永磁直流伺服電動機(jī)cad系統(tǒng)
趙彥珍 邱元仁 （西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院7]0049）
【摘 要】針對寬調(diào)速永磁直流伺服電動機(jī)cad系統(tǒng)(syzd軟件包)的研制開發(fā)，提出基于數(shù)據(jù)庫封閉型、開放型兩級管理的分層次、多模塊電機(jī)cad設(shè)計思想；討論應(yīng)用直接設(shè)計法和有限元磁場分析進(jìn)行電機(jī)設(shè)計與性能預(yù)測的軟件設(shè)計方法；介紹syzd軟件包的全漢字多級菜單驅(qū)動的用戶界面設(shè)計和規(guī)范化多功能圖形處理方法；比較syzd軟件包對5nm、30nm電機(jī)的設(shè)計、預(yù)測結(jié)果和生產(chǎn)樣機(jī)的測試結(jié)果，證實syzd軟件包的可靠性和實用性。
【敘 詞】永磁電機(jī)直流伺服電動機(jī)cai)系統(tǒng)磁場分析性能
1引言
永磁直流電動機(jī)以其效率高、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用，尤其新型永磁材料釹鐵硼的出現(xiàn)，更使其具有廣闊的發(fā)展前景。通常，這類電機(jī)的設(shè)計，主要以人工手算的方式為主，耗時多；設(shè)計所需的參數(shù)，依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗；電機(jī)設(shè)計及性能核算的計算工作量繁重。
結(jié)合當(dāng)前電機(jī)cad領(lǐng)域中的新方法，研制了“寬調(diào)速永磁直流伺服電動機(jī)cad系統(tǒng)”，簡稱syzd軟件包。該軟件包的特點(diǎn)是在磁路計算的同時，引入電機(jī)的磁場分析，以準(zhǔn)確確定某些參數(shù)；軟件采周封閉型和開放型兩級數(shù)據(jù)庫管理方式，提供全漢字多級菜單界面和熱線幫助；集電機(jī)沒計、性能預(yù)測、零部件圖直接輸出于一體。借助該軟件，用戶隨時掌握所預(yù)測的電機(jī)性能，擁有充分的手段對電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，避免了電機(jī)設(shè)計的盲目性和反復(fù)性，縮短了設(shè)計周期，降低設(shè)計成本。
2 syzd軟件功能模塊的構(gòu)成
syzd軟件的設(shè)計思想是通過加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的管理來組織軟件各相關(guān)功能的一種分層次、多模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖1所示，軟件劃分了7大功能模塊：電機(jī)設(shè)計模塊，磁場分析模塊，性能預(yù)測模塊，圖形處理模塊，用戶界面模塊，數(shù)據(jù)庫管理模塊和執(zhí)行流程總控模塊，各模塊之間功能分立，相互的聯(lián)系和通訊完全依賴數(shù)據(jù)庫進(jìn)行。數(shù)據(jù)的流向和功能模塊的啟動則完全依靠執(zhí)行流程總控模塊控制。這樣的一種軟件設(shè)計，可以大大減少軟件對計算機(jī)內(nèi)存的需求量，同時保證可靠地實現(xiàn)對軟件功能的擴(kuò)充和維護(hù)。
2.1 專用數(shù)據(jù)庫的設(shè)計
cad軟件所用參數(shù)的可靠性和其在數(shù)據(jù)庫中組織的嚴(yán)密性是決定cad軟件質(zhì)量的根本保證，同樣cad軟件所用參數(shù)面向用戶的透明性和可修改性以及其在數(shù)據(jù)庫中組織的靈活性是決定cad軟件實用性的現(xiàn)實要求。因此，處理和組織數(shù)據(jù)庫是cad軟件設(shè)計的關(guān)鍵之一。
在syzd軟件包中，數(shù)據(jù)庫的管理分兩級進(jìn)行，即封閉型數(shù)據(jù)庫管理和開放型數(shù)據(jù)庫管理。所謂封閉型數(shù)據(jù)庫管理，是指對軟件運(yùn)行安全性和對軟件運(yùn)行結(jié)果的可靠性起關(guān)鍵作用的一些參數(shù)實施強(qiáng)制性非透明管理，這些參數(shù)在數(shù)據(jù)庫中是不允許用戶改動的。所謂開放型數(shù)據(jù)庫管理是指對需要用戶按自己意圖通過界面?zhèn)魉徒o軟件的一些運(yùn)行參數(shù)實施透明性管理，用戶可以在界面上任意調(diào)閱數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容，并有權(quán)對其中數(shù)據(jù)進(jìn)行修改的數(shù)據(jù)庫管理方式。對于開放型數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)據(jù)既是各功能模塊的預(yù)設(shè)運(yùn)行參數(shù)，也是用戶設(shè)計意圖的具體表現(xiàn)。
在syzd軟件的各功能模塊中，只封裝了基本的數(shù)學(xué)模型、邏輯推理機(jī)構(gòu)和專用數(shù)據(jù)庫存取規(guī)范。程序運(yùn)行時所需的運(yùn)行參數(shù)、數(shù)學(xué)模型參數(shù)、邏輯推理機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)參數(shù)均通過數(shù)據(jù)存取規(guī)范，扶專用數(shù)據(jù)庫中檢取。這類參數(shù)是運(yùn)行程序的核心參數(shù)，從本質(zhì)上講屬于程序代碼的一介有機(jī)部分．并不單純是數(shù)據(jù)．因此，其存取權(quán)限規(guī)定在軟件設(shè)計員一級，不對用戶開放，稱其為封閉型數(shù)據(jù)庫．維護(hù)和控制權(quán)限控制在軟件編程者手中。
在syzd軟件各功能模塊中．用戶設(shè)計意圖的體現(xiàn)．主要是通過建立功能模塊接1：1庫進(jìn)行的。各功能模塊運(yùn)行時刻庫建立工怍是通過用戶界面功能模塊的數(shù)據(jù)存取規(guī)范完成的．用戶的設(shè)計意圖、設(shè)計要求必須通過軟件提供的用戶界面輸入經(jīng)過數(shù)據(jù)規(guī)范化后．建立相應(yīng)的運(yùn)行時刻庫。這類參數(shù)是功能模塊的接口參數(shù)，從本質(zhì)上講，是程序的運(yùn)行參數(shù)，其存取權(quán)限規(guī)定在用戶一級，用戶可以按自己的意圖修改，稱其為開放型數(shù)據(jù)庫。
2.2電機(jī)設(shè)計模塊
永磁直流電動機(jī)的設(shè)計，關(guān)鍵在于確定電機(jī)主要尺寸、磁鋼尺寸、沖片尺寸及繞組數(shù)據(jù)。軟件采用直接設(shè)計法11進(jìn)行設(shè)計．其主要特點(diǎn)是由性能確定參數(shù) |
