電機(jī)電磁設(shè)計(jì)與三維CAD軟件間的接口開發(fā)
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電機(jī)設(shè)計(jì)一般由電磁設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分組成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，電機(jī)CAD蓬勃興起，在科研、生產(chǎn)中得到了大量應(yīng)用。國內(nèi)外出現(xiàn)了大量關(guān)于電機(jī)CAD的軟件，有電磁計(jì)算的，也有基于AutoCAD開發(fā)的電機(jī)圖形繪制系統(tǒng)。上海電器科學(xué)研究所開發(fā)的電機(jī)CAD系統(tǒng)，將異步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)分析計(jì)算程序、電機(jī)工程數(shù)據(jù)庫和繪圖軟件集成為一體，開創(chuàng)了中小型電機(jī)CAD集成系統(tǒng)的先河.
隨著三維CAD軟件的迅猛發(fā)展，由于其特征建模技術(shù)和設(shè)計(jì)過程的全相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，較二維CAD軟件具有更直觀、設(shè)計(jì)更改更快捷等優(yōu)勢，必將成為今后CAD軟件二次開發(fā)的主流。文獻(xiàn)[4]在SolidWorks中進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)了部分電機(jī)參數(shù)化零件庫的工作，極大地方便了用戶。目前，多數(shù)企業(yè)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還停留在非參數(shù)化的二維軟件AutoCAD上，重復(fù)性工作量大，效率非常低，而且容易出錯。因此，建立電機(jī)結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)和零件庫系統(tǒng)，將大幅度提高設(shè)計(jì)效率，減輕勞動強(qiáng)度，加快產(chǎn)品的開發(fā)周期。
本文論述電磁設(shè)計(jì)軟件RMxprt和三維CAD軟件SolidWork，問的數(shù)據(jù)傳輸原理，針對電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片的各結(jié)構(gòu)特征實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的開發(fā)方案，是規(guī)劃中的電機(jī)智能化集成設(shè)計(jì)平臺的功能之一。
1軟件簡介
1.1 RMxprt簡介
RMxprt是美國Ansoft公司的旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)模塊。Ansoft公司的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案提供了完整的設(shè)計(jì)分析環(huán)境，將電磁場、電路和系統(tǒng)工程有機(jī)結(jié)合，可應(yīng)用于電力電子和傳動系統(tǒng)及各類電磁設(shè)備。 RMxprt能快速計(jì)算出旋轉(zhuǎn)電機(jī)的性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)者可評估各項(xiàng)參數(shù)對電機(jī)順利運(yùn)行的重要程度，同時也可讓軟件幫助客戶得到一個優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
設(shè)計(jì)者可單獨(dú)使用RMxprt，也可將其與Ansoft的電磁場分析軟件Maxwell，以及電力電子及驅(qū)動仿真軟件SIMPLORER一同作為整體設(shè)計(jì)解決方案。RMxprt可自動為Maxwell產(chǎn)品提供幾何尺寸和求解問題所需定義的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)者可在Maxwell中對電機(jī)作更進(jìn)一步研究，從而獲得更詳細(xì)的電機(jī)性能特性。此外，RMxprt能自動產(chǎn)生一個狀態(tài)空間模型，設(shè)計(jì)者可直接將這個模型導(dǎo)人SIMPLORER中。聯(lián)合RMxprt和SIMPLORER，可使用戶根據(jù)特定的電機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，從而保證電機(jī)按照指定方式運(yùn)行于設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。
1.2 SolidWorks簡介
SolidsWorks軟件是通用的三維CAD系統(tǒng)，它以參數(shù)化和特征建模技術(shù)，為技術(shù)人員提供了良好的設(shè)計(jì)環(huán)境。該軟件操作簡單，功能強(qiáng)大，容易上手，得到了業(yè)界廣大工程師的一致認(rèn)可。SolidWork，提供了VC,VB等多種開發(fā)環(huán)境和豐富的API函數(shù)庫。但是對于特定專業(yè)的一些特殊要求，利用SolidWork，現(xiàn)有的功能模塊還不能實(shí)現(xiàn)，所以有必要對其進(jìn)行二次開發(fā)。
2開發(fā)原理
2.1概述
電機(jī)設(shè)計(jì)軟件RMxprt的完整方案保存在后綴為.res的文件中。它是一個文本文件，其中包含電機(jī)許多重要的幾何參數(shù)，如定轉(zhuǎn)子沖片的槽形數(shù)據(jù)、內(nèi)外徑、槽數(shù)、通風(fēng)孔數(shù)據(jù)等。根據(jù)這些幾何參數(shù)，可基本確定定轉(zhuǎn)子沖片的形狀和尺寸。
通過VB的文件和字符串處理技術(shù)，將文本文件中相關(guān)的定子、轉(zhuǎn)子槽形，以及內(nèi)、外徑等尺寸數(shù)據(jù)提取出來，進(jìn)行尺寸的處理，如尺寸的分析、單位的統(tǒng)一等。然后使用SolidWorks二次開發(fā)工具VB，獲得SolidWorks的API應(yīng)用程序接口的控制，就可將數(shù)據(jù)讀取到SolidWorks中，進(jìn)行零件尺寸的修改;并根據(jù)需要進(jìn)行槽的陣列、通風(fēng)孔的壓縮與否、記號槽和鍵槽的定制等功能，重新建立三維實(shí)體模型，自動生成所需的零件模型，無需人為干預(yù)。
2.2形狀分析
電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)一般由呈圓周均布的槽形，中間有孔，附加有鍵槽、定位槽、記號槽、通風(fēng)孔等細(xì)小結(jié)構(gòu)組成。這些結(jié)構(gòu)基本上都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，異步電機(jī)中常用的僅有限的幾種。
RMxprt中支持的定轉(zhuǎn)子槽型如圖1、圖2所示。決定定子槽型尺寸的參數(shù)有Hs0、Hs1、Hs2、Bs0、Bs1、Bs2、Rs；決定轉(zhuǎn)子槽型尺寸的參數(shù)有Hr0、Hr1、Hr2、Br0、Br1、Br2、Rr.
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