[发明专利]非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法

权利要求书

1.一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：

步骤1：结合方形利兹线每层的填充率，推导出方形利兹线的归一化厚度表达式Δ_str；

步骤2：结合Dowell方程推导出第n次谐波频率下方形利兹线的交流电阻系数表达式F_Rn；

步骤3：采用麦克劳林级数展开，可以得到低频条件d_str/δ_w≤2时方形利兹线的交流电阻系数的近似表达式，其中d_str为方形利兹线单股直径；δ_w为集肤深度；

步骤4：推导出非正弦电流激励下方形利兹线导线损耗P_w；

步骤5：对d_str/δ_w求导，得到方形利兹线单股最优直径表达式d_str-opt；

步骤6：计算利兹线的股数k。

2.根据权利要求1所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：所述步骤1中方形利兹线的归一化厚度表达式为：

式中，f_s为基波频率；μ₀为真空磁导率；σ为导体电导率；p为节距；d_r为实心圆导线直径；k为利兹线股数。

3.根据权利要求2所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：所述步骤2中结合Dowell方程推导出的第n次谐波频率下方形利兹线的交流电阻系数表达式为：

式中，m为绕组层数。

4.根据权利要求3所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：所述步骤3中方形利兹线的交流电阻系数的近似表达式为：

式中η为填充率，η＝d_str/p。

5.根据权利要求4所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：所述步骤4中推导出的非正弦电流激励下方形利兹线的导线损耗为：

式中R_wDC为方形利兹的直流电阻，ρ_w为导体的电阻率；I_n为第n次谐波频率下电流的幅值。

6.根据权利要求5所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：方形利兹线单股最优直径为：

m为绕组层数，I_n为第n次谐波频率下电流的幅值。

7.根据权利要求6所述的一种非正弦电流波形激励下方形利兹线最优单股直径和股数计算方法，其特征在于：利兹线的股数k计算如下：

其中，d_str-opt为利兹线单股最优直径，I_rms为电流有效值，J_max为电流最大值。