CN1213448C - 用于电力变压器铁芯的连续绕线方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进的绕制磁性材料的绕线方法和设备。该将磁性材料连续绕到至少一个骨架内形成的开口中以形成一电力变压器绕制铁芯的方法包括：(a)将所述至少一个骨架插入绕线装置中形成的一腔体内；(b)将磁性材料送入绕线装置中，使磁性材料被送入一圆环形绕线部分，使得磁性材料的前缘连续地缠绕在所述至少一个骨架内形成的开口中，形成一绕制的变压器铁芯；(c)将磁性材料切出一后缘；(d)将后缘固定在其下面的绕制好的变压器铁芯材料上；(e)将绕制好的变压器铁芯成形为预先确定的形状。

Description

用于电力变压器铁芯的连续绕线方法及设备

技术领域

本发明总的说与电力变压器有关，更具体地说，涉及到将一个磁芯带连续地绕进及绕预先绕制的线圈骨架内的方法和设备。

背景技术

众所周知，在电子工业中电力变压器(如电流变压器)用得很广，包括使用带印刷电路板和带电路开断器件的电力变压器。电力变压器能给电路板提供电源及在电路板的原电路控制电流。为了给电路板提供适当的功率，变压器具有一个高导磁率的铁芯，而且它的线圈匝数很多，以提供所需的电压。以前较普遍的一种变压器是环形绕组变压器。这种变压器的缺点是制造和绕线过程很费时费钱。

近年来，有关的电子工业部门开始将线圈绕在小变压器的连续叠片状铁芯或封闭铁芯上。目前大多数电力变压器制造过程要求采用叠片状磁性材料，以制造应用所需要的铁芯结构。采用叠片状铁芯的方法已经成为制造用于断路装置(如断路器，继电器等)的电力变压器的工业标准。但是，这种方法本身很复杂，劳动强度大，而且容易出故障。

因而，所有上述变压器绕制方法的劳动强度都很大，而且成本高。所以希望有一种劳动强度较低的基本是自动化的电力变压器制造方法。

发明内容

本发明涉及一种改进的绕制磁性材料的绕线方法和设备。

一方面，本发明提供一种将磁性材料连续绕到至少一个骨架内形成的开口中以形成一电力变压器绕制铁芯的方法，包括：

(a)将所述至少一个骨架插入绕线装置中形成的一腔体内；

(b)将磁性材料送入绕线装置中，使磁性材料被送入一圆环形绕线部分，使得磁性材料的前缘连续地缠绕在所述至少一个骨架内形成的开口中，形成一绕制的变压器铁芯；

(c)将磁性材料切出一后缘；

(d)将后缘固定在其下面的绕制好的变压器铁芯材料上；

(e)将绕制好的变压器铁芯成形为预先确定的形状。

另一方面，本发明提供一种连续绕制至少有一个骨架的电力变压器中的变压器铁芯的设备，它包括：

一个将磁性材料连续绕到至少一个骨架中的开口内的绕线装置，使得磁性材料形成一些通过其中的开口而配置在至少一个骨架上的绕制线匝；

一个将磁性材料输送到绕线装置的进料机构；

一个将磁性材料在预定点切成一个后缘的切割装置；

一个将后缘固定到其下面的磁性材料绕制线匝以构成绕制变压器铁芯的固紧装置；

一个将绕制变压器铁芯成形为预定形状的压制装置。

较好的电力变压器装配好以后是一个双线圈变压器，具有第一和第二两个线圈骨架。电力变压器也可以是只有一个第一骨架的单线圈变压器。第一和第二骨架中每一个有一绕各自的骨架排列的线匝。各线匝之间彼此在电气上相连。每个骨架有一中心开口，其中有一连续绕制的磁性材料带，形成一绕制变压器铁芯。

在一种实施例中，绕线设备包括第一、第二和第三几个站。在第一站，将磁性原材料带从一个卷轴上卸下，进给一预先确定量的磁性原材料带，并在将磁性材料带输送至绕线机构的过程中对其进行测量。在绕线机构中，将磁性材料带连续地围绕每一骨架的开口绕制，形成绕制好的变压器铁芯。把预先确定量的磁性材料带绕到骨架后，在预定的测量位置将磁性材料带切断，以形成一个材料后缘。在第二站，用适当的方法(例如用等离子体焊)将后缘固定在底层线圈上。在第三站，将绕好的磁性材料铁芯压成所需的形状(例如普通矩形)。

本发明的设备最好由一个微处理器来控制，以使所有的机械和电气元件最好地组合在一起，获得最佳的产品质量和制造周期。采用本发明的设备将磁性材料带绕在骨架上的方法，比以前所用的方法更为省时。

内行人可从下面的详细描述和插图了解本发明的上述和其它一些特征及优点。

附图说明

现在来看看各个插图，其中相似的元件以相似的数字标示：

图1是按本发明的方法制成的电力变压器的前视图；

图2是用来按本发明连续绕制电力变压器铁芯的一种示例性设备的侧视图；

图3是图2所示设备第一站的侧视图；

图4是图3所示第一站一部分的放大图；

图5是用在第一站绕线装置中的一个绕线界面的透视图；

图6是图2所示设备第二站的侧视图；

图7是图2所示设备第三站的侧视图。

具体实施方式

参见图1，图中用10表示一个按本发明的方法和设备制作的示意性电力变压器。在此实施例中，电力变压器10由一个具有第一骨架12和第二骨架14的双线圈变压器组成。绕第一和第二骨架12和14安排有线匝(图中未画出)，其作用大家都清楚。线匝之间在电气上相连。一般这个电连接至少由一条电线16完成。在本实施例中，每个骨架12和14内开有一对槽18。槽18给电线16提供一个通道，以连接排放在骨架12和14内的线匝。每条电线16的终端是一个电插脚17，用来将电力变压器10与其它装置作电连接。在本行业内都知道，象这样绕有匝线的骨架一般叫做线圈。每个骨架12和14还有一个从侧面往外伸张的薄片20。薄片20是将变压器组件与加工工具对中用的。在骨架12和14中还有一个中心开口22。在本实施例中，中心开口22一般为矩形，不过开口22也可以是其它的形状。

电力变压器10包含一个绕制的磁性材料铁芯24，它在本实施例中是位于第一和第二骨架12和14的开口22内。磁性材料24最好是磁性材料带的形状，通过孔22连续绕在第一和第二骨架12和14上，形成一个绕制变压器铁芯。当磁性材料24分别绕到第一和第二骨架12和14绕到预定厚度之后，在预定位置将其切断，形成一个磁性材料24的后缘26。通过焊接方法将后缘26焊到磁性材料24的底下的圈绕部分，将后缘26固牢在磁性材料24的剩余部分上。根据本发明，电力变压器10也可以由单个骨架12组成，其中有一个开口22，磁性材料24就绕在这个骨架12的开口22内。

图1的电力变压器10可以用在各种装置中，在一种优选实施例中，电力变压器10用于一些线路开断装置(例如线路断路器，继电器等)中。电力变压器10特别适合在这些装置中用作探测电流的元件。

参看图1和图2至7，这些图表示将磁性材料铁芯24连续绕在电力变压器10的一个或多个骨架12，14上的示意性方法和设备。所列举的设备30可以概括地看成是由一些站组成，其中每个站至少完成一个特定的任务。例如，设备30包括第一站32，完成四步工作，第一步放出预定量的磁性原材料24，第二步进给磁性材料24并对它进行计量，第三步将磁性材料24绕在一个或数个骨架12，14上，第四步将磁性材料24的一端(后缘26)切断并牢固地固定在已绕好的底层磁性材料24上。第二站34的作用是将后缘26牢固地联在磁性材料24已绕好的底层部分上，以使磁性材料24牢固地缠绕在一个或多个骨架12，14上。在第三站36，磁性材料24最好被压成预先确定的所需形状，例如普通矩形。

显然，上述各种任务可以按不同方式划分给设备30的一些站或区段。上面说到的站只是作为一个示例，并不表示本发明只局限于此。举例来说，可以在设备30中设置一个单独切割磁性材料24的站，来替代包含在第一站32内的切割功能。如图所示，设备30的各元件是安装在一个支承座33上。

参见图1和图3，磁性材料24的尺寸可以是不相同的，特别是它的宽度和厚度可以在一定范围内改变。制造电力变压器10时，绕在骨架12，14内的磁性材料24的线圈匝数(磁性材料24的总量)与送给设备30的磁性材料的厚度有关。

现在来谈谈第一站32的第一步和第二步的工作。可以采用普通的进料装置将磁性材料24送给设备30。在一种实施例中，是从设在卷轴40上的磁性材料带将磁性材料24送进的。采用一种卸料装置(一般用42表示)将磁性材料24从卷轴40上放出。卸料装置42可以是马达驱动的，也可以不用马达驱动，只要将磁性材料24方便正确地送到设备30内即可。

机动的卸料装置可以采用不同的驱动装置，包括使用马达47从卷轴40上转开磁性材料24。更好的实施装置还包括一个伺服马达41，由它驱动一对压轮54和56将磁性材料送进第一站32。伺服马达41最好装有编码装置43，这样可以将预先确定量的磁性材料24送到设备30的第一站32。编码装置43测量由伺服马达41的驱动作用所进给的材料总量。

在电力变压器制造技术中大家都知道，叠片状铁芯(或在本发明中的连续即缠绕磁性材料铁芯24)的磁性材料24的用量(即表面积)与变压器的电流输出有关。正是在第二步，设备30进给正确数量的磁性材料带24绕到第一和第二骨架12和14上，并对进给量进行精确测量。在一种实施例中，约有110英寸的磁性材料24被送入站32，并缠绕在装在站上的骨架12和14内。这在下面会详细说明。为了确定被送到第一站32的磁性材料24的需要量，编码装置43连续测量进给的磁性材料24的长度，这样就很容易确定送到第一站32的磁性材料24的正确数量。换一种方法，被进给的磁性材料24的长度也可以用角度马达而不用伺服马达来确定，这时在普通马达中加有一个测量材料长度的解算装置。

如果希望的话，设备30中还可以包含一个外部编码器(图中未示)，它也可测量被送到设备30第一站32中的磁性材料24的总量。这可用作装在伺服马达41内的编码装置43的备份系统，因而可将所需的适当量的磁性材料送入第一站32。还可以在本发明的设备30中采用其它的现有编码装置。

所有进给和测量系统都和一个以PC或PLC为基础的微处理器一起工作，该处理器将一个特定电力变压器10所需的长度提供给系统。由于磁性材料带24的厚度可能有变化(公差)；至少有一个厚度测量装置59不断对磁性材料带24的厚度进行测量，并将所得信息传给系统，以计算出在此厚度所需的准确长度，使电力变压器10具有正确的磁性材料24总量。厚度测量装置59内一个接触型或非接触型元件构成，且在一种实施例中，厚度测量装置59至少有一个滚子，它在压轮54和56的前面对磁性材料24的厚度进行测量。在另一种实施例中，厚度测量装置59包含一个厚度测量仪或一个激光器件。另外，还可用解算装置来测量磁性材料24的厚度。本发明还允许将厚度测量装置59安放在适当的地方，使得装置59既可在磁性材料24通过压轮54和56之前，也可在这之后测量磁性材料的厚度。系统随时将被进给的材料总量和伺服马达41。通过这种测量可保证本方法不会因为材料的误差而产生变化。

在一种实施例中，磁性材料带24的测量最好通过比较伺服电机41的数据与安装在压轮组件内的解算装置所提供的数据而完成得。通过数据对比可准确测量送入设备30的绕线机构60(绕线装置)中的磁性材料带24。另外，也可根据设备30内一种或几种装置的相互作用来测量磁性材料带24，这种作用可以是装置本身产生的，也可以是和其它装置联合产生的。可能的一些测量手段包括(但不限于)激光传感器，超声传感器，红外传感器，编码器，等等。

如果磁性材料24厚度处于预先确定的容许厚度范围的低限，就需要增加绕在第一和第二骨架12和14内的线圈(卷绕)匝数，以使磁性材料24铁芯的总厚度处在预先确定的范围内。反之，若磁性材料24的厚度处于高限，则可能需要减少绕在第一和第二骨架12和14内的线圈匝数。因此，在卸料工序中应做到总有一定量的磁性材料24脱离主要的磁线卷(卷轴40)，以使本发明的进给系统不一定要用力将磁性原材料24真正从卷轴40上拉出来，而仅仅是拉出已松弛的磁性材料带24。这种卸料方式是在本发明的全部工序过程中完成的，方法是通过一个开关的动作，它在磁性材料带开始受到拉力时起作用。换句话说，该开关控制马达47的开/停循环，当开关合上时，马达47也处在合的位置，于是就产生一般松弛的磁性材料24，可以不费力地送入设备30中。因此，这个开关能使卸料装置42的马达47让磁性材料24放松，直至开关改变状态而且磁性材料24不再主动松开，这时磁性材料被送进设备30，关在拉入设备30时产生张力。一旦此张力达到某一预定值，开关再次改变状态，磁性材料24又被马达47从卷轴40上卸下来。

如希望的话，至少可以提供一个滚子44来将磁性材料带24从卷轴40送到设备30的入口46处。这个入口46最好是设备30中的一个槽，其大小做得能容纳磁性材料带24。另外，最好在靠近入口46处设置一个润滑装置(图中未示)，当磁性材料带24被送入第一站并被绕在第一和第二骨架12和14上时，润滑装置将少量的润滑剂喷洒在磁性材料带24的顶面上。绕线过程中，随着磁性材料24围绕第一和第二骨架12和14缠绕，磁性材料一层一层地绕在自身的顶面上，这时将会产生一定的阻力(电力和摩擦力)。随着磁性材料24的不断绕制，这个阻力将增加，当减小阻力，该磁性材料带24较容易地送到第一站32，需要将润滑液喷洒在带24的顶面。润滑液的种类可以各种各样，例如以油为基本组份的润滑液，甚至是以肥皂为基本组份的混合物。用来加润滑液的普通润滑装置的数目不限，在一种实施装置中，采用注油器将油滴到一个刮油机构内，在磁性材料带24进入第一站32在第三步进行绕制之前，通过该机构顺次将油加到磁性材料带24的顶面。也可以采用喷、滴、扫等方法来加润滑液。

最好是通过一对压轮54和56来将磁性材料带24送给设备30(更具体地说是送给绕线机构60)，压轮压在磁性材料带24上的力可以调节，并在伺服马达的驱动下旋转。压轮54和56的位置处在磁性材料24被润滑之后，但在进入绕线机构60之前。在一种实施装置例中，压轮54是固定轮，而压轮56是活动轮。压轮对54和56所提供的力可通过气动，机动，电动，或液动等多种方法来产生。可以采用一个压轮张紧轮57来调节压轮56所施加的力。也可以不用伺服马达使压轮54和56产生转动。例如，可以用步进马达，标准马达，气动装置等来产生旋转力。

参看图1和图3-5，第一站32的第三步提供一个绕制磁性材料24的区域。单个预先绕好的第一和第二骨架12和14连同其间的主导体(导线16)组成一个预先绕好的骨架组件31，可以手动或自动将它放进绕线机构60内。安装预先绕制好的骨架组件31可以通过人工操作，机器人，或一个结实的自动装置来实现。一旦安装到位，这个预先绕制好的骨架组件31将成为主体，磁性材料24就绕在其中，形成电力变压器10。本发明允许绕线机构60设置成绕制单个骨架或双骨架。当单个骨架(第一和第二骨架12和14中的一个)放在绕线机构60内时，要修改第一和第二模板62和64的形状，使所形成的弧面能将磁性材料24通过开口22并围绕骨架12和14绕制。

从图4和5能清楚地看到，在所示的实施例中，绕线机构60为组合模结构，包含第一模板62和第二模板64。第一模板62有一个第一导向凸缘67，它贴近第一端66，从下表面65向着第二模板64朝下伸展。当第一和第二模板62和64很靠近时，在两模板之间形成一个槽69。槽69接纳磁性材料带24，后者在被送至绕线机构60的过程中在槽69内朝着导向凸缘67移动。

第二块模板64中开有一个腔体70，本实施例中该腔体70大致为圆形。更详细点说，第二模板64的上部72有一个第一表面74。建议第一表面74为第一凹面。上部72有第一端部76，当第一和第二模板62和64处在闭合位置时，端部76贴近第一导向凸缘67。构成腔体70的还有第二模板64下部的第二表面78(最好是一个第二凹面)。在第二凹面78的一端，有一个导向凸台82位于下部80内，而在第二凹面78的另一端，有一阶梯状凸台84处于下部80内，这个相对端向上倾斜至阶梯状凸台84，后者从第二凹面78伸出并接纳骨架12和14中的一个。第二模板64在邻近导向凸缘82处还有一个凹槽86，用来接纳骨架12和14中的另一个。

在上部72，与第一凹面74相对的是一个导向面88。导向面88面对第一模板62的下表面65且构成槽的一部分。在一种实施装置中，磁性材料带24被至少一个导向滚子89推过第一和第二模板62和64之间的导向面88。此外，可以在导向面88上安装导向销90，以便将磁性材料24正确地定位并通过导向面88引向第一模板62的导向凸缘67。磁性材料带24送过导向面88时是跟随第一模板62底面65的轮廊。由于第一导向凸缘67有一段弧形弯面，使得磁性材料24向下弯向第二模板64的腔体70。

参见图1-5来详细描述本发明的绕线过程。在图4和5中详细画出的绕线机构实例60用来接纳并缠绕两个骨架，即第一和第二两个预先绕好的骨架组件31。最好将第一骨架12放在腔体70中，以使第一骨架的一端靠在阶梯状凸台84上。第二骨架14装在腔体70内的位置应使其一端进入凹槽86中，让第二骨架的一部分靠在第二导向凸缘82上。

第二凹面78包括一个基本面92和一个延伸面94，后者在一个缩进的位置处倚靠在基本面92上。建议延伸面94具有与基本面92同样的弧形，只是其宽度约为后者的一半。因此，在缩进的位置，基本面92的一半被延伸面罩住。延伸面94还包含一个导向片98，其作用是将磁性材料带24定位并从导向面88引导至延伸面94。从图5可清楚地看出，在伸出位置，延伸面94是处于基本面92的上方。延伸面实际上最好也是凹形，与第一和第二凹面74和78相似，以促使在本发明绕线过程中磁性材料带24更好地绕在预先绕好的骨架组件31上，这在下面会更详细说明。

可以采用现有的方法通过驱动机构100让延伸面94运动，使延伸面94从缩进位置移至伸展位置并返回。例如在本实施例中，采用一个弹簧加载的气动回缩缸装置100来将预先设定的力加到延伸面94上，使它沿着背离基本面92的方向移至伸展位置。延伸面94一开始是处在缩进位置，使得预先绕好的骨架组件31能插入腔体70内。把预先绕好的骨架31插入绕线机构60的腔体70内之后，延伸面94则朝着第一凹面74的方向移至伸展位置。

当延伸面94处于伸展位置时，腔体70的总面积减小，这样由于绕线的表面积减小，使得磁性材料带24在预先绕好的骨架组件31上缠得更紧。此外，延伸面94的移动将带动导向片98沿背离基本面92的方向移动，因而在导向片98和导向面88之间形成一个间隙93，磁性材料带24被送过间隙93并绕在延伸面94的弧面(内直径面)上。

换句话说，在进给和绕制过程中，绕线机构60提供机械手段，迫使磁性材料带24从沿导向面88作直线运动变成缩进和伸出两个位置绕延伸面94作圆形绕线动作。为了实现这种方向上的改变，把磁性材料带24的前缘作成方向逐渐变化且带机械导向的形状，使前缘穿进第一和第二骨架12和14的开口22中。一旦磁性材料带24的前缘到达绕线机构60，第一模板62就是促使它找到第一骨架12中的开口22，当材料带24通过第一骨架12后，第二模板64就引导它找到第二骨架14中的开口22。由于延伸面94在缩进到第二表面78的位置时为弧形，促使磁性材料带24朝向并穿过第二骨架14中的开口22，接着由第二模板64上部的第一凹面74使磁性材料24朝着第一骨架中的开口22。当磁性材料带24在绕线机构60内绕完第一圈并通过骨架12和14中的开口22以后，它就继续被强制进给，使其前缘在不断的绕制过程中分别穿过第一和第二骨架12和14的壁内。

当磁性材料带24绕第一和第二骨架12和14于一定的圈数以后，驱动机构100使延伸面94从缩进位置移至伸出位置，结果绕在第一和第二骨架12和14上的磁性材料带24的表面积就较小。在这种优选实施装置中，驱动机构100是一个弹簧加载的气动缸，它施加一定的压力，使磁性材料带24不断绕制时延伸面94保持在伸出位置。气动缸所施的力可以调节，因而通过控制装置100的空气压力，也能控制所产生的阻力。随着磁性材料带24不断地往预先绕好的骨架组件31上绕制，线圈(即磁性材料带24)的直径不断地增大。由于设备10设计成组合模结构，延伸面94和第二模板64的第一弧面74保持在同一X轴中心线上，但随着线圈(磁性材料带24)的绕制和直径的加大，延伸面94可以在Z轴方向移动。相应地，延伸面94内径的中心线最好与磁性材料带24的中心线同心，这样绕制过程才能均匀而平稳地进行。

因此，线圈的扩大是由绕线机构60的承载延伸面94来承受的。换句话说，随着磁性材料带24所形成的线圈直径的增加，将产生一个与驱动装置100的力方向相反的力。在某一点，这个平衡力克服驱动装置100的可调节力，使延伸面94朝着第二模板64基本面92的方向移动。驱动装置100所施的力可以改变，以使磁性材料带24在腔体70(即延伸面94和第二模板64的第一凹面74)内绕制时所受的阻力可大可小。业内人士都知道，这些动作很容易通过微处理器来控制。

如图4所清楚地表现的那样，在第一站32的第四步，当预定的所要求的磁性材料带24缠绕在第一和第二骨架12和14的孔22中时，就启动一个切割装置120将磁性材料带在预定位置切断，以保持其正确的长度。如图4所示，切割装置最好处于第一模板62和第二模板64的导向面88内(见图5)，使得磁性材料带24是在靠近第一导向凸缘67的导向表面88的长度方向某一切割位置被切断。切割装置120可由任意数目的切割元件组成。在图4所示的实施例中，切割装置120由一个冲击缸组成，它的一端有一个切割头122，当切割装置启动时切割头就被向下推而将磁性材料带24切断。最好在切割装置120将磁性材料带24切断后仍在机械上将带夹住，以防止它散开，使后缘26(图1)保持张紧状态。可以采用不同的夹持机构来做到这一点。

参照图3和6，设备30最好有一个阻挡门装置91，用来将预先绕好的骨架组件31定位在绕线机构60内。在本实施装置例中，阻挡门装置91包含一个阻挡门93，它在第一动作位置从平面95(该面靠近绕线机构60且跨越于第一站32和第二站34之间)向上伸出，使得预先绕好的骨架组件进入绕线机构60时只能处在第一站32内，而不能进入第二站34。阻挡门装置91可包含任意数目的现有阻挡机构，在本实施例中，它由一个气动缸组成，启动时迫使阻挡门93从一个处在平面95的开口内的缩进位置移至图6所示的第一动作位置。如图3所示，连接机构97的一端与阻挡门装置91的第一端相连，另一端与阻挡门93相连。因此，阻挡门93起着在Y方向将预先绕好的骨架组件31定位的作用。应当说明，图3和6所示的阻挡门装置91仅仅是一个示例，而并不是说本发明只局限于此。

参照图2-5，在绕线过程中将预先绕制的骨架组件31置于绕线机构60的腔体70内的阻挡门93是缩进去的，因而可让骨架组件进入第二站34。为了把上面绕有磁性材料带24的预绕制骨架组件31从第一站32转至第二站34，可以使用一个普通的驱动装置140。从图2可清楚看到，在本发明的实施例中，驱动装置140包含一个气动缸141，它的第一端142可以伸长，并在驱动装置140动作时，与绕制的第一和第二骨架12和14相接触，而且将它们从第一站32推至第二站34。大家知道，驱动装置140最好包含一个微处理器控制器，来将它程序化，以使驱动装置140的第一端142伸向腔体70内，并将绕制的第一和第二骨架12和14从第一站32推进第二站34。因此，第一端142的形状最好是圆形且与腔体70的形状互补，以便能进入腔体并通过它。由于驱动装置140是程序化的，绕制的第一和第二骨架12和14只被推进一个预定的距离而将骨架12和14正确地置于第二站34的中心部位。在这推进动作中，磁性材料带24的后缘26保持在原位，以防止松开。

将绕制第一和第二骨架12和14置于第二站34内以后，第一端142就退出腔体70，以让第二个预绕制骨架组件31进入腔体70，重新开始绕线过程。另外，在将第二预绕制骨架组件31置于腔体70内之前，还要让伸展表面94退回去。

图6更详细地展示了第二站34，在该站对图1所示的电力变压器10作进一步的加工。在将绕制的第一和第二骨架12和14转到第二站34后，磁性材料带24的后缘26被固定在底层线圈上。后缘26是通过一个尾部夹紧组件150来紧固在底层线圈上的。在一种实施装置例中，尾部夹紧组件150是一个气动的尾部夹紧缸，它将一个预定的力加到后缘26上，以将后缘紧固在底层线圈上。也可以采用其它的夹持装置将后缘26可靠地保持在这个位置。

接下来可以采用任何适当的方法使形成磁性材料带24的线匝彼此互相连起来。在一种实施例中，后缘26是在一个预先确定的位置被一个装置160焊到底层线匝上，以组成一个牢固的线匝组件。作为焊接方法的一个例子，可采用等离子体焊机160以氩气进行等离子体焊接。当然也可以采用其它的固定装置，例如(但不限于)激光焊接，电焊，表面焊接，粘接，机械气焊接或折叠压接，将线匝直径捆扎起来，将线捆包起来等。完成固定工序后，后缘26就被固定在底层线匝上，形成一个缠得很紧的卷线圈。

在本发明的设备30内，当后缘被固定后，绕制的第一和第二骨架12和14保持在第二站内。尾部夹紧装置150往里缩进，使得绕制的第一和第二骨架12和14自由地转至第三站36(图7)。在本发明中，在另一个绕制第一和第二骨架组件被从第一站32推至第二站34之前，绕制的第一和第二骨架12和14在第二站34内保持其自由位置，因而替代了处在第二站34内的绕制第一和第二骨架组件。所以，骨架组件从第一站32推出迫使第二站34内的骨架组件进入第三站36。显然，对本发明而言也可以采用其它的驱动装置来将骨架组件从第二站34推至第三站36。

现在来看图1和7，示于图7的第三站36通过包含一个压制过程，用来完成绕制的磁性材料24线匝的成形。最好将绕制的磁性材料24线匝压成与产品(电力变压器10)结构相适应的几何形状。在一个实施例中，第三站36包括一个第一成形模板170和一个第二成形模板172。第一成形模板170由第一驱动机构174驱动，在本实施装置中该机构包含一个第一气动缸，它将一个沿第一方向的力加到绕制磁性材料24线匝的顶面。第二成形模板172由第二驱动机构178驱动。建议第二驱动机构178由一个第二气动缸组成，它将一个沿第二方向的力加到绕制磁性材料24线匝的底面。应注意，第一和第二方向通常是彼此相反的，以将绕制线匝压在第一和第二成形模板170和172之间。应知道，只要改变第一和第二成形模板170和172的形状，就很容易改变压出的电力变压器10的形状。

一旦绕制磁性材料24线匝被压成电力变压器10，第一和第二成形模板170和172则向后退，同时电力变压器10仍保持在第三站36的原位上，直至另一个绕制线匝组件从第二站34推入第三站36而将电力变压器10从第三站36移出。可以有一个通向容器(未示)的滑槽(未示)，该容器在已完全装配好的电力变压器10从第三站36移出时将它们接住。应说明，可以设置一个驱动装置(未示)，以便在第一和第二成形模板170和172彼此后退后，将已组装好的电力变压器10从第三站36传送出来。

本发明的设备30及制造电力变压器10的过程最好通过一个微处理器(未示)来控制。将设备30的所有电气和机械元件配置成能获取最好质量的产品，以满足全部预先确定的规格并实现最佳的制作周形。由于采用了一个各方面受到严格监控的完全整体化的方法和设备30，本发明克服了以往方法的缺陷。

虽然我们只介绍了一些优选的实施装置，但可以对它做各式各样的修改和变换，而不超出本发明的思路和范围。因此，上面对本发明所作的描述只是作为示例而并不局限于此。

Claims (21)

1.一种将磁性材料连续绕到至少一个骨架内形成的开口中以形成一电力变压器绕制铁芯的方法，包括：

(a)将所述至少一个骨架插入绕线装置中形成的一腔体内；

(b)将磁性材料送入绕线装置中，使磁性材料被送入一圆环形绕线部分，使得磁性材料的前缘连续地缠绕在所述至少一个骨架内形成的开口中，形成一绕制的变压器铁芯；

(c)将磁性材料切出一后缘；

(d)将后缘固定在其下面的绕制好的变压器铁芯材料上；

(e)将绕制好的变压器铁芯成形为预先确定的形状。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述绕线装置包含一组合模组件，该组合模组件包括第一模板和第二模板，第一模板和第二模板之间形成一条槽，让磁性材料通过以进入绕线装置，第一和第二模板各有一个凹面将磁性材料引导通过所述至少一个骨架中的至少一个开口。

3.如权利要求1的方法，其特征在于，具有第一和第二骨架，每个骨架具有一开口，且材料的送入步骤(b)包括下述步骤：

沿第一模板的第一弧面送进磁性材料，并使磁性材料通过第一骨架内形成的开口，使得该磁性材料沿第二模板的第二凹面送进，由该第二凹面将磁性材料引导通过第二骨架内形成的开口，该磁性材料被连续地输送通过第一和第二骨架内形成的开口形成一个绕制铁芯。

4.如权利要求1的方法，其特征在于，具有第一和第二骨架，每个骨架具有一开口，且材料的送入步骤(b)包括下述步骤：

沿第一模板的第一弧面朝向第一骨架中的开口引导磁性材料；第二模板的第二凹面朝向所述第二骨架中的开口引导该磁性材料，并使之通过第二骨架中的该开口；第二模板的上部的第一凹面将该磁性材料朝向第一骨架中的开口引导。

5.如权利要求1的方法，其中后缘的固定步骤包括：

将后缘的一个预定位置焊到其下面的绕制变压器铁芯材料上。

6.如权利要求5的方法，其中后缘的焊接包括等离子体焊接。

7.如权利要求4的方法，其中第二凹面受到弹簧的荷载，因此当第二和第一凹面处在伸出状态时磁性材料就开始送入绕线装置内，而当磁性材料连续绕在第一和第二骨架时，第二凹面被迫在背离第一凹面的方向运动，以使磁性材料处在第二和第一凹面之间。

8.如权利要求1的方法，其中使绕制好的变压器铁芯形成预定形状的步骤包括：

用第一成形模板挤压绕制变压器铁芯的上表面，

用第二成形模板挤压绕制变压器铁芯的下表面。

9.如权利要求1的方法，其特征在于，所述至少一个骨架包括一对骨架。

10.一种连续绕制至少有一个骨架的电力变压器中的变压器铁芯的设备，其特征在于，它包括：

一个将磁性材料连续绕到至少一个骨架中的开口内的绕线装置，使得磁性材料形成一些通过其中的开口而配置在至少一个骨架上的绕制线匝；

一个将磁性材料输送到绕线装置的进料机构；

一个将磁性材料在预定点切成一个后缘的切割装置；

一个将后缘固定到其下面的磁性材料绕制线匝以构成绕制变压器铁芯的固紧装置；

一个将绕制变压器铁芯成形为预定形状的压制装置。

11.如权利要求10的设备，其中所述的至少一个骨架是由一对骨架组成的。

12.如权利要求10所述的设备，其中绕线装置包括一个第一模板和一个第二模板，第一模板包含一个第一弧面，它将磁性材料引导至第一骨架中的开口内，第二模板包含一个第二凹面，用来接纳从第一弧面来的磁性材料并将它引导至第二骨架的开口内。

13.如权利要求12所述的设备，其中第二模板是弹簧加载的。

14.如权利要求10所述的设备，其中送料机构包括一对压轮，它强制将磁性材料传送至绕线装置，压轮对彼此之间可以调节。

15.如权利要求10所述的设备，其中固紧装置包含一个等离子体焊接器。

16.如权利要求10所述的设备，其中还包括一个用来测量将要绕在骨架对上的磁性材料数量的测量装置。

17.如权利要求10所述的设备，其中压制装置包括一个第一成形模板和一个第二成形模板，第一成形模板压制绕制好的变压器铁芯的第一面，第二成形模板则压制绕制好的变压器铁芯的第二面。

18.如权利要求12所述的设备，其中第二模板包含一个面对该第二凹面的相对的第一凹面，构成一个用来容纳骨架对的腔体，该第一凹面用来将磁性材料引导至第一骨架内的开口中，该第二凹面可在伸出和缩进位置间运动，在伸出位置，第二凹面离第一凹面的距离比缩进位置要近，在绕线过程中第二凹面将磁性材料导向第一凹面。

19.如权利要求18所述的设备，其中第二凹面的运动是通过一个驱动装置引起的。

20.如权利要求19所述的设备，其中驱动装置包括一个气动缸，当该缸动作时将第二凹面推至伸出位置，并对该第二凹面施加一个第一力，使它保持在伸出位置，当磁性材料连续绕制时，第二凹面在背离第一凹面的方向运动。

21.如权利要求12所述的设备，其中该第一弧面包括一个从第一模板向下伸至第二模板的弧形凸缘，其位置应使磁性材料穿过第一骨架中的开口导向第二模板的第二凹面。

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