同系列多规格叠片铁芯的低损耗叠装闭环控制方法与流程

本发明涉及变压器铁芯制造方法，尤其涉及一种同系列多规格叠片铁芯的阶梯接缝参数反演与跨规格叠装闭环控制方法。

背景技术：

1、阶梯接缝叠片可降低配电变压器空载损耗与噪声，是同系列油浸式配电变压器叠片铁芯普遍采用的铁芯结构形式。同系列铁芯涵盖多档标准容量（容量跨度可达数十倍），同属阶梯接缝设计族；当容量放大时，接缝级数、步进距、夹紧力矩的最优组合随容量漂移严重，而硅钢片批次磁特性波动进一步放大了空载损耗的离散度。

2、现有叠装工艺多采用固定的静态工艺，无法保证跨规格低损耗一致性。部分现有技术（如cn113552852a「变压器空载性能控制方法」）仅基于设计值对空载损耗系数做正态分布统计的质检判定，属于统计型质量qc，未涉及接缝参数随容量的自适应反演；另有方法类文献（如cn116884759a「铁芯叠放工艺方案生成系统及方法」）基于历史工艺数据库筛选与理论计算为单规格铁芯选配已有工艺方案，不涉及以典型规格为基准做首件实测反演、再经几何相似缩放律向全系列自动推导并闭环下发的完整方法。阶梯接缝结构/步进数方向的专利虽极密集（如cn101640107a/b、cn105280356a、cn116130217a等），但均聚焦"接缝几何怎么做"的静态结构/工艺，未提出"以基准规格实测反演驱动、跨规格缩放下发"的闭环控制方法。

技术实现思路

1、本发明旨在解决同一阶梯接缝设计族的同系列铁芯在跨多档容量（容量跨度可达数十倍）时，接缝参数最优组合随容量漂移、硅钢片批次磁特性波动放大离散，导致传统静态叠装工艺无法保证跨规格低损耗一致性的技术问题，尤其以市售常用典型规格为基准优化代表工况并同步推广至同系列其余各档。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种同系列多规格叠片铁芯的低损耗叠装闭环控制方法，所述同系列指采用相同牌号取向硅钢片、相同设计磁通密度与相同阶梯接缝形式的铁芯设计族；其特征在于，包括以下步骤：s1，基准选取步骤：在同系列的标准容量序列中，选取一市售常用典型规格作为基准规格；s2，首件实测步骤：按照既定阶梯接缝工艺叠装所述基准规格的首件铁芯，置于空载试验台实测其空载损耗与夹紧力矩；s3，参数反演步骤：以空载损耗映射模型，反演使空载损耗最小的最优接缝参数组合；其中为接缝级数，为步进距，为夹紧力矩，为材料比损耗基准，为硅钢片批次磁特性波动，、、分别为接缝级数、步进距、夹紧力矩的损耗修正因子；s4，缩放推导步骤：根据同系列几何相似缩放律，将基准规格的最优接缝参数组合推导至同系列其余各档容量规格，得到各规格的最优接缝参数组；s5，闭环下发步骤：将各规格的最优接缝参数组写入叠装工位工艺指令，通过叠装产线的横剪线步进距控制器、叠片机级数程序及夹紧力矩执行器在所述真实产线上闭环执行；s6，复测归档步骤：对各规格首件复测空载损耗，与模型预测值比对，偏差超过阈值时触发s3局部再优化，形成"测量—反演—缩放—下发—复测"闭环，并将全流程数据归档。

3、上述的方法，s3中所述损耗修正因子采用以下可计算形式，并据此进行参数反演：为离散查表：时取，时取，时取；，其中，最优步进距；，其中，最优夹紧力矩；反演时固定接缝级数，在步进距以为步长、夹紧力矩以为步长进行网格搜索，取使最小的组合。

4、上述的方法，s4中所述几何相似缩放律由同设计族几何相似约束导出：目标规格容量对应的铁芯柱截面积，叠片宽度，其中、、分别为所选基准规格的容量、截面积与叠片宽度；据此推导各规格最优参数：步进距按等比缩放后取整至，夹紧力矩按正比缩放后取整至。

5、上述的方法，s4中接缝级数按容量带查表确定：与规格取5级，及以上的规格取7级。

6、上述的方法，s4中对于非电压等级的规格，引入绝缘裕度修正因子对缩放所得夹紧力矩进行上调：规格取，规格取；所述绝缘裕度修正因子采用以下标定方法获得：在同截面积下，分别按基准夹紧力矩与特殊电压目标夹紧力矩叠装对比样件并复测空载损耗与铁芯刚性，取使不劣于工况且铁芯刚性满足该绝缘等级装配要求的最小力矩，则。

7、上述的方法，s2中所述基准规格首件实测的夹紧力矩取，对应m12夹件。

8、上述的方法，s5中所述夹紧力矩执行器为电动扳手或液压缸压力控制器，叠装时实时采集叠厚、垂直度及力矩值并反馈至控制器。

9、上述的方法，s6中所述复测偏差阈值为，超过阈值时触发二次反演形成二次闭环。

10、上述的方法，所述同系列涵盖标准容量序列的多档规格，基准规格反演结果经缩放律推广至其余各档容量规格。

11、上述的方法，所述方法应用于油浸式配电变压器叠片铁芯的制造，其硅钢片采用冷轧取向硅钢片，阶梯接缝为3级、5级或7级离散对称奇数接缝。

12、本发明的有益效果是：

13、（1）跨规格空载损耗一致性显著提升：同系列多档容量经本方法优化后，各规格空载损耗较对应标准基线平均下降，离散度由常规工艺的收窄至以内。

14、（2）基准规格代表性强化普适性：以市售常用典型规格为基准反演，经缩放律推广至同系列其余各档，使优化效果不局限于个别规格；且仅需对单一典型规格做首件实测即可推广全系列，规避逐规格大样本试验的成本与样本量限制。

15、（3）制造过程数字化闭环，落到真实产线执行链路：从首件实测到参数反演再到横剪/叠片/力矩执行器的闭环下发，全程通过传感器与执行器在物理产线上实施，保证了叠装工艺参数的跨规格一致复现。

1.一种同系列多规格叠片铁芯的低损耗叠装闭环控制方法，所述同系列指采用相同牌号取向硅钢片、相同设计磁通密度与相同阶梯接缝形式的铁芯设计族；其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s3中所述损耗修正因子采用以下可计算形式，并据此进行参数反演：为离散查表：时取，时取，时取；，其中，最优步进距；，其中，最优夹紧力矩；反演时固定接缝级数，在步进距以为步长、夹紧力矩以为步长进行网格搜索，取使最小的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4中所述几何相似缩放律由同设计族几何相似约束导出：目标规格容量对应的铁芯柱截面积，叠片宽度，其中、、分别为所选基准规格的容量、截面积与叠片宽度；据此推导各规格最优参数：步进距按等比缩放后取整至，夹紧力矩按正比缩放后取整至。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s4中接缝级数按容量带查表确定：与规格取5级，及以上的规格取7级。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s4中对于非电压等级的规格，引入绝缘裕度修正因子对缩放所得夹紧力矩进行上调：规格取，规格取；所述绝缘裕度修正因子采用以下标定方法获得：在同截面积下，分别按基准夹紧力矩与特殊电压目标夹紧力矩叠装对比样件并复测空载损耗与铁芯刚性，取使不劣于工况且铁芯刚性满足该绝缘等级装配要求的最小力矩，则。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中所述基准规格首件实测的夹紧力矩取，对应m12夹件。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s5中所述夹紧力矩执行器为电动扳手或液压缸压力控制器，叠装时实时采集叠厚、垂直度及力矩值并反馈至控制器。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s6中所述复测偏差阈值为，超过阈值时触发二次反演形成二次闭环。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同系列涵盖标准容量序列的多档规格，基准规格反演结果经缩放律推广至其余各档容量规格。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法应用于油浸式配电变压器叠片铁芯的制造，其硅钢片采用冷轧取向硅钢片，阶梯接缝为3级、5级或7级离散对称奇数接缝。