本发明涉及变压器，具体为一种三维立体卷铁心十级等长计算方法。
背景技术：
1、本发明应用于电力工程输配电领域，近年，三维立体卷铁心变压器在电网中运用越来越多，因其具有节省材料、空载损耗低、空载电流小、噪音低、结构紧凑、三相磁路对称、三相磁阻相等、三相空载电流平衡等优势，得到了用户的推广和选用，尤其在最新的国家强制性标准《电力变压器能效限定值及能效等级》推动下，变压器在相同的能效等级下，因三维立体卷铁心较平面叠铁心，在结构上减少1/4的mo铁轭重量和4个角重，三维立体卷铁心变压器在降低损耗方面具有结构上的优势。
2、但是目前三维立体卷铁心只能采用多根硅钢带料或非晶合金带料连续卷绕成单个铁心框。为了达到最优的铁心截面，目前铁心厂家都是采用七级不等长带料卷制法，每级带料的长度都各不相同，且长短相差很大。在制作过程中，需要将整卷的硅钢片裁剪成每级的矩形带料，然后再将矩形带料逐条裁剪成每级的梯形料，无法一次性完成操作。其次在制作过程中对每级矩形带料进行斜线对切成2根梯形带料，每段带料对切完成后，还需进行倒带工序，费时费工且需要专用的倒带设备。目前三维立体卷铁心七级阶梯截面，外接圆的填充率优化后最大只能达到97.8％，无法再有更大提高。以上这些情况，都将给生产企业造成很多的余料、废料、库存、经济成本等压力。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种三维立体卷铁心十级等长计算方法，通过该计算方法进行开料，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维立体卷铁心十级等长计算方法，该方法包括以下步骤：
3、步骤一：将单框卷铁心截面设计为9级梯形截面加1级三角形截面累积而成，且下一个梯形的上底等于上一个梯形的下底，梯形的高按顺序设为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9，三角形的高设为a10，梯形的高度尺寸具有a2＞a3＞a4＞a5＞a6＞a7＞a8＞a9的规律；
4、步骤二：已知条件，铁心外接圆半径为r，级数设为x，在该方法中x为10，中心距为mo，窗高为ho，单层硅钢片厚度为δ，厚度为ρ，叠片系数为ko，框内圆弧角为r；
5、根据上述已知条件，可求得单框卷铁心的几何尺寸如下：
6、矩形框外圆弧角
7、矩形框内长
8、矩形框外长
9、带料总长l＝(l1+l2)/2*h/δ；
10、带料单长l＝l/(x-1)；
11、步骤三：根据求得的单框铁心几何尺寸，可以求得每一段带料的长度，单根带料长度计算如下：
12、第1段带料长度l1＝(r1+a1/2)*2*π*(a1/δ)；
13、第2～9段带料长度l2＝l3＝l4＝l5＝l6＝l7＝l8＝l9＝l；
14、第10段带料长度l10＝l-l1；
15、步骤四：根据上述条件以及每一段带料的长度，可以求得铁心每一段的厚度尺寸和铁心总叠厚，计算如下：
16、第1段带料厚度：a1＝(1-cos30°)*r；
17、其余段未知：
18、设“第2段～第10段带料厚度”为x2～x10；
19、因l2＝l3＝l4＝l5＝l6＝l7＝l8＝l9＝l；
20、可求得：
21、l2＝2*π*(r1+a1+x2/2)*x2/δ；
22、l3＝2*π*(r2+a3+x3/2)*x3/δ；
23、l4＝2*π*(r4+a4+x4/2)*x4/δ；
24、l5＝2*π*(r5+a5+x5/2)*x5/δ；
25、l6＝2*π*(r6+a6+x6/2)*x6/δ；
26、l7＝2*π*(r7+a7+x7/2)*x7/δ；
27、l8＝2*π*(r8+a8+x8/2)*x8/δ；
28、l9＝2*π*(r9+a9+x9/2)*x9/δ；
29、l10＝2*π*(r10+a10+x10/2)*x10/δ；
30、求解一元二次方程系数：
31、a1＝1/δ/2，b1＝r1/δ，c1＝l1/2/π；
32、a2＝1/δ/2，b2＝r2/δ，c2＝l2/2/π；
33、a3＝1/δ/2，b3＝r3/δ，c3＝l3/2/π；
34、a4＝1/δ/2，b4＝r4/δ，c4＝l4/2/π；
35、a5＝1/δ/2，b5＝r5/δ，c5＝l5/2/π；
36、a6＝1/δ/2，b6＝r6/δ，c6＝l6/2/π；
37、a7＝1/δ/2，b7＝r7/δ，c7＝l7/2/π；
38、a8＝1/δ/2，b8＝r8/δ，c8＝l8/2/π；
39、a9＝1/δ/2，b9＝r9/δ，c9＝l9/2/π；
40、a10＝1/δ/2，b10＝r10/δ，c10＝l10/2/π；
41、公式带入系数，可得：
42、第2段带料厚度：a2＝(b2+(b22-4*a2*c2)0.5)/2/a2；
43、第3段带料厚度：a3＝(b3+(b32-4*a3*c3)0.5)/2/a3；
44、第4段带料厚度：a4＝(b4+(b42-4*a4*c4)0.5)/2/a4；
45、第5段带料厚度：a5＝(b5+(b52-4*a5*c5)0.5)/2/a5；
46、第6段带料厚度：a6＝(b6+(b62-4*a6*c6)0.5)/2/a6；
47、第7段带料厚度：a7＝(b7+(b72-4*a7*c7)0.5)/2/a7；
48、第8段带料厚度：a8＝(b8+(b82-4*a8*c8)0.5)/2/a8；
49、第9段带料厚度：a9＝(b9+(b92-4*a9*c9)0.5)/2/a9；
50、第10段带料厚度：a10＝(b10+(b102-4*a10*c10)0.5)/2/a10；
51、铁心总叠厚h＝a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8+a9+a10；
52、步骤五：因单框带料逐段逐层卷绕至铁心模具上，根据铁心每一段的厚度尺寸，可以求得每一段带料的等效内径，计算如下：
53、第1段带料等效内径：r1＝l1/2/π；
54、第2段带料等效内径：r2＝r1+a1；
55、第3段带料等效内径：r3＝r2+a2；
56、第4段带料等效内径：r4＝r3+a3；
57、第5段带料等效内径：r5＝r4+a4；
58、第6段带料等效内径：r6＝r5+a5；
59、第7段带料等效内径：r7＝r6+a6；
60、第8段带料等效内径：r8＝r7+a7；
61、第9段带料等效内径：r9＝r8+a8；
62、第10段带料等效内径：r10＝r9+a9；
63、步骤六：根据铁心每一段的厚度尺寸，可以求得铁心每一段带料起头和尾头的宽度尺寸，计算如下：
64、第1段带料起头宽度：b1＝b10；
65、第2段带料起头宽度：b2＝(r-a1)/π*2)；
66、第3段带料起头宽度：
67、第4段带料起头宽度：
68、
69、第5段带料起头宽度：
70、
71、第6段带料起头宽度：
72、
73、第7段带料起头宽度：
74、
75、第8段带料起头宽度：
76、
77、第9段带料起头宽度：
78、
79、第10段带料起头宽度：
80、
81、上面公示中的“±”在引用时，当“(r-a1。。。。。。-ax)”是正数时为“+”，当“(r-a1。。。。。。-ax)”是负数时为“-”；
82、硅钢带料为逐层连续卷制，上1段的起头宽度＝下1段的尾头宽度，根据计算结果，即：第1段带料的尾头＝第2段带料的起头宽度，第2段带料的尾头＝第3段带料的起头宽度，第3段带料的尾头＝第4段带料的起头宽度，第4段带料的尾头＝第5段带料的起头宽度，第5段带料的尾头＝第6段带料的起头宽度，第6段带料的尾头＝第7段带料的起头宽度，第7段带料的尾头＝第8段带料的起头宽度，第8段带料的尾头＝第9段带料的起头宽度，第9段带料的尾头＝第10段带料的起头宽度；
83、步骤七：根据铁心每一段带料起头和尾头的宽度尺寸，可以求得整张矩形带料的总宽度，计算如下：
84、硅钢片带料总宽度：b＝b1+b2+b3+b4+b5+b6+b7+b8+b9；
85、即：整个铁心宽所用的10种规格带料，只需使用1张矩形带料配9把滚刀，按照设定的大小头尺寸同时完成剪切。
86、单框铁心总截面积可以根据铁心每一段的厚度尺寸和宽度尺寸计算求得，计算如下：
87、第1段带料截面积：s1＝(b1+b2)*a1/2；
88、第2段带料截面积：s2＝(b2+b3)*a2/2；
89、第3段带料截面积：s3＝(b3+b4)*a3/2；
90、第4段带料截面积：s4＝(b4+b5)*a4/2；
91、第5段带料截面积：s5＝(b5+b6)*a5/2；
92、第6段带料截面积：s6＝(b6+b7)*a6/2；
93、第7段带料截面积：s7＝(b7+b8)*a7/2；
94、第8段带料截面积：s8＝(b8+b9)*a8/2；
95、第9段带料截面积：s9＝(b9+b10)*a9/2；
96、第10段带料截面积：s10＝b10*a10/2；
97、铁心总截面积：s＝s1+s2+s3+s4+s5+s6+s7+s8+s9+s10。
98、单框铁心总重量可以根据铁心每一段带料起头和尾头的宽度尺寸，以及单根带料的长度计算求得，计算如下：
99、第1段带料重量：g1＝(b1+b2)*l1/2*ρ*δ*ko；
100、第2段带料重量：g2＝(b2+b3)*l2/2*ρ*δ*ko；
101、第3段带料重量：g3＝(b3+b4)*l3/2*ρ*δ*ko；
102、第4段带料重量：g4＝(b4+b5)*l4/2*ρ*δ*ko；
103、第5段带料重量：g5＝(b5+b6)*l5/2*ρ*δ*ko；
104、第6段带料重量：g6＝(b6+b7)*l6/2*ρ*δ*ko；
105、第7段带料重量：g7＝(b7+b8)*l7/2*ρ*δ*ko；
106、第8段带料重量：g8＝(b8+b9)*l9/2*ρ*δ*ko；
107、第9段带料重量：g9＝(b9+b10)*l9/2*ρ*δ*ko；
108、第10段带料重量：g10＝b10*l10/2*ρ*δ*ko；
109、单框铁心总重量：g＝g1+g2+g3+g4+g5+g6+g7+g8+g9+g10。
110、通过本发明三维立体卷铁心十级等长计算方法进行开料，相较于现有技术中的开料计算方法具有以下有益效果：
111、在为了完成三维立体卷铁心的截面设计，将整张矩形带料下料后，十级带料的剪裁可以一次新完成，且每一级梯形带料的大小头，在整张矩形带料上可以自由随意排列，滚刀的起头位置也不受限制。减少中间二次上料和下料的工序，无需将斜对称侧料带倒带，直接按带料按大小头顺序逐层连续卷绕。减少铁心附加损耗，无需倒带设备，铁心制造工时节省70％以上。无尾料、废料产生、减少库存、省时省力省料，且铁心圆截面填充率达到98.4％以上。
1.一种三维立体卷铁心十级等长计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三维立体卷铁心十级等长计算方法，其特征在于，单框铁心总截面积可以根据铁心每一段的厚度尺寸和宽度尺寸计算求得，计算如下：
3.根据权利要求2所述的一种三维立体卷铁心十级等长计算方法，其特征在于，单框铁心总重量可以根据铁心每一段带料起头和尾头的宽度尺寸，以及单根带料的长度计算求得，计算如下：
