CN101312090A - 变压器开口卷铁芯制造设备 - Google Patents

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Abstract

变压器开口卷铁芯制造设备,该设备共包括六个部分,这其中有放料装置、对中装置、送料装置、剪切装置、卷绕装置、液压装置。通过这六个部分的配合运动,使得整台设备在工作时的效率非常高,在操作过程中安全系数很高,而且生产出的产品具有较高的性能。

Description

变压器开口巻铁芯制造设备

所属技术领域

本发明型涉及机械设计及其自动化与变压器设备制造业领域。 背景技术

在我国随着变压器生产制造设备的出现,巻铁芯变压器已有十多年的发展 历史,大部分企业采用的是闭口巻铁芯变压器,由于铁芯的无接缝结构,也产 生了诸多问题,如:制造设备生产能力受限,铁芯线圈绕线时需要专用的绕线 设备,并且要带着铁芯进行绕线,绕线工序困难、复杂、生产效率低。尤其是 无法解决大中型变压器绕线和浸漆工艺。维修方面更是非常困难,变压器线圈 一旦出现故障,就无法从铁芯上取下线圈进行更换,必然造成整个变压器的报 废。近些年来国内部分生产厂家引进了国外的开口巻铁芯制造设备,该设备只 能生产出铁芯芯柱截面为矩形的开口巻铁芯。因此该设备只能生产三相五柱的

电力变压器,容量仅限于500KVA以下的电力变压器。目前国内尚无f,大规模生

产铁芯芯柱截面为圆形的开口巻铁芯的制造设备。

发明内容

本发明型设计了一种可以生产出芯柱截面为圆形或椭圆形的变压器开口 巻铁芯制造设备。该设备可巻绕出三相三柱的平面开口巻铁芯及立体三角形开 口巻铁芯,生产出的铁芯芯柱截面形状为矩形、圆形、阶梯形(外接圆形)、 多边形(外接圆形)、椭圆型、阶梯形(外接椭圆形)、多边形(外接椭圆形)。 该设备生产出的铁芯所装配的变压器完全符合中国电网的要求。

本发明型解决的技术问题所采用的技术方案是:开料机变频调速、缓冲控 制;送料釆用交流伺服电机驱动;剪床气动控制,自动带宽定位系统,精度高、 速度快、毛刺小;硬质合金刀具,使用寿命长;送料巻绕速度同步跟随控制,数控剪切;张力控制系统使绕制的铁芯紧密;无级调节巻绕速度,保持各种状 态下开、关自如;闭口调偏跟踪反馈控制系统,保证绕制料带不偏移;压力逻 辑控制系统,保证绕制后的带料不位移,铁芯不变形;同步响应系统确保开启、 停止瞬间完成;人性化拆卸分离系统,使绕制后的铁芯拆卸方便不变形;触摸 屏人机界面,操作方便。整台设备共包括六个部分,这其中有放料装置、对中 装置、送料装置、剪切装置、巻绕装置、液压装置。放料装置,是一旋转放料 架,通过PLC、变频器与电位器来对电机的转速进行控制,PLC接受电位器发出 的位置信号,经过处理PLC再对变频器和放料偏移步进电机进行控制,使之放 料速度与送料和巻绕速度同步,放料架在直线导轨上左右移动以确保放料装置 中心、对中装置中心、送料装置中心三者一线;对中装置,由高精度步进电机 及直线导轨、气缸、传感器和PLC组成的闭环系统进行控制,当硅钢带经过对 中装置时可确保硅钢带的中心与送料中心、剪切中心、巻绕中心在一条直线上, 整个对中装置可在直线导轨上垂直于硅钢带的亨向移动;送料装置,两个旋转 的橡胶轮上下相对,动力源来自于一伺服电机,橡胶轮通过一传动杆与伺服电 机相连。通过预先设定好的程序处理使送料速度、放料速度、巻绕速度三者同 步,工作时两个旋转的橡胶轮通过位于下方气缸的作用相互压紧,使它们可以 产生足够大的摩擦力以带动硅钢带前进,高精度步进电机带动滚珠丝杠旋转, 从而使送料装置在两直线滑轨上横向移动,以确保硅钢带的中心与送料中心、 剪切中心、巻绕中心在一条直线上;剪切装置,由刀具、上刀架及下刀架、气 缸和剪切对中装置组成,在工作过程中气缸可带动上刀架动作一下,下刀架为 固定不动,硬质合金刀具将硅钢片减断,被减断的硅钢片再经剪切对中装置(在 剪切装置与巻绕装置之间)定位,确保剪切完的硅钢片在巻绕前中心不偏移; 巻绕装置,由同步轮、同步带、气缸、伺服电机、巻轴、芯模、直线导轨组成,在巻绕过程中同步带托着硅钢片进入巻轴,在旋转时由于张紧气缸的作用可以 使同步带绷紧以确保同步带不滑动,也可使同步带紧压着硅钢带以紧贴巻轴, 从而带着硅钢片和巻轴一起旋转,在由伺服电机控制使巻绕速度、放料速度、 送料速度使三者同步,工作时巻轴可在直线导轨上横向移动;液压装置,由四 个液压机组成,它们两两相对围成矩形,作用是将部分巻绕好的铁芯压成矩形, 而有另一部分的铁芯则不需要液压。

本发明新型的有益效果是,在整个生产过程中自动化程度高,而且该设备 的所有操作程序均可由控制面板对其发出指令,对操作人员而言极其方便,而 且生产效率大幅提高,生产过程中采取人机分离工作安全系数大为提高。而且 该设备生产的开口巻铁芯其性能比叠片式铁芯和闭口巻铁芯的更好。该设备生 产的铁芯符合国家提倡变压器生产使用普通材料达到高性能变压器生产的要 求,而且还填补了国内的空白,能够满足迄今为止闭口巻铁芯变压器制造设备 无法实现的工艺要求和标准;能够实现变压器生产流水线,机械化作业强度高, 减少操作人员。 附图说明

下面结合附图和实施例对发明型进一步说明。

图l本发明型的整体视图。

图2本发明型中巻绕装置的视图。

图3本发明型中剪切装置的视图。

图4本发明型中剪切装置的对中装置视图。

图5本发明型中送料装置的视图。

图6本发明型中对中装置的视图。

图7本发明型中放料装置的视图。图8本发明型中液压装置的视图。

图9本发明型巻绕出芯柱截面形状为圆形的平面开口铁芯视图。 图10本发明型巻绕出芯柱截面形状为台阶形(外接圆形)的平面开口铁 芯视图。

图ll本发明型巻绕出芯柱截面形状为多边形(外接圆形)的平面开口铁 芯视图。

图12本发明型巻绕出芯柱截面形状为椭圆形的平面开口铁芯视图。 图13本发明型巻绕出芯柱截面形状为台阶形(外接椭圆形)的平面开口 铁芯视图。

图14本发明型巻绕出芯柱截面形状为多边形(外接椭圆形)的平面开口 铁芯视图。

图15本发明型巻绕出的立体三角形开口铁芯视图。 图16本发明型巻绕出立体三角形开口铁芯芯柱截面形状为椭圆形的芯柱 截面视图。,

图17本发明型巻绕出立体三角形开口铁芯芯柱截面形状为多边形(外接 椭圆形)的芯柱截面视图。

图18本发明型巻绕出立体三角形开口铁芯芯柱截面形状为圆形的芯柱截 面视图。

图19本发明型巻绕出立体三角形开口铁芯芯柱截面形状为多边形(外接

圆形)的芯柱截面视图。

图20、图21、图22、图23本发明型中巻绕装置的巻轴运行轨迹视图。 图1中的各部分的名称:(1)巻绕装置中的张紧气缸(2)同步带(3)巻

绕装置的外框(4)芯模(5)控制面板(6)巻轴(7)剪切装置(8)送料装置(9)气阀位置(10)电控柜(11)对中装置(12)送料装置。 具体实施方式

参见图1、图7,先将曲线硅钢带条料放在放料装置的旋转轴(51)上, 旋转轴的速度是由电位器(47)和电机(48)来控制的,当硅钢带绷得很紧时 电位器会被硅钢带提高,电机的转速会升高。反之当电位器位置低时电机的转 速会降低。参见图6,气缸(44)和(45)同时作用,再由两个摆杆(46)使 得两个气缸相互制约使得中心对称,曲线硅钢带条料在两个拉杆(43)的中心 通过。参见图5,当硅钢带条料经过送料装置时,气缸(40)会通气推动,使 压轮(39)紧压着压轮(38)从而产生足够大的压力以带动硅钢带前行。滚珠 丝杠(41)的转动会带动着送料装置在两直线导轨(42)上移动。参见图3, 带料在硬质合金刀(27)之间通过,当通过一定长度时,气缸(29)会推动上 刀架(28)向下运动,上刀架(28)通过两根导柱(31)相连,下刀架(30) 固定在底座上不动,从而可以剪断硅钢带。参见图4,剪断后的硅钢带会经过 剪切装置的对中装置,硅钢带从滚轮(36)中间通过,气缸(33)会拉动滚轮

(36)使其中心对称,步进电机(32)的转动会带着滚珠丝杠(34)的旋转, 从而带着气缸(33)在直线导轨(37)移动,带料会经过导向板(35)进入到 巻绕装置中。参见图1、图2,硅钢带会随着同步带(2) —起连续巻制在芯模

(23)上,巻轴(25)会带着芯模(23) —起转动,张紧气缸(1)的作用可 以使同步带绷紧以确保同步带不滑动,也可使同步带紧压着硅钢带以紧贴巻 轴,同步带(2)穿过同步轮(13)、 (14)、 (15)、 (17)、 (16)、 (18)、 (19)、

(20)、 (21)、芯模(23)以及同步轮(22)、 (24)。参见图20,工作时矩形 芯模(23)沿着巻轴(25)顺时针旋转,芯模的中心0'始终在x轴上水平运 动并且始终在原点的左边运动,起始运动时芯模的中心0'与坐标轴的原点0相重合。压轮(21)固定不动圆心坐标A (a、 -b);压轮(22)以A点为圆心 r为半径做扇形运动,压轮(22)的起始圆心坐标B (a、 b)。芯模顺时针旋转 的过程中两个边始终紧贴着两个压轮(21)和(22)。参见图21,芯模顺时针 旋转时长边紧压着压轮(22),使得压轮(22)沿着扇形轨迹向x轴正方向运 动,同时芯模的中心0'向x轴的负方向运动。当芯模的第一个拐点T顶住压 轮(22)时(即拐点T与压轮(22)的圆心连线和x轴保持水平),压轮(22) 便运动到x轴正方向的极限位置。芯模继续顺时针旋转,芯模的中心0'还继 续向x轴的负方向运动,同时压轮(22)沿着扇形轨迹向x轴负方向运动,拐 点T顶住压轮(21)时(即拐点T与压轮(21)的圆心A和芯模的中心(V三 点一线),芯模的中心O开始向x轴正方向运动,此时压轮(22)的圆心位置 在起始圆心坐标B (a、 b)的左边。参见图22,芯模继续顺时针旋转,芯模的 中心0'向x轴正方向运动,压轮(22)沿着扇形轨迹向x轴正方向运动,当 压轮(22)运动到起始位置时,芯模的短边与x轴垂直且同时与两轮相切,这 时芯模的中心0'又开始向.x轴负方向运动。参见图23,芯模继续顺时针旋转, 芯模的中心0'向x轴负方向运动,压轮(22)沿着扇形轨迹向x轴正方向运 动,当芯模的第二个拐点P顶住压轮(22)时(即拐点P与压轮(22)的圆心 连线和x轴保持水平),压轮(22)开始沿着扇形轨迹向x轴负方向运动,芯 模的中心0'继续向x轴负方向运动。芯模继续顺时针旋转,拐点P顶住压轮 (21)时(即拐点P与压轮(21)的圆心A和芯模的中心O'三点一线),压 轮(22)运动到x轴负方向的极限位置。同时芯模的中心0'开始向x轴正方 向运动,压轮(22)也开始沿着扇形轨迹向x轴正方向运动。当运动到芯模长 边与x轴垂直时,芯模长边同时与两压轮相切,完成了一次巻绕的运动过程。 参见图8,将部分绕制好的铁芯放在四个液压缸(53)、 (54)、 (55)、 (56)的中心压铁芯四边变成为一个完整的铁芯,四个液压缸固定在一铁板(52)之上, 其中还有一部分铁芯直接便可巻绕生产出而不需要用液压装置。

Claims (10)

1. 变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:整台设备包括六个部分,放料 装置(12)、对中装置(11)、送料装置(8)、剪切装置(7)、巻绕装置、 液压装置。
2. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:巻绕装置中的同步带(2)穿过同步轮(13)、 (14)、 (15)、 (17)、 (16)、 (18)、 (19)、 (20)、 (21)、芯模(23)以及同步轮(22)、 (24),工作时矩形 芯模(23)沿着巻轴(25)顺时针旋转,芯模顺时针旋转两个压轮(21) 和(22)始终紧贴着芯模的边,压轮(21)固定不动,压轮(22)以压 轮(21)的中心为圆心r为半径做扇形运动,芯模(23)在直线导轨上 沿着与硅钢带相平行的方向上移动。
3. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:送料装 置(8)中的气缸(40)推动压轮(39)紧压着压轮(38),滚珠丝杠(41) 的转动会带动着送料装置在两直线导轨(42)沿着垂直于硅钢带的方向 上移动。
4. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:剪切装 置(7)中带料在硬质合金刀(27)之间通过,上刀架(28)通过二根导 柱(31)相连,气缸(29)会推动上刀架(28)向下运动,下刀架(30) 固定在底座上不动。
5. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:剪切装 置的对中装置,硅钢带从滚轮(36)中间通过,气缸(33)会拉动滚轮(36)使中心对称,步进电机(32)的转动会带着滚珠丝杠(34)的旋 转,可以带着气缸(33)在直线导轨(37)移动,带料经过导向板(35)进入到巻绕装置中。
6. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:放料装 置(12)中旋转轴(51)的速度是由电位器(47)和电机(48)来控制 的,硅钢带绷得很紧时电位器(47)会被硅钢带提高,电机(48)的转 速会升高,当电位器(47)位置低时电机(48)的转速会降低。
7. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:对中装 置(11)中的气缸(44)和(45),两个摆杆(46)使得两个气缸(44) 和(45)相互制约使得中心对称,曲线硅钢带条料在两个拉杆(43)的 中心通过。
8. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:液压装 置中四个液压缸(53)、 (54)、 (55)、 (56)固定在一铁板(52)之上, 两两相对围成矩形。
9. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:该设备 可以生产出截面形状为圆形、台阶形(外接圆形)、多边形(外接圆形)、 椭圆形、台阶形(外接椭圆形)、多边形(外接椭圆形)的平面开口巻铁心o
10. 根据权利要求1所述的变压器开口巻铁芯制造设备,其特征是:该设备 可以生产出截面形状为圆形、多边形(外接圆形)、椭圆形、多边形(外 接椭圆形)的立体三角形开口巻铁芯。
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