專利名稱：交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今電機(jī)設(shè)計(jì)日益要求緊湊和小體積大功率的情況下，現(xiàn)有的計(jì)算模型和方法流程基本是基于湘潭電機(jī)廠和上科所的6、7十年代的計(jì)算模型和方法，其計(jì)算流程如下
(1)首先確定每個(gè)線圈在電機(jī)上的槽跨距，確定線圈絕緣結(jié)構(gòu)和上下層邊在槽中的位置。( 2 )設(shè)定線圈端部間隙。(3)計(jì)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(zhǎng)度、線圈高及兩邊的距離。(5)計(jì)算斜邊部分的有效長(zhǎng)和展開長(zhǎng)。(6)計(jì)算平均匝長(zhǎng)、總長(zhǎng)和梭型尺寸。上述計(jì)算模型和方法已不能滿足要求，主要有以下不足
計(jì)算是基于二維視圖和作圖計(jì)算，極其繁瑣，耗時(shí)很長(zhǎng)，且是一種近似計(jì)算；二維視圖不能有效地反映三維空間曲線的長(zhǎng)度變化；部分計(jì)算是基于長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果和計(jì)算人的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系；梭繞模型不能充分反映實(shí)際線圈的的尺寸關(guān)系和變形關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，完全采用實(shí)際的空間幾何模型進(jìn)行計(jì)算，杜絕了簡(jiǎn)化模型帶來的誤差；同時(shí)考慮到線圈空間變形的要求，給出了空間變形間隙長(zhǎng)度；數(shù)值計(jì)算中采用精度較高的算法，避免了精確解帶來的計(jì)算復(fù)雜的問題，同時(shí)也完全能滿足工程需要。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，包括如下步驟
第一步、收集電機(jī)要求的線圈參數(shù)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xiāng)4;定子槽數(shù)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(zhǎng)L9 ;
第二步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計(jì)算上層邊斜邊的張角《5 >展開長(zhǎng)L3和軸向長(zhǎng)L4 ；
第三步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計(jì)算下層邊斜邊的張角Λ7、展開長(zhǎng)β和軸向長(zhǎng)；
第四步、計(jì)算四處圓角的展開長(zhǎng)權(quán)《0 J = U，14 ；第五步、計(jì)算鼻部長(zhǎng)度￡7、總展開長(zhǎng)/名和總軸向長(zhǎng)￡10 ；
第六步、采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸；第七步、將未包的線圈平放在地上，測(cè)量線鼻子到地面的高度。在第六步所述采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸時(shí)，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(qū)段在梭繞和線圈成型時(shí)重復(fù)折彎，造成絕緣損壞。在第六步所述采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸時(shí)，對(duì)未絕緣線圈徑向高度進(jìn)行分段計(jì)算，精確求出梯形各邊及各弧的長(zhǎng)度，使誤差累積到梯形斜邊直線段長(zhǎng)度上。在第六步所述采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸時(shí)，先假設(shè)梯形下底夾角度數(shù)，利用分段計(jì)算求出梯形所有尺寸數(shù)據(jù)，計(jì)算出梯形斜邊直線段長(zhǎng)；同時(shí)，用線圈的單匝總長(zhǎng)減去梯形的相關(guān)長(zhǎng)度，得到梯形斜邊直線段長(zhǎng)；比較兩種計(jì)算法的差值，重新假設(shè)梯形下底夾角度數(shù)，直至兩種計(jì)算法的差值小于0. 1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是線圈計(jì)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(jì)算，解決了原計(jì)算完成后軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)，間隙設(shè)計(jì)不精確的問題；而且不用做圖、耗時(shí)很短，較好地滿足了現(xiàn)有電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，在電機(jī)工程設(shè)計(jì)上有較好的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)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(jìn)行空間計(jì)算。對(duì)斜線段的圓錐螺旋線計(jì)算，采用等效圓柱面螺旋線計(jì)算，既簡(jiǎn)化了計(jì)算過程，也符合工程的要求。本發(fā)明采用梭繞模型，考慮線圈變形的需求調(diào)整模型尺寸。本發(fā)明方法詳細(xì)步驟如下第一步、收集電機(jī)要求的線圈參數(shù)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)減少的角度，下層線圈端部中心間距L2 ；定子槽數(shù)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(zhǎng)L9。第二步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計(jì)算上層邊斜邊的張角、展開長(zhǎng)、軸向長(zhǎng)
根據(jù)電機(jī)實(shí)際的需求，線圈的斜線段實(shí)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(gè)圓錐上的螺旋線。由于精確的圓錐螺旋線長(zhǎng)度計(jì)算方法極為復(fù)雜，在本方法中采用了較精確的等效圓柱面來計(jì)算螺旋線長(zhǎng)度，此方法的計(jì)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(duì)的計(jì)算公式如下
然后，在等效圓柱面直徑上計(jì)算上層邊斜邊張角
權(quán)利要求
1. 一種交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，其特征在于包括如下步驟第一步、收集電機(jī)要求的線圈參數(shù)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)減少的角度，下層線圈端部中心間距L2，下層邊的張角應(yīng)3，下層邊鼻部彎角於4;定子槽數(shù)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(zhǎng)L9第二步、利用等效圓柱面螺旋線，在空間上計(jì)算上層邊斜邊的張角《5、展開長(zhǎng)L3和軸向長(zhǎng)L4 (1)按如下公式計(jì)算上層線圈等效圓柱面直徑樹
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，其特征在于在第六步所述采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸時(shí)，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(qū)段在梭繞和線圈成型時(shí)重復(fù)折彎，造成絕緣損壞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，其特征在于在第六步所述采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸時(shí)，對(duì)未絕緣線圈徑向高度進(jìn)行分段計(jì)算，精確求出梯形各邊及各弧的長(zhǎng)度，使誤差累積到梯形斜邊直線段長(zhǎng)度上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，其特征在于在第六步所述采用梭繞模型計(jì)算梭形模型的尺寸時(shí)，先假設(shè)梯形下底夾角度數(shù)，利用分段計(jì)算求出梯形所有尺寸數(shù)據(jù)，計(jì)算出梯形斜邊直線段長(zhǎng)；同時(shí)，用線圈的單匝總長(zhǎng)減去梯形的相關(guān)長(zhǎng)度，得到梯形斜邊直線段長(zhǎng)；比較兩種計(jì)算法的差值，重新假設(shè)梯形下底夾角度數(shù)，直至兩種計(jì)算法的差值小于0.1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交流電機(jī)硬繞組線圈參數(shù)的確定方法，完全采用實(shí)際的空間幾何模型進(jìn)行計(jì)算，杜絕了簡(jiǎn)化模型帶來的誤差；同時(shí)考慮到線圈空間變形的要求，給出了空間變形間隙長(zhǎng)度；數(shù)值計(jì)算中采用精度較高的算法，避免了精確解帶來的計(jì)算復(fù)雜的問題，同時(shí)也完全能滿足工程需要。本發(fā)明的積極效果是線圈計(jì)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(jì)算，解決了原計(jì)算完成后軸向長(zhǎng)度長(zhǎng)，間隙設(shè)計(jì)不精確的問題；而且不用做圖、耗時(shí)很短，較好地滿足了現(xiàn)有電機(jī)的設(shè)計(jì)要求，在電機(jī)工程設(shè)計(jì)上有較好的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02K15/04GK102570738SQ20121000243
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者吳永林, 李訓(xùn)虎, 管風(fēng) 申請(qǐng)人:南車成都機(jī)車車輛有限公司