| 基于windows的永磁直流電動機CAD系統(tǒng)
劉敏，黃開勝，蘇展
(廣東工業(yè)大學(xué)，廣東廣州510006)
摘要：利用面同對象的編程方法，采用v塘ual c++6 0語言編制了基于windows平臺的永磁直流電動機cAI)系統(tǒng)軟件，并開發(fā)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)人機界面友好、通用性強，使用方便。
0引 言
本文針對永磁直流電動機的結(jié)構(gòu)特點，在深入研究了這種電動機的設(shè)計方法及電機cAD技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了永磁直流電動機直接設(shè)計法，即由性能指標(biāo)到參數(shù)計算再到結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方法。采用這種設(shè)計方法，利用Visual c++6 O開發(fā)的這種電動機cAD系統(tǒng)，操作使用方便、界面友好、可視化程度高，設(shè)計結(jié)果準(zhǔn)確可靠，已得到多個永磁直流電動機設(shè)計的驗證。
基于windows操作平臺設(shè)計的cAD軟件采用windows統(tǒng)一的操作方式，易學(xué)、易掌握。Visual c++6．0是程序設(shè)計語言c++的集成編程環(huán)境，是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法使程序設(shè)計更方便、可靠，并可以縮短開發(fā)周期，提高軟件的可靠性。
本文的永磁直流電動機cAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖l所示。
1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能
在windows下，永磁直流電動機設(shè)計軟件由在主窗口以圖標(biāo)表示的若干應(yīng)用程序組成，包括輔助計算程序、數(shù)據(jù)庫管理和維護(hù)及幫助等。系統(tǒng)所有的操作都在主窗口中進(jìn)行，通過選擇主窗口上的菜單項，進(jìn)入電機性能計算或數(shù)據(jù)庫管理，cAD軟件設(shè)計主界面如圖2所示。
1 1電機設(shè)計模塊
在設(shè)計時不論是主要尺寸和電磁負(fù)荷的選擇，還是繞組和沖片的設(shè)計都有很大差異，選擇的范圍很大，需要針對用戶對電機性能、尺寸和價格的具體要求以及所選用的永磁材料，根據(jù)制造廠的現(xiàn)有條件和經(jīng)驗，選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)值進(jìn)行多方案分析比較后確定。電機設(shè)計中用到的公式在電機算法模塊中實現(xiàn)。
1．1．1定子槽形
為使軟件通用性更強，電機設(shè)計模塊可根據(jù)不同的需要提供了不同的選擇，定子槽形有梨形槽、半梨形槽或斜肩圓底槽、矩形槽結(jié)構(gòu)，在容量極小的永磁直流電動機中，也有選擇圓形槽的。圖3為常用定子槽形結(jié)構(gòu)示意圖。
同時輔以實時刷新技術(shù)，使槽形顯示與設(shè)計者的槽形參數(shù)輸入保持同步。只要任何一槽形數(shù)據(jù)發(fā)生變化，實時顯示的槽形就會相應(yīng)變化。當(dāng)槽形數(shù)據(jù)出錯時，軟件提供對話框提醒設(shè)計人員，從而確保及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計的參數(shù)設(shè)置錯誤，起到一定的監(jiān)測功能。設(shè)計人員也能根據(jù)顯示的槽形進(jìn)行經(jīng)驗判斷，迅速發(fā)現(xiàn)不合理數(shù)據(jù)，減少設(shè)計不合理性，節(jié)約大量資源。變化槽形各部分尺寸的選擇和計算通過Visual c++6．0編程，以圖4的界面形式顯示。
1．1．2轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)子可分為內(nèi)轉(zhuǎn)式、外轉(zhuǎn)式以及徑向或軸向氣隙構(gòu)造。內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣量較小，通常用于伺服控制；外轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)慣量較大，適合用于直接驅(qū)動的場合。另外電機依轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可以分為表面附著型、內(nèi)藏型以及嵌入型，而經(jīng)常使用的是表面附著型和內(nèi)藏型，其中內(nèi)藏型永磁電機是將永磁體埋入轉(zhuǎn)子內(nèi)，結(jié)構(gòu)堅固，可承受高轉(zhuǎn)速所產(chǎn)生的離心力，經(jīng)常被應(yīng)用在高速的場合；表面附著型永磁電機應(yīng)用于低速到中速的范圍之間，具有固定的轉(zhuǎn)特性，并且也可以維持高效率的性能。常用的轉(zhuǎn)子勵磁結(jié)構(gòu)如圖5所示。
l 2數(shù)據(jù)庫管理模塊
本電機cAD系統(tǒng)是利用已經(jīng)存在的電機設(shè)計方案參數(shù)來進(jìn)行電磁修改設(shè)計的。該實現(xiàn)過程主要分為以下三個步驟：(1)輸入產(chǎn)品的原始設(shè)計參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)信息數(shù)據(jù)；(2)設(shè)計人員根據(jù)用戶產(chǎn)品需要修改其中的一些參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)該參數(shù)值，對產(chǎn)品重新進(jìn)行具體設(shè)計(包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、尺寸設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等)；(3)利用cAD系統(tǒng)產(chǎn)生計算單。以上每一步驟中，系統(tǒng)都與數(shù)據(jù)庫緊密聯(lián)系，其流程圖如圖6所示．
2人機界面
本軟件基于wlndows環(huán)境下，用Visual c++6．0編制，以菜單、工具欄圖標(biāo)為主體的操作界面十分容易掌握。在系統(tǒng)幫助中包括參數(shù)說明，使用者在輸人數(shù)據(jù)時可對照說明進(jìn)行。輸人數(shù)據(jù)結(jié)束后，即可進(jìn)行方案保存。調(diào)用計算模塊進(jìn)行設(shè)計計算，cAD可以以報表形式輸出電機設(shè)計方案。圖7是永磁直流電動機的設(shè)計結(jié)果輸出界面。
輸出結(jié)束后，也可以將計算結(jié)果保存于計算機后臺數(shù)據(jù)庫中，便于隨時瀏覽，如圖8所示。
圖8中，主界面包含新方案設(shè)計、舊方案查詢、數(shù)據(jù)管理三個子界面，由Tab comrol控件來實現(xiàn)界面管理，該控件由cTabsheet類定義，cTabsheet繼承于cTabctrl，在cTahsheet子類中聲明并定義了兩個函數(shù)：
第一個函數(shù)是子界面函數(shù)。其第一個參數(shù)LPcTsTR title是字符串類型，子界面的標(biāo)題；第二個參數(shù)cDialog是指向界面的指針；第三個uINT ID是無符號整形類型，是子界面的ID號。因此：
實現(xiàn)對第一層界面的組織，同理可實現(xiàn)第二層界面的組織。
3設(shè)計實例
利用該cAD系統(tǒng)對已有電機進(jìn)行性能計算，計算結(jié)果與實例值相吻合。表l為設(shè)計值和試驗值的對比分析。
實踐證明，應(yīng)用Visual c++6．0開發(fā)的面向?qū)ο笥来胖绷麟妱訖CcAD系統(tǒng)，符合用戶的實際需要和思維習(xí)慣，能夠充分發(fā)揮人的設(shè)計意識，用戶界面友好，操作方便，通用性強，在工程設(shè)計中具有一定的實用價值。
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