電機電磁設計與三維CAD軟件間的接口開發
電機設計一般由電磁設計和機械結構設計兩部分組成。隨著計算機技術的不斷發展,電機CAD蓬勃興起,在科研、生產中得到了大量應用。國內外出現了大量關于電機CAD的軟件,有電磁計算的,也有基于AutoCAD開發的電機圖形繪制系統。上海電器科學研究所開發的電機CAD系統,將異步電機電磁設計分析計算程序、電機工程數據庫和繪圖軟件集成為一體,開創了中小型電機CAD集成系統的先河.
隨著三維CAD軟件的迅猛發展,由于其特征建模技術和設計過程的全相關技術的應用,較二維CAD軟件具有更直觀、設計更改更快捷等優勢,必將成為今后CAD軟件二次開發的主流。文獻[4]在SolidWorks中進行二次開發實現了部分電機參數化零件庫的工作,極大地方便了用戶。目前,多數企業的機械結構設計還停留在非參數化的二維軟件AutoCAD上,重復性工作量大,效率非常低,而且容易出錯。因此,建立電機結構的參數化設計和零件庫系統,將大幅度提高設計效率,減輕勞動強度,加快產品的開發周期。
本文論述電磁設計軟件RMxprt和三維CAD軟件SolidWork,問的數據傳輸原理,針對電機定轉子沖片的各結構特征實現相應的開發方案,是規劃中的電機智能化集成設計平臺的功能之一。
1軟件簡介
1.1 RMxprt簡介
RMxprt是美國Ansoft公司的旋轉電機設計模塊。Ansoft公司的機電系統設計解決方案提供了完整的設計分析環境,將電磁場、電路和系統工程有機結合,可應用于電力電子和傳動系統及各類電磁設備。 RMxprt能快速計算出旋轉電機的性能指標,設計者可評估各項參數對電機順利運行的重要程度,同時也可讓軟件幫助客戶得到一個優化設計方案。
設計者可單獨使用RMxprt,也可將其與Ansoft的電磁場分析軟件Maxwell,以及電力電子及驅動仿真軟件SIMPLORER一同作為整體設計解決方案。RMxprt可自動為Maxwell產品提供幾何尺寸和求解問題所需定義的數據。設計者可在Maxwell中對電機作更進一步研究,從而獲得更詳細的電機性能特性。此外,RMxprt能自動產生一個狀態空間模型,設計者可直接將這個模型導人SIMPLORER中。聯合RMxprt和SIMPLORER,可使用戶根據特定的電機調節系統控制參數,從而保證電機按照指定方式運行于設計系統中。
1.2 SolidWorks簡介
SolidsWorks軟件是通用的三維CAD系統,它以參數化和特征建模技術,為技術人員提供了良好的設計環境。該軟件操作簡單,功能強大,容易上手,得到了業界廣大工程師的一致認可。SolidWork,提供了VC,VB等多種開發環境和豐富的API函數庫。但是對于特定專業的一些特殊要求,利用SolidWork,現有的功能模塊還不能實現,所以有必要對其進行二次開發。
2開發原理
2.1概述
電機設計軟件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,其中包含電機許多重要的幾何參數,如定轉子沖片的槽形數據、內外徑、槽數、通風孔數據等。根據這些幾何參數,可基本確定定轉子沖片的形狀和尺寸。
通過VB的文件和字符串處理技術,將文本文件中相關的定子、轉子槽形,以及內、外徑等尺寸數據提取出來,進行尺寸的處理,如尺寸的分析、單位的統一等。然后使用SolidWorks二次開發工具VB,獲得SolidWorks的API應用程序接口的控制,就可將數據讀取到SolidWorks中,進行零件尺寸的修改;并根據需要進行槽的陣列、通風孔的壓縮與否、記號槽和鍵槽的定制等功能,重新建立三維實體模型,自動生成所需的零件模型,無需人為干預。
2.2形狀分析
電機定轉子沖片的結構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、通風孔等細小結構組成。這些結構基本上都已經標準化了,異步電機中常用的僅有限的幾種。
RMxprt中支持的定轉子槽型如圖1、圖2所示。決定定子槽型尺寸的參數有Hs0、Hs1、Hs2、Bs0、Bs1、Bs2、Rs;決定轉子槽型尺寸的參數有Hr0、Hr1、Hr2、Br0、Br1、Br2、Rr.



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