CN115064373A - 一种自耦变压器组装设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变压器技术领域，提供了一种自耦变压器组装设备；包括装夹机构和组装机构，其中所述组装机构包括垫条、组装单元和监测单元；由于在变压器铁芯的组装在绕组的上方进行，操作过程中铁芯所产生的大量破片和碎屑很容易直接散落到器身间隙当中，很难清理出来而导致变压器不耐压，降低了变压器的品质与合格率；因此，本发明通过利用变压器的铁芯横片与铁芯柱在合装中接触面间的作用力变化，切割断开导线部，以反馈对应位置的接触面处于紧密接触状态，防止继续合闭造成紧密接触位置的铁芯出现磕碰的破片和碎屑，通过修正组装单元在合闭对接过程中的驱动参数，提高铁芯横片与铁芯柱合闭接触面的对接精度，减少铁芯在合装中的磕碰。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种自耦变压器组装设备。
背景技术
自耦变压器是指它的绕组是初级和次级在同一条绕组上的变压器，原、副绕组直接串联，自行耦合的变压器，普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量，原副边没有直接电的联系，自耦变压器原副边有直接电的联系，它的低压线圈就是高压线圈的一部分；自耦变压器作为电气化线路中的主要能耗设备，使用数量较多，降低自耦变压器的空载损耗将带来可观效益。
降低空载损耗主要与自耦变压器中的磁路部分的磁通性能有关，其中作为变压器中主要磁路部分的铁芯，分为铁芯柱和铁芯横片两部分，铁芯柱上用于套设绕组，铁芯横片用于闭合磁路；铁芯组装工艺的质量对其磁通性能起主要作用。
关于变压器装配工艺的介绍，可参见：刘辉，祝燕清．非晶合金变压器器身装配工艺与改进[J],电工文摘，2017,(4):59-61；文中公开了：在变压器铁芯的组装在绕组的上方进行，操作过程中铁芯所产生的大量破片和碎屑很容易直接散落到器身间隙当中，并很难清理出来而导致变压器不耐压，降低了变压器的品质与合格率；并由此提出了平行装配法的装配工艺，解决铁芯所产生的破片及碎屑掉落至器身间隙的问题。
但是该技术方案中，变压器铁芯在装配过程中产生的破片及碎屑情况未能得到有效改善，铁芯装配过程中产生破片及碎屑的受损部位仍会影响到铁芯的磁通性能，进而影响到变压器的装配质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种自耦变压器组装设备，通过利用变压器的铁芯横片与铁芯柱在合装中接触面间的作用力变化，切割断开导线部，以反馈对应位置的接触面处于紧密接触状态，防止继续合闭造成紧密接触位置的铁芯出现磕碰的破片和碎屑，通过修正组装单元在合闭对接过程中的驱动参数，提高铁芯横片与铁芯柱合闭接触面的对接精度，减少磕碰。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自耦变压器组装设备，包括装配台，还包括：
装夹机构，设于所述装配台外侧的装夹机构用于调整变压器器身的定位姿态；
组装机构，设于所述装配台上方的组装机构用于合闭对接变压器的铁芯横片与铁芯柱；
所述组装机构包括：
垫条，设于所述装配台上方的垫条用于形成铁芯横片与铁芯柱的接触面轮廓；以及
组装单元，设于所述装配台上方的组装单元用于驱动铁芯横片和/或铁芯柱使其推动所述垫条进行合闭对接；
监测单元，设于所述垫条中的监测单元门用于检测所述铁芯横片与铁芯柱接触面上的受力分布状态；
装夹机构对变压器的器身进行定位，组装机构使铁芯横片与铁芯柱对向移动，垫条中的监测单元实时反馈铁芯横片与铁芯柱接触面间的受力分布状态，用于组装单元调整铁芯横片与铁芯柱间的对接姿态。
优选地，所述监测单元包括：
导线部，若干组导线部堆叠设于垫条上，所述导线部包括沿垫条长度布设的连接段以及沿垫条截面布设的弯折段；
控制器，与若干组导线部一一连接的控制器组成闭合回路，控制器通过组装单元控制铁芯横片和/或铁芯柱的被驱动参数。
更优选地，所述组装单元包括：
驱动件，设于所述装配台上方的驱动件用于驱使铁芯横片与铁芯柱对向移动；
限位件，设于所述驱动件上的限位件用于抵靠铁芯横片；
调姿件，设于所述驱动件上的调姿件用于调整铁芯横片与铁芯柱间的相对姿态。
更为优选地，所述导线部为电热材料设置，所述导线部弯折段的电阻率大于其连接段。
更为优选地，所述垫条为热塑性塑料设置，所述垫条的厚度方向上设置有至少一组所述导线部。
更为优选地，还包括设于所述导线部中的线圈部，所述线圈部朝向所述导线部的弯折段端侧设置有截留部。
优选地，还包括设于组装单元两侧的补位组件；
所述补位组件用于保持垫条以绷紧状态随铁芯横片或铁芯柱移动。
更优选地，所述补位组件包括：
绕卷部，设于所述垫条端侧的绕卷部设于所述驱动件上；所述绕卷部用于收卷所述垫条；
引导部，所述引导部对设于垫条长度方向的两侧并凸起于垫条表面。
优选地，还包括设于所述装配台外侧的吊装机构；
所述吊装机构包括：
轨架，设于所述装配台上方的轨架用于吊装所述变压器的器身；以及
承载组件，所述承载组件的一端连接在轨架上，另一端连接在变压器器身的绕组上。
更优选地，所述承载组件还包括若干组不同直径的弧形承载架，承载架用于抵靠在变压器器身的绕组内外侧。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明利用变压器铁芯横片与铁芯柱的单片在接触面间的作用力，切割断开导线部如铜丝，以反馈对应位置的接触面处于紧密接触状态，防止继续合闭造成紧密接触位置的铁芯出现磕碰的破片和碎屑，通过修正组装单元在合闭对接过程中的驱动参数，提高铁芯横片与铁芯柱合闭接触面的对接精度。
（2）本发明利用导线部的电热材料加热垫条，使垫条转变为熔融状态填充在铁芯横片与铁芯柱接触面的空隙中，保持其间的贴合状态，且能够在变压器运行时，利用垫条的材料作为铁芯在磁致伸缩过程中振动的缓冲，降低噪声。
（3）本发明通过导线部的弯折段在加热时断开，配合导线部中的线圈部以及截留部，利用通电状态下线圈部产生的磁性吸引铁芯破片和碎屑，并使线圈部随导线部被抽出铁芯的过程中，将粘附在熔融垫条中的铁芯破片或碎屑带离，减少残留在变压器铁芯中的铁芯破片和碎屑，维持变压器铁芯的合装质量。
（4）本发明利用对导线部的加热熔融垫条，并抽出导线部，进而缩减变压器铁芯叠片间的间距，进而减小绝缘绕组与铁芯上下轭部的纵向距离，使磁通密度降低，绕组线圈减少，绕组的铜箔使用量下降。
（5）本发明利用承载组件以及承载架使变压器器身的绕组呈悬挂状态，避免装夹机构调整定位姿态的过程中，过重的绕组挤压器身的其它部件造成损伤，并防止绕组的圆形截面在平行放置时因自重造成的变形，维持变压器的合装质量。
综上所述，本发明具有减少变压器铁芯在装配过程中所产生的破片及碎屑等优点，尤其适用于变压器铁芯合装技术领域。
附图说明
图1为本发明整体结构第一视角的示意图；
图2为本发明整体结构第二视角的示意图；
图3为本发明吊装机构的示意图；
图4为本发明组装机构的示意图；
图5为本发明铁芯合装状态的示意图；
图6为图4中A处的局部放大图；
图7为图4中B处的局部放大图；
图8为本发明导线部结构的示意图；
图中：1、装夹机构；100、装配台；101、器身；102、铁芯横片；103、铁芯柱；104、绕组；2、组装机构；21、垫条；22、组装单元；221、驱动件；222、限位件；223、调姿件；224、补位组件；2241、绕卷部；2242、引导部；23、监测单元；231、导线部；2311、连接段；2312、弯折段；232、线圈部；233、截留部；3、吊装机构；31、轨架；32、承载组件；321、承载架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
如图1-8所示，
本发明所述的一种自耦变压器组装设备，包括装配台100，还包括：
装夹机构1，设于所述装配台100外侧的装夹机构1用于调整变压器器身101的定位姿态；
组装机构2，设于所述装配台100上方的组装机构2用于合闭对接变压器的铁芯横片102与铁芯柱103；
所述组装机构2包括：
垫条21，设于所述装配台100上方的垫条21用于形成铁芯横片102与铁芯柱103的接触面轮廓；以及
组装单元22，设于所述装配台100上方的组装单元22用于驱动铁芯横片102和/或铁芯柱103使其推动所述垫条21进行合闭对接；
监测单元23，设于所述垫条21中的监测单元23门用于检测所述铁芯横片102与铁芯柱103接触面上的受力分布状态；
装夹机构1对变压器的器身101进行定位，组装机构2使铁芯横片102与铁芯柱103对向移动，垫条21中的监测单元23实时反馈铁芯横片102与铁芯柱103接触面间的受力分布状态，用于组装单元22调整铁芯横片102与铁芯柱103间的对接姿态。
进一步，如图1-8所示，所述监测单元23包括：
导线部231，若干组导线部231堆叠设于垫条21上，所述导线部231包括沿垫条21长度布设的连接段2311以及沿垫条21截面布设的弯折段2312；
控制器，与若干组导线部231一一连接的控制器组成闭合回路，控制器通过组装单元22控制铁芯横片102和/或铁芯柱103的被驱动参数。
装夹机构1将变压器的器身101定位成平行或倒立放置的姿态，垫条21随合闭对接的铁芯横片102与铁芯柱103移动，当铁芯横片102与铁芯柱103合闭的接触面对齐精度不足时，即在接触面上出现差异的作用力状况，此时垫条21上的导线部231弯折段2312在受到铁芯横片102或铁芯柱103的过大作用力时断裂，进而控制器识别出断开回路中导线部231弯折段2312对应于铁芯横片102与铁芯柱103接触面的位置，并反馈修正组装单元22在合闭对接过程中的驱动参数，提高铁芯横片102与铁芯柱103合闭接触面的对接精度，减少磕碰。
更进一步，如图1-4、6所示，所述组装单元22包括：
驱动件221，设于所述装配台100上方的驱动件221用于驱使铁芯横片102与铁芯柱103对向移动；
限位件222，设于所述驱动件221上的限位件222用于抵靠铁芯横片102；
调姿件223，设于所述驱动件221上的调姿件223用于调整铁芯横片102与铁芯柱103间的相对姿态。
例如采用安装在升降座上的多个滑台对变压器的铁芯进行组装，驱动件221即滑台的移动端使滑台上堆叠的底层铁芯横片102向铁芯柱103移动进行合闭对接，限位件222即滑台移动端行进方向上的挡片抵靠在待对接堆叠的铁芯横片102上，通过控制器控制调姿件223如多个滑台移动端的不同伸出量，改变铁芯横片102与铁芯柱103间的相对姿态，保持铁芯横片102与铁芯柱103接触面的对接精度。
进一步的，如图7-8所示，所述导线部231为电热材料设置，所述导线部231弯折段2312的电阻率大于其连接段2311。
更进一步的，如图7-8所示，所述垫条21为热塑性塑料设置，所述垫条21的厚度方向上设置有至少一组所述导线部231。
更进一步的，如图7-8所示，还包括设于所述导线部231中的线圈部232，所述线圈部232朝向所述导线部231的弯折段2312端侧设置有截留部233。
在完成将铁芯横片102合闭对接到铁芯柱103后，通过加大电流使其电热材料如镍铬电热丝的导线部231发热，使热塑性塑料如聚乙烯材料的垫条21升温转化为熔融状态，使得熔融的垫条21填充在铁芯横片102与铁芯柱103接触面的间隙中，同时熔融的垫条21将对接过程中产生的铁芯破片和碎屑粘附起来，通电状态下的线圈部232用于磁性吸附铁芯破片和碎屑；
在垫条21中设置多组的导线部231，通过检测不同厚度位置导线部231的断开，反映铁芯横片102与铁芯柱103在此接触面位置的受力程度差异，提高组装单元22在合闭对接过程中的控制精度；
导线部231中弯折段2312较大的电阻率，使其加热升温后在拉力作用下更易于断开，进而将导线部231从铁芯横片102与铁芯柱103接触面间的垫条21中抽出，并在此过程中，利用线圈部232如电磁线圈从熔融的垫条21中穿过，配合截留部233如筛网收集粘附的铁芯破片和碎屑，减少其在变压器铁芯中的残留量，完成变压器铁芯的合装。
进一步，如图1-4、6所示，还包括设于组装单元22两侧的补位组件224；
所述补位组件224用于保持垫条21以绷紧状态随铁芯横片102或铁芯柱103移动；
更进一步，如图1-4、6所示，所述补位组件224包括：
绕卷部2241，设于所述垫条21端侧的绕卷部2241设于所述驱动件221上；所述绕卷部2241用于收卷所述垫条21；
引导部2242，所述引导部2242对设于垫条21长度方向的两侧并凸起于垫条21表面；
在铁芯横片102与铁芯柱103合装时采用的全斜接缝，使垫条21在铁芯横片102与铁芯柱103的合装过程中需要调整垫条21的长度；通过转动设置的绕卷部2241及其张紧轮，使垫条21能够受抵靠的铁芯横片102与铁芯柱103的轮廓变化进行相应的伸缩匹配，并使垫条21处于绷紧状态贴附在铁芯横片102与铁芯柱103之间，配合凸起的引导部2242，保持垫条21对铁芯横片102与铁芯柱103接触面边缘的保护作用，在铁芯横片102移动时起到减震并降低铁芯磨损。
实施例二
如图1-3所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：
还包括设于所述装配台100外侧的吊装机构3；
所述吊装机构3包括：
轨架31，设于所述装配台100上方的轨架31用于吊装所述变压器的器身101；以及
承载组件32，所述承载组件32的一端连接在轨架31上，另一端连接在变压器器身101的绕组104上；
更进一步，如图3所示，所述承载组件32还包括若干组不同直径的弧形承载架321，承载架321用于抵靠在变压器器身101的绕组104内外侧；
在通过装夹机构1调整变压器器身101及其铁芯的定位姿态时，使承载架321抵靠在变压器器身101的绕组104中，用于支撑平行放置姿态下绕组104的重力，防止绕组104因自重挤压到器身101的铁芯元件造成损伤。
工作步骤
步骤一、装夹机构1对变压器的器身101进行定位，组装机构2使铁芯横片102与铁芯柱103对向移动，垫条21中的监测单元23实时反馈铁芯横片102与铁芯柱103接触面间的受力分布状态，用于组装单元22调整铁芯横片102与铁芯柱103间的对接姿态；
步骤二、安装的多个滑台对变压器的铁芯进行组装，驱动件221即滑台的移动端使滑台上堆叠的底层铁芯横片102向铁芯柱103移动进行合闭对接，限位件222即滑台行进方向上的挡片抵靠在堆叠地待对接的铁芯横片102上，通过控制器控制调姿件223如各滑台移动端的不同伸出量，改变铁芯横片102与铁芯柱103间的相对姿态，并随着对堆叠的铁芯横片102进行逐片对接，通过升降座抬升滑台的高度，使其与待合闭对接的铁芯柱103高度保持一致；
步骤三、在完成将铁芯横片102合闭对接到铁芯柱103后，通过加大电流使其电热材料如镍铬电热丝的导线部231发热，使热塑性塑料如聚乙烯材料的垫条21升温转化为熔融状态，使得熔融的垫条21填充在铁芯横片102与铁芯柱103接触面的间隙中，同时熔融的垫条21将对接过程中产生的铁芯破片和碎屑粘附起来，通电状态下的线圈部232用于磁性吸附铁芯破片和碎屑；
步骤四、在垫条21中设置多组的导线部231，通过检测不同厚度位置导线部231的断开，反映铁芯横片102与铁芯柱103在此接触面位置的受力程度差异，提高组装单元22在合闭对接过程中的控制精度；
步骤五、导线部231中弯折段2312较大的电阻率，使其加热升温后在拉力作用下更易于断开，进而将导线部231从铁芯横片102与铁芯柱103接触面间的垫条21中抽出，并在此过程中，利用线圈部232如电磁线圈从熔融的垫条21中穿过，配合截留部233如筛网收集粘附的铁芯破片和碎屑，减少其在变压器铁芯中的残留量，完成变压器铁芯的合装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自耦变压器组装设备，包括装配台，其特征在于，还包括：
装夹机构，设于所述装配台外侧的装夹机构用于调整变压器器身的定位姿态；
组装机构，设于所述装配台上方的组装机构用于合闭对接变压器的铁芯横片与铁芯柱；
所述组装机构包括：
垫条，设于所述装配台上方的垫条用于形成铁芯横片与铁芯柱的接触面轮廓；以及
组装单元，设于所述装配台上方的组装单元用于驱动铁芯横片和/或铁芯柱使其推动所述垫条进行合闭对接；
监测单元，设于所述垫条中的监测单元门用于检测所述铁芯横片与铁芯柱接触面上的受力分布状态；
装夹机构对变压器的器身进行定位，组装机构使铁芯横片与铁芯柱对向移动，垫条中的监测单元实时反馈铁芯横片与铁芯柱接触面间的受力分布状态，用于组装单元调整铁芯横片与铁芯柱间的对接姿态。
2.根据权利要求1所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，所述监测单元包括：
导线部，若干组导线部堆叠设于垫条上，所述导线部包括沿垫条长度布设的连接段以及沿垫条截面布设的弯折段；
控制器，与若干组导线部一一连接的控制器组成闭合回路，控制器通过组装单元控制铁芯横片和/或铁芯柱的被驱动参数。
3.根据权利要求1所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，所述组装单元包括：
驱动件，设于所述装配台上方的驱动件用于驱使铁芯横片与铁芯柱对向移动；
限位件，设于所述驱动件上的限位件用于抵靠铁芯横片；
调姿件，设于所述驱动件上的调姿件用于调整铁芯横片与铁芯柱间的相对姿态。
4.根据权利要求2所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，所述导线部为电热材料设置，所述导线部弯折段的电阻率大于其连接段。
5.根据权利要求2所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，所述垫条为热塑性塑料设置，所述垫条的厚度方向上设置有至少一组所述导线部。
6.根据权利要求4所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，还包括设于所述导线部中的线圈部，所述线圈部朝向所述导线部的弯折段端侧设置有截留部。
7.根据权利要求3所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，还包括设于组装单元两侧的补位组件；
所述补位组件用于保持垫条以绷紧状态随铁芯横片或铁芯柱移动。
8.根据权利要求7所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，所述补位组件包括：
绕卷部，设于所述垫条端侧的绕卷部设于所述驱动件上；所述绕卷部用于收卷所述垫条；
引导部，所述引导部对设于垫条长度方向的两侧并凸起于垫条表面。
9.根据权利要求1所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，还包括设于所述装配台外侧的吊装机构；
所述吊装机构包括：
轨架，设于所述装配台上方的轨架用于吊装所述变压器的器身；以及
承载组件，所述承载组件的一端连接在轨架上，另一端连接在变压器器身的绕组上。
10.根据权利要求9所述的一种自耦变压器组装设备，其特征在于，所述承载组件还包括若干组不同直径的弧形承载架，承载架用于抵靠在变压器器身的绕组内外侧。
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2022
- 2022-06-21 CN CN202210703662.XA patent/CN115064373B/zh active Active
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