一种适用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法，其特征在于，步骤为：步骤1、输入线圈几何参数；步骤2、定义线圈的截面形状；步骤3、定子绕组端部线圈几何模型建模；步骤4、建立线圈有限元模型。本发明专利技术的优点是：使定子绕组端部线圈建模参数化，并且能够同时建立端部线圈的有限元模型，以便应用于定子绕组端部结构振动特性的研究。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法
本专利技术涉及一种发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法，适用于端部线圈为渐开线展开形式的各型号机组，属于发电机定子绕组端部结构的动力特性计算和改进的

技术介绍
定子绕组端部线圈在发电机中承担着将感应电流输出电网的重要作用。其振动情况一直是发电机研发中所主要关注的问题。其中定子绕组端部线圈由于采用渐开线的展开方式，因此建立合理端部线圈的有限元模型存在着一定的难度。以往的端部线圈的建模方法是采用三维设计软件建立模型，其操作过程相对比较复杂，而且不易修改，同时不易应用于定子绕组端部结构的有限元分析。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法，使定子绕组端部线圈建模参数化，并且能够同时建立端部线圈的有限元模型，以便应用于定子绕组端部结构振动特性的研究。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种适用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法，其特征在于，步骤为：步骤1、输入线圈几何参数，至少包括线圈截面总宽度ECBW、线圈截面总高度ECBH、线圈截面铜线部分宽度ECBCW、线圈截面铜线部分高度ECBCH、线圈截面空心铜线孔宽度ECBCHW、线圈截面空心铜线孔高度ECBCHH、线圈到铁心中心线距离TECRH、线圈基圆半径TECRJ、线圈直线向锥面过度的倒角半径TECRO、线圈渐开线开始处倒角半径TECR1、线圈渐开线结束处倒角半径TECR2、线圈出槽直线部分长度TECHZ、线圈渐开线开始前直线段长度TECBH1、线圈渐开线结束后直线段长度TECBH2、线圈锥面锥度CONTP、线圈跨角TECBYY、P点的渐开线展开角与极坐标角度之差DEFAX、C点的渐开线展开角DEFAY，其中，P点为过O点的线圈在极坐标下的渐开线展开后的渐开结束圆弧段的切线与渐开线的交点，O点为线圈在极坐标下的渐开线展开后的基圆圆心，C点为线圈在极坐标下的渐开线展开后的渐开线段的终点；步骤2、定义线圈的截面形状；步骤3、定子绕组端部线圈几何模型建模，包括：步骤3.1求解线圈关键点坐标：线圈的几何曲线由多个关键点连接而成，各关键点的坐标存储在数组变量KPCS(i，j)中，其中i为坐标分量，i=1，2，3分别表示关键点的X轴，Y轴及Z轴坐标，j为关键点编号，定义数组变量KPCS(m，n)，其中m为坐标分量，m=1，2分别表示关键点的极坐标的极径R及极角φ，n为关键点编号，计算线圈各段处关键点坐标的公式如下：线圈开始处直线段关键点坐标：起点坐标：KPCS(1，1)=0，KPCS(2，1)=TECRH，KPCS(3，1)=O；终点坐标：KPCS(1，2)=0，KPCS(2，2)=TECRH，KPCS(3，2)=TECHZ；线圈锥角过渡圆段关键点坐标：起点坐标：KPCS(1，3)=O，KPCS(2，3)=TECRH+TECRO-TECRO·cos(CONTP)，KPCS(3，3)=TECRZ+TECRO·sin(CONP)；终点坐标：KPCS(1，4)=0，KPCS(2，4)=TECRH+TECRO-TECRO·cos(CONP)+TECBH1·sin(CONTP)，KPCS(3，4)=TECRZ+TECRO·sin(CONP)+TECBH1·cos(CONTP)；渐开线初始圆弧分段点的坐标：1)A点坐标，A点为渐开线初始圆弧段的起点：A点极径A点极角THTA=45；A点直角坐标X值XA=RA·cos(THTA)，A点直角坐标Y值YA=RA·sin(THTA)，锥顶Z坐标OZ=KPCS(3，4)-RA·cos(CONTP)；2)根据A点坐标求圆角圆心O1的坐标，O1为渐开线初始圆弧段的圆心：O1点直角坐标X值XO1=XA+TECR1·cos(THTA+90)，O1点直角坐标Y值YO1=YA+TECR1·sin(THTA+90)；O1点极径D1点极角3)E点是坐标，E点为O1点与基圆切线的切点：E点直角坐标X值XE=TECRJ·cos(THTE)，E点直角坐标Y值YE=TECRJ·sin(THTE)，其中，THTE=THTO1+THTEOO1，4)B点坐标，B点为渐开线段的起始点：B点直角坐标X值XB=XO1+TECR1·cos(THTO1E)，B点直角坐标Y值YB=YO1+TECR1·sin(THTO1E)，其中，B点极径B点极角B点的渐开线展开角：5)线圈在扇形上的展开角：TECBEA=TECBYY·sin(TECTP)；步骤3.2、将极坐标零点和渐开线展开零点重合后，重新求解各点坐标：1)A点坐标：A点直角坐标X值XA′=RA·cos(THTA′)，A点直角坐标Y值YA′=RA·sin(THTA′)，其中，THTA′=THTA+ANGB-THTB；2)O1点坐标：O1点直角坐标X值XO1′=XA′+TECR1·cos(THTA′+90)，O1点直角坐标Y值YO1′=YA′+TECR1·sin(THTA′+90)；O1点极角3)E点坐标：E点直角坐标X值XE′=TECRJ·cos(THTE′)，E点直角坐标Y值YE′=TECRJ·sin(THTE′)，其中，THTE′=THTO1′+THTEOO1：4)B点坐标：B点直角坐标X值XB′=XO1′+TECR1·cos(THTO1E′)，B点直角坐标Y值YB′=YO1′+TECR1·sin(THTO1E′)，其中，B点极角B点极径5)P点坐标：P点极角ANGP=DEFAX+THTP，其中，THTP=TECBEA+THTA′；6)C点坐标：C点直角坐标X值XC′=TECRJ·cos(ANGC)+TECRJ·ANGC·π／180·sin(ANGC)，C点直角坐标Y值YC′=TECRJ·sin(ANGC)-TECRJ·ANGC·π／180·cos(ANGC)，其中，ANGC=DEFAY；C点极径C点极角7)O2点坐标，O2点为渐开线结束圆弧段的圆心：O2点直角坐标X值：XO2′=TECRJ·cos(ANGC)+[TECRJ·ANGC·π／180·SIN(ANGC)]·sin(ANGC)；O2点直角坐标Y值：YO2′=TECRJ·sin(ANGC)-[TECRJ·ANGC·π／180·COS(ANGC)]·cos(ANGC)；8)D点坐标，D点为渐开线结束圆弧段的终点：D点直角坐标X值XD′=XO2′+TECR2·cos(THTP+90)，D点直角坐标Y值YD′=XD′·tan(THTP)，D点极径步骤3.3、继续求解线圈各段关键点的坐标，渐开线初始圆弧段的关键点个数为N1，渐开线段关键点的个数为N2，渐开线结束圆弧段的关键点个数为N3，则有：1)循环计算分别求出渐开线初始圆弧段内部各关键点的坐标，其中：第N1个关键点的极径为RB′，极角为THTB′-THTA′，其余第K个关键点的直角坐标X值，K=1，2，……，(N1-1)：XTEMP=XO1′+TECR1·cos(TEMPTHTA+TEMPTHTAB·K／N1)，第K个关键点的直角坐标Y值：YTEMP=YO1′+TECR1·sin(TEMPTHTA+TEMPTHTAB·K／N1)；第K个关键点的极径第K个关键点的极角atan(YTEMP，XTE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法，其特征在于，步骤为：步骤1、输入线圈几何参数，至少包括线圈截面总宽度ECBW、线圈截面总高度ECBH、线圈截面铜线部分宽度ECBCW、线圈截面铜线部分高度ECBCH、线圈截面空心铜线孔宽度ECBCHW、线圈截面空心铜线孔高度ECBCHH、线圈到铁心中心线距离TECRH、线圈基圆半径TECRJ、线圈直线向锥面过度的倒角半径TECR0、线圈渐开线开始处倒角半径TECR1、线圈渐开线结束处倒角半径TECR2、线圈出槽直线部分长度TECHZ、线圈渐开线开始前直线段长度TECBH1、线圈渐开线结束后直线段长度TECBH2、线圈锥面锥度CONTP、线圈跨角TECBYY、P点的渐开线展开角与极坐标角度之差DEFAX、C点的渐开线展开角DEFAY，其中，P点为过O点的线圈在极坐标下的渐开线展开后的渐开结束圆弧段的切线与渐开线的交点，O点为线圈在极坐标下的渐开线展开后的基圆圆心，C点为线圈在极坐标下的渐开线展开后的渐开线段的终点；步骤2、定义线圈的截面形状；步骤3、定子绕组端部线圈几何模型建模，包括：步骤3.1求解线圈关键点坐标：线圈的几何曲线由多个关键点连接而成，各关键点的坐标存储在数组变量KPCS(i，j)中，其中i为坐标分量，i=1，2，3分别表示关键点的X轴，Y轴及Z轴坐标，j为关键点编号，定义数组变量KPCS(m，n)，其中m为坐标分量，m=1，2分别表示关键点的极坐标的极径R及极角φ，n为关键点编号，计算线圈各段处关键点坐标的公式如下：线圈开始处直线段关键点坐标：起点坐标：KPCS(1，1)=0，KPCS(2，1)=TECRH，KPCS(3，1)=0；终点坐标：KPCS(1，2)=0，KPCS(2，2)=TECRH，KPCS(3，2)=TECHZ；线圈锥角过渡圆段关键点坐标：起点坐标：KPCS(1，3)=0，KPCS(2，3)=TECRH+TECRO?TECRO·cos(CONTP)，KPCS(3，3)=TECRZ+TECRO·sin(CONP)；终点坐标：KPCS(1，4)=0，KPCS(2，4)=TECRH+TECRO?TECRO·cos(CONP)+TECBH1·sin(CONTP)，KPCS(3，4)=TECRZ+TECRO·sin(CONP)+TECBH1·cos(CONTP)；渐开线初始圆弧分段点的坐标：1)A点坐标，A点为渐开线初始圆弧段的起点：A点极径A点极角THTA=45；A点直角坐标X值XA=RA·cos(THTA)，A点直角坐标Y值YA=RA·sin(THTA)，锥顶Z坐标OZ=KPCS(3，4)?RA·cos(CONTP)；2)根据A点坐标求圆角圆心O1的坐标，O1为渐开线初始圆弧段的圆心：O1点直角坐标X值XO1=XA+TECR1·cos(THTA+90)，O1点直角坐标Y值YO1=YA+TECR1·sin(THTA+90)；O1点极径RO1=XO12+YO12,O1点极角THTO1=atan(YO1XO1);3)E点坐标，E点为O1点与基圆切线的切点：E点直角坐标X值XE=TECRJ·cos(THTE)，E点直角坐标Y值YE=TECRJ·sin(THTE)，其中，THTE=THTO1+THTEOO1，THTEOO1=acos(TECRJRO1);4)B点坐标，B点为渐开线段的起始点：B点直角坐标X值XB=XO1+TECR1·cos(THTO1E)，B点直角坐标Y值YB=YO1+TECR1·sin(THTO1E)，其中，B点极径RB=XB2+YB2,B点极角THTB=atan(YBXB);B点的渐开线展开角：ANGB=(RBTECRJ)2-1·180/π;5)线圈在扇形上的展开角：TECBEA=TECBYY·sin(TECTP)；步骤3.2、将极坐标零点和渐开线展开零点重合后，重新求解各点坐标：1)A点坐标：A点直角坐标X值XA′=RA·cos(THTA′)，A点直角坐标Y值YA′=RA·sin(THTA′)，其中，THTA′=THTA+ANGB?THTB；2)O1点坐标：O1点直角坐标X值XO1′=XA′+TECR1·cos(THTA′+90)，O1点直角坐标Y值YO1′=YA′+TECR1·sin(THTA′+90)；O1点极角THTO1′=atan(YO1XO1);3)E点坐标：E点直角坐标X值XE′=TECRJ·cos(THTE′)，E点直角坐标Y值YE′TECRJ·sin(THTE′)，其中，THTE′=THTO1...

【技术特征摘要】
1.一种适用于发电机定子绕组端部线圈的参数化建模方法，其特征在于，步骤为：步骤1、输入线圈几何参数，至少包括线圈截面总宽度ECBW、线圈截面总高度ECBH、线圈截面铜线部分宽度ECBCW、线圈截面铜线部分高度ECBCH、线圈截面空心铜线孔宽度ECBCHW、线圈截面空心铜线孔高度ECBCHH、线圈到铁芯中心线距离TECRH、线圈基圆半径TECRJ、线圈直线向锥面过度的倒角半径TECR0、线圈渐开线开始处倒角半径TECR1、线圈渐开线结束处倒角半径TECR2、线圈出槽直线部分长度TECHZ、线圈渐开线开始前直线段长度TECBH1、线圈渐开线结束后直线段长度TECBH2、线圈锥面锥度CONTP、线圈跨角TECBYY、P点的渐开线展开角与极坐标角度之差DEFAX、C点的渐开线展开角DEFAY，其中，P点为过O点的线圈在极坐标下的渐开线展开后的渐开结束圆弧段的切线与渐开线的交点，O点为线圈在极坐标下的渐开线展开后的基圆圆心，C点为线圈在极坐标下的渐开线展开后的渐开线段的终点；步骤2、定义线圈的截面形状；步骤3、定子绕组端部线圈几何模型建模，包括：步骤3.1求解线圈关键点坐标：线圈的几何曲线由多个关键点连接而成，各关键点的坐标存储在数组变量KPCS(i,j)中，其中i为坐标分量，i＝1,2,3分别表示关键点的X轴，Y轴及Z轴坐标，j为关键点编号，定义数组变量KPCS(m,n)，其中m为坐标分量，m＝1,2分别表示关键点的极坐标的极径R及极角φ，n为关键点编号，计算线圈各段处关键点坐标的公式如下：线圈开始处直线段关键点坐标：起点坐标：KPCS(1,1)＝0，KPCS(2,1)＝TECRH，KPCS(3,1)＝0；终点坐标：KPCS(1,2)＝0，KPCS(2,2)＝TECRH，KPCS(3,2)＝TECHZ；线圈锥角过渡圆段关键点坐标：起点坐标：KPCS(1,3)＝0，KPCS(2,3)＝TECRH+TECR0-TECR0·cos(CONTP)，KPCS(3,3)＝TECHZ+TECR0·sin(CONTP)；终点坐标：KPCS(1,4)＝0，KPCS(2,4)＝TECRH+TECR0-TECR0·cos(CONTP)+TECBH1·sin(CONTP)，KPCS(3,4)＝TECHZ+TECR0·sin(CONTP)+TECBH1·cos(CONTP)；渐开线初始圆弧分段点的坐标：1)A点坐标，A点为渐开线初始圆弧段的起点：A点极径A点极角THTA＝45；A点直角坐标X值XA＝RA·cos(THTA)，A点直角坐标Y值YA＝RA·sin(THTA)，锥顶Z坐标OZ＝KPCS(3,4)-RA·cos(CONTP)；2)根据A点坐标求圆角圆心O1的坐标，O1为渐开线初始圆弧段的圆心：O1点直角坐标X值XO1＝XA+TECR1·cos(THTA+90)，O1点直角坐标Y值YO1＝YA+TECR1·sin(THTA+90)；O1点极径O1点极角3)E点坐标，E点为O1点与基圆切线的切点：E点直角坐标X值XE＝TECRJ·cos(THTE)，E点直角坐标Y值YE＝TECRJ·sin(THTE)，其中，THTE=THTO1+THTEOO1，4)B点坐标，B点为渐开线段的起始点：B点直角坐标X值XB＝XO1+TECR1·cos(THTO1E)，B点直角坐标Y值YB＝YO1+TECR1·sin(THTO1E)，其中，B点极径B点极角B点的渐开线展开角：5)线圈在扇形上的展开角：TECBEA＝TECBYY·sin(CONTP)；步骤3.2、将极坐标零点和渐开线展开零点重合后，重新求解各点坐标：1)A点坐标：A点直角坐标X值XA'＝RA·cos(THTA')，A点直角坐标Y值YA'＝RA·sin(THTA')，其中，THTA'＝THTA+ANGB-THTB；2)O1点坐标：O1点直角坐标X值XO1'＝XA'+TECR1·cos(THTA'+90)，O1点直角坐标Y值YO1'＝YA'+TECR1·sin(THTA'+90)；O1点极角3)E点坐标：E点直角坐标X值XE'＝TECRJ·cos(THTE')，E点直角坐标Y值YE'＝TECRJ·sin(THTE')，其中，THTE'＝THTO1'+THTEOO1；4)B点坐标：B点直角坐标X值XB'＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新亚，刘文博，魏燕飞，王庭山，王建萍，胡建波，
申请(专利权)人：上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：