专利名称：交流电机硬绕组线圈参数的确定方法
技术领域：
本发明涉及交流电机硬绕组线圈参数的确定方法。
背景技术：
在现今电机设计日益要求紧凑和小体积大功率的情况下，现有的计算模型和方法流程基本是基于湘潭电机厂和上科所的6、7十年代的计算模型和方法，其计算流程如下
(1)首先确定每个线圈在电机上的槽跨距，确定线圈绝缘结构和上下层边在槽中的位置。( 2 )设定线圈端部间隙。(3)计算上层线圈斜边部分的张开角度。(4)用作图法求出斜边平均长度、线圈高及两边的距离。(5)计算斜边部分的有效长和展开长。(6)计算平均匝长、总长和梭型尺寸。上述计算模型和方法已不能满足要求，主要有以下不足
计算是基于二维视图和作图计算，极其繁琐，耗时很长，且是一种近似计算；二维视图不能有效地反映三维空间曲线的长度变化；部分计算是基于长期的经验，计算结果和计算人的经验有很大关系；梭绕模型不能充分反映实际线圈的的尺寸关系和变形关系。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，完全采用实际的空间几何模型进行计算，杜绝了简化模型带来的误差；同时考虑到线圈空间变形的要求，给出了空间变形间隙长度；数值计算中采用精度较高的算法，避免了精确解带来的计算复杂的问题，同时也完全能满足工程需要。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，包括如下步骤
第一步、收集电机要求的线圈参数，包括上层线圈起始直径Gl,上层线圈终止直径d ,上层线圈夹角《1，上层线圈鼻部偏转减少的角度《2 ,上层线圈端部中心间距Li，上层边的张角於1，上层边鼻部弯角於2;下层线圈起始直径￠3，下层线圈终止直径G4，下层线圈夹角《3，下层线圈鼻部偏转减少的角度《4，下层线圈端部中心间距L2，下层边的张角於3，下层边鼻部弯角乡4;定子槽数Q1，上层线圈从直线段到斜边的圆角半径R1，上层线圈从斜边到鼻部的圆角半径R2，下层线圈从直线段到斜边的圆角半径R3，下层线圈从斜边到鼻部的圆角半径R4，鼻部中心线弯曲半径R5，直线段长L9 ;
第二步、利用等效圆柱面螺旋线，在空间上计算上层边斜边的张角《5 >展开长L3和轴向长L4 ；
第三步、利用等效圆柱面螺旋线，在空间上计算下层边斜边的张角Λ7、展开长β和轴向长；
第四步、计算四处圆角的展开长权《0 J = U，14 ；第五步、计算鼻部长度￡7、总展开长/名和总轴向长￡10 ；
第六步、采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸；第七步、将未包的线圈平放在地上，测量线鼻子到地面的高度。在第六步所述采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸时，梯形上底倒角的取值等于Rl与二分之一未绝缘线圈径向高度之和，以避免线圈的同一区段在梭绕和线圈成型时重复折弯，造成绝缘损坏。在第六步所述采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸时，对未绝缘线圈径向高度进行分段计算，精确求出梯形各边及各弧的长度，使误差累积到梯形斜边直线段长度上。在第六步所述采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸时，先假设梯形下底夹角度数，利用分段计算求出梯形所有尺寸数据，计算出梯形斜边直线段长；同时，用线圈的单匝总长减去梯形的相关长度，得到梯形斜边直线段长；比较两种计算法的差值，重新假设梯形下底夹角度数，直至两种计算法的差值小于0. 1。与现有技术相比，本发明的积极效果是线圈计算模型是基于新的立体空间几何模型，采用较高精度的等效螺旋线计算，解决了原计算完成后轴向长度长，间隙设计不精确的问题；而且不用做图、耗时很短，较好地满足了现有电机的设计要求，在电机工程设计上有较好的应用。
具体实施例方式本发明方法采用线圈中心线的空间模型，将线圈模型分为直线段，上层边斜线段、下层边斜线段、鼻部、圆角部分分别进行空间计算。对斜线段的圆锥螺旋线计算，采用等效圆柱面螺旋线计算，既简化了计算过程，也符合工程的要求。本发明采用梭绕模型，考虑线圈变形的需求调整模型尺寸。本发明方法详细步骤如下第一步、收集电机要求的线圈参数，包括
上层线圈起始直径￠1,上层线圈终止直径￠2,上层线圈夹角λι ,上层线圈鼻部偏转减少的角度《2,上层线圈端部中心间距Ll ；下层线圈起始直径￠3,下层线圈终止直径￠4，下层线圈夹角《3，下层线圈鼻部偏转减少的角度，下层线圈端部中心间距L2 ；定子槽数Q1，上层线圈从直线段到斜边的圆角半径R1，上层线圈从斜边到鼻部的圆角半径R2，下层线圈从直线段到斜边的圆角半径R3，下层线圈从斜边到鼻部的圆角半径R4，鼻部中心线弯曲半径R5，直线段长L9。第二步、利用等效圆柱面螺旋线，在空间上计算上层边斜边的张角、展开长、轴向长
根据电机实际的需求，线圈的斜线段实际是在以上层线圈起始直径C 1和上层线圈终止直径C 2确定的一个圆锥上的螺旋线。由于精确的圆锥螺旋线长度计算方法极为复杂，在本方法中采用了较精确的等效圆柱面来计算螺旋线长度，此方法的计算精度已足以满足工程的需要。其中
上层线圈等效圆柱面直径对的计算公式如下
然后，在等效圆柱面直径上计算上层边斜边张角
权利要求
1. 一种交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，其特征在于包括如下步骤第一步、收集电机要求的线圈参数，包括上层线圈起始直径Cl上层线圈终止直径￠:2,上层线圈夹角Ol上层线圈鼻部偏转减少的角度《2，上层线圈端部中心间距Li，上层边的张角於1，上层边鼻部弯角於2;下层线圈起始直径￠3，下层线圈终止直径￠4，下层线圈夹角《3，下层线圈鼻部偏转减少的角度，下层线圈端部中心间距L2，下层边的张角应3，下层边鼻部弯角於4;定子槽数Q1，上层线圈从直线段到斜边的圆角半径R1，上层线圈从斜边到鼻部的圆角半径R2，下层线圈从直线段到斜边的圆角半径R3，下层线圈从斜边到鼻部的圆角半径R4，鼻部中心线弯曲半径R5，直线段长L9第二步、利用等效圆柱面螺旋线，在空间上计算上层边斜边的张角《5、展开长L3和轴向长L4 (1)按如下公式计算上层线圈等效圆柱面直径树
2.根据权利要求1所述的交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，其特征在于在第六步所述采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸时，梯形上底倒角的取值等于Rl与二分之一未绝缘线圈径向高度之和，以避免线圈的同一区段在梭绕和线圈成型时重复折弯，造成绝缘损坏。
3.根据权利要求1所述的交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，其特征在于在第六步所述采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸时，对未绝缘线圈径向高度进行分段计算，精确求出梯形各边及各弧的长度，使误差累积到梯形斜边直线段长度上。
4.根据权利要求1所述的交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，其特征在于在第六步所述采用梭绕模型计算梭形模型的尺寸时，先假设梯形下底夹角度数，利用分段计算求出梯形所有尺寸数据，计算出梯形斜边直线段长；同时，用线圈的单匝总长减去梯形的相关长度，得到梯形斜边直线段长；比较两种计算法的差值，重新假设梯形下底夹角度数，直至两种计算法的差值小于0.1。
全文摘要
本发明公开了一种交流电机硬绕组线圈参数的确定方法，完全采用实际的空间几何模型进行计算，杜绝了简化模型带来的误差；同时考虑到线圈空间变形的要求，给出了空间变形间隙长度；数值计算中采用精度较高的算法，避免了精确解带来的计算复杂的问题，同时也完全能满足工程需要。本发明的积极效果是线圈计算模型是基于新的立体空间几何模型，采用较高精度的等效螺旋线计算，解决了原计算完成后轴向长度长，间隙设计不精确的问题；而且不用做图、耗时很短，较好地满足了现有电机的设计要求，在电机工程设计上有较好的应用。
文档编号H02K15/04GK102570738SQ20121000243
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者吴永林, 李训虎, 管风 申请人:南车成都机车车辆有限公司