重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊 紅 李 波

重慶賽力盟電機有限責任公司 白金山

一種電機設(shè)計用工具軟件的應(yīng)用分析

重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 楊 紅 李 波

重慶賽力盟電機有限責任公司 白金山

文章介紹了一種電機設(shè)計用工具軟件—交流電機的定子成型線圈設(shè)計軟件。詳細分析和闡述了該軟件的設(shè)計原則、實現(xiàn)過程和設(shè)計使用特點。同時，結(jié)合某企業(yè)的試用情況，直觀展示了該軟件的實際應(yīng)用效果。使用實踐證明：用該軟件來輔助設(shè)計交流電機的定子成型線圈，使設(shè)計的定子線圈更加直觀準確（三維效果），設(shè)計的效率及質(zhì)量明顯提高，設(shè)計風(fēng)險大大降低，能解決目前交流電機定子成型線圈從設(shè)計到制造過程中存在的部分問題，值得同行借鑒和推廣。

交流電機；定子成型線圈；三維設(shè)計；程序

1.引言

目前，多數(shù)電機生產(chǎn)企業(yè)的交流電機高低壓定子成型線圈設(shè)計均采用的是0CD.150.194《交流電機定子成型線圈計算程序》，其設(shè)計特點是手工計算和輔助作圖相結(jié)合的方法。該程序的缺點是計算比較復(fù)雜，設(shè)計工作量大，易出錯，也不直觀。設(shè)計不當常常發(fā)生線圈嵌不下或材料浪費的情況，如：端部斜邊間隙小，無法綁扎；按圖紙?zhí)峁┑乃笮纬叽缋@制的線圈，張形后尺寸有的超長造成浪費。由于成形線圈本身就是空間高度抽象的一種實體，前述問題出現(xiàn)時，由于沒有有力的輔助工具（三維軟件）加以分析，很難找到問題的根源。常規(guī)的做法只能是在圖紙設(shè)計和工藝設(shè)計完成后先由車間試制出線圈，根據(jù)產(chǎn)品試制情況調(diào)整設(shè)計圖紙后，再正式進行生產(chǎn)，這樣的處理流程使得生產(chǎn)周期加長，不經(jīng)濟，嚴重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效益。因此，新的電機輔助設(shè)計軟件應(yīng)運而生。在此，本文將介紹一種新型的電機輔助設(shè)計工具軟件，該軟件是利用PowerBuilder軟件進行編程來實現(xiàn)自動計算，達到只需輸入幾個簡單的設(shè)計數(shù)據(jù)，程序便能自動計算線圈尺寸，生成線圈草圖，并可通過數(shù)據(jù)接口文件驅(qū)動INTERTOR中的參數(shù)化線圈模型，生成三維效果圖。使得設(shè)計的定子線圈直觀準確，與過去的設(shè)計軟件相比，設(shè)計效率及設(shè)計質(zhì)量明顯提高，設(shè)計風(fēng)險大大降低。還能解決目前交流電機定子成型線圈從設(shè)計到制造過程中存在的部分問題，值得推廣使用。

2.軟件功能特點

本款電機設(shè)計工具軟件利用Power-Builder進行程序自動計算的開發(fā)，將《交流電機定子成型線圈計算程序》公式、查表與手工作圖進行了混合編程。將原手工程序中的公式、查表等環(huán)節(jié)直接編程，對手工作圖部分通過構(gòu)造輔助線，再運用平面解析幾何的知識進行公式化處理并編程，最終實現(xiàn)自動計算線圈參數(shù)的功能。利用PowerBuilder的圖形界面功能生成定子線圈的模擬草圖，同時生成與三維設(shè)計軟件的接口數(shù)據(jù)文件transition.xls。同時，再基于AUTODESKINVENTOR平臺，利用INVENTOR進行電機線圈參數(shù)化驅(qū)動的三維建模，再通過調(diào)用接口數(shù)據(jù)文件transition.xls，INVENTOR會自動生成單支結(jié)圈及嵌線效果的三維模型，很直觀的呈現(xiàn)線圈裝配后的效果。這樣便于檢查設(shè)計是否合理，比如干涉檢查等，并可不斷的進行優(yōu)化改進設(shè)計，最終可以生成工程圖，線圈的設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量都能得到保證和提高。

3.軟件的使用方法及效果

基于PowerBuilder軟件編程的線圈自動計算程序的所有參數(shù)定義及計算過程均與以前使用的《0CD.150.194》規(guī)范保持一致，設(shè)計人員使用起來很方便，沒有陌生感。該程序的輸入及自動計算界面如圖1所示，生成的定子線圈的模擬草圖如圖2所示。

接口數(shù)據(jù)文件transition.xls中的參數(shù)表是自動計算程序與生成三維模型之間的橋梁，由線圈計算程序自動產(chǎn)生，參數(shù)表內(nèi)容示例如表1。

表1 線圈建模參數(shù)示例表

在INVENTOR設(shè)計平臺下，打開已建好的參量化驅(qū)動的線圈模型見圖3所示。

更改模型引用的參數(shù)表（transition.xls）后，再執(zhí)行“更新”命令，則線圈模型將自動產(chǎn)生我們所需要的線圈三維模型，同時，由于INVENTOR的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計好的線圈最終的2D工程圖所需參數(shù)也隨之改變，最終由該2D工程圖來指導(dǎo)車間工人進行生產(chǎn)和嵌線，從而實現(xiàn)參數(shù)化建模的目的。

表2 某電機廠部分產(chǎn)品設(shè)計結(jié)果表

圖1 線圈自動計算輸入界面圖

圖2 定子線圈的模擬草圖

圖3 線圈模型圖

圖4 線圈嵌線的最終效果圖

程序還給用戶建立了線圈嵌線的最終效果圖，只需執(zhí)行更新命令，即可生成新的3D效果圖，如圖4所示。通過此圖，可以檢測嵌線的間距是否富余，端部是否產(chǎn)生干涉，是否有進行調(diào)整的必要等問題，使用戶更直觀、更方便地進行優(yōu)化設(shè)計，以達到節(jié)材和優(yōu)化的目的。

本程序的線圈計算及三維作圖依據(jù)0CD.150.194《交流電機定子成型線圈計算程序》。線圈絕緣參考當前使用的絕緣規(guī)范。下表2是某電機廠在部分產(chǎn)品設(shè)計中試用的情況（設(shè)計值與實測值對比）。從表2數(shù)據(jù)可以看出，運用本軟件程序進行的計算和優(yōu)化設(shè)計達到了工程技術(shù)指標的要求。

從以上使用過程及效果可以看出，該軟件使用操作簡單，設(shè)計工作量小，設(shè)計質(zhì)量較過去明顯提高，線圈的直觀性好。

4.結(jié)論

本文介紹的電機設(shè)計用工具軟件其設(shè)計技術(shù)指標完全滿足OCD.150.194《交流電機定子成型線圈計算程序》的要求。從使用過程及效果可以看出，本設(shè)計軟件包的線圈自動計算功能與3D模型的完美結(jié)合，大大節(jié)約了工程師在線圈出圖上的工作量，將繁瑣、重復(fù)性的畫圖工作交給程序處理，使得工程師有更多的時間用于創(chuàng)新性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計。通過某企業(yè)的試用實踐證明，該軟件的使用不僅能整體提升交流電機定成型線圈的設(shè)計水平，同時在節(jié)材方面和工效方面也有很大的改善和提高，為企業(yè)實現(xiàn)最大化經(jīng)濟利益提供了有力保障。目前該軟件經(jīng)過大半年的試用后，已在某電機生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設(shè)計中廣泛應(yīng)用，使用效果良好，達到了預(yù)期目的，值得同行推薦和使用。

[1]陳世坤.電機設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社,1997.

[2]黃國治,傅豐禮.中小旋轉(zhuǎn)電機設(shè)計手冊[M].中國電力出版社,2007.

[3]張顯全,蔣聯(lián)源,唐振軍.基于PowerBuilder的軟件重用研究[J].微計算機信息,2006,18.