CN101501794A - 缠绕设备和缠绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于将带状材料绕组应用到变压器铁芯柱上的缠绕设备和方法。该缠绕设备包括相对于所述铁芯柱(30)固定地设置的引导构件(1)和承载带状材料供应装置的旋转构件(10)。

Description

缠绕设备和缠绕方法

技术领域

本发明涉及一种用于将带状材料绕组应用到变压器铁芯上的设备和方法。所述设备和方法在将带状绕组应用到大型变压器铁芯上时尤其有用。

背景技术

所谓的电力变压器和其它大型变压器通常包括具有一个或多个铁芯柱的铁芯和绕每个铁芯柱缠绕的线圈。除了这些基本的变压器组件，大型变压器通常还包括绕每个铁芯柱缠绕的多种较薄材料。这些材料例如是纸、毛料、绝缘材料、半导体材料和固化或热固性环氧材料。如果是固化材料，则它们可以以非固化状态应用于铁芯柱上，并且在将包括线圈的所有不同绕组应用到铁芯上之后通过施加热处理来固化。

为便于制造和出于其它原因，可以通过将较窄的线带状或带状材料缠绕到铁芯柱上来施加这些另外的绕组。铁芯柱的轴向长度远远大于线带状材料的宽度，因此为了施加覆盖铁芯柱的整个长度的一层材料，需要大量轴向偏移的或错开的匝。

这种应用于变压器铁芯柱的绕组的一个例子是所谓的第二绕组(asecond)。通过将非固化环氧材料带缠绕到铁芯柱上来施加该第二绕组。第二绕组可以直接应用到铁芯柱上或者应用到较薄的纸制中间层上。通常，若干(例如两层)第二绕组材料层被缠绕到铁芯柱上。在已经施加第二绕组后，将包括传导线圈的其它绕组缠绕到铁芯柱上，整个铁芯和绕组包装随后被热处理，使第二绕组的环氧材料固化。

根据现有技术，可以通过将容纳在线轴上的带的一端固定到铁芯柱上，然后在使线轴平行于铁芯柱的旋转轴线移动的同时旋转铁芯柱，从而将带状材料绕组应用到变压器铁芯柱上。包括使铁芯柱旋转的这些方法可以被自动化，并且用于执行这些方法的各种设备是已知的。

将带状材料缠绕到铁芯柱且在缠绕过程中使铁芯柱保持静止的方法也是已知的。在这些方法中，包含带状材料供应装置的线轴等绕静止的铁芯柱被手动地运动。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于将带状材料绕组应用于变压器铁芯柱的经改进的缠绕设备和方法。本发明的具体目的是提供这样一种缠绕设备和方法，通过该设备和方法可自动地将带状材料绕组应用到大型铁芯上。

根据本发明的缠绕设备包括具有纵向轴线的引导构件；用于固定所述引导构件相对于铁芯柱的位置的部件；具有旋转轴线的旋转构件，该旋转轴线基本平行于引导构件的纵向轴线，该旋转构件具有被设置成环绕所述铁芯柱的横截面的贯穿的开口；用于将带状材料的供应装置连接到旋转构件上的部件；和用于旋转所述旋转构件且使该旋转构件沿引导构件的纵向轴线移动的部件。

利用根据本发明的设备，能够在保持铁芯柱静止的情况下自动地将带状或者线带状材料绕组应用到铁芯柱上。这对于例如电力变压器等大型变压器尤其有好处，这些大型变压器的每个铁芯柱通常具有1m至4m的轴向长度和0.5m至1.5m的直径。利用根据本发明的设备，可以实现绕线过程的完全自动化，而不需要使沉重且笨拙的铁芯柱做任何旋转或者其它运动。并且，当铁芯柱安装到铁芯轭上时，根据本发明的设备允许绕多个铁芯柱的每个铁芯柱自动进行缠绕。

所述缠绕设备可以包括用于将多个带状材料供应装置连接到旋转构件上的部件。优选地，两个带状材料供应装置被连接到旋转构件上。通过该部件，可以在不增加旋转构件的旋转速度的情况下减少应用期望量的带状材料所需的时间。该实施方式还允许同时应用两种或者更多种不同带状材料。

旋转构件可包括环形构件，该环形构件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分彼此移开以在环形构件中形成径向开口。由此，旋转构件可以绕铁芯柱设置，而不用使旋转构件轴向越过铁芯柱的一端。这又使绕组能够应用到安装在上轭和下轭之间的铁芯柱上。

用于将带状材料供应装置连接到所述旋转构件的部件可以包括用于固定带状材料的卷轴的销。由此，可将容易抓握、安装和替换的线轴或者卷轴作为带状材料的供应装置。所述销可以相对于旋转构件旋转或者可以是固定的。在销是固定的情况下，卷轴将相对于销旋转。所述销或者卷轴的旋转可以进一步例如通过驱动电机或者制动器进行控制，以便在带状材料中控制和达到期望的张力。

旋转构件可以设有用于收集来自带状材料的覆盖条的部件。由此，具有在缠绕之前被覆盖条覆盖的粘性侧的带状材料可以容易地应用到铁芯柱上。用于在铁芯上形成第二绕组的非固化环氧材料是这种带状材料的一个例子，其包括要在缠绕到铁芯上之前应去掉的覆盖条。

旋转构件可以由滑架支撑，滑架又可以由引导构件支撑并能够沿引导构件的纵向移动。旋转构件的旋转可以由第一伺服电机控制，滑架的纵向运动可以由第二伺服电机控制。第一伺服电机和第二伺服电机的控制和协调可以由诸如数字处理装置等控制部件来实现。由此可以实现相对较简单、灵活和可靠的设置。

本发明还涉及一种如权利要求9-13所述的将带状材料绕组应用到变压器铁芯柱上的方法。该方法具有与所述缠绕设备的优点相应的优点。

本发明的设备和方法的其它特征和优点通过以下详细描述和所附的权利要求书将会更加清楚。

附图说明

下面参考附图给出本发明的示例性实施方式，其中：

图1是根据本发明的缠绕设备的一种实施方式的立体图；

图2示出了图1的设备在工作中的示意性立体图。

具体实施方式

在图中，示出了根据本发明的用于将带状材料的绕组应用于变压器铁芯柱的缠绕设备。所示的铁芯柱30(图2)是若干铁芯柱中的一种，该铁芯柱30与上轭和下轭共同构成电力变压器的铁芯。铁芯柱30的直径为大约1.0m，且铁芯柱的高度或长度为大约3.0m。应当理解，根据本发明的设备和方法也可以用于将绕组应用到具有其它尺寸的铁芯柱上。本发明的设备和方法对直径在0.5m至1.5m范围且轴向长度在1m至4m范围的铁芯柱尤其有用。

图中所示的缠绕设备包括细长的引导构件1。该引导构件包括可通过挤压形成的例如铁制或铝制的型材件。形式为一对可调钩的上固定部件2设置在所述引导构件1的上端。可调的下固定部件3设置在所述引导构件1的下端。上固定部件2和下固定部件3从所述引导构件1横向伸出，以使固定构件1能够沿着变压器铁芯的铁芯柱30固定且距铁芯柱30一定距离。在图2中示意性地示出了上固定部件2是如何固定到用于在制造变压器的过程中保持和夹紧铁芯柱30的上夹紧杆31。下固定部件3相应地固定到下夹紧杆32。由此，使引导构件1相对于铁芯柱30的位置固定。在该固定位置，引导构件1被设置成与圆柱形铁芯柱30的纵向轴线基本平行且距铁芯柱一横向距离。

所述设备还包括可相对于引导构件纵向移动的滑架4。为了沿着引导构件1驱动滑架4，引导构件包括在纵向上固定的细长螺杆(未示出)，滑架4包括旋到螺杆上的螺母(未示出)。所述螺杆可以由伺服电机7驱动沿任意方向旋转从而使螺母和滑架沿着引导构件移动。滑架4包括平的大致U形构件5和托架6，托架包括用于引导滑架4沿着引导构件1运动的引导部件。U形构件5的脚杆5a、5b指向远离托架6和引导构件1，从而形成横向开口，成为U形构件5。

所述设备还包括由滑架4承载的旋转构件10。该旋转构件被设置用于绕与引导构件1的纵向轴线平行的轴线相对于滑架旋转。为此，旋转构件通过设置在U形构件5下侧的轴承(未示出)旋转地固定到滑架上。旋转构件10包括环形构件11，该环形构件11包括第一部分11a和第二部分11b。第一部分11a和第二部分11b在两个可拆卸连接部11c处连结起来。构成环形构件11的第一部分11a和第二部分11b由例如塑料或铝等轻质材料制成。通过伺服电机(未示出)驱动旋转构件旋转。用于使滑架4移动的伺服电机7和用于使所述旋转构件旋转的电机通过共同的控制装置(例如数字处理装置)进行控制。

旋转构件10还包括在直径上彼此相对地固定在环形构件11上的第一壳体12和第二壳体13。在壳体12、13的每一个中设置用于接收运送带状材料41的卷轴40的第一销12a。在壳体12、13的每一个中还设置用于收集来自带状材料的覆盖条42的第二销12b。所述第一销12a和第二销12b被设置成绕各自的轴线旋转，所述轴线与旋转构件10的旋转轴线平行。驱动第二销12b旋转，使得其能够在带状材料41的覆盖条从卷轴40上展开时收集这些覆盖条。对第一销12a的旋转进行制动，使得在将带状材料应用于铁芯柱30的过程中在带状材料41中产生适当的张力。也可以控制和驱动第一销12a旋转用于控制增加的张力。

当带状材料41的绕组，例如用于形成第二绕组的非固化环氧带被应用于铁芯柱30时，环形构件11的第一部分11a首先与第二部分11b分离。然后，使所述设备朝铁芯柱30横向运动，从而使铁芯柱的大部分横截面容纳在U形构件内。随后通过将所述上固定部件2和下固定部件3连接到所述上夹紧杆31和下夹紧杆32上来固定所述设备相对于铁芯柱30的位置。然后将环形构件11的第一部分11a重新与第二部分11b连接，从而使铁芯柱30的横截面完全被环形构件11环绕。

非固化环氧带形式的带状材料41的卷轴40固定到每个第一销12a上。每个带状材料41的一端固定在铁芯柱30的启动位置处，并且每个覆盖条42的一端固定到各个第二销12b上。

然后启动共同的控制装置来控制驱动旋转构件10的旋转和滑架的移动的伺服电机，使得带状材料以任何期望的方式卷绕到铁芯柱上。通过调节轴向移动的速度与旋转构件的旋转速度之间的比率，可以精确地控制缠绕线型。尤其是可以精确地控制连续绕线匝之间的节距。应当理解，滑架可以沿引导构件反复向上和向下移动以形成不同厚度和不同层数的绕组。

在向铁芯柱应用期望的绕组后，可以使旋转构件10的旋转和滑架4的移动停止。通过将第一部分11a与第二部分11b分开，环形构件11被重新打开，然后可沿远离铁芯柱的横向方向移去设备。

以上给出了对根据本发明的设备和方法的示例性描述。然而，应当理解，本发明不限于该描述而是可以在所附的权利要求书的范围内自由变化。例如，在上面给出的例子中，所述设备被固定到上夹紧杆和下夹紧杆上。但是，例如通过将固定部件连接到铁芯上轭和下轭上或者连接到相对于铁芯柱固定的任何其它结构上，由此也可固定引导构件相对于铁芯柱的位置。

Claims (13)

1.一种用于将带状材料绕组应用到变压器铁芯柱上的缠绕设备，其特征在于，包括：

具有纵向轴线的引导构件(1)；

用于固定所述引导构件相对于所述铁芯柱(30)的位置的部件(2，3)；

具有旋转轴线的旋转构件(10)，所述旋转轴线基本平行于所述引导构件的纵向轴线，所述旋转构件具有被设置成环绕所述铁芯柱的横截面的贯穿的开口；

用于将带状材料的供应装置连接到所述旋转构件上的部件；和

用于旋转所述旋转构件且使所述旋转构件沿所述引导构件的纵向轴线移动的部件。

2.根据权利要求1所述的缠绕设备，包括用于将带状材料(41)的第一供应装置和第二供应装置连接到所述旋转构件(10)上的部件。

3.根据权利要求1或2所述的缠绕设备，其中，所述旋转构件(10)包括环形构件(11)，该环形构件包括第一部分(11a)和第二部分(11b)，所述第一部分能够从所述第二部分移开以在所述环形构件中形成径向开口。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的缠绕设备，其中，所述用于将带状材料的供应装置连接到所述旋转构件的部件包括用于固定带状材料的卷轴(40)的销(12a)。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的缠绕设备，其中，所述旋转构件(10)设有用于收集来自带状材料(41)的覆盖条(42)的部件(12b)。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的缠绕设备，其中，所述旋转构件(10)由滑架(4)支撑，所述滑架由所述引导构件(1)支撑且能够沿所述引导构件的纵向移动。

7.根据权利要求6所述的缠绕设备，其中，所述旋转构件(10)的旋转由第一伺服电机控制，所述滑架(4)的纵向运动由第二伺服电机(7)控制。

8.根据权利要求7所述的缠绕设备，包括用于控制并协调所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的控制部件。

9.一种将带状材料绕组应用到变压器铁芯柱上的方法，其特征在于包括以下步骤：

使缠绕设备相对于所述铁芯柱(30)的位置固定；

将所述缠绕设备的旋转构件(10)绕所述铁芯柱设置；

将带状材料的第一供应装置连接到所述旋转构件；

将包含在所述第一供应装置中的带状材料的一端固定到所述铁芯柱；

在保持所述铁芯柱静止的情况下，绕所述铁芯柱旋转所述旋转构件(10)并沿着所述旋转构件的旋转轴线移动所述旋转构件。

10.根据权利要求9所述的方法，包括将带状材料的第二供应装置连接到所述旋转构件，并将包含在所述第二供应装置中的带状材料的一端固定到所述铁芯柱(30)。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述缠绕设备的旋转构件(10)包括至少一个第一部分(11a)和至少一个第二部分(11b)，所述第一部分和第二部分共同形成环形构件(11)，并且，绕所述铁芯柱(30)设置所述旋转构件的步骤包括：通过使所述第一部分从所述第二部分移开而在所述环形构件中形成径向开口；朝所述铁芯柱径向移动所述环形构件，从而将所述铁芯柱完全引入到所述开口中；并且通过将所述第一部分重新定位到所述第二部分处来关闭所述开口，使得所述环形构件包绕所述铁芯柱。

12.根据权利要求9到11中任一项所述的方法，包括在设置于所述旋转构件(10)上的收集部件(12b)处收集来自带状材料(41)的覆盖条(42)的步骤。

13.根据权利要求9到12中任一项所述的方法，其中，所述带状材料包括用于在变压器铁芯柱上形成第二绕组的非固化环氧材料。

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