CN109817429B - 一种电流互感器线圈绕线模板及绕线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流互感器线圈绕线模板及绕线方法，属于互感器技术领域。采用的技术方案是：一种电流互感器线圈绕线模板，定位于绝缘包扎铁心上，所述绕线模板结构中包括依次粘结的绕线痕迹层和绝缘层，所述绕线痕迹层上刻蚀有痕迹线槽，所述绝缘层宽度小于绕线痕迹层。有益效果是：（1）本发明提供的绕线模板和绕线方法，高度控制了互感器线圈绕线匝数的精准性和准确度，初始误差的可调节；（2）更提高了绕制互感器线圈的均匀性，减小了互感器线圈的漏抗，有效提高了互感器线圈的抗电磁干扰性能；（3）还有效保证了绕制线圈的一致性，在手工绕制及小批量生产中提高了批次互感器性能的稳定性。

Description

一种电流互感器线圈绕线模板及绕线方法

技术领域

本发明涉及互感器技术领域，具体涉及一种电流互感器线圈绕线模板及绕线方法。

背景技术

互感器将高压侧的大电流或高电压变化为低压侧的小电流或低电压，实现了一次系统与二次系统的电气隔离，为电力系统的继电保护、电能计量和测量控制提供所需的电流和电压信息，是电力系统中不可缺少的重要测量设备。

电磁类互感器中均包含互感器线圈，作为其中的关键元件，互感器线圈发挥着至关重要的作用，互感器线圈匝数的准确性对互感器线圈的测量精度具有重大影响，互感器线圈绕制的均匀性对互感器线圈的抗电磁干扰性能至关重要，而在实际生产中，互感器线圈不可避免采用手工绕制，手工绕制互感器线圈的绕线匝数主要通过绕线人员在绕线的过程中计数控制，误差较大，工作量大；另一方面，手工绕制互感器线圈的绕线均匀性主要依靠绕线人员经验控制，整个绕线过程随意性较大，不同工人手工绕制互感器线圈和同一工人绕制多个互感器线圈得到的互感器线圈的差异较大，一致性无法保证，手工绕制互感器线圈的匝数精确性、绕制均匀性及绕制后多个互感器线圈的一致性都无法得到保证，对互感器线圈性能有较大影响，给生产和使用者带来了诸多不便和困难，因此，提高绕制互感器线圈的均匀性及线圈匝数的准确性，对互感器线圈的性能稳定性、一致性至关重要。

发明内容

为解决现有手工绕制互感器线圈准确性低、均匀性差及一致性无法保证的技术问题，本发明提供一种电流互感器线圈绕线模板及绕线方法，采用在包扎好的铁心上配备特制的绕线模板的技术方案，提高了绕制互感器线圈匝数的准确性、均匀性和一致性，从而提高了绕制线圈的测量精度，减小了漏抗。

本发明采用的技术方案是：一种电流互感器线圈绕线模板，定位于绝缘包扎铁心上，所述绕线模板结构中包括依次粘结的绕线痕迹层和绝缘层，所述绕线痕迹层上刻蚀有痕迹线槽，所述绝缘层宽度小于绕线痕迹层。

进一步的，所述绕线痕迹层为激光刻蚀有痕迹线槽的聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔，绕线痕迹层借助第一压敏胶层粘结定位在绝缘包扎铁心上；所述绝缘层借助第二压敏胶层粘结在绕线痕迹层上；绝缘层为硅橡胶膜层，第一压敏胶层和第二压敏胶层为绝缘压敏胶。

进一步的，所述绝缘层与绕线痕迹层的宽度比为0.3～0.6：1。

本发明还提供一种电流互感器线圈的绕制方法，基于基底铁心，包括以下步骤：

(一)将基底铁心上缠绕绝缘包扎层，制成绝缘包扎铁心；在绝缘包扎铁心的周向上定位绕线模板，所述绕线模板结构中包括依次粘结的绕线痕迹层和绝缘层，绕线痕迹层上设置有痕迹线槽，按照痕迹线槽绕制线圈，绕满一周时，再缠绕绝缘包扎层，以此类推，形成绝缘包扎层、绕线模板层、线圈层相间的复合铁心；

(二)对复合铁心进行后处理，制得互感器。

进一步的，所述痕迹线槽在环绝缘包扎铁心外围每周的绕线模板上均布。

进一步的，所述绕线模板上痕迹线槽的设置方法为：

①根据互感器一次额定电流I1、二次额定电流I2、互感器线圈初始误差Δf_i计算总绕线匝数

②根据线圈用线的直径φ、绝缘包扎铁心外周长l、最小绕线疏密系数a计算最小绕线间隔d₁＝a·φ及第一层最大绕线匝数

③设绕线层数为m，

④设置痕迹线槽：

(④-a)若m＝1，则绕线间隔

则预制长度为l的绕线模板并按间隔d₂、数量N_总均设痕迹线槽；

(④-b)若

则预制长度为l_总＝d₁·N_总的绕线模板，并按间隔d₁均设痕迹线槽，互感器线圈进行试绕至第m-1层，已绕制绕线模板的长度为l_m-1，已绕线圈匝数

剩余绕线匝数

为保证第m层绕线均匀性，测量复合铁心上第m层绕线周长l_s，则第m层绕线间隔

再制作长度为l_s的绕线模板并按间隔d_s、数量N_s均设痕迹线槽，定位于复合铁心上第m层。

进一步的，所述绕线痕迹层借助第一压敏胶层粘结定位在绝缘包扎铁心上，绝缘层借助第二压敏胶层粘结在绕线痕迹层上，所述绝缘层宽度小于绕线痕迹层，所述绕线痕迹层为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔，痕迹线槽为激光刻蚀在绕线痕迹层上。

进一步的，所述绝缘层为硅橡胶膜层，所述第一压敏胶层、第二压敏胶层为绝缘压敏胶。

进一步的，所述绕线模板宽度与绝缘包扎铁心的宽度相同，所述绝缘层与绕线痕迹层的宽度比为0.3～0.6：1。

进一步的，所述对复合铁心进行的后处理包括屏蔽处理、绝缘包扎及引线处理。

上述技术方案中，电流互感器线圈绕线模板，定位于绝缘包扎铁心上，用于指引绕线位置及定量绕线匝数，关键在于，绕线模板结构中包括绕线痕迹层和绝缘层，绕线痕迹层粘结定位在绝缘包扎铁心上，绝缘层粘结在绕线痕迹层上，绕线痕迹层上刻蚀有痕迹线槽，痕迹线槽用于指引绕线位置及定量绕线匝数，绝缘层的宽度小于绕线痕迹层，从而使痕迹线槽露出，便于指引绕线位置及定量绕线匝数。

基于绕线模板，本发明提供电流互感器线圈的绕制方法，包括以下步骤：

(一)将基底铁心上缠绕绝缘包扎层，制成绝缘包扎铁心；在绝缘包扎铁心的周向上定位绕线模板，绕线模板结构中包括绕线痕迹层和绝缘层，绕线痕迹层上设置有痕迹线槽，痕迹线槽数量与需要绕线的匝数相当，用于指示绕线数量使绕线圈数准确，并指示绕线位置使线圈均匀；绝缘层具有提高线圈稳定性的作用；按照绕线模板上的痕迹线槽绕制线圈，绕线模板随绕线过程沿绝缘包扎铁心周向延伸并贴合，当线圈按绕线模板上的痕迹线槽绕绝缘包扎铁心满一周时，形成单层绕制互感器线圈，如线圈匝数较多时，制备多层线圈的互感器，则在线圈绕满一周后，再缠绕一层绝缘包扎层，然后继续按照绕线模板上的痕迹线槽绕制线圈，以此类推，制成多层绕制互感器线圈，形成绝缘包扎层、绕线模板层、线圈层相间的复合铁心；

(二)对复合铁心进行后处理，制得互感器。

本发明的有益效果是：(1)本发明提供的绕线模板和绕线方法，高度控制了互感器线圈绕线匝数的精准性和准确度，初始误差的可调节；(2)更提高了绕制互感器线圈的均匀性，减小了互感器线圈的漏抗，有效提高了互感器线圈的抗电磁干扰性能；(3)还有效保证了绕制线圈的一致性，在手工绕制及小批量生产中提高了批次互感器性能的稳定性。

附图说明

图1为本发明绕线模板的结构示意图；

图2为本发明实施例1中单层绕制线圈复合铁心的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例2中多层绕制线圈复合铁心的剖面结构示意图；

图中，1、基底铁心，2、绝缘包扎层，3、绕线模板，3-1、第一压敏胶层，3-2、绕线痕迹层，3-2-1、痕迹线槽，3-3、第二压敏胶层，3-4、绝缘层，4、线圈层，5、后处理层。

具体实施方式

以下以具体实施例详细说明本发明所提供的电流互感器线圈绕线模板及绕线方法，但不以任何形式限制本发明的保护范围，所属领域技术人员根据技术方案所进行的改善修改或者类似替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

本实施例提供一种电流互感器线圈绕线模板，定位于绝缘包扎铁心上，参见图1所示，由底层至表层包括绕线痕迹层3-2和绝缘层3-4，绕线痕迹层3-2借助第一压敏胶层3-1粘结定位在绝缘包扎铁心上，绝缘层3-4借助第二压敏胶层3-3粘结在绕线痕迹层3-2上，其中的第一压敏胶层3-1和第二压敏胶层3-3为绝缘压敏胶，保证了绝缘效果，且厚度较薄。绕线痕迹层3-2为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔，绝缘性能良好，厚度仅0.1mm，选择该材料作为绕线痕迹层3-2一方面不会使线圈加了该层后尺寸变化过大，造成不便，另一方面不易撕裂，避免了绕线过程中由于撕裂而带来的误差，且不易皱，激光刻蚀中不会变形，刻蚀成功率高，提高了绕线模板的制作效率和使用方便性。绕线痕迹层3-2上激光刻蚀有痕迹线槽3-2-1，绝缘层3-4宽度小于绕线痕迹层3-2，便于痕迹线槽3-2-1的显示，使绕线准确均匀。所述绕线模板宽度与绝缘包扎铁心宽度相同，使用中方便无冗余。

为保证互感器线圈的性能，所述绝缘层3-4为硅橡胶膜层，硅橡胶膜层绝缘性能良好，摩擦力较大且有韧性，绕线后不易发生滑动，保证了绕线位置的准确及均匀，避免了线圈滑动带来的误差。

所述绝缘层3-4与绕线痕迹层3-2的宽度比为0.3～0.6：1，优选0.5：1，绝缘层3-4宽度小于绕线痕迹层3-2宽度，便于显示痕迹线槽3-2-1，起到指示绕线位置及数量的作用；绝缘层3-4材质优选硅橡胶膜层，硅橡胶膜层有一定韧性，受力后会在厚度上和面积上有相应的变化，绕线中，主要的变化体现在绕线方向上，此时会导致硅橡胶有轻微的变宽，模板选取材料硅橡胶拉伸极限小于2倍。

实施例2

本实施例以单层绕制线圈的制作详细说明电流互感器线圈的绕制方法，具体如下：

(一)将基底铁心1上使用宽度为25mm厚度0.5mm的双层皱纹纸带采用半跌包扎方式缠绕绝缘包扎层2，制成绝缘包扎铁心；

在绝缘包扎铁心基础上进一步定位绕线模板，并绕制线圈制成复合铁心，具体如下：

制作绕线模板：

获取一次额定电流I1、二次额定电流I2、互感器线圈的初始误差Δf_i，计算互感器线圈绕线匝数

本实施例中I1＝600A、I2＝5A、Δf_i＝0.2％，计算得到

取整即N_总＝120匝；

获取线圈用线(漆包线)的直径φ、进行绝缘包扎铁心的外周长l、最小绕线疏密系数a(a＞1，a为线圈设计参数，与绕线要求相关，绕线间隔为相邻两匝漆包线中心距，该距离一定大于漆包线线径，故a>1)，计算获得最小绕线间隔(两漆包线中心距)d₁＝a·φ及第一层最大绕线匝数

本实施例中基底铁心1为材质1K107纳米晶铁心，规格为65*95*15(内径a₀*外径b₀*高度h₀，单位均为mm)，经过第一次绝缘包扎后的铁心的外周长l＝610mm，所使用漆包线直径为φ＝0.51mm，最小绕线疏密系数a＝2.8，则最小绕线间隔d₁＝a*φ＝2.8*0.51mm＝1.428mm；

第一层最大绕线匝数

设绕线层数为m，由于N_总＜N，m＝1，互感器线圈为单层绕制互感器线圈；

设置痕迹线槽3-2-1，绕线间隔

预制长度为l＝610mm的绕线模板3：

使用二氧化碳激光器在材质为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔上按照绕线间隔d₂＝5.08mm、数量N_总＝120进行激光刻蚀痕迹线槽3-2-1，形成绕线痕迹层3-2，在绕线痕迹层3-2下方相应位置粘贴第一压敏胶层3-1，在其上方相应位置粘贴第二压敏胶层3-3和绝缘层3-4，制成绕线模板3。

在绝缘包扎铁心的周向上定位上述制作的绕线模板3，绕线模板3沿绝缘包扎铁心周向环绕一周，按照绕线模板3上的痕迹线槽3-2-1绕制线圈，线圈痕迹线槽3-2-1至绕满一周，达到匝数要求，由基底铁心1向外依次为绝缘包扎层2、绕线模板3层、线圈层4，形成为复合铁心；

(二)对复合铁心依次进行按照步骤(一)的方法缠绕绝缘包扎层2进行绝缘包扎，再采用宽度23mm厚度0.8mm的自粘型橡胶绝缘带采用半叠包扎方式包扎进行屏蔽处理，再绝缘包扎，形成后处理层5，参见图1所示，引线处理后制得互感器线圈，为单层绕制互感器线圈，最后对互感器线圈进行灌封形成互感器。

实施例3

本实施例以多层绕制线圈的制作详细说明电流互感器线圈的绕制方法，具体如下：

(一)将基底铁心1上缠绕绝缘包扎层2，制成绝缘包扎铁心；在绝缘包扎铁心基础上进一步定位绕线模板，并绕制线圈制成复合铁心，具体如下：

制作绕线模板：

获取一次额定电流I1、二次额定电流I2、互感器线圈的初始误差Δf_i，计算互感器线圈绕线匝数

本实施例中I1＝600A、I2＝1A、Δf_i＝0％，计算得到

获取线圈用线(漆包线)的直径φ、进行绝缘包扎铁心的外周长l、最小绕线疏密系数a，计算获得最小绕线间隔(两漆包线中心距)d₁＝a·φ及第一层最大绕线匝数

本实施例中基底铁心1为材质DQ085硅钢片铁心，规格为88*96*25(内径a₀*外径b₀*高度h₀，单位均为mm)，经过第一次绝缘包扎后的铁心的外周长l＝616mm，所使用漆包线直径为φ＝0.44mm，最小绕线疏密系数a＝2.8，则最小绕线间隔d₁＝a·φ＝2.8*0.44mm＝1.232mm；

第一层最大绕线匝数

设绕线层数为m，由于N_总＝600＞N＝500，

取值依据为若

为整数，则

否则

即

的最小整数，互感器线圈为多层绕制互感器线圈，本实施例中

预制长度为l_总＝d₁·N_总＝739.2mm的绕线模板3：

使用二氧化碳激光器在材质为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔上按照绕线间隔d₁＝1.232mm、数量N_总＝600进行激光刻蚀痕迹线槽3-2-1，形成绕线痕迹层3-2，在绕线痕迹层3-2下方相应位置粘贴第一压敏胶层3-1，在其上方相应位置粘贴第二压敏胶层3-3和绝缘层3-4，制成绕线模板3；

在绝缘包扎铁心的周向上定位上述制作的绕线模板3，绕线模板3沿绝缘包扎铁心周向环绕，进行线圈试绕，绕线过程中在第一周线圈绕制完成后，再添加一层绝缘包扎层2，再按照绕线模板3上的痕迹线槽3-2-1绕制下一层线圈；

本实施例中绕制两层，为保证第2层(最外层)绕线均匀性，再次计算第二层绕线模板3上痕迹线槽3-2-1的设置：已绕制绕线模板3的长度为l_m-1＝616mm，已绕线圈匝数

剩余绕线匝数

测量复合铁心上第2层绕线周长l_s＝635mm，则第2层绕线间隔

再按上述方法制作长度为l_s＝635mm的绕线痕迹层3-2，绕线痕迹层3-2上均设间隔d_s＝6.35mm、数量为N_s＝100的痕迹线槽3-2-1，粘贴第一压敏胶层3-1、第二压敏胶层3-3和绝缘层3-4后制成长度为l_s的绕线模板3，长度为l_s的绕线模板3定位于第二层绝缘包扎层2上，再按照痕迹线槽3-2-1绕制线圈，本实施例所形成的复合铁心结构为由基底铁心1向外依次为绝缘包扎层2、绕线模板3层、线圈层4、绝缘包扎层2、绕线模板3层、线圈层4，即为绝缘包扎层2、绕线模板3层、线圈4层依次相间的复合铁心。

(二)对上述制得的复合铁心依次进行绝缘包扎、屏蔽处理、绝缘包扎形成后处理层5，引线处理后制得互感器线圈，为多层绕制互感器线圈，最后对互感器线圈进行灌封形成互感器。

综上可见，本发明提供的绕线模板结构简单、使用方便，绕线方法简单易行，有效保证了互感器线圈绕线匝数的精准性和准确度，并使得初始误差可调节；均布痕迹线槽，更提高了绕制互感器线圈的均匀性，减小了互感器线圈的漏抗，有效提高了互感器线圈的抗电磁干扰性能；还有效保证了绕制线圈的一致性，提高了批次互感器性能的稳定性，尤其适用于前期产品研发试制及小批量生产，如绕线机无法绕制的线圈类型的小批量试制、新型铁心手工绕线方式进行小批量生产。

Claims (6)

1.一种电流互感器线圈的绕制方法，基于基底铁心（1），其特征在于，包括以下步骤：

（一）将基底铁心（1）上缠绕绝缘包扎层（2），制成绝缘包扎铁心；在绝缘包扎铁心的周向上定位绕线模板（3），所述绕线模板结构中包括依次粘结的绕线痕迹层（3-2）和绝缘层（3-4），绕线痕迹层（3-2）上设置有痕迹线槽（3-2-1），按照痕迹线槽（3-2-1）绕制线圈，绕满一周时，再缠绕绝缘包扎层（2），以此类推，形成绝缘包扎层（2）、绕线模板层、线圈层（4）相间的复合铁心；

（二） 对复合铁心进行后处理，制得互感器；

所述绕线模板（3）上痕迹线槽（3-2-1）的设置方法为：

①根据互感器一次额定电流I1、二次额定电流I2、互感器线圈初始误差Δf _i 计算总绕线匝数

；

②根据线圈用线的直径ϕ、绝缘包扎铁心外周长l最小绕线疏密系数a计算最小绕线间隔d ₁ =a.ϕ及第一层最大绕线匝数

；

③设绕线层数为m，

④设置痕迹线槽（3-2-1）：

（④-a）若m=1，则绕线间隔

，则预制长度为l的绕线模板（3）并按间隔d ₂ 、数量N _总 均设痕迹线槽（3-2-1）；

（④-b）若

，则预制长度为l _总 =d ₁ ·N _总 的绕线模板（3），并按间隔d ₁ 均设痕迹线槽（3-2-1），互感器线圈进行试绕至第m-1层，已绕制绕线模板（3）的长度为l _m-1 ，已绕线圈匝数

，剩余绕线匝数

，为保证第m层绕线均匀性，测量复合铁心上第m层绕线周长l _s ，则第m层绕线间隔

，再制作长度为l _s 的绕线模板（3）并按间隔d _s 、数量N _s 均设痕迹线槽（3-2-1），定位于复合铁心上第m层。

2.根据权利要求1所述的绕制方法，其特征在于，所述痕迹线槽（3-2-1）在环绝缘包扎铁心外围每周的绕线模板（3）上均布。

3.根据权利要求1所述的绕制方法，其特征在于，所述绕线痕迹层（3-2）借助第一压敏胶层（3-1）粘结定位在绝缘包扎铁心上，绝缘层（3-4）借助第二压敏胶层（3-3）粘结在绕线痕迹层（3-2）上，所述绝缘层（3-4）宽度小于绕线痕迹层（3-2），所述绕线痕迹层（3-2）为聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔，痕迹线槽（3-2-1）为激光刻蚀在绕线痕迹层（3-2）上。

4.根据权利要求3所述的绕制方法，其特征在于，所述绝缘层（3-4）为硅橡胶膜层，所述第一压敏胶层（3-1）、第二压敏胶层（3-3）为绝缘压敏胶。

5.根据权利要求3所述的绕制方法，其特征在于，所述绕线模板（3）宽度与绝缘包扎铁心的宽度相同，所述绝缘层（3-4）与绕线痕迹层（3-2）的宽度比为0.3~0.6：1。

6.根据权利要求1所述的绕制方法，其特征在于，所述对复合铁心进行的后处理包括屏蔽处理、绝缘包扎及引线处理。

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