线圈次末尾圈之间的隔离胶带填充缝隙与所述视觉相机的镜头对应，所述视觉相机的镜头能拍摄到所述线圈末尾圈与线圈次末尾圈之间的隔离胶带填充缝隙。

进一步的，线圈末尾圈远离线圈次末尾圈的一侧面记为为胶带附着面；

所述导线理线机构还包括固定在连接座上的伸缩器，所述伸缩器的一对伸缩杆与柱状磁芯的轴线平行，各伸缩杆末端同轴心固定连接有弹簧限位座，各弹簧限位座远离伸缩杆的一侧同轴心固定连接有浮动导杆，还包括浮动滑块，两所述浮动导杆分别活动穿过浮动滑块上的两导孔；所述浮动滑块上固定连接有胶带卷轴臂，所述胶带卷轴臂的末端固定连接有卷轴，所述卷轴外通过轴承转动安装有隔离胶带卷；所述浮动导杆上套有弹簧，所述弹簧对浮动滑块产生弹性推力，从而使隔离胶带卷的外圈与所述线圈末尾圈的胶带附着面相切并形成一定的顶压力，隔离胶带卷上拉出隔离胶带的粘接面粘附在胶带附着面。

进一步的，还包括与伸缩杆平行的浮动臂，浮动臂的一端通过连接件固定连接所述弹簧限位座，所述浮动臂的末端固定连接有理线锤击块，所述理线锤击块靠近线圈末尾圈的一侧面为锤击拟合面，所述锤击拟合面与胶带附着面相适应，所述伸缩杆的伸出能使锤击块的锤击拟合面运动至贴合并锤击胶带附着面。

进一步的，所述理线锤击块上固定有导孔座，所述导孔座上的一对导向孔中活动穿过有与浮动导杆平行的一对导向杆，一对导向杆靠近线圈末尾圈的一端固定连接有浮动梁，所述浮动梁下侧通过轴承转动安装有辊轮，所述导向杆外套有预压弹簧，所述预压弹簧对浮动梁形成弹性顶压力，在预压弹簧的作用下，辊轮与粘附在胶带附着面的隔离胶带的背面相切，从而将隔离胶带更加紧密的粘附在胶带附着面上。

进一步的，所述锤击拟合面的中部设置有辊轮隐藏槽，当伸缩杆的伸出能使锤击块的锤击拟合面运动至贴合胶带附着面时，所述预压弹簧进一步压缩，使辊轮卡入辊轮隐藏槽中。

进一步的，基于扁状导线的变压器线圈卷绕系统的工作方法，其特征在于：线圈卷绕过程中可能会出现以下三种情况：

第一种情况：当视觉相机的镜头持续拍摄的线圈末尾圈与线圈次末尾圈之间的隔离胶带填充缝隙宽度与隔离胶带卷上拉出隔离胶带的厚度基本一致时，不进行干预；

第二种情况：当视觉相机的镜头持续拍摄的线圈末尾圈与线圈次末尾圈之间的隔离胶带填充缝隙宽度变为零、或比隔离胶带卷上拉出隔离胶带的厚度明显小时，立即暂停维护；

第三种情况：当视觉相机的镜头持续拍摄的线圈末尾圈与线圈次末尾圈之间的隔离胶带填充缝隙宽度比隔离胶带卷上拉出隔离胶带的厚度大时，此时立即控制伸缩杆快速伸出和缩回，使锤击块的锤击拟合面运动至贴合并锤击胶带附着面后迅速脱离胶带附着面；如果“第三种情况”连续出现时，适应性的调高柱状磁芯的转速。

有益效果：本发明的工艺系统使卷绕形成的扁铜线螺旋线圈的任意相邻两圈之间均形成由隔离胶带填充的隔离胶带填充缝隙；使相邻两圈铜导线之间能相互紧挨，且保证相互之间的绝缘性；在视觉相机的配合下能实时的处理“第一种情况”、“第二种情况”和“第三种情况”。

附图说明

附图1为装置的整体结构示意图；

附图2为附图1的标记3处的放大示意图；

附图3为附图2的另一视角示意图；

附图4为理线锤击块处的局部结构示意图；

附图5为附图4的拆卸示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至5所示的基于扁状导线的变压器线圈卷绕系统，包括安装在旋转夹具上的柱状磁芯9，旋转夹具驱动柱状磁芯9沿轴线转动，柱状磁芯9的外表面包覆有绝缘层。

如图1，还包括扁铜导线储线卷，扁状铜导线储线卷引出水平扁铜导线10，还包括夹在水平扁铜导线10两侧的至少一对引导轮11，位移装置能带动各引导轮11同步沿柱状磁芯9的轴线方向平移，从而使水平扁铜导线10跟随引导轮11沿柱状磁芯9的轴线方向偏移。

各引导轮11沿柱状磁芯9的轴线方向的匀速平移，在配合上柱状磁芯9的匀速旋转，使扁状铜导线储线卷所引出水平扁铜导线10呈螺旋状卷绕在柱状磁芯9外形成扁铜线螺旋线圈7。

柱状磁芯9的一侧平行设置有导轨1，导轨1上安装有由丝杆驱动的丝杆滑块2，丝杆滑块2连接有导线理线机构3，导线理线机构3随丝杆滑块2同步位移；导线理线机构3能将形成扁铜线螺旋线圈7的任意相邻两圈之间相互紧靠，且形成扁铜线螺旋线圈7的任意相邻两圈之间均通过一层隔离胶带隔离，隔离胶带的带体材质为耐热绝缘的EPDM，使扁铜线螺旋线圈7的任意相邻两圈之间均形成由胶带填充的隔离胶带填充缝隙4。

扁铜线螺旋线圈7上与水平扁铜导线10直接相连的一圈记为线圈末尾圈7a，与线圈末尾圈7a相邻的一圈记为线圈次末尾圈7b；线圈末尾圈7a远离线圈次末尾圈7b的一侧面为胶带附着面8。

如图2和3；导线理线机构3包括固定在丝杆滑块2上的连接座17，连接座17上固定连接有横向的视觉相机支撑臂18，视觉相机支撑臂18的末端固定安装有视觉相机20，线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4与视觉相机20的镜头21对应，视觉相机20的镜头21能拍摄到线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4。

导线理线机构3还包括固定在连接座17上的伸缩器16，伸缩器16的一对伸缩杆22与柱状磁芯9的轴线平行，各伸缩杆22末端同轴心固定连接有弹簧限位座23，各弹簧限位座23远离伸缩杆22的一侧同轴心固定连接有浮动导杆30，还包括浮动滑块19，两浮动导杆30分别活动穿过浮动滑块19上的两导孔26；浮动滑块19上固定连接有胶带卷轴臂15，胶带卷轴臂15的末端固定连接有卷轴14，卷轴14外通过轴承13转动安装有隔离胶带卷12；浮动导杆30上套有弹簧24，弹簧24对浮动滑块19产生弹性推力，从而使隔离胶带卷12的外圈与线圈末尾圈7a的胶带附着面8相切并形成一定的顶压力，隔离胶带卷12上拉出隔离胶带的粘接面粘附在胶带附着面8。

还包括与伸缩杆22平行的浮动臂25，浮动臂25的一端通过连接件固定连接弹簧限位座23，浮动臂25的末端固定连接有理线锤击块27，理线锤击块27靠近线圈末尾圈7a的一侧面为锤击拟合面28，锤击拟合面28与胶带附着面8相适应，伸缩杆22的伸出能使锤击块27的锤击拟合面28运动至贴合并锤击胶带附着面8。

如图4和5，理线锤击块27上固定有导孔座39，导孔座39上的一对导向孔35中活动穿过有与浮动导杆30平行的一对导向杆34，一对导向杆34靠近线圈末尾圈7a的一端固定连接有浮动梁32，浮动梁32下侧通过轴承转动安装有辊轮29，导向杆34外套有预压弹簧33，预压弹簧33对浮动梁32形成弹性顶压力，在预压弹簧33的作用下，辊轮29与粘附在胶带附着面8的隔离胶带的背面相切，从而将隔离胶带更加紧密的粘附在胶带附着面8上；锤击拟合面28的中部设置有辊轮隐藏槽31，当伸缩杆22的伸出能使锤击块27的锤击拟合面28运动至贴合胶带附着面8时，预压弹簧33进一步压缩，使辊轮29卡入辊轮隐藏槽31中。

线圈卷绕过程：各引导轮11沿柱状磁芯9的轴线方向的匀速平移，使扁状铜导线储线卷所引出水平扁铜导线10跟随引导轮11沿柱状磁芯9的轴线方向匀速偏移，与此同时旋转夹具带动所夹持的柱状磁芯9旋转，使水平扁铜导线10呈螺旋状逐渐卷绕在柱状磁芯9外，形成圈数逐渐变多的扁铜线螺旋线圈7；所形成的扁铜线螺旋线圈7的圈数逐渐变多的过程中，通过实时控制丝杆滑块2，使导线理线机构3整体适应性的沿导轨1平移，使随导线理线机构3同步位移的视觉相机20的镜头21始终持续拍摄线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4，并通过机器视觉系统实时判断线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4的宽度。

水平扁铜导线10呈螺旋状逐渐卷绕在柱状磁芯9外的过程中，隔离胶带卷12的外圈在弹簧24的弹力下与胶带附着面8相切并形成一定的顶压力，与此同时隔离胶带卷12上拉出隔离胶带连续粘附在胶带附着面8上，并随扁铜线螺旋线圈7沿螺旋路径行进，与此同时，在预压弹簧33的作用下，辊轮29与粘附在胶带附着面8的隔离胶带的背面相切滚动，从而将隔离胶带更加紧密的粘附在胶带附着面8上；从而使形成扁铜线螺旋线圈7的任意相邻两圈之间均通过一层隔离胶带隔离，使所形成的扁铜线螺旋线圈7的任意相邻两圈之间均形成由胶带填充的隔离胶带填充缝隙4。

上述线圈卷绕过程中可能会出现以下三种情况：

第一种情况：当视觉相机20的镜头21持续拍摄的线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4宽度与隔离胶带卷12上拉出隔离胶带的厚度一致或大致一致时，说明线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间为相互紧挨的状态，且线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间通过隔离胶带绝缘隔离；此状态为正常状态，不需要进行干预，保持运行即可，此状态下锤击块27的锤击拟合面28始终与胶带附着面8保持一定的间距，从而使扁铜线螺旋线圈7能顺畅的卷绕，直至一个完整的扁铜线螺旋线圈7形成。

第二种情况：当视觉相机20的镜头21持续拍摄的线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4宽度变为零、或比隔离胶带卷12上拉出隔离胶带的厚度明显要小时，说明线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间为相互紧挨的状态，且线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间已经没有隔离胶带绝缘隔离，说明隔离胶带卷12上拉出隔离胶带发生了断裂、断带等情况，需要立即暂停维护。

第三种情况：当视觉相机20的镜头21持续拍摄的线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间的隔离胶带填充缝隙4宽度比隔离胶带卷12上拉出隔离胶带的厚度大时，说明线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间没有相互紧挨，此时立即控制伸缩器16，伸缩杆22快速伸出和缩回，使锤击块27的锤击拟合面28运动至贴合并锤击胶带附着面8后迅速脱离胶带附着面8，为了避免运动干涉，锤击块27的锤击拟合面28运动至贴合并胶带附着面8时，预压弹簧33进一步受到压缩，使辊轮29卡入辊轮隐藏槽31中，线圈末尾圈7a在锤击块27的锤击下做靠近线圈次末尾圈7b的运动，使线圈末尾圈7a与线圈次末尾圈7b之间进入相互紧挨的状态；

如果“第三种情况”是偶发情况，则保持原有参数继续运行即可；如果“第三种情况”连续出现时，说明已形成的扁铜线螺旋线圈7的螺旋距已经偏大，适应性的调高柱状磁芯9的转速，从而适应性的降低所形成的扁铜线螺旋线圈7的螺旋距，直至“第三种情况”不在连续出现。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。