[发明专利]一种陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法

权利要求书

1.一种陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定设计对象，所述设计对象包括陶瓷绝缘干式变压器的铁芯和绕组；

2)设计陶瓷绝缘干式变压器，构建多种陶瓷绝缘干式变压器的设计方案；

3)使用Visual Basic自编程作为陶瓷绝缘干式变压器散热结构的设计软件；

4)在Visual Basic自编程软件界面上输入不同方案的陶瓷绝缘干式变压器结构参数，并分别建立有限元模型进行磁-热-流多场的耦合计算，得到各方案对应的陶瓷绝缘干式变压器的温度分布及散热情况，选择最优的陶瓷绝缘干式变压器的温度分布及散热情况作为最终的设计方案，完成陶瓷绝缘干式变压器散热结构的优化设计；

步骤4)的具体操作为：

41)在Visual Basic自编程软件的负载参数输入界面上输入各设计方案对应的相关参数，再调用Ansoft有限元计算软件分别进行不同设计方案的陶瓷绝缘干式变压器模型的三维建模及电磁计算；

42)根据磁场的计算结果计算变压器铁芯与绕组的损耗，将变压器铁芯与绕组的损耗作为热-流场的热源输入到Visual Basic自编程软件界面上，并以此计算铁芯和绕组的散热方式及传热系数，设定陶瓷绝缘干式变压器运行时的环境温度，选择陶瓷绝缘干式变压器各部件的材料，对各设计方案的陶瓷绝缘干式变压器的温度场调用有限元软件分别进行计算；

43)在Visual Basic自编程软件的优化设计界面上，将根据不同设计方案得到的绕组与绕组的距离、绕组与铁芯间的距离、绕组线圈层数及变压器温度场计算结果进行数值拟合，得绕组与铁芯间的距离和绕组间距离对陶瓷绝缘干式变压器散热能力的影响之间的变化规律；

44)根据绕组与铁芯间的距离和绕组间距离对陶瓷绝缘干式变压器散热能力的影响之间的变化规律，确定陶瓷绝缘干式变压器的整体体积与陶瓷绝缘干式变压器散热能力的优先级别，并以陶瓷绝缘干式变压器的应用场景及客户需求为标准，选择最优的设计方案作为陶瓷绝缘干式变压器的最终设计方案，完成对陶瓷绝缘干式变压器的散热结构设计。

2.根据权利要求1所述的陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法，其特征在于，步骤2)中陶瓷绝缘干式变压器的设计对象为铁芯的结构、铁芯中硅钢片的材料、铁芯的碟片工艺及绕组中的一个或者多个，同时考虑绕组与铁芯的气隙距离、绕组与绕组之间的气隙距离以及绕组的层数之间的组合，以构成多种陶瓷绝缘干式变压器的设计方案。

3.根据权利要求1所述的陶瓷绝缘干式变压器散热结构优化设计方法，其特征在于，所述相关参数包括负载参数、铁芯参数及绕组参数，其中，所述负载参数包括陶瓷绝缘干式变压器的频率、效率及功率和绕组的额定电压及连接方式；铁芯参数包括铁芯形式、铁芯级数、硅钢片单位损耗及密度；绕组参数包括导线类型、绕组间距及绕组的绝缘距离。