导线排布方法、三螺旋线圈绕制方法及变压器与流程

本发明属于变压器制造技术领域，更具体地说，是涉及一种导线排布方法、三螺旋线圈绕制方法及变压器。

背景技术：

螺旋式线圈是一种可以用于中大型变压器，低电压大电流工况的绕组形式。螺旋式线圈由一列或多列导线并联绕制而成。一列导线绕成的称为单螺旋线圈，两列导线绕成的称为双螺旋线圈。实际应用中，一般采用偶数列导线绕制，如两列或四列。但是有时由于一些因素的限制，例如绕组匝数、轴向和辐向尺寸等，或为了达到某些更优的效果，不得不采用三螺旋线圈，即采用三列导线并联绕制。

线圈绕制过程中，三列导线每一列导线均由多根导线摞置而成。为了确保各导线长度相等以及它们在漏磁场位置上产生的漏感应电势之和相等，绕制过程中需要对导线进行换位。偶数列导线情况较为简单，两列导线互换即可，但是三螺旋线圈涉及第三列导线，导线换位复杂度急剧增加。如果三列导线按照偶数列导线那样排线绕制，多次换位后，导线将发生缠绕，无法继续绕制。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种导线排布方法、三螺旋线圈绕制方法及变压器，旨在解决三螺旋线圈绕制过程中的导线缠绕问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种导线排布方法，包括以下步骤：

s1，设置6n个线轮，每个线轮上缠绕有一根导线，将6n个所述线轮分为三列并在水平方向依次排开，形成左侧列、中间列和右侧列，每列所述线轮沿上下方向分为两排，每排中所述线轮的数量为n个，其中，n为整数，且n＞1；

将每排中的n个所述线轮引出的导线沿上下方向层叠进行排布，定义最上层的导线为第一层，以此类推，最下层的导线为第n层；

s2，确定导线的绞绕方法：针对上述由第一层至第n层构成的导线列，将第一层导线按照一定的换移方向、从所述导线列的一侧换移至第n层，使换移前的第2层至第n层变为第一层至第n-1层，按照相同的换移方向，重复上述过程，持续将当前的第一层导线换移至第n层，直至所述导线列初始时的第n层变为第一层，所述换移方向为顺时针或逆时针；

s3，形成第三导线列：将所述左侧列的上排线轮的n根导线、所述中间列的上排线轮的n根导线分别按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，分别形成第一子列、第二子列，绞绕时导线的换移方向根据三螺旋线圈的绕向确定为顺时针或逆时针；

沿上下方向将所述第二子列叠落在所述第一子列上，形成第三导线列；

s4，形成第一导线列：将所述右侧列的上排线轮的n根导线、所述中间列的下排线轮的n根导线分别按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，分别形成第三子列、第四子列，绞绕时导线的换移方向与s3中导线的换移方向相反；

沿上下方向将所述第四子列叠落在所述第三子列上，形成第一导线列；

s5，将所述左侧列的下排线轮的n根导线按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，形成第五子列，绞绕时导线的换移方向与s3中导线的换移方向相同；

将所述右侧列的下排线轮的n根导线按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，形成第六子列，绞绕时导线的换移方向与s3中导线的换移方向相反；

s6，形成第二导线列：依次交替取出所述第五子列和第六子列当前的最下层导线进行叠落，形成第二导线列，即首先取所述第五子列的最下层的导线，然后取所述第六子列的最下层的导线，第三次再取所述第五子列的当前最下层的导线，依次类推，直至所述第五子列和第六子列的导线全部进入所述第二导线列；

s7，排线完成，将所述第一导线列、第二导线列和第三导线列引至绕线模具即可绕制三螺旋线圈。

进一步地，当所述三螺旋线圈为左绕向时，步骤s3中导线的换移方向为逆时针。

进一步地，当所述三螺旋线圈为右绕向时，步骤s3中导线的换移方向为顺时针。

进一步地，所述左侧列、中间列和右侧列直线排布，并且排布方向平行于绕线模具的轴线。

进一步地，每排中所述线轮直线排布，且排布方向与所述左侧列、中间列和右侧列的排布方向垂直。

进一步地，所述线轮设置在导线架上，所述导线架底部设有脚轮并可平行于所述绕线模具的轴线方向移动。

进一步地，所述导线为金属材质制成的扁导线。

进一步地，所述第一导线列、第二导线列和第三导线列通过线夹相互分隔。

本发明还提供了三螺旋线圈绕制方法，所述三螺旋线圈绕制方法在导线绕制前，通过上述的导线排布方法进行排布。

本发明还提供了变压器，所述变压器包括三螺旋线圈，所述三螺旋线圈由上述的三螺旋线圈绕制方法绕制而成。

本发明提供的导线排布方法，与现有技术相比，在导线排布过程中对导线进行了绞绕，绞绕顺序和方向根据线圈绕制时导线的换位顺序及方向对应设置，对线圈绕制过程中导线可能发生的缠绕，在排线阶段，提前对理顺状态的导线进行了反向绞绕，这些反向绞绕在线圈绕制过程中导线换位时被一一消除、重新理顺，使并联导线在多次交叉换位后仍能够保持导线间的有序排列，不会发生相互缠绕，确保三螺旋式线圈能够顺利绕制。

本发明提供的三螺旋线圈绕制方法，与现有技术相比，通过上述的导线排布方法进行排布，因此并联导线在多次交叉换位后仍能够保持导线间的有序排列，不会发生相互缠绕，确保三螺旋式线圈能够顺利的绕制，且绕制效率高、质量好。

本发明提供的变压器，与现有技术相比，包括三螺旋线圈，该三螺旋线圈通过上述的三螺旋线圈绕制方法绕制而成，确保三螺旋线圈能够顺利的绕制，进而提高变压器的生产效率和产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的导线排布方法实施示意图；

图2为图1中的a向视图；

图3为现有技术三螺旋线圈绕制时的导线换位示意图；

图4为本发明实施例提供的导线的绞线方法的示意图；

图5为本发明实施例提供的导线排布方法中第一导线列、第二导线列和第三导线列的示意图；

图6为本通过发明实施例提供的三螺旋线圈绕制方法绕制三螺旋线圈的结构示意图。

图中：51、线轮；52、绕线模具；521、撑条；53、导线架；61、左侧列；62、中间列；63、右侧列；71、第一导线列；72、第二导线列；73、第三导线列；81、明位；82、底位。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的导线排布方法进行说明。

导线排布方法包括以下步骤：

s1，设置6n个线轮51，每个线轮51上缠绕有一根导线，将6n个线轮51分为三列并在水平方向依次排开，形成左侧列61、中间列62和右侧列63，每列线轮51沿上下方向分为两排，每排中线轮51的数量为n个，其中，n为整数，且n＞1，为了示意的较为清楚，图1和图2中n＝2；

将每排中的n个线轮51引出的导线沿上下方向层叠进行排布，定义最上层的导线为第一层，以此类推，最下层的导线为第n层；

s2，确定导线的绞绕方法：针对上述由第一层至第n层构成的导线列，将第一层导线按照一定的换移方向、从所述导线列的一侧换移至第n层，使换移前的第2层至第n层变为第一层至第n-1层，按照相同的换移方向，重复上述过程，持续将当前的第一层导线换移至第n层，直至所述导线列初始时的第n层变为第一层，所述换移方向为顺时针或逆时针，如图4所示，图4中，n＝4；

s3，形成第三导线列73：将左侧列61的上排线轮51的n根导线、中间列62的上排线轮51的n根导线分别按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，分别形成第一子列、第二子列，绞绕时导线的换移方向根据三螺旋线圈的绕向确定为顺时针或逆时针；

沿上下方向将第二子列叠落在第一子列上，形成第三导线列73；

s4，形成第一导线列71：将右侧列63的上排线轮51的n根导线、中间列62的下排线轮51的n根导线分别按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，分别形成第三子列、第四子列，绞绕时导线的换移方向与s3中导线的换移方向相反，即若s3中导线的换移方向为顺时针，则本步骤中导线的换移方向为逆时针，若s3中导线的换位方向为逆时针，则本步骤中导线的换移方向为顺时针；

沿上下方向将第四子列叠落在第三子列上，形成第一导线列71；

s5，将左侧列61的下排线轮51的n根导线按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，形成第五子列，绞绕时导线的换移方向与s3中导线的换移方向相同；

将右侧列63的下排线轮51的n根导线按照s2所述的绞绕方法进行绞绕，形成第六子列，绞绕时导线的换移方向与s3中导线的换移方向相反；

s6，形成第二导线列72：依次交替取出第五子列和第六子列当前的最下层导线进行叠落，形成第二导线列72，即首先取第五子列的最下层的导线，然后取第六子列的最下层的导线，第三次再取第五子列的当前最下层的导线，依次类推，直至第五子列和第六子列的导线全部进入第二导线列72；

s7，排线完成，将所述第一导线列71、第二导线列72和第三导线列73引至绕线模具52即可绕制三螺旋线圈。

本发明提供的导线排布方法，与现有技术相比，在导线排布过程中对导线进行了绞绕，绞绕顺序和方向根据线圈绕制时导线的换位顺序及方向对应设置，对线圈绕制过程中导线可能发生的缠绕，在排线阶段，提前对理顺状态的导线进行了反向绞绕，这些反向绞绕在线圈绕制过程中导线换位时被一一消除、重新理顺，使并联导线在多次交叉换位后仍能够保持导线间的有序排列，不会发生相互缠绕，确保三螺旋式线圈能够顺利绕制。

下面详细说明，本发明提供的导线排布方法为何能够通过导线的绞绕消除线圈绕制时导线换位可能发生的缠绕。

首先结合图3说明三螺旋线圈绕制时的导线换位方法。该方法能够在通用的变压器设计手册中找到，属于现有技术。图3所示为利用12根并联导线绕制三螺旋线圈，方格代表导线的截面，方格内的数字为导线序号，一个数字代表一根导线，方格外的数字表示匝数，0匝表示起始位置；每一匝有三列方格，代表三列导线，例如0匝中1号、2号、3号、4号导线构成一列，同理5号、6号、7号、8号导线构成一列，9号、10号、11号、12号构成一列。实际应用中一般采用卧式绕线设备，绕线模具52的轴线水平设置，在图3中，左右方向为线圈的轴线方向，上下方向为线圈的径向，也称辐向，同一列中的四根导线，最下层的位于内径侧，最上层的位于外径侧。一列导线构成的结构也称为一个线饼。

当导线并联根数为6的整数倍时，一般采用一次等距完全换位，换位方式为八字交叉换位，如图3所示。为了便于表述，将同匝中左侧的一列导线称为左侧线饼，中间一列导线称为中间线饼，右侧的一列导线称为右侧线饼。开始绕制后，第一次换位发生在1匝的左侧线饼和中间线饼：将左侧线饼最上层的1号导线换位至中间线饼最上层，该换位过程由1匝中上方的弧形箭头表示；同时将中间线饼最下层的8号导线换位至左侧线饼的最下层，该换位过程由1匝中下方的弧形箭头表示。第二次换位发生在2匝的中间线饼和右侧线饼之间：将右侧线饼最上层的9号导线换位至中间线饼最上层，该换位过程由2中上方的弧形箭头表示；同时，将中间线饼最下层的7号导线换位至右侧线饼的最下层，该换位过程由2匝中下方的弧形箭头表示。以此为序完成一次等距完全换位。

需要注意的是，图3中的弧形箭头能够反映导线换位时的移动方向。例如1匝中，中间线饼最下层的8号导线向左侧线饼最下层换位时，8号导线按下方弧形箭头所示的方向，从垂直纸面的方向看过去，顺时针移动。同理1匝中上方的弧形箭头表示左侧线饼最上层的1号导线顺时针移动，2匝中上方的弧形箭头表示右侧线饼最上层的9号导线逆时针移动，2匝中下方的弧形箭头表示中间线饼最下层7号导线逆时针移动。

其次，结合图4对步骤s2记载的导线的绞绕方法进行说明，图4示意了导线的逆时针绞绕过程。为了更加清楚的示意，图4中将n设置为4。图4中每个方格代表一个导线截面，方格内的数字代表导线序号。需要说明的是，图4与图1中的导线序号没有关联。

为了便于表述，图4中的五列方格，从左至右依次命名为第一列、第二列、第三列、第四列和第五列。步骤s2中，当n＝4时，将左侧列61上排的四根导线在竖直方向排成一列后，即可形成第一列所示的导线列，此时导线间为理顺状态，相互之间没有绞绕。开始绞绕后，第一步，如第二列所示，将最上层的1号导线按弧形箭头所示的路径，逆时针自上而下，从导线列的左侧移动至最下层，此时2号导线位于最上层；第二步，如第三列所示，将最上层的2号导线，跟1号导线一样，按弧形箭头所示的路径，逆时针自上而下，从导线列的左侧移动至最下层，此时3号导线位于最上层；第三步，如第四列所示，同样将最上层的3号导线移动至最下层，形成第五列所示的第一子列。导线为连续导线，一端缠绕在线轮51上，另一端缠绕在绕线模具52上，因此实施上述第一步至第三步的操作时，最上层导线换移至最下层的过程中，换移的导线均与其他三条导线发生了缠绕，实现了上述的反向绞绕。

图4为逆时针绞线，顺时针绞线时，最上层导线顺时针自上而下，从导线列的右侧移动至最下层。

最后，结合图3和图5说明，本发明提供的导线排布方法为何能够通过导线的绞绕消除线圈绕制时导线换位可能发生的缠绕。当n＝2，并且步骤s3中导线的换移方向为逆时针时，步骤s7中第一导线列71、第二导线列72和第三导线列73可由图5表示。图5中方格代表导线截面，方格中的数字代表导线序号，方格中的弧形箭头表示该导线的换移方向。第三导线列73中的1号导线和2号导线为第二子列，3号导线和4号导线为第一子列，均在步骤s3中形成。第一导线列71中的9号导线和10号导线为第四子列，11号导线和12号导线为第三子列，均在步骤s4中形成。第二导线列72中的导线由第五子列和第六子列中的导线交替叠落而成，8号导线为第五子列的最下层导线，7号导线为第六子列的最下层导线，6号导线为第五子列的内侧倒数第二层导线(指原始位置)，5号导线为第六子列的内侧倒数第二层导线(指原始位置)。

步骤s3中导线换移方向为逆时针，因此图5中，第三导线列73的方格中均为逆时针箭头；同理，第一导线列71的方格中则均为顺时针箭头，第二导线列72中则逆时针和顺时针箭头交替出现。

利用图5所示的三列导线，进行图3所示换位。为了便于观察，图5和图3中相同位置的导线设置为相同的序号。将图5中的12根导线与图3中0匝的12根导线对比，可以发现，图3中1匝下方弧形箭头表示的换位，对应到图5中为第二导线列72中的8号导线换位至第三导线列73的最下层，图3中1匝下方弧形箭头为逆时针，而图5中8号导线内的弧形箭头为顺时针。即图5中经过反向绞绕的8号导线恰好可以抵消图3中1匝下方弧形箭头代表的逆时针换位所带来的导线缠绕。同理，图5中第三导线列73中的1号导线可以抵消图3中1匝上方弧形箭头代表的顺时针换位所带来的导线缠绕。依次类推，图5中的每根反向绞绕的导线均能抵消图3中相应弧形箭头表示的换位带来的导线缠绕，从而能够保证并联导线在多次交叉换位后仍能够保持导线间的有序排列，不会发生相互缠绕，确保三螺旋式线圈能够顺利绕制。

需要说明的是，设计手册中规定，内径侧的第一次换位一般是第二导线列72向第三导线列73换位，即图3中1匝下方弧形箭头所示的换位。本申请的导线排布方法基于上述规定得出。即使实际情况与设计手册规定不符，本领域技术人员容易根据本发明提供的思想得出变形的导线排布方法，这些方法均在本申请的保护范围内。

作为本发明提供的导线排布方法的具体实施方式，当三螺旋线圈为左绕向时，步骤s3中导线的换移方向为逆时针，当三螺旋线圈为右绕向时，步骤s3中导线的换移方向为顺时针，即导线的换移、绞绕方向需要根据待绕制的三螺旋线圈的绕向确定，以确保绞绕方向正确，可以抵消换位带来的导线缠绕。

作为本发明提供的导线排布方法的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，左侧列61、中间列62和右侧列63直线排布直线排布，并且排布方向平行于绕线模具52的轴线。以便能够将导线方便的从线轮51引至绕线模具52。

作为本发明提供的导线排布方法的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，每排中线轮51直线排布，且排布方向与左侧列61、中间列62和右侧列63的排布方向垂直。上述的线轮51的布置方式有利于减小线轮51的占用空间，提高空间利用率。尤其是当n的数值较大时，可以保证排线、绕线不会占据太大的空间。

作为本发明提供的导线排布方法的一种具体实施方式，请参阅图2，线轮51设置在导线架53上，导线架53底部设有脚轮并可平行于绕线模具52的轴线方向移动。随着导线的绕制，绕制位置会沿绕线模具52的轴向移动，可移动的导线架53可很好的适应绕线位置的移动。具体的，导线架53既可人工驱动移动，也可自动移动。

作为本发明提供的导线排布方法的一种具体实施方式，导线为金属材质制成的扁导线。具体的，导线为扁铜线，也可为扁铝线。

作为本发明提供的导线排布方法的一种具体实施方式，第一导线列71、第二导线列72和第三导线列73通过线夹相互分隔，确保三列的导线不会混淆，有利于提高绕线效率。具体的，线夹为开口朝下的n形结构，线夹的开口宽度与导线的宽度相同，可以有效的将导线约束为一列，导线换位取下线夹，换位完成后再插上。

本发明还提供了三螺旋线圈绕制方法，该方法在导线绕制前，通过上述的导线排布方法进行排布，因此并联导线在多次交叉换位后仍能够保持导线间的有序排列，不会发生相互缠绕，确保三螺旋式线圈能够顺利的绕制，且绕制效率高、质量好。

图5所示为三螺旋线圈绕制时的立体结构示意图。绕制时，采用八字交叉换位，先把第三导线列73最上层的导线换位至第二导线列72最上层，即明位81，到下一个撑条521的间隔里(根据线圈展开图)，把第二导线列72最下层的导线换位至第三导线列73的最下层，即底位82。再到下一个撑条521间隔里，把第一导线列71的最上层导线换位置第二导线列72，到下一个撑条521的间隔里，把第二导线列72下层倒数第二根(指原始位置)导线换位指第一导线列71，依次类推，完成所有换位。

本发明还提供了变压器，该变压器包括三螺旋线圈，该三螺旋线圈通过上述的三螺旋线圈绕制方法绕制而成，确保三螺旋线圈能够顺利的绕制，进而提高变压器的生产效率和产品质量。

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。