機械結構與張力控制是變壓器繞線工藝的核心技術。國外的變壓器繞制技術比較成熟，變壓器全自動繞線機自動化程度高、生產(chǎn)效率高，如德國BRTECH公司生產(chǎn)的全自動繞線機如圖1-1所示，可同時生產(chǎn)兩個線圈，且纏繞的過程中張力控制精度高、動態(tài)響應快，能夠繞制的導線直徑范圍和箔料厚度范圍較大，線圈成品的尺寸范圍也較大。瑞士Tuboly-AstronicAG公司生產(chǎn)的全自動繞線機，可纏繞用樹脂封裝變壓器上的高壓線圈，能進行兩種及兩種以上材料的全自動纏繞，通過滑動系統(tǒng)，每個圓盤可直接連續(xù)地卷繞到所制的鑄模上，張緊度控制精確。印度TrishulEngineers公司生產(chǎn)的全自動繞線機如圖1-2所示，可實現(xiàn)導線、絕緣層的同步纏繞，繞線精度一般在0.001~0.01mm范圍之內(nèi)，而且繞線轉(zhuǎn)速根據(jù)線徑的不同，可以高達3000~1000r/min，生產(chǎn)效率高，加工精度高，工作性能穩(wěn)定。
在繞線機的張力控制方面，2001年設計了一種高精度的高速繞線機自動跟蹤控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過在線辨識繞線機伺服機構參數(shù)，并結合所設計的系統(tǒng)干擾狀態(tài)觀測器。在系統(tǒng)存在較大干擾情況下實現(xiàn)了繞線機的軌跡跟蹤控制。2005年提出了一種繞線機控制器的設計，并在LTV模型基礎上提出了一種繞線機傳感器故障診斷方法，經(jīng)過試驗表明，改LTV模型非常適用于提高紙幅張力的控制。2010年對繞線機的守恒-質(zhì)量-力矩平衡-阻尼模型進行了進一步優(yōu)化，并基于多變量控制方法，設計了網(wǎng)絡纏繞機的張力控制器，實驗結果表明，在系統(tǒng)存在干擾的情況下，該控制器仍具有一定的魯棒性。非圓形線圈繞制的張力控制方面，2008又研究了矩形繞組纏繞機張力控制問題，提出了一種因為導線的加速和減速因素而導致張力波動的模型，由此設計的新系統(tǒng)在容許的張力波動范圍內(nèi)幾乎雙倍的增加了纏繞速度，提高了生產(chǎn)效率。2009年專家就導線突然斷裂或大幅度拉伸，如何控制導線波動的問題進行討論，提出在初始位置一個張緊裝置使機械臂的角度和鋼絲的張力保持在誤差范圍內(nèi)的規(guī)定值，通過仿真，確認該控制器的有效性。
通過分析變壓器全自動繞線機的發(fā)展過程及目前國內(nèi)外變壓器全自動繞線機的研究現(xiàn)狀，針對國內(nèi)繞線機控制系統(tǒng)的缺陷和不足，如果可以設計一種變壓器全自動繞線機控制系統(tǒng)，適用于矩形線圈的繞制，整體的自動化程度高，不僅能實現(xiàn)導線、端絕緣和層絕緣三者的同時纏繞，還能對繞制過程中導線和絕緣帶的纏繞張力進行良好的控制。
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