【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变压器铁心设计，具体涉及一种类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法。
技术介绍
1、当前变压器例如10kv配电变压器和35kv新能变压器的铁心及线圈结构多采用长圆形和类椭圆形两种，克服了圆形截面变压器使用硅钢片多，铁损高，从而成本高的问题。长圆形截面类似跑道状，即将圆形分为两半，中间增加一段直线部分；类椭圆形截面则有“四段圆弧和四段直线相切”和“四段圆弧相切”两种类型。
2、不管是那种截面类型，铁心的外接图形都应该与截面的图形结构相同。铁心通常由多组不同片宽叠厚的铁心片叠积而成，在外接图形确定情况下，通常铁心片级数及最小片宽也是确定，如何在外接图形、铁心片级数及最小片宽确定的情况下，令铁心截面积最优是变压器铁心设计的关键，例如如何令铁心截面积最大以取得最优的磁通效果。
3、长圆形铁心因为是圆形与长方形的组合，因此在圆形铁心截面已经寻得最优设计的情形下，已经不是难题，而对于“四段圆弧与四段直线相切”的类椭圆形在专利技术专利zl201610933182.7《一种油浸式配电变压器的器身结构》已经给出了铁心最优截面的计算方法，唯独对于“四段圆弧相切”的类椭圆形铁心目前尚没有明确的最优截面计算方法，无法取得该类变压器铁心的磁通效果最优。
4、此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，是非常有必要的。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述对于“四段圆弧相切”的类椭圆形铁心目前尚没有明确的最优截面
2、s1.分析四段圆弧相切的类椭圆形结构，构建四段圆弧相切的类椭圆形结构的外接图形函数；
3、s2.以四段圆弧相切的类椭圆形为外接图形设计变压器铁心，并基于四段圆弧相切的类椭圆形结构的外接图形函数求取铁心叠积表达式；
4、s3.获取确定的铁心设计参数和铁心片宽组合方案，基于确定的铁心设计参数使用铁心叠积表达式计算各铁心片宽组合方案的铁心截面积，筛选出最优铁心截面积对应的铁心片宽组合方案。
5、进一步地，步骤s1具体步骤如下：
6、s11.以四段圆弧相切的类椭圆形结构为目标图形；
7、s12.确定目标图形的四段圆弧的连接点以及四段圆弧的圆心；
8、s13.确定目标图形的短轴尺寸、长轴尺寸以及相切角；所述相切角定义为两相邻圆弧的圆心的连线与短轴的夹角；
9、s14.确定以长轴为对称轴的两段圆弧为大圆弧，以短轴为对称轴的两段圆弧为小圆弧；
10、s15.以小圆弧的圆心到短轴的距离为第一距离，以大圆弧的圆心到长轴的距离为第二距离，构建基于短轴尺寸、长轴尺寸以及相切角的小圆弧半径表达式、大圆弧半径表达式、第一距离表达式以及第二距离表达式；
11、s16.以目标图形的中心为坐标原点，以短轴为x轴，以长轴为y轴构建直角坐标系；
12、s17.以四段圆弧的连接点为分界点，分段构建四段圆弧的函数表达式作为四段圆弧相切的类椭圆形结构的外接图形函数。
13、进一步地，步骤s15具体步骤如下：
14、s151.以小圆弧半径为变量，以长轴尺寸为常量构建第一距离表达式；
15、s152.以四段圆弧连接点到小圆弧圆心的垂直距离为第三距离，并以小圆弧半径为变量，以相切角为常量构建第三距离表达式；
16、s153.以四段圆弧连接点到短轴的距离为第四距离，以及四段圆弧连接点到长轴的距离为第五距离，并以小圆弧半径为变量，以长轴尺寸和相切角为常量构建第四距离表达式，以小圆弧半径为变量，以相切角常量构建第五距离表达式；s154.以小圆弧半径为变量，以相切角、长轴尺寸为常量构建大圆弧半径表达式；s155.以大圆弧半径到短轴的投影距离为第六距离，以两个大圆弧的圆心的距离为第七距离，并以小圆弧半径为变量，以长轴尺寸和相切角为常量构建第六距离表达式、第二距离表达式以及第七距离表达式；
17、s156.根据大圆弧半径表达式和第七距离表达式构建短轴尺寸的表达式，并将大圆弧半径表达式、第七距离表达式代入，得到以小圆弧半径为变量，以长轴尺寸和相切角为常量的短轴尺寸表达式；
18、s157.将以小圆弧半径为变量，以长轴尺寸和相切角为常量的短轴尺寸表达式进行变换得到以短轴尺寸、长轴尺寸以及相切角为常量的小圆弧半径表达式，并计算出小圆弧半径；
19、s158.将小圆弧半径代入以小圆弧半径为变量，以长轴尺寸为常量和相切角为常量的大圆弧半径表达式中，计算出大圆弧半径；
20、s159.将小圆弧半径代入以小圆弧半径为变量、以长轴尺寸和相切角为常量的第六距离表达式中，计算出第二距离。
21、进一步地，步骤s17具体步骤如下：
22、s171.设定四段圆弧的连接点为已知量，并设定四个连接点的坐标为(x0，y0)、(-x0，y0)、(-x0，-y0)、(x0，-y0)；
23、s172.构建目标图形在第一象限的外接图形函数如下：
24、当x≥x0，当x<x0，其中，r为小圆弧的半径，r为大圆弧的半径，l为第六距离，h0为第一距离。进一步地，步骤s2具体步骤如下：
25、s21.以目标图形为外接图形，沿着长轴布设各级铁心叠片；
26、s22.将各级铁心叠片的片宽的一半为横坐标输入外接图形函数中，并根据计算的纵坐标值确定各级铁心叠片的叠厚；
27、s23.根据各级铁心叠片的片宽与叠厚计算各级铁心叠片的截面积。
28、进一步地，步骤s21中设置第一级铁心叠片的中心与外接图像的中心重合；步骤s22具体步骤如下：
29、s221.设定第一级铁心片宽为b1，叠厚为δ1，第二级铁心片宽为b2，叠厚为δ2，…第n级片宽为bn，叠厚为δn；
30、s222.其中第一级铁心与外接图形的交点坐标设定为(x1，y1)，第二级铁心与目标图形的交点坐标设定为(x2，y2)，…第n级铁心与外接图形的交点坐标设定(xn，yn)；
31、s223.由于x1＝b1/2，x2＝b2/2，…xn＝bn/2；
32、s224.根据目标图形在第一象限的外接图形函数计算出y1，y2，…yn，并对y1，y2，…yn进行修正；
33、s225.令第一级铁心的叠厚δ1＝y1*2，第二级铁心的叠厚δ2＝y2-y1，…，第n级铁心的叠厚δn＝yn-yn-1；
34、步骤s23中，得到各级铁心叠片的片宽与叠厚计算各级铁心叠片的截面积如下：s1＝k*b1*δ1＝k*2x1*y1*2
35、s2＝k*b2*δ2＝k*2x2*(y2-y1)
36、…
37、sn本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S15具体步骤如下：
4.如权利要求2所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S17具体步骤如下：
5.如权利要求3所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S21中设置第一级铁心叠片的中心与外接图像的中心重合；
7.如权利要求6所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S224中通过对预先设定的精确位进行四舍五入的方式对y1，y2，…yn进行修正。
8.如权利要求5所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S3具体步骤如下：
9.如权利要求8所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在
10.如权利要求9所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤S335中输出当前铁心片宽组合方案各铁心级数的铁心叠片的截面积的和如下：
...【技术特征摘要】
1.一种类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤s1具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤s15具体步骤如下：
4.如权利要求2所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤s17具体步骤如下：
5.如权利要求3所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤s2具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的类椭圆形变压器铁心截面优化设计方法，其特征在于，步骤s21...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，宗春江，薛继印，魏彩霞，林海，欧阳元，张宏建，朱寅，霍彦博，苏开远，范克科，李炅芹，
申请(专利权)人：山东电工电气集团智能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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