CN109767860A - 一种中高频电气用复绞式利兹线、制作方法及制作装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中高频电气用复绞式利兹线、制作方法及制作装置，涉及电缆器材技术领域，包括束形保护层和线芯，束形保护层环绕设置在线芯外的表面，线芯包括多股螺旋绞合的利兹股线，每股利兹股线包括多条彼此绝缘且螺旋绞合的导线，束形保护层和线芯的横截面为矩形。采用截面为距形的复绞式利兹线，使得其绕制的线圈体积更小、强度更大且不易松散。

Description

一种中高频电气用复绞式利兹线、制作方法及制作装置

技术领域

本发明涉及电缆器材技术领域，具体涉及一种中高频电气用复绞式利兹线、制作方法及制作装置。

背景技术

现有技术中的中高频电气的绕组线采用扁线材料，涡流损耗大，在绕制时弯曲力很大，特别在弯曲半径较小时易引起表面开裂，大截面的扁线弯曲更难，影响了绕组线的性能。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是扁线材料在中高频电气的绕组中涡流损耗大技术问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种中高频电气用复绞式利兹线，包括矩形结构的束形保护层，所述束形保护层内设置有多股螺旋绞合的利兹股线；每股所述利兹股线包括多条彼此绝缘且螺旋绞合的导线；所述多股螺旋绞合的利兹股线的横截面均大致为矩形。

根据第二方面，一种实施例中提供一种中高频电气用复绞式利兹线的制作方法，包括：

制作多股利兹股线，其中将多股电磁线螺旋绞合成每股利兹股线；

将多股所述利兹股线进行螺旋绞合成一股线芯；

对所述线芯进行压方，使得线芯的横截面大致为矩形；

采用杜邦纸对压方后的线芯进行螺旋包裹。

根据第三方面，一种实施例中提供一种中高频电气用复绞式利兹线的制作装置，包括绞合机，用于对导线进行螺旋绞合；所述绞合机包括绞合滚轮，所述绞合滚轮的材质包括聚四氟乙烯。

依据上述实施例的一种中高频电气用复绞式利兹线、制作方法及制作装置，由于采用截面为方形的复绞式利兹线，使得其绕制的线圈体积更小、强度更大且不易松散。

附图说明

图1为一实施例中复绞式利兹线的截面示意图；

图2为一实施例中复绞式利兹线的线芯的侧视图；

图3为一实施例中的电抗器结构示意图；

图4为一实施例中中高频电气用复绞式利兹线的制作方法流程图；

图5为一实施例中7股利兹股线进行螺旋绞合成一股的截面示意图；

图6为一实施例中压方机的压方模具结构示意图；

图7为一实施例中压方机的压方模具截面示意图；

图8为一实施例中用于对导线进行螺旋绞合的绞合机结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

目前，在中高频电器的线圈上，多采用由多股绝缘线束绞工艺制作而成的束绞线(也叫利兹线)，采用利兹线可以降低中高频率下漏磁通在线圈上引起的各种附加损耗。目前利兹线所用的单股绝缘线可用直径很小的漆包线如0.01mm的漆包线几千股绞合在一起。但因为绞合后的利兹线是圆形的，在绕制线圈时，一方面绕制的线圈比较大，圆形导线占用了较大的空间，导致设计制造出来的设备体积重量大，整个线圈的损耗会增大且不经济。另一方面，由于是圆型导线，绕制的线圈强度不够，尤其竖直运行的线圈，容易松散。虽然采用经压方而成的矩形利兹线，可避免此问题，但在现有技术中，经压方后的利兹线都是单股，且利兹线线径比较大，都大于0.5毫米。所以当线径较细时，绞合后的利兹线压方时易造成漆包线断路或绝缘漆破损引起短路。

在本发明实施例中，采用截面为距形的复绞式利兹线，使得其绕制的线圈体积更小、强度更大且不易松散。

实施例一：

请参考图1，为一实施例中复绞式利兹线的截面示意图，是一种中高频电气用复绞式利兹线，包括束形保护层10和线芯20。束形保护层10环绕设置在线芯20的外表面。一实施例中，束形保护层10的材料是杜邦纸，杜邦纸包括两种材料，一种是高密度聚乙烯材料(Tyvek，特卫强)，另一种是间位芳纶纤维材料(Nomex，诺迈柯斯)。特卫强是采用闪蒸法技术,由聚合物经热熔后加工成连续的长丝再经热粘合而成的高密度聚乙烯，这种独特的工艺技术让特卫强结合了纸张、薄膜和织布的材料特性于一身，防水、透气、质轻、强韧，耐撕扯、耐穿刺、高反射率、漫反射性、抗紫外线、纹理与触感独特、环保可回收再利用，且兼容各种印刷技术及大部分数字印刷技术，适合多种加工工艺。诺迈柯斯作为绝缘材料被广泛应用于各种电气设备和电子领域，如电机、变压器、家用电器、电动工具和小型供热通风与空气调节设备的电气绝缘等。一实施例中，束形保护层10的厚度为0.05毫米。线芯20包括多股螺旋绞合的利兹股线，每股利兹股线包括多条彼此绝缘且螺旋绞合的导线。束形保护层10和线芯20的横截面均大致为矩形。

请参考图2，为一实施例中复绞式利兹线的线芯的侧视图，一实施例中，线芯20包括7股利兹股线，其中每股利兹股线包括29根导线201。一实施例中，导线201是电磁线，其直径小于0.5毫米。电磁线又称绕组线，是用以制造电工产品中的线圈或绕组的绝缘电线。电磁线必须满足多种使用和制造工艺上的要求。用于线圈的电磁线包括其形状、规格、能短时和长期在高温下工作，以及承受某些场合中的强烈振动和高速下的离心力，高电压下的耐受电晕和击穿，特殊气氛下的耐化学腐蚀等。用于绕组的电磁线包括绕制和嵌线时经受拉伸、弯曲和磨损的要求，以及浸渍和烘干过程中的溶胀、侵蚀作用等。电磁线可以按其基本组成的导电线芯和电绝缘层分类。通常根据电绝缘层所用的绝缘材料和制造方式分为漆包线、绕包线、漆包绕包线和无机绝缘线。一实施例中，导线201所采用的电磁线是漆包线。

请参考图3，为一实施例中的电抗器结构示意图，包括磁屏蔽筒31和线圈30。电抗器采用磁屏蔽空芯油浸方式，其中，线圈30采用如前所述的复绞式利兹线缠绕构成。电力网中的电抗器是一个无导磁材料的空心线圈。它可以根据需要，布置为垂直、水平和品字形三种装配形式。在电力系统发生短路时，会产生数值很大的短路电流。如果不加以限制，要保持电气设备的动态稳定和热稳定是非常困难的。因此，为了满足某些断路器遮断容量的要求，常在出线断路器处串联电抗器，增大短路阻抗，限制短路电流。由于采用了电抗器，在发生短路时，电抗器上的电压降较大，所以也起到了维持母线电压水平的作用，使母线上的电压波动较小，保证了非故障线路上的用户电气设备运行的稳定性。一实施例中，线圈30的复绞式利兹线包括203根漆包线，每根漆包线的直径为0.2毫米，长度为3500米。

本申请实施例中公开的复绞式利兹线，由于采用截面为方形的复绞式利兹线，使得其绕制的线圈体积更小、强度更大且不易松散。

实施例二：

请参考图4，为一实施例中中高频电气用复绞式利兹线的制作方法流程图，该方法包括：

步骤一：选取电磁线。

电磁线可选用直径小于0.5毫米的。一实施例中，选用203根长度为3500米，直径为0.2毫米的漆包线。

步骤二：制作多股利兹股线，其中将多股电磁线螺旋绞合成每股利兹股线。

将203根漆包线分成7组，每29根漆包线为一组。应用将每组漆包线用绞合机进行螺旋绞合成为一股利兹股线，即共7股利兹股线。其中，在对漆包线进行绞合时，绞合机的滚轮材料都是尼龙的，由于尼龙材料质地较软，当有一定张力的导线(尤其是较细的导线)经过滚轮时易造成滚轮局部材料变形，引起滚轮与漆包线的摩擦力变大，造成绝缘漆的破损。在本实施例中，用于漆包线绞合的绞合机的滚轮选用聚四氟乙烯材料的滚轮，聚四氟乙烯滚轮硬度大、光滑、摩擦力小，在漆包线经过滚轮的过程中不致变形，漆包线因此不会受损。绞合时29台线盘机必须与绞合机严格同步，29根漆包线呈顺时针螺旋状结构绞合。绞合好的每一股利兹股线中的任一根长度误差在1％范围内，绞合时绞合机的速度不宜过快，一般不超过5米/分钟。绞合后要取样进行检测，若误差>1％则视为不合格品。

步骤三：将多股所述利兹股线进行螺旋绞合成一股线芯，以形成复绞式利兹线。

将7股利兹股线进行螺旋绞合以形成一大股的线芯，即复绞式利兹线。

如图5所示，为一实施例中7股利兹股线进行螺旋绞合成一股的截面示意图，一实施例中，绞合方式是以7股利兹股线中的一股为中心，其余仍按顺时针螺旋状结构进行绞合。同样7台线盘机与绞合机要严格同步，速度均不宜过快，一般不超过4米/分钟。

步骤四：用薄膜包裹线芯。

在7股利兹股线进行螺旋绞合的绞合机的出线端，用塑料薄膜卷绕机按顺时针方向包裹一层塑料薄膜，用于防止在压方时漆包线受损伤。一般压方的模具是金属的，当绞合的利兹线经过其方形模具的四个角处时，利兹线外层的导线会受到较大的压力和摩檫力，这种压力和摩檫力会导致外层导线变形和漆皮破损。而绞合的利兹线并不是单根线或固定的几根线在外层，而是随着绞合螺旋，利兹线中每根漆包线按绞合顺序不停的变换位置，因此随着利兹线长度增长，每一根漆包线按绞合节距不停的出现在外层也就是每根漆包线都会有很多次出现在金属压方模具的四个角位置，利兹线长度越长，出现的机率越大，漆包线损伤的程度也越大。因此成型的利兹线会出现大量的断线和由于漆皮损伤导致的线间短路现象。本申请实施例中，压方前在绞合好的圆形利兹线上先半叠包绕一层0.05mm绝缘薄膜，当包绕绝缘薄膜的圆形利兹线经过压方模具时在外层受力的始终是薄膜，而模具尺寸调节成压方后利兹线包绕绝缘层后的尺寸，这样即可在压方过程中避免漆包线受损，又不会增大压方后利兹线尺寸，压方之后再把薄膜去掉即可。

步骤五：对线芯进行压方。

用压方机将包裹塑料薄膜的利兹线进行压方，使得线芯的横截面积大致为矩形。

如图6和图7所示，为一实施例中压方机的压方模具结构示意图和截面示意图，包括四个滚轮61及四个滚轮61围成的压方口62。压方时，压方机设定的压方口62的尺寸是2.7毫米*3.7毫米，压方速度不超过4米/分钟，同样线盘机与压方机也要严格同步。一实施例中，压方口62为正方形。

步骤六：去除薄膜。

压方后要将塑料薄膜去除。

步骤七：采用杜邦纸对压方后的所述线芯进行螺旋包裹。

压方去薄膜后，用绕纸机以顺时针方向裹上一层厚度为0.05毫米的杜邦纸，用以利兹线的束形和保护。一实施例中，杜邦纸半叠绕对成品利兹线进行束形和保护。成品的利兹线矩形截面的尺寸是2.7毫米*3.7毫米，长度大于3400米。到此完成复绞式利兹线的生产。

本申请公开的复绞式利兹线的终端采用焊接方式将每根漆包线的终端电连接在一起。

本申请还公开了复绞式利兹线检测方法，具体是打压测试。将压方后的复绞式利兹线散开，分别用钢珠法测量203根漆包线的耐压，每根漆包线耐压要大于2000V为合格；再测量7股利兹股线的耐压水平，大于1000V则为合格；然后再测量整卷利兹线的电阻值，将利兹线两端用脱漆剂将油漆去掉露出金属铜，将203根漆包线首末端分别夹紧固定在一起，测量整根利兹线的电阻值，其值与理论值不得偏离3％；再把每小股的电阻值按同样方法测其电阻值，其值与理论值不得偏离2％。

经过此种方法制作的复绞式利兹线极大地改善了线径较小的固定形状利兹线的合格率，其内部漆包线断线率小于1.4％，无短路。经过采用此种复绞式利兹线绕制的电抗器Q值能达300以上，减小了损耗，为电抗器的小型化提供了可能，而采用普通方法绕制的电抗器利兹线断线、短路率高，体积大，Q值只能在100左右。

实施例三：

如图8所示，为一实施例中用于对导线进行螺旋绞合的绞合机结构示意图，包括蜂巢板81、梳型板82、分线架83、放线辊84、并丝分线85、放线架86、张力辊87、摆动框架88和转动轴89。从前至后依次设置的放线架86、分线架83和蜂巢板81，放线架86为张力放线架86。分线架83的顶杠水平设置且垂直于放线架86，分线架83上设置有可沿分线架83顶杠滑动的梳型板82。利兹线从张力放线架86伸出并分叉形成多根并丝分线85，所有并丝分线85均通过梳型板82到达蜂巢板81。其中，张力辊87包括滚轮，该滚轮的材质包括聚四氟乙烯。聚四氟乙烯滚轮硬度大、光滑、摩擦力小，在漆包线经过滚轮的过程中不致变形，漆包线因此不会受损。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种中高频电气用复绞式利兹线，其特征在于，包括束形保护层和线芯，所述束形保护层环绕设置在所述线芯外的表面；所述线芯包括多股螺旋绞合的利兹股线；每股所述利兹股线包括多条彼此绝缘且螺旋绞合的导线；所述束形保护层和所述线芯的横截面均大致为矩形。

2.如权利要求1所述的利兹线，其特征在于，包括7股所述利兹股线；和/或，每股所述利兹股线包括29根导线。

3.如权利要求2所述的利兹线，其特征在于，所述导线是电磁线；所述电磁线的直径小于0.5毫米。

4.如权利要求1所述的利兹线，其特征在于，所述束形保护层的材料是杜邦纸；和/或，所述束形保护层的厚度不大于0.05毫米。

5.一种中高频电气用复绞式利兹线的制作方法，其特征在于，包括：

制作多股利兹股线，其中将多股电磁线螺旋绞合成每股利兹股线；

将多股所述利兹股线进行螺旋绞合成一股线芯；

对所述线芯进行压方，使得所述线芯的横载面大致为矩形；

采用杜邦纸对压方后的所述线芯进行螺旋包裹。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电磁线的直径小于0.5毫米。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将多股所述利兹股线进行螺旋绞合成一股线芯，包括：

以多股所述利兹股线的其中一股为中心进行螺旋绞合。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将多股所述利兹股线进行螺旋绞合成一股线芯，包括：

用薄膜包裹所述线芯。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，对所述线芯进行压方，包括：

压方后去除薄膜。

10.一种中高频电气用复绞式利兹线的制作装置，其特征在于，包括绞合机，用于对导线进行螺旋绞合；所述绞合机包括滚轮，所述滚轮的材质包括聚四氟乙烯。