CN102751825B - 一种扁绕线圈绕制装置及绕制方法 - Google Patents

Abstract

为解决现有技术扁绕线圈绕制装置的压板采用螺栓施加压力，存在压力可能过大或过小，不能保证绕制质量等问题，本发明提出一种扁绕线圈绕制装置及绕制方法。本发明扁绕线圈绕制装置包括线模、电动机、压力控制器和压力头；所述压力头包括上压力座、下压力座和电磁线圈，上、下压力座上均设置有衔铁且在衔铁上套装有电磁线圈，下压力座上设置有凹槽垫块，上压力座上设置有凸起压块，且凹槽垫块和凸起压块相匹配；所述压力控制器包括压力传感器、微处理器和数字显示表。采用本发明扁绕线圈绕制装置绕制扁绕线圈，能保证压力头压力的恒定，使扁绕线圈在绕制过程中扁铜线受力一致，重量误差较小，提高了电机转子的平衡性。

Description

一种扁绕线圈绕制装置及绕制方法

技术领域

本发明涉及到线圈绕制装置及方法，特别涉及到一种扁绕线圈绕制装置及绕制方法。

背景技术

大型水轮发电机转子或大型电动机转子中，常常需要使用由扁铜线绕制的扁绕线圈。所谓扁铜线是指横截面形状为矩形，且长边（即宽度，通常用b表示，其值常为0.80～16.00mm）远大于短边（即厚度，通常用a表示，其值常为0.80～5.60mm）的铜质导线。所谓扁绕线圈是指线圈由扁铜线绕制，并且，在绕制时沿扁铜线的长边绕制，即绕制成线圈后，扁铜线的长边在线圈径向，短边在线圈轴向。为适应铁芯形状的需要，所述扁绕线圈通常为矩形线圈，即线圈的内空形状为矩形。

现有技术扁绕线圈绕制装置通常包括由电动机带动的线模和压板，扁铜线经过压板再缠绕在线模上，电动机带动线模旋转，扁铜线根据线模的形状缠绕在线模上，从而绕制出扁绕线圈。压板的作用是在扁铜线通过时施加一定的压力，使扁铜线在线模与压板之间形成一定的张力，使扁铜线在线模上缠绕时依据线模的形状形成塑性变形，在绕制完成后形成所需的线圈形状。显然，压板的压力大小十分关键，压板压力过大，线模与压板之间扁铜线的张力过大，有可能在扁铜线还未缠绕在线模上时已经产生塑性变形，绕制后的线圈重量相差较大，最终导致转子不平衡；压板压力过小，扁铜线在线模上缠绕时不能依据线模的形状形成塑性变形，绕制后的线圈外形尺寸不准确，线圈匝与匝之间松动，严重影响转子的装配和转子质量。现有技术扁绕线圈绕制装置的压板采用螺栓施加压力，绕制初期调解后不能够随扁铜线在厚度方向上的误差而产生变化，由于扁铜线的厚度存在误差，螺栓施加的压力可能过大或过小，不能保证绕制质量。

发明内容

为解决现有技术扁绕线圈绕制装置的压板采用螺栓施加压力，存在压力可能过大或过小，不能保证绕制质量等问题，本发明提出一种扁绕线圈绕制装置及绕制方法。本发明扁绕线圈绕制装置包括线模、电动机、压力控制器和压力头；所述压力头包括上压力座、下压力座和电磁线圈，上、下压力座上均设置有衔铁且在衔铁上套装有电磁线圈，下压力座上设置有凹槽垫块，上压力座上设置有凸起压块，且凹槽垫块和凸起压块相匹配；所述压力控制器包括压力传感器、微处理器和数字显示表，压力传感器安装在下压力座的凹槽内，微处理器接收压力传感器的信号并控制电磁线圈电流的大小。

进一步的，本发明扁绕线圈绕制装置的凹槽垫块为一组，其长度分别为30.0、50.0和80.0mm；凹槽宽度在1.00至16.00mm之间，以2.00mm为间隔；并且，凸起压块与凹槽垫块相匹配并配套使用。

本发明扁绕线圈绕制方法，采用本发明扁绕线圈绕制装置绕制扁绕线圈，包括以下步骤：

（1） 根据绕制线圈所采用的扁铜线的宽度选择宽度比扁铜线宽度略大的凹槽垫块和与之相匹配的凸起压块；

（2） 根据绕制线圈所采用的扁铜线的宽度和厚度，在国家标准GB/T5584.2—2009《电工用铜、铝及其合金扁线 第二部分：扁铜线》查找对应规格的抗拉强度值σ，通过下式确定初始加压值；

式中，P ₀ 为初始加压值；k为系数，取值0.8～1.2；σ为抗拉强度值，a为扁铜线厚度，b为扁铜线宽度，n为凹槽垫块的长度，m为凹槽垫块的宽度；

（3） 线圈试绕，调节压力控制器，使压力头施加的压力为初始加压值P ₀ ，试绕2～4匝线圈，测量绕制线圈的直边扁铜线的宽度b和转角处扁铜线的宽度b`，并计算b减去b`后与b的比值，如果该比值为2%～5%，则说明压力头施加的压力满足设计要求，将压力头施加的压力作为绕制设定压力；如果该比值小于2%，则说明压力头施加的压力稍小，调节压力控制器增大压力头施加的压力，再进行试绕和测量，直至该比值为2%～5%，并将满足设计要求的压力作为绕制设定压力；如果该比值大于5%，则说明压力头施加的压力稍大，调节压力控制器减少压力头施加的压力，再进行试绕和测量，直至该比值为2%～5%，并将满足设计要求的压力作为绕制设定压力；其中，所述转角处扁铜线的宽度b`是指线圈转角处与线圈直边呈45度角处的扁铜线宽度；所述减少或增加压力头施加的压力是指压力控制器通过减少或增加电磁线圈的电流，从而减少或增加压力头施加的压力；

（4） 以绕制设定压力绕制线圈，在绕制过程中，压力控制器的微处理器接收压力传感器的信号，当实测压力值偏离绕制设定压力的±2%时，控制电磁线圈电流的大小，使实测压力值始终保持在绕制设定压力的±2%以内，直至设计要求所需的匝数，即完成扁绕线圈的绕制。

本发明扁绕线圈绕制装置及绕制方法的有益技术效果是保证压力头压力的恒定，使扁绕线圈在绕制过程中扁铜线受力一致，重量误差较小，提高了电机转子的平衡性。

附图说明

附图1为本发明扁绕线圈绕制装置的结构示意图；

附图2为本发明扁绕线圈绕制装置压力头的结构示意图；

附图3为本发明扁绕线圈绕制方法扁绕线圈的直边扁铜线宽度b和转角处扁铜线宽度b`的示意图。

具体实施方式

附图1为本发明扁绕线圈绕制装置的结构示意图，附图2为本发明扁绕线圈绕制装置压力头的结构示意图，图中，1为电动机，2为线模，3为压力头，4为压力控制器，5为扁铜线，301为上压力座，302为下压力座，303为电磁线圈，304为衔铁，305为凹槽垫块，306为凸起压块，401为压力传感器。由图可知。本发明扁绕线圈绕制装置包括线模2、电动机1、压力控制器4和压力头3；所述压力头3包括上压力座301、下压力座302和电磁线圈303，上、下压力座上均设置有衔铁304且在衔铁上套装有电磁线圈303，下压力座302上设置有凹槽垫块305，上压力座301上设置有凸起压块306，且凹槽垫块305和凸起压块306相匹配；所述压力控制器4包括压力传感器401、微处理器和数字显示表，压力传感器401安装在下压力座302的凹槽垫块305内，微处理器接收压力传感器401的信号并控制电磁线圈303电流的大小。由于绕制扁绕线圈所采用的扁铜线是呈系列的，其宽度为0.80～16.00mm，因此，本发明扁绕线圈绕制装置的凹槽垫块为一组，其长度分别为30mm、50mm和80mm；凹槽宽度在1.00至16.00mm之间，以2.00mm为间隔；并且，凸起压块与凹槽垫块相匹配并配套使用。对于宽度较小的扁铜线，线径较小，绕制时所需的压力较小，采用长度较短的凹槽垫块；对于宽度较大的扁铜线，线径较粗，绕制时所需的压力较大，采用长度较大的凹槽垫块。为了适应不同的扁铜线的宽度，凹槽垫块的凹槽宽度在1.00至16.00mm之间，并且，以2.00mm为间隔设置为一组。

本发明扁绕线圈绕制方法，采用本发明扁绕线圈绕制装置绕制扁绕线圈，包括以下步骤：

（1） 根据绕制线圈所采用的扁铜线的宽度选择宽度比扁铜线宽度略大的凹槽垫块和与之相匹配的凸起压块；

（2） 根据绕制线圈所采用的扁铜线的宽度和厚度，在国家标准GB/T5584.2—2009《电工用铜、铝及其合金扁线 第二部分：扁铜线》查找对应规格的抗拉强度值σ，通过下式确定初始加压值；

式中，P ₀ 为初始加压值；k为系数，取值0.8～1.2；σ为抗拉强度值，a为扁铜线厚度，b为扁铜线宽度，n为凹槽垫块的长度，m为凹槽垫块的宽度；

（3） 线圈试绕，调节压力控制器，使压力头施加的压力为初始加压值P ₀ ，试绕2～4匝线圈，测量绕制线圈的直边扁铜线的宽度b和转角处扁铜线的宽度b`，并计算b减去b`后与b的比值，如果该比值为2%～5%，则说明压力头施加的压力满足设计要求，将压力头施加的压力作为绕制设定压力；如果该比值小于2%，则说明压力头施加的压力稍小，调节压力控制器增大压力头施加的压力，再进行试绕和测量，直至该比值为2%～5%，并将满足设计要求的压力作为绕制设定压力；如果该比值大于5%，则说明压力头施加的压力稍大，调节压力控制器减少压力头施加的压力，再进行试绕和测量，直至该比值为2%～5%，并将满足设计要求的压力作为绕制设定压力；其中，所述转角处扁铜线的宽度b`是指线圈转角处与线圈直边呈45度角处的扁铜线宽度；所述减少或增加压力头施加的压力是指压力控制器通过减少或增加电磁线圈的电流，从而减少或增加压力头施加的压力；

（4） 以绕制设定压力绕制线圈，在绕制过程中，压力控制器的微处理器接收压力传感器的信号，当实测压力值偏离绕制设定压力的±2%时，控制电磁线圈电流的大小，使实测压力值始终保持在绕制设定压力的±2%以内，直至设计要求所需的匝数，即完成扁绕线圈的绕制。

本发明扁绕线圈绕制装置及绕制方法的有益技术效果是保证压力头压力的恒定，使扁绕线圈在绕制过程中扁铜线受力一致，重量误差较小，提高了电机转子的平衡性。

Claims (3)

1.一种扁绕线圈绕制装置，包括：线模、电动机、压力控制器和压力头，其特征在于：压力头包括上压力座、下压力座和电磁线圈，上、下压力座上均设置有衔铁且在衔铁上套装有电磁线圈，下压力座上设置有凹槽垫块，上压力座上设置有凸起压块，且凹槽垫块和凸起压块相匹配；所述压力控制器包括压力传感器、微处理器和数字显示表，压力传感器安装在下压力座的凹槽内，微处理器接收压力传感器的信号并控制电磁线圈电流的大小。

2.根据权利要求1所述扁绕线圈绕制装置，其特征在于：凹槽垫块为一组，其长度分别为30.0、50.0和80.0mm；凹槽宽度在1.00至16.00mm之间，以2.00mm为间隔；并且，凸起压块与凹槽垫块相匹配并配套使用。

3.一种扁绕线圈绕制方法，其特征在于：采用权利要求1或2所述扁绕线圈绕制装置绕制扁绕线圈，包括以下步骤：

（1）根据绕制线圈所采用的扁铜线的宽度选择宽度比扁铜线宽度略大的凹槽垫块和与之相匹配的凸起压块；

（2）根据绕制线圈所采用的扁铜线的宽度和厚度，在国家标准GB/T5584.2—2009《电工用铜、铝及其合金扁线第二部分：扁铜线》查找对应规格的抗拉强度值σ，通过下式确定初始加压值；

$P_0=k\frac{\mathrm{\σ}\×a\×b}{n\×m}$

式中，P₀为初始加压值；k为系数，取值0.8～1.2；σ为抗拉强度值，a为扁铜线厚度，b为扁铜线宽度，n为凹槽垫块的长度，m为凹槽垫块的宽度；

（3）线圈试绕，调节压力控制器，使压力头施加的压力为初始加压值P₀，试绕2～4匝线圈，测量绕制线圈的直边扁铜线的宽度b和转角处扁铜线的宽度b`，并计算b减去b`后与b的比值，如果该比值为2%～5%，则说明压力头施加的压力满足设计要求，将压力头施加的压力作为绕制设定压力；如果该比值小于2%，则说明压力头施加的压力稍小，调节压力控制器增大压力头施加的压力，再进行试绕和测量，直至该比值为2%～5%，并将满足设计要求的压力作为绕制设定压力；如果该比值大于5%，则说明压力头施加的压力稍大，调节压力控制器减少压力头施加的压力，再进行试绕和测量，直至该比值为2%～5%，并将满足设计要求的压力作为绕制设定压力；其中，所述转角处扁铜线的宽度b`是指线圈转角处与线圈直边呈45度角处的扁铜线宽度；所述减少或增加压力头施加的压力是指压力控制器通过减少或增加电磁线圈的电流，从而减少或增加压力头施加的压力；

（4）以绕制设定压力绕制线圈，在绕制过程中，压力控制器的微处理器接收压力传感器的信号，当实测压力值偏离绕制设定压力的±2%时，控制电磁线圈电流的大小，使实测压力值始终保持在绕制设定压力的±2%以内，直至设计要求所需的匝数，即完成扁绕线圈的绕制。

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