唐俊鑫，郑伟光，姚 嘉，张 财，浦声毅

（桂林电子科技大学，广西 桂林 541004）

0 引言

电抗器的制造技术直接影响电抗器的使用性能，尤其是干式空心电抗器[1]。作为变电器的重要组成部分，电抗器排线器产品目前普遍存在人工排线作业，存在工作劳动强度大和安全隐患[2]，并且现有产品的排线径向宽度难以调节。目前常用的模具直径调节方式为在支撑管与支撑圆周之间垫垫片，再用螺栓将其固定，以达到改变直径的目的，然而这种方法需要逐一加放垫片，操作量大且各个位置的圆弧度易不统一，圆周准确率不高，还存在校准操作繁琐，脱模困难，初层排线难以把控张力，导致线圈容易松散的问题[3]。本文从功能需求出发，致力于解决实际问题，对排线机构和张力机构改进，提高排线器整体的效率。

1 结构设计方案

1.1 排线系统设计方案

该设计的总体结构如图1所示，包括光孔套装的局部放大部分。控制杆4连接光孔套装9目的是保证排线器的水平移动，控制光孔套装9的移动；光孔套装9底部由销钉8和压杆11的配合下控制顶进销与螺杆2的接触实现移动，螺杆2转动带动光孔套装9的水平移动，而螺杆2的转动依靠带轮3通过传送带与缠绕主轴转动实现同步；光孔套装9水平移动的速度，在不改变螺杆2速度的前提下，只需改变带轮3的直径；光孔套装9上有一至四个排线孔，排线从控制杆4向螺杆2的方向进入，可根据产品的不同需求进行选择绕制；光孔套装9顶端有四个螺钉弹簧6，实现根据排线的尺寸控制排线孔7的大小，便于各类尺寸的排线；在螺杆2的两端尾部加工成光轴，实现光孔套装9在排线完成时能够及时停止移动，保证安全。

图1 排线系统结构

1.2 张力可调节控制系统

张力可调节系统如图2所示。其中双位置圆周调控总成及其组成电抗器缠绕模具，主要通过连杆和铰链支座配合螺母，实现各支撑模块的同步顶升或下拉，同步调节磨具直径，很好地解决了人工通过增加或减少垫片的方法来改变直径，减小了工人的工作量的同时提高了时间的利用。并且磨具外表面的曲率也能调整实现功能，更是对结构的选择提供了灵活度。双位置圆周调控总成，装置包括支撑轴1和圆周支撑组件2，圆周支撑组件2包括调节螺母10、大铰链支座9、中心毂12和数个径向变形件，在调节螺母10的带动下做出沿支撑轴1径向方向的变径运动。调节螺母10通过外力旋拧沿支撑轴1的外螺纹段长度方向移动，调节螺母10的移动为大铰链支座9的移动提供推动力，实现调节螺母10带动大铰链支座9轴向同步运动的效果。中心毂12套装在支撑轴1上的位置为非螺纹加工的部位，从而起到配合大铰链支座9和数个径向变形件的稳定支撑效果。因此，大铰链支座9在支撑轴1上的移动路径是在外螺纹段上实现的。每个径向变形件包括每个径向变形件包括弧形板11、顶升连杆4、小铰链支座8、直径调节连杆3、和两个曲率调节连杆5。左右对称，形成一幅。同步调节弧形板曲率。

图2 张力可调节系统

如图3所示，定义小铰链支座8至中心毂12的直线距离为h1，连接支耳至中心毂12的直线距离为h2，直径调节连杆3与顶升连杆4两杆延长线交于一点O，O点至小铰链支座8之间的直线距离为L′，O点至连接支耳之间的直线距离为L，O点至中心毂12的直线距离为x，同一弧形板11上的两个连接耳之间的弧长为l⌒，弦长为l，其所对应的圆心角为α，弧形板11的初始半径为R1，曲率调节连杆5的长度为m，根据上述变量进行的计算推导过程为：

图3 排线器的半径调节原理示意图

当距离x发生变化（减小）时，本结构的半径变化量，即为中心毂12上细杆的升高量：h2。

小铰链支座8的升高量：

本结构扩张后的半径：

由弦长公式：l=2Rsin（α/2），得

初始弦长：l1=2R1sin（α1/2）

扩张后弦长：

小铰链支座8至弦长l的距离变化量为：

上述过程中L、L′、h1、h2、l⌒、R1、m、α1为设计定值，该公式是关于一元x的多项式有真实解，通过x的不同值即可获得不同直径值以及相应曲率的变化。

数值计算举例：

按照设定20 mm＜x＜150 mm

h1=100 mm，h2=200 mm，L=400 mm，L′=250 mm，从x=150 mm处开始计算，即

设x依次推进四次，每次推进位移为30 mm，结果见表1，最后一次为x=20 mm的最小距离。

表1 半径调节范围计算

通过计算得出结论：半径由150 mm至30 mm的推进过程中，依次推进30 mm，得到的半径增加变化量为2.62 mm，2.43 mm，2.33 mm取平均值得半径变化量为2.46 mm，即x每推进30 mm，半径在增大的同时，增大的幅度在减小，且存在规律依次减小大约2.46 mm。x推进130 mm，半径增加量28.7 mm。

半径调节的操作模拟：分别在本整体结构中的两侧同时拧动调节螺母10，在大铰链支座9的推动下，直径调节连杆3将多个细杆沿中心毂12中的上下方向作出同步顶升或下拉动作，使双位置圆周调控总成的直径增大或减小，从而达到改变模具直径的目的，通过模具直径的改变，改变线圈直径，适应生产不同规格电抗器的目的，在电抗器脱模时，也可通过减小外圆周的直径，便于电抗器线圈快速脱模，提高生产效率。

在直径改变的同时，当调节螺母10与大铰链支座9往外或往里运动时，顶升连杆4带动小铰链支座8作出顶升或下拉动作，中心毂12上方细杆带动弧形板11作出同步动作的同时，小铰链支座8相对于中心毂12上方细杆的直线距离也对应增大或减小，从而实现小铰链支座8通过两个曲率调节连杆5撑张或下拉弧形板11，弧形板11的曲率会同步变化，使本结构的圆周更接近正圆，进而达到整体外圆周直径变化的同时曲率也随着相应变化的目的，使模具外圆周能够及时变换到预定要求的圆形尺寸，使电抗器线圈缠绕其上时能够获得预定要求的径长尺寸和圆度精度，进一步保证电抗器的制造质量。

2 结束语

通过对电抗器的结构改进，可以实现排线的自动化和尺寸的选择，也可以通过带轮改变排线速度。线圈的变径便于实现，曲率也可以调节，调节的同时保证了均匀张力，从而确保线圈的缠绕均匀性。