一种异形非晶体电芯收放卷模具及其卷绕方法与流程

本发明属于高电压变压器技术领域，尤其涉及一种异形非晶体电芯收放卷模具及其卷绕方法。

背景技术：

现有非晶体电芯卷绕，存在卷绕速度慢，卷绕不整齐，放卷速度和收卷速度不匹配导致收卷张力控制不稳定，结果导致成品电芯导电性能差，变压器性能低下等问题。

中国专利文献中，公告号为cn101841069a、实用新型名称为“一种方形二次电池电芯卷绕控制方法”的文献公开了适用电芯卷绕控制系统包括依次闭环连接的间接张力检测部件、控制器、放卷电机和由其驱动的隔膜卷，以及驱动由两个公共下底的梯形合成的卷针转动的卷针电机，控制方法为1)建立卷针的变转速模型；2)所述电芯卷绕控制系统的控制器易于变转速模型运行。上述技术方案通过闭环卷绕系统的前馈，实现极片行进的线速度近似恒定；上述技术方法需要通过pid控制实现，算法复杂，设备结构繁冗。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种异形非晶体电芯收放卷模具及其卷绕方法，目的是达到提高成品电芯的成型质量，从而最终提高变压器总体性能。

一种异形非晶体电芯收放卷模具，所述模具为类长方体结构，所述类长方体结构的短边为圆弧边、长边为直线边、各个角为圆弧角。

一种异形非晶体电芯收放卷模具的卷绕方法，包括以下步骤：

步骤一、将模具按旋转角速度分区；圆弧边为a区，圆弧角为b区，直线边为c区，模具旋转一圈历经8个速度分区；

步骤二、计算3种速度分区的旋转角速度和旋转角度；已知主驱动线速度为v，模具旋转总圈数为n，当前旋转圈数为x；则每种区当前旋转圈数的旋转角度θi通过每种区的起始旋转角度获得；旋转角速度ωi＝v/ri；其中，ri为每种区当前旋转半径，通过每种区当前旋转位移li、旋转角度θi获得。

和现有技术相比，本方案设计了一种类似长方体的收卷模具，将模具根据形状特征分为a、b、c三种区，模具旋转一圈，历经8个区；并针对此模具提供了一种旋转角速度控制方法，通过当前旋转圈数的旋转角度、旋转位移获得旋转角速度；控制旋转角速度保证收卷线速度和放卷线速度一致，从而保证收卷张力的稳定性。

基于上述方案，本发明还做了如下改进：

进一步地，每种区当前旋转圈数的旋转角度θi的计算公式为，

其中，i＝1、2、3，分别代表a、b、c区；βi为每种区的初始旋转角度，为每种区的终止旋转角度。

进一步地，每种区当前旋转位移li的计算公式为，

li＝ai+[(bi-ai)/n]*x(2)

其中，ai为每种区的初始弧长，bi为每种区的终止弧长；此外，旋转位移li近似为

li＝θi*π*ri/180°(3)

通过公式(2)、(3)得出ri，进而通过ωi＝v/ri，得出旋转角速度。

本发明的有益效果是保证收卷过程中收卷的线速度与放卷线速度一致，从而保障收卷张力的稳定，保障成品电芯的质量；可直接应用于高压变压器行业的非晶体电芯卷绕行业，能有效提高变压器性能。

附图说明

图1是本发明的收卷模具角速度控制算法模型图。

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种异形非晶体电芯收放卷模具，所述模具为类长方体结构，所述类长方体结构的短边为圆弧边、长边为直线边、各个角为圆弧角；图1中，中间的类长方形结构为模具侧视即起始料卷结构，外围最大的类长方形结构为最终料卷结构。

一种异形非晶体电芯收放卷模具的卷绕方法，包括以下步骤：

步骤一、将模具按旋转角速度分区；圆弧边为a区，圆弧角为b区，直线边为c区，模具旋转一圈历经8个速度分区；本实施中，设模具顺时针转动，转动的起始区域为a区，则模具旋转一圈历经区域为a-b-c-b-a-b-c-b；

步骤二、计算3种速度分区的旋转角速度和旋转角度；已知主驱动线速度为v，模具旋转总圈数为n，当前旋转圈数为x；根据圈数增加，每个速度区所需旋转角度变化，角速度也随圈数增加变化；各个速度分区旋转角速度的计算方法如下。

1)圆弧边即角速度a区，初始旋转角度β1，终止旋转角度初始弧长a1，终止弧长b1，则

当前旋转圈数的旋转角度

当前旋转圈数的旋转位移l1＝a1+[(b1-a1)/n]*x，

将上述的旋转角度和旋转位移带入公式l1＝θ1*π*r1/180°近似求得a区当前旋转圈数的旋转半径r1，

旋转角速度ω1＝v/r1，计算出角速度ω1，即收卷模具当前旋转圈数在角速度a区，以角速度ω1转过角度θ1。

2)圆弧角即角速度b区，初始旋转角度β2，终止旋转角度初始弧长α2，终止弧长b2，则

当前旋转圈数的旋转角度

当前旋转圈数的旋转位移

将上述的旋转角度和旋转位移带入公式l2＝θ2*π*r2/180°近似求得b区当前旋转圈数的旋转半径r2，

旋转角速度ω2＝v/r2，计算出角速度ω2，即收卷模具当前旋转圈数在角速度b区，以角速度ω2转过角度θ2。

3)直线边即角速度c区，初始旋转角度β3，终止旋转角度直线边弧长在卷绕过程中始终不变为a3，则

当前旋转圈数的旋转角度

当前旋转圈数的旋转位移l3＝a3，

将上述的旋转角度和旋转位移带入公式l3＝θ3*π*r3/180°近似求得c区当前旋转圈数的旋转半径r3，

旋转角速度ω3＝v/r3，计算出角速度ω3，即收卷模具当前旋转圈数在角速度c区，以角速度ω3转过角度θ3。

需要说明的是，根据图1模型可知，a、b、c三个角速度分区中，a、c区的初始旋转角度β随着卷绕圈数的增加逐渐变小，因此，终止旋转角度小于初始旋转角度β。而b区正好相反，随着卷绕圈数的增加旋转角度逐渐变大，因此，终止旋转角度大于初始旋转角度β。此外，a、b角速度分区的弧长随着卷绕圈数的增加逐渐变长，c区即直角边的弧长始终不变。