專利名稱：交流電機硬繞組線圈參數的確定方法
技術領域：
本發明涉及交流電機硬繞組線圈參數的確定方法。
背景技術：
在現今電機設計日益要求緊湊和小體積大功率的情況下，現有的計算模型和方法流程基本是基于湘潭電機廠和上科所的6、7十年代的計算模型和方法，其計算流程如下
(1)首先確定每個線圈在電機上的槽跨距，確定線圈絕緣結構和上下層邊在槽中的位置。( 2 )設定線圈端部間隙。(3)計算上層線圈斜邊部分的張開角度。(4)用作圖法求出斜邊平均長度、線圈高及兩邊的距離。(5)計算斜邊部分的有效長和展開長。(6)計算平均匝長、總長和梭型尺寸。上述計算模型和方法已不能滿足要求，主要有以下不足
計算是基于二維視圖和作圖計算，極其繁瑣，耗時很長，且是一種近似計算；二維視圖不能有效地反映三維空間曲線的長度變化；部分計算是基于長期的經驗，計算結果和計算人的經驗有很大關系；梭繞模型不能充分反映實際線圈的的尺寸關系和變形關系。
發明內容
為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，完全采用實際的空間幾何模型進行計算，杜絕了簡化模型帶來的誤差；同時考慮到線圈空間變形的要求，給出了空間變形間隙長度；數值計算中采用精度較高的算法，避免了精確解帶來的計算復雜的問題，同時也完全能滿足工程需要。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，包括如下步驟
第一步、收集電機要求的線圈參數，包括上層線圈起始直徑Gl,上層線圈終止直徑d ,上層線圈夾角《1，上層線圈鼻部偏轉減少的角度《2 ,上層線圈端部中心間距Li，上層邊的張角於1，上層邊鼻部彎角於2;下層線圈起始直徑￠3，下層線圈終止直徑G4，下層線圈夾角《3，下層線圈鼻部偏轉減少的角度《4，下層線圈端部中心間距L2，下層邊的張角於3，下層邊鼻部彎角鄉4;定子槽數Q1，上層線圈從直線段到斜邊的圓角半徑R1，上層線圈從斜邊到鼻部的圓角半徑R2，下層線圈從直線段到斜邊的圓角半徑R3，下層線圈從斜邊到鼻部的圓角半徑R4，鼻部中心線彎曲半徑R5，直線段長L9 ;
第二步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計算上層邊斜邊的張角《5 >展開長L3和軸向長L4 ；
第三步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計算下層邊斜邊的張角Λ7、展開長β和軸向長；
第四步、計算四處圓角的展開長權《0 J = U，14 ；第五步、計算鼻部長度￡7、總展開長/名和總軸向長￡10 ；
第六步、采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸；第七步、將未包的線圈平放在地上，測量線鼻子到地面的高度。在第六步所述采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸時，梯形上底倒角的取值等于Rl與二分之一未絕緣線圈徑向高度之和，以避免線圈的同一區段在梭繞和線圈成型時重復折彎，造成絕緣損壞。在第六步所述采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸時，對未絕緣線圈徑向高度進行分段計算，精確求出梯形各邊及各弧的長度，使誤差累積到梯形斜邊直線段長度上。在第六步所述采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸時，先假設梯形下底夾角度數，利用分段計算求出梯形所有尺寸數據，計算出梯形斜邊直線段長；同時，用線圈的單匝總長減去梯形的相關長度，得到梯形斜邊直線段長；比較兩種計算法的差值，重新假設梯形下底夾角度數，直至兩種計算法的差值小于0. 1。與現有技術相比，本發明的積極效果是線圈計算模型是基于新的立體空間幾何模型，采用較高精度的等效螺旋線計算，解決了原計算完成后軸向長度長，間隙設計不精確的問題；而且不用做圖、耗時很短，較好地滿足了現有電機的設計要求，在電機工程設計上有較好的應用。
具體實施例方式本發明方法采用線圈中心線的空間模型，將線圈模型分為直線段，上層邊斜線段、下層邊斜線段、鼻部、圓角部分分別進行空間計算。對斜線段的圓錐螺旋線計算，采用等效圓柱面螺旋線計算，既簡化了計算過程，也符合工程的要求。本發明采用梭繞模型，考慮線圈變形的需求調整模型尺寸。本發明方法詳細步驟如下第一步、收集電機要求的線圈參數，包括
上層線圈起始直徑￠1,上層線圈終止直徑￠2,上層線圈夾角λι ,上層線圈鼻部偏轉減少的角度《2,上層線圈端部中心間距Ll ；下層線圈起始直徑￠3,下層線圈終止直徑￠4，下層線圈夾角《3，下層線圈鼻部偏轉減少的角度，下層線圈端部中心間距L2 ；定子槽數Q1，上層線圈從直線段到斜邊的圓角半徑R1，上層線圈從斜邊到鼻部的圓角半徑R2，下層線圈從直線段到斜邊的圓角半徑R3，下層線圈從斜邊到鼻部的圓角半徑R4，鼻部中心線彎曲半徑R5，直線段長L9。第二步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計算上層邊斜邊的張角、展開長、軸向長
根據電機實際的需求，線圈的斜線段實際是在以上層線圈起始直徑C 1和上層線圈終止直徑C 2確定的一個圓錐上的螺旋線。由于精確的圓錐螺旋線長度計算方法極為復雜，在本方法中采用了較精確的等效圓柱面來計算螺旋線長度，此方法的計算精度已足以滿足工程的需要。其中
上層線圈等效圓柱面直徑對的計算公式如下
然后，在等效圓柱面直徑上計算上層邊斜邊張角
權利要求
1. 一種交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，其特征在于包括如下步驟第一步、收集電機要求的線圈參數，包括上層線圈起始直徑Cl上層線圈終止直徑￠:2,上層線圈夾角Ol上層線圈鼻部偏轉減少的角度《2，上層線圈端部中心間距Li，上層邊的張角於1，上層邊鼻部彎角於2;下層線圈起始直徑￠3，下層線圈終止直徑￠4，下層線圈夾角《3，下層線圈鼻部偏轉減少的角度，下層線圈端部中心間距L2，下層邊的張角應3，下層邊鼻部彎角於4;定子槽數Q1，上層線圈從直線段到斜邊的圓角半徑R1，上層線圈從斜邊到鼻部的圓角半徑R2，下層線圈從直線段到斜邊的圓角半徑R3，下層線圈從斜邊到鼻部的圓角半徑R4，鼻部中心線彎曲半徑R5，直線段長L9第二步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計算上層邊斜邊的張角《5、展開長L3和軸向長L4 (1)按如下公式計算上層線圈等效圓柱面直徑樹
2.根據權利要求1所述的交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，其特征在于在第六步所述采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸時，梯形上底倒角的取值等于Rl與二分之一未絕緣線圈徑向高度之和，以避免線圈的同一區段在梭繞和線圈成型時重復折彎，造成絕緣損壞。
3.根據權利要求1所述的交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，其特征在于在第六步所述采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸時，對未絕緣線圈徑向高度進行分段計算，精確求出梯形各邊及各弧的長度，使誤差累積到梯形斜邊直線段長度上。
4.根據權利要求1所述的交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，其特征在于在第六步所述采用梭繞模型計算梭形模型的尺寸時，先假設梯形下底夾角度數，利用分段計算求出梯形所有尺寸數據，計算出梯形斜邊直線段長；同時，用線圈的單匝總長減去梯形的相關長度，得到梯形斜邊直線段長；比較兩種計算法的差值，重新假設梯形下底夾角度數，直至兩種計算法的差值小于0.1。
全文摘要
本發明公開了一種交流電機硬繞組線圈參數的確定方法，完全采用實際的空間幾何模型進行計算，杜絕了簡化模型帶來的誤差；同時考慮到線圈空間變形的要求，給出了空間變形間隙長度；數值計算中采用精度較高的算法，避免了精確解帶來的計算復雜的問題，同時也完全能滿足工程需要。本發明的積極效果是線圈計算模型是基于新的立體空間幾何模型，采用較高精度的等效螺旋線計算，解決了原計算完成后軸向長度長，間隙設計不精確的問題；而且不用做圖、耗時很短，較好地滿足了現有電機的設計要求，在電機工程設計上有較好的應用。
文檔編號H02K15/04GK102570738SQ20121000243
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者吳永林, 李訓虎, 管風 申請人:南車成都機車車輛有限公司