本发明涉及单相变压器设计，具体是一种基于磁动势的非晶合金-取向硅钢组合铁心的设计方法。
背景技术：
1、用于配电变压器铁心的软磁材料主要有非晶合金和取向硅钢，两种材料在磁特性和机械特性方面各有优缺点。非晶合金与取向硅钢相比具有损耗密度低的优势，然而其磁致伸缩较大，对应力敏感，且饱和磁密较低，在一定程度上限制了非晶合金变压器的应用。两种软磁材料的磁化特性导致目前的配电变压器不能兼顾低损耗和低振动噪声。而非晶合金与取向硅钢的组合可以发挥二者的优势，弥补二者的不足，实现变压器铁心的进一步优化。合理分配非晶合金和取向硅钢在组合铁心中的占比对于兼顾配电变压器损耗和振动噪声具有重要意义。
2、目前组合铁心的设计方法大都是采用迭代法进行求解。文献《非晶合金-取向硅钢组合铁心结构设计及其磁-振动特性分析[j/ol],电工技术学报，2023，1-12》中将平均磁密作为非晶合金和取向硅钢铁心的磁密初始值，通过迭代法求解非晶合金和取向硅钢铁心的最终磁密。然而该方法在组合铁心磁密升高后的收敛性会越来越差，会丢失一些合适的方案。文献《structure optimization design and magneto-mechanical characteristicsanalysis of amorphous alloy with oriented silicon steel composite wound core[j].journal of magnetism and magnetic materials,2024,590:171689.》采用四阶龙格库塔法求解初始励磁电流im，并计算相应的非晶合金铁心和取向硅钢铁心的磁场强度，然后通过多次迭代求解最终的非晶合金铁心和取向硅钢铁心的磁场强度。这两种方法虽然都可以找到合适的组合铁心尺寸方案，但是这些方法过于复杂，且当磁密接近饱和时容易出现迭代不收敛的情况。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明拟解决的问题是，提供一种基于磁动势的非晶合金-取向硅钢组合铁心设计方法，用于配电变压器中。
2、本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于磁动势的非晶合金-取向硅钢组合铁心设计方法，所述设计方法包括以下内容：
3、根据励磁电压获得总磁通数值，将总磁通优先分配给取向硅钢铁心，使取向硅钢铁心的磁通密度尽量达到或达到饱和磁密数值，剩余的磁通分配给非晶合金铁心，记录此时非晶合金铁心的磁通和取向硅钢铁心的磁通；
4、根据给定的组合铁心自由参数的组合方案，获得分配磁通下的非晶合金铁心的磁动势和取向硅钢铁心的磁动势；
5、通过比较非晶合金铁心和取向硅钢铁心的磁动势大小，来重新分配磁通，直到两个铁心的磁动势大小相等为止，之后再选取取向硅钢铁心磁通密度大于非晶合金铁心磁通密度时对应的组合铁心自由参数的组合方案为合适方案。
6、在给取向硅钢分配足够的磁通使其达到饱和磁密后，此时取向硅钢铁心的磁动势和非晶合金铁心的磁动势，谁的磁动势大，谁就分配一个转移磁通量△φ给磁动势低的铁心，如此分配△φ很多次，直到二者的磁动势大小相等。打个比方，如果刚开始是取向硅钢磁动势比较大，那么将其磁通每次转移△φ＝0.0001*s硅钢给非晶合金铁心，△φ＝0.0001*s硅钢中的0.0001代表每转移一次磁通△φ，硅钢铁心的磁通密度下降0.0001t。
7、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
8、(1)本发明从磁动势的角度来设计非晶合金-取向硅钢组合铁心，解决了迭代法在磁密较大时收敛性变差的问题，能够快速计算非晶合金铁心和取向硅钢铁心的磁通密度，且易于编程，降低程序的复杂度。
9、(2)本发明在计算时采用了转移磁通量δφ，可以根据实际情况设定δφ的大小，从而在满足计算精度的同时，加快计算过程。
10、(3)应用迭代法求解磁密时，磁密初值会超过非晶合金的饱和磁密，这种情况下需要延长b-h曲线，而在饱和区继续延长b-h曲线的精度会有所下降。本发明在设计开始阶段将磁通优先分配给取向硅钢铁心，使其接近饱和，这样非晶合金铁心和取向硅钢铁心都没有饱和，无需延长非晶合金和取向硅钢的b-h曲线。
11、(4)本发明在运算过程中可以保证非晶合金铁心和取向硅钢铁心的磁通总量保持为定值不变，而迭代法因为收敛性问题可能会造成总磁通量发生改变。
12、(5)本发明对运算的精度要求不高，只要非晶合金铁心和取向硅钢铁心的磁动势差值控制在合理范围内即可近似认为两者磁动势相等。
13、本发明中合适方案是指取向硅钢铁心的磁密大于非晶合金铁心的磁密的那些自由参数组合方案。采用磁动势计算磁密的方法可以在一定程度上减少合适方案的丢失，克服了现有方法易陷入迭代计算不收敛的缺点，总体计算效率更高。
1.一种基于磁动势的非晶合金-取向硅钢组合铁心设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下内容：
2.一种基于磁动势的非晶合金-取向硅钢组合铁心设计方法，其特征在于，所述设计方法的步骤为：
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述自由参数中，组合铁心的长度取值范围是280:1:290mm，组合铁心的高度取值范围是390:1:400mm，组合铁心的厚度取值范围是80:1:90mm，组合铁心的宽度取值范围是140:1:150mm，x的取值范围是0.1:0.02:0.5。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，转移磁通量δφ＝0.0001×ss，即取向硅钢铁心磁通密度下降0.0001t时对应的磁通量。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，组合铁心的等效磁路模型为：非晶合金铁心对应的磁阻和取向硅钢铁心对应的磁阻并联，然后与恒定磁通源并联，总磁通的数值赋值给非晶合金-取向硅钢组合铁心的等效磁路模型中的恒定磁通源。
6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，组合铁心的等效磁路模型中，非晶合金铁心的平均磁路长度和取向硅钢铁心的平均磁路长度的计算公式分别为：
7.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述非晶合金为ayfa-z非晶合金，所述取向硅钢为b30p105取向硅钢。
