自动环型绕线机的设计

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调速方式
! 工作中绕线轮高速运转使绕线所受冲击惯量较
大， 为保证绕线质量和避免断线， 要求绕线轮启动和停 止时速度是由慢到快， 然后再由快到慢平滑过渡。工业 自动化设备的调速方式有多种 : 时的理论公式为 ; 在应用电机作为驱动 （ #）
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—— 式中： ?—电源频率； —— *—电极极对数； —— @—电机的转差率； —— 0—电机转数。
绕。 系统分析了自动绕线机的设计原理及性能。 该自动绕线机可代替原先手工绕制的小作坊式生产方式， 提高生产 率， 降低成本。 关键词： 自动绕线机；微电脑控制；智能双步进电机 中图分类号： 67!# 文献标识码： 8 文章编号： （ &11, ） !11!4,,*& 1*4111&041&
随着我国经济的发展， 西部开发的实施， 在现代互 感器制造行业中，越来越多的生产厂家希望采用功能 齐全、 操作方便、 性能稳定的自动绕线机， 以自动化生 产方式来代替原先手工绕制的小作坊式生产方式。
图!
自动环型绕线机设备装置图
!2 绕线轮系； &2 包纸轮系； #2 主架体； ,2 导轮部件； +2 动力传动部件； *2 放纸盒；52 导线组件； (2 丝杠调节组件； 02 驱动绕组支撑组件； !12 从动绕组支撑组件； !!2 电气控制系统
控制面板 控制面板见图 &。
第 &#$ 年
第%期
设计计算
林业 机械与木工设备 业机械与木工设备
根据连续恒负载运行的电动 ! 电动机容量的选择。 机容量计算： （ $）
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式中： —— *—电机功率；
—— ・ +—折算到电机轴上的负载转矩 ,./； —— 0—电机的额定转数 ,1!"#$%。 由于自动绕线机的运行是周 " 电动机功率的计算。 期、断续性正反转工作，对它的电动机以负载连续率 运行、 制动、 ,2345来标定它的额定功率 ,电动机的启动、 停止等几个阶段 5， 其 23 值分别为 &(4 、 !(4、 674、 )74 四种， 在不同的 23 值下其额定功率是不同的， 23 值越 小， 额定功率越大； 这种工作环境下电机功率的计算则 需要修正， 其功率的计算公式为：
林业 机械与木工设备 业机械与木工设备
设计计算
自 动 环 型 绕 线 机 的 设 计
唐 颖 !， 孟宪松 &， 刘 军& （ !2 中国重工集团天津 515 研究所， 天津 #11!#! ； 黑龙江 哈尔滨 !+111!） &2哈尔滨工程大学机电工程学院， 摘 要： 开发设计的自动环型绕线机采用先进的微电脑系统控制， 适用于电流互感器二次线圈铜线的自动缠
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第 !" 卷
行设定。 按 " 储线。将导线通过导线组件固定在绕线轮上， 下储线键， 对应发光管亮， 再按启动键， 这时， 变频器工 位储线开始， 储线匝数窗口计数器计数， 按其旁边清零 键， 则储线计数器清零。 将导线固定在绕组上， 按下绕线键， 对应发 # 绕线。 光管亮， 再按启动键， 这时变频器工作， 绕线开始， 对应 绕线匝数计数器减一， 减到零后， 变频器自动停止， 停 绕线总匝数随同绕线匝数累计加 $ ； 止绕线； 层数加 $， 按对应清零键则绕线总数清零， 清除绕线总匝数； 按层 数清零键则层数计数器清零。 按动步进键， 使步进电机工作， 连续按连续 $ 步进。 工作， 点动按点动工作； 选择步进正反转， 使步进电机 按规定方向运转。
绕组回转速度 绕线转速变频调速 绕线轮中心高度 步进步距
能满足绕制要求；
!$)!&$-!’./； 0+1’’； 12!)&1’’ 。
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设计性能参数 笔者自行设计的自动环型绕线机主要适用于电流
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设备组成及工作原理 设备组成 设备组成见图 !。
互感器二次线圈铜线的自动缠绕，其采用先进的微电 脑控制系统， 绕制和储线均为变频调速， 绕组旋转采用 智能双步进电机为动力， 绕制精确， 力度适中， 步进距 离可以调整， 且绕线和储线的匝数可以设定和记忆。 自动环型绕线机用于互感器厂绕制环型铁芯， 需 实现功能如下： 双铁芯； 能同时完成 !"# 根导线的绕 ! 能绕制单、 制； 层间绝缘纸、 外绝缘纸的包 " 能完成铁芯绝缘纸、 扎， 纸厚大于 $%&’’ ；
# 能完成多层、多匝二次绕组的绝缘包扎和线圈
的绕制。 为完成上述功能， 具体设计参数如下： 导线直径 绕组最小内径 绕组最大内径 绕组最大高度 绕线轮外径 绕线轮内径
收稿日期： &11,31#4!+
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根据公式可知，改变速度的方式受多种参数影响: 改变 ?、 *、 @ 都可以调速 : 因此调 速 的 方 法 分 为 变 频 调 速、 电磁离合调速和转子串电阻调速等， 而变频调速是 最近在自动化领域应用最广的一种。变频调速的优点 机械特性好， 调速 是可实现无级调速 : 调速曲线光滑， 安装简便， 控制方便， 根 精度高 : 启动电流小且效率高， 据以上原理选用变频调速器进行调速。 回转稳定， 步进 " 绕组回转选用双步进电机驱动， 精确， 能确保工件的绕制精度。 以 # 绕制过程中可通过调节张力计调节张力大小， 保证绕制的铁芯线圈均匀、 平整和紧实。
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设计分析 绕线轮动力执行元件的选型 动力执行元件的选型很多，例如有气动机构为动
力执行元件、 以液压驱动为动力执行元件等。这里根据 现场要求， 选用三相交流电机减速机为驱动元件， 它的 特点是连续运行特性好， 容易实现定点停止定位， 价格 便宜， 其转速受负载波动的影响小。
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第%期
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式中： —— ’(% —实际负载持续率 )*%；
图" 自动环型绕线机的控制面板设计
（ &）
—— 23% 实际负载持续率 ,45 接近的标 ’(—与 准 23 值 ,45 ； —— 9—实际负载功率； —— 90—修正后的功率。
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工作过程 按动设定键， 首先对绕线匝数、 步距进 ! 设定参数。