CN110415862A - 一种铜线、铜线制造设备及铜线的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铜线,其能解决现有用扁铜线作为导体的漆包线在线圈绕制时,在曲率半径较大的部位易造成绝缘层破损,进而造成漏电或匝间短路的问题。其包括间隔设置的圆截面段和扁截面段,所述圆截面段的长度与所述扁截面段的长度之比为0.1~1。同时,本发明还提供了该铜线的制造设备及应用。
Description
技术领域
本发明涉及用于绕制变压器、电感、电动机线圈的漆包线领域,尤其涉及漆包线用铜线领域,具体为一种铜线、铜线制造设备及铜线的应用。
背景技术
漆包线是绕组线的主要品种之一,由导体和绝缘层两部分组成,导体通常使用铜线,常用的铜线有圆铜线和扁铜线。相比于圆铜线,扁铜线作为导体有以下优点:
1)扁铜线绕制线圈时,线与线接触好,槽满率更高,与圆铜线相比,槽满率可以由45%提高到70%;
2)扁铜线绕组匝与匝之间的接触面积大,空隙更小,热传导更好,散热好;而圆铜线圆圆相切的空气导热性不好;通过温度场的仿真,相同设计的扁铜线绕组比圆铜线绕组温升低10%;
3)扁铜线比表面积大,适用于集肤效应场合,频率越高,扁铜线绕组的铜损越少;由于永磁电机损耗主要包括绕组铜耗、铁耗、风磨杂散和磁钢涡流损耗,其中铜损占比50%以上,铜损大小又和绕组电阻成正比,因此减少绕组的电阻可以直接降低铜损,提升电机的效率,提高电机的功率密度。美国通用汽车通过使用扁铜线等先进工艺可以将电机的功率密度提高到2.6kw/kg。
但是扁铜线的应用也有其局限性,主要表现在铜扁线折弯性能上。由于线圈绕制时,有些部位(如绕组间的过渡连接部位)曲率半径较大,这些部位的扁铜线折弯后由于局部的曲率差异比较大及应力分布不均,易造成绝缘层在受力拉伸时产生缺口或破损,造成漏电或匝间短路,因此使用铜扁线时,对绝缘层的质量要求特别高。而圆铜线则不存在折弯后绝缘层易破损的缺陷。
发明内容
针对现有用扁铜线作为导体的漆包线在线圈绕制时,在曲率半径较大的部位易造成绝缘层破损,进而造成漏电或匝间短路的技术问题,本发明提供了一种铜线,其既能保留扁铜线作为漆包线导体的优势,又可避免折弯后绝缘层破损,同时,本发明还提供了该铜线的制造设备及应用。
其技术方案是这样的:
一种铜线,其特征在于:其包括间隔设置的圆截面段和扁截面段,所述圆截面段的长度与所述扁截面段的长度之比为0.1~1。
其进一步特征在于:
所述圆截面段的直径为0.01 mm ~8.00mm。
所述扁截面段的厚度与宽度之比为0.01~1。
一种铜线的制造设备,其包括依次设置的放线工字轮、拉丝模、压辊组和收线工字轮,所述放线工字轮与所述拉丝模之间、所述拉丝模与所述压辊组之间、所述压辊组与所述收线工字轮之间均设有导轮组,所述拉丝模与所述压辊组之间、所述压辊组与所述收线工字轮之间还设有牵引轮组,其特征在于:其还包括PLC控制器、压辊开合控制装置和计米器,所述计米器安装在与所述收线工字轮相邻的所述导轮组上并与所述PLC控制器电连接;所述压辊开合控制装置包括固定设置的压辊座以及驱动机构,所述压辊组中的下压辊转动安装在所述压辊座上,上压辊可上下活动的安装在所述压辊座上,所述驱动机构安装在所述压辊座上并与所述PLC控制器电连接,用于驱动所述上压辊上下移动,所述上压辊下移时将所述圆截面段轧制成所述扁截面段。
其进一步特征在于:
所述压辊座的前、后侧壁上分别安装有纵向导轨,所述上压辊和所述下压辊沿前后方向设置于所述压辊座内,所述下压辊的前后两端与所述压辊座转动连接,所述上压辊的前后两端分别转动连接有上滑座,所述上滑座滑动配合安装在所述纵向导轨上;所述驱动机构包括驱动电机、蜗杆和蜗轮,所述蜗杆沿前后方向设置并转动安装在位于所述压辊座顶面上的支撑座上,所述驱动电机安装在所述压辊座上并与所述蜗杆动力连接,所述驱动电机与所述PLC控制器电连接;所述蜗轮设有两个并分别与前后两个所述上滑座对应设置,两个所述蜗轮分别转动安装在所述压辊座的顶部并与所述蜗杆啮合,中心轴穿过所述蜗轮的轴孔且二者螺纹配合,所述中心轴的下端间隙配合穿过所述压辊座的顶面后固接在相应的所述上滑座上。
所述压辊座上开有前后贯通的安装通道和左右贯通的走线通道,所述压辊座的前、后侧壁上位于所述安装通道的左右两侧分别安装有所述纵向导轨,所述下压辊的前后两端分别转动连接有下滑座,所述上滑座和所述下滑座的左右两侧分别开有纵向滑槽,所述纵向导轨间隙配合插入同侧的所述纵向滑槽内,所述下滑座支撑于所述安装通道的底部。
所述导轮组包括两个上导轮和一个下导轮,两个上导轮与所述拉丝模和所述压辊组的穿线通道等高设置,所述下导轮设置在两个所述上导轮之间并低于所述上导轮,所述下导轮上安装有摆杆组件。
所述摆杆组件包括支承座、摆杆和接近开关支架,所述支承座固定设置并与所述接近开关支架固定连接;所述摆杆的两端分别垂直固接有摆杆轴和导轮轴,且所述摆杆轴和所述导轮轴反向设置,所述摆杆上安装有配重块;所述下导轮转动安装在所述导轮轴上;所述摆杆轴与所述支承座转动连接,所述接近开关支架上安装有接近开关,所述摆杆轴上还固接有用于触发所述接近开关的偏心轮;所述接近开关、驱动所述放线工字轮转动的伺服电机分别与所述PLC控制器电连接。
一种铜线的应用,其特征在于:绕制线圈时,当所述铜线的弯曲半径小于所述铜线的圆截面段的10倍直径时,使用所述圆截面段进行绕制,其余使用所述扁截面段进行绕制。
本发明的有益效果是:
1)本发明的铜线,其既有圆截面段,又有扁截面段,从而在绕制线圈时,可在曲率半径较大的部位使用圆截面段进行绕制,避免绝缘层破损,进而避免漏电和匝间短路,而在曲率半径较小的部位使用扁截面段,从而充分发挥扁铜线作为导体的技术优势;
2)本发明的铜线制造设备,其将拉丝和轧制集于一体,铜线先经过拉丝模进行拉丝,获得需要的直径,再经过压辊组进行轧制,由于设置了压辊开合控制装置,根据计米器的反馈,PLC可以控制压辊开合控制装置驱动上压辊上下移动,当上压辊上移后,无法对铜线进行轧制,从而获得圆截面段,当上压辊下移后,则与下压辊一起对铜线进行轧制,从而获得扁截面段,进而生产出既有圆截面段又有扁截面段的异型铜线,本设备能同时拉丝和轧制,生产效率高,且节省厂房占用面积;
3)本发明的铜线的应用,当铜线的弯曲半径小于铜线的圆截面段的10倍直径时,使用圆截面段进行绕制,能够有效避免绕制线圈时绝缘层产生缺口或破损,进而避免漏电或匝间短路,而其余使用扁截面段进行绕制,则可以充分发挥扁铜线作为导体的技术优势。
附图说明
图1为本发明铜线的主视图;
图2为沿图1中A-A线的剖视图;
图3为沿图1中B-B线的剖视图;
图4为本发明铜线制造设备的主视示意图;
图5为摆杆组件的整体结构示意图;
图6为图5的爆炸视图;
图7为压辊开合控制装置的整体结构示意图;
图8为图7的爆炸视图。
附图标记:1-圆截面段;2-扁截面段;3-放线工字轮;4-拉丝模;5-压辊组;6-收线工字轮;7-导轮组;8-牵引轮组;9-压辊开合控制装置;10-计米器;11-压辊座;12-下压辊;13-上压辊;14-纵向导轨;15-驱动电机;16-蜗杆;17-蜗轮;18-支撑座;19-中心轴;20-安装通道;21-走线通道;22-上滑座;23-下滑座;24-纵向滑槽;25-上导轮;26-下导轮;27-摆杆组件;28-支承座;29-摆杆;30-接近开关支架;31-摆杆轴;32-导轮轴;33-配重块;34-接近开关;35-偏心轮。
具体实施方式
见图1至图3,本发明的铜线,其包括间隔设置的圆截面段1和扁截面段2,圆截面段的长度L1与扁截面段的长度L2之比为0.1~1,圆截面段的直径D为0.01 mm~8.00 mm,扁截面段的厚度H与宽度L之比为0.01~1。
见图4至图8,本发明的铜线的制造设备,其包括依次设置的放线工字轮3、拉丝模4、压辊组5和收线工字轮6,放线工字轮3与拉丝模4之间、拉丝模4与压辊组5之间、压辊组5与收线工字轮6之间均设有导轮组7,拉丝模4与压辊组5之间、压辊组5与收线工字轮6之间还设有牵引轮组8,其还包括PLC控制器、压辊开合控制装置9和计米器10,计米器10安装在与收线工字轮6相邻的导轮组7上并与PLC控制器电连接;压辊开合控制装置9包括固定设置的压辊座11以及驱动机构,压辊组5中的下压辊12转动安装在压辊座11上,上压辊13可上下活动的安装在压辊座11上,驱动机构安装在压辊座11上并与PLC控制器电连接,用于驱动上压辊13上下移动,上压辊13下移时将圆截面段1轧制成扁截面段2。其中,放线工字轮、拉丝模、牵引轮组和收线工字轮均属于现有技术,放线工字轮用于放出铜线,牵引轮组用于牵引铜线向前输送,拉丝模用于将铜线拉拔成需要的直径,收线工字轮用于将铜线收卷。
见图7至图8,压辊座11的前、后侧壁上分别安装有纵向导轨14,上压辊13和下压辊12沿前后方向设置于压辊座11内,下压辊12的前后两端与压辊座11转动连接,上压辊13的前后两端分别转动连接有上滑座22,上滑座22滑动配合安装在纵向导轨14上;驱动机构包括驱动电机15、蜗杆16和蜗轮17,蜗杆16沿前后方向设置并转动安装在位于压辊座11顶面上的支撑座18上,驱动电机15安装在压辊座11上并与蜗杆16动力连接,驱动电机15与PLC控制器电连接;蜗轮17设有两个并分别与前后两个上滑座22对应设置,两个蜗轮17分别转动安装在压辊座11的顶部并与蜗杆16啮合,中心轴19穿过蜗轮17的轴孔且二者螺纹配合,中心轴19的下端间隙配合穿过压辊座11的顶面后固接在相应的上滑座22上。如此设计,PLC控制器根据计米器的反馈,控制驱动电机正反转,当驱动电机正转时,蜗杆带动蜗轮转动,使中心轴带动上滑座上移,从而上压辊和下压辊间隙变大,不再对铜线进行轧制,即可获得圆截面段的铜线,当圆截面段生产到设定长度后,PLC控制器根据计米器的反馈控制驱动电机反转,使上压辊下移,上压辊和下压辊对铜线进行轧制,生产扁截面段的铜线。
本实施例中,压辊座11上开有前后贯通的安装通道20和左右贯通的走线通道21,压辊座11的前、后侧壁上位于安装通道20的左右两侧分别安装有纵向导轨14,下压辊12的前后两端分别转动连接有下滑座23,上滑座22和下滑座23的左右两侧分别开有纵向滑槽24,纵向导轨14间隙配合插入同侧的纵向滑槽24内实现与上滑座22和下滑座23的滑动装配,下滑座23在自身重力和下压辊12的重力作用下支撑于安装通道20的底部。如此设计,结构简单,便于加工和安装。
见图4至图6,导轮组7包括两个上导轮25和一个下导轮26,两个上导轮25与拉丝模4和压辊组5的穿线通道等高设置,便于对铜线的输送,下导轮26设置在两个上导轮25之间并低于上导轮25,下导轮26上安装有摆杆组件27;摆杆组件27包括支承座28、摆杆29和接近开关支架30,支承座28固定设置并与接近开关支架30固定连接;摆杆29的两端分别垂直固接有摆杆轴31和导轮轴32,且摆杆轴31和导轮轴32反向设置,摆杆29上安装有配重块33;下导轮26转动安装在导轮轴32上;摆杆轴31与支承座28转动连接,接近开关支架30上安装有接近开关34,摆杆轴31上还固接有用于触发接近开关34的偏心轮35;接近开关35、驱动放线工字轮3转动的伺服电机(图中未示出)分别与PLC控制器电连接。如此设计,通过调节配重块在摆杆上的位置,可以调节送线的张力;如果在送线过程中,张力发生变化,下导轮便会带动摆杆绕摆杆轴的轴线转动,摆杆轴转动即带动偏心轮转动,接近开关的检测值便会发生变化,PLC控制器即可根据检测值控制伺服电机的转速,进而控制放线工字轮的转速,使送线张力保持恒定。本实施例中,计米器安装在与收线工字轮6相邻的上导轮25上。
本发明的铜线的应用,绕制线圈时,当铜线的弯曲半径小于铜线的圆截面段的直径D的10倍时,使用圆截面段进行绕制,其余(当铜线的弯曲半径大于或等于10D时)使用扁截面段进行绕制。
Claims (9)
1.一种铜线,其特征在于:其包括间隔设置的圆截面段和扁截面段,所述圆截面段的长度与所述扁截面段的长度之比为0.1~1。
2.根据权利要求1所述的一种铜线,其特征在于:所述圆截面段的直径为0.01 mm ~8.00mm。
3.根据权利要求1所述的一种铜线,其特征在于:所述扁截面段的厚度与宽度之比为0.01~1。
4.一种权利要求1-3中任一项所述的铜线的制造设备,其包括依次设置的放线工字轮、拉丝模、压辊组和收线工字轮,所述放线工字轮与所述拉丝模之间、所述拉丝模与所述压辊组之间、所述压辊组与所述收线工字轮之间均设有导轮组,所述拉丝模与所述压辊组之间、所述压辊组与所述收线工字轮之间还设有牵引轮组,其特征在于:其还包括PLC控制器、压辊开合控制装置和计米器,所述计米器安装在与所述收线工字轮相邻的所述导轮组上并与所述PLC控制器电连接;所述压辊开合控制装置包括固定设置的压辊座以及驱动机构,所述压辊组中的下压辊转动安装在所述压辊座上,上压辊可上下活动的安装在所述压辊座上,所述驱动机构安装在所述压辊座上并与所述PLC控制器电连接,用于驱动所述上压辊上下移动,所述上压辊下移时将所述圆截面段轧制成所述扁截面段。
5.根据权利要求4所述的铜线的制造设备,其特征在于:所述压辊座的前、后侧壁上分别安装有纵向导轨,所述上压辊和所述下压辊沿前后方向设置于所述压辊座内,所述下压辊的前后两端与所述压辊座转动连接,所述上压辊的前后两端分别转动连接有上滑座,所述上滑座滑动配合安装在所述纵向导轨上;所述驱动机构包括驱动电机、蜗杆和蜗轮,所述蜗杆沿前后方向设置并转动安装在位于所述压辊座顶面上的支撑座上,所述驱动电机安装在所述压辊座上并与所述蜗杆动力连接,所述驱动电机与所述PLC控制器电连接;所述蜗轮设有两个并分别与前后两个所述上滑座对应设置,两个所述蜗轮分别转动安装在所述压辊座的顶部并与所述蜗杆啮合,中心轴穿过所述蜗轮的轴孔且二者螺纹配合,所述中心轴的下端间隙配合穿过所述压辊座的顶面后固接在相应的所述上滑座上。
6.根据权利要求5所述铜线的制造设备,其特征在于:所述压辊座上开有前后贯通的安装通道和左右贯通的走线通道,所述压辊座的前、后侧壁上位于所述安装通道的左右两侧分别安装有所述纵向导轨,所述下压辊的前后两端分别转动连接有下滑座,所述上滑座和所述下滑座的左右两侧分别开有纵向滑槽,所述纵向导轨间隙配合插入同侧的所述纵向滑槽内,所述下滑座支撑于所述安装通道的底部。
7.根据权利要求4所述铜线的制造设备,其特征在于:所述导轮组包括两个上导轮和一个下导轮,两个上导轮与所述拉丝模和所述压辊组的穿线通道等高设置,所述下导轮设置在两个所述上导轮之间并低于所述上导轮,所述下导轮上安装有摆杆组件。
8.根据权利要求7所述铜线的制造设备,其特征在于:所述摆杆组件包括支承座、摆杆和接近开关支架,所述支承座固定设置并与所述接近开关支架固定连接;所述摆杆的两端分别垂直固接有摆杆轴和导轮轴,且所述摆杆轴和所述导轮轴反向设置,所述摆杆上安装有配重块;所述下导轮转动安装在所述导轮轴上;所述摆杆轴与所述支承座转动连接,所述接近开关支架上安装有接近开关,所述摆杆轴上还固接有用于触发所述接近开关的偏心轮;所述接近开关、驱动所述放线工字轮转动的伺服电机分别与所述PLC控制器电连接。
9.一种权利要求1-3中任一项所述的铜线的应用,其特征在于:绕制线圈时,当所述铜线的弯曲半径小于所述铜线的圆截面段的10倍直径时,使用所述圆截面段进行绕制,其余使用所述扁截面段进行绕制。
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- 2019-07-18 CN CN201910649500.0A patent/CN110415862A/zh active Pending
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