一种电机设计用工具软件的应用分析

重庆水利电力职业技术学院 杨 红 李 波

重庆赛力盟电机有限责任公司 白金山

一种电机设计用工具软件的应用分析

重庆水利电力职业技术学院 杨 红 李 波

重庆赛力盟电机有限责任公司 白金山

文章介绍了一种电机设计用工具软件—交流电机的定子成型线圈设计软件。详细分析和阐述了该软件的设计原则、实现过程和设计使用特点。同时，结合某企业的试用情况，直观展示了该软件的实际应用效果。使用实践证明：用该软件来辅助设计交流电机的定子成型线圈，使设计的定子线圈更加直观准确（三维效果），设计的效率及质量明显提高，设计风险大大降低，能解决目前交流电机定子成型线圈从设计到制造过程中存在的部分问题，值得同行借鉴和推广。

交流电机；定子成型线圈；三维设计；程序

1.引言

目前，多数电机生产企业的交流电机高低压定子成型线圈设计均采用的是0CD.150.194《交流电机定子成型线圈计算程序》，其设计特点是手工计算和辅助作图相结合的方法。该程序的缺点是计算比较复杂，设计工作量大，易出错，也不直观。设计不当常常发生线圈嵌不下或材料浪费的情况，如：端部斜边间隙小，无法绑扎；按图纸提供的梭形尺寸绕制的线圈，张形后尺寸有的超长造成浪费。由于成形线圈本身就是空间高度抽象的一种实体，前述问题出现时，由于没有有力的辅助工具（三维软件）加以分析，很难找到问题的根源。常规的做法只能是在图纸设计和工艺设计完成后先由车间试制出线圈，根据产品试制情况调整设计图纸后，再正式进行生产，这样的处理流程使得生产周期加长，不经济，严重影响了企业的生产效益。因此，新的电机辅助设计软件应运而生。在此，本文将介绍一种新型的电机辅助设计工具软件，该软件是利用PowerBuilder软件进行编程来实现自动计算，达到只需输入几个简单的设计数据，程序便能自动计算线圈尺寸，生成线圈草图，并可通过数据接口文件驱动INTERTOR中的参数化线圈模型，生成三维效果图。使得设计的定子线圈直观准确，与过去的设计软件相比，设计效率及设计质量明显提高，设计风险大大降低。还能解决目前交流电机定子成型线圈从设计到制造过程中存在的部分问题，值得推广使用。

2.软件功能特点

本款电机设计工具软件利用Power-Builder进行程序自动计算的开发，将《交流电机定子成型线圈计算程序》公式、查表与手工作图进行了混合编程。将原手工程序中的公式、查表等环节直接编程，对手工作图部分通过构造辅助线，再运用平面解析几何的知识进行公式化处理并编程，最终实现自动计算线圈参数的功能。利用PowerBuilder的图形界面功能生成定子线圈的模拟草图，同时生成与三维设计软件的接口数据文件transition.xls。同时，再基于AUTODESKINVENTOR平台，利用INVENTOR进行电机线圈参数化驱动的三维建模，再通过调用接口数据文件transition.xls，INVENTOR会自动生成单支结圈及嵌线效果的三维模型，很直观的呈现线圈装配后的效果。这样便于检查设计是否合理，比如干涉检查等，并可不断的进行优化改进设计，最终可以生成工程图，线圈的设计效率、设计质量都能得到保证和提高。

3.软件的使用方法及效果

基于PowerBuilder软件编程的线圈自动计算程序的所有参数定义及计算过程均与以前使用的《0CD.150.194》规范保持一致，设计人员使用起来很方便，没有陌生感。该程序的输入及自动计算界面如图1所示，生成的定子线圈的模拟草图如图2所示。

接口数据文件transition.xls中的参数表是自动计算程序与生成三维模型之间的桥梁，由线圈计算程序自动产生，参数表内容示例如表1。

表1 线圈建模参数示例表

在INVENTOR设计平台下，打开已建好的参量化驱动的线圈模型见图3所示。

更改模型引用的参数表（transition.xls）后，再执行“更新”命令，则线圈模型将自动产生我们所需要的线圈三维模型，同时，由于INVENTOR的关联性，设计好的线圈最终的2D工程图所需参数也随之改变，最终由该2D工程图来指导车间工人进行生产和嵌线，从而实现参数化建模的目的。

表2 某电机厂部分产品设计结果表

图1 线圈自动计算输入界面图

图2 定子线圈的模拟草图

图3 线圈模型图

图4 线圈嵌线的最终效果图

程序还给用户建立了线圈嵌线的最终效果图，只需执行更新命令，即可生成新的3D效果图，如图4所示。通过此图，可以检测嵌线的间距是否富余，端部是否产生干涉，是否有进行调整的必要等问题，使用户更直观、更方便地进行优化设计，以达到节材和优化的目的。

本程序的线圈计算及三维作图依据0CD.150.194《交流电机定子成型线圈计算程序》。线圈绝缘参考当前使用的绝缘规范。下表2是某电机厂在部分产品设计中试用的情况（设计值与实测值对比）。从表2数据可以看出，运用本软件程序进行的计算和优化设计达到了工程技术指标的要求。

从以上使用过程及效果可以看出，该软件使用操作简单，设计工作量小，设计质量较过去明显提高，线圈的直观性好。

4.结论

本文介绍的电机设计用工具软件其设计技术指标完全满足OCD.150.194《交流电机定子成型线圈计算程序》的要求。从使用过程及效果可以看出，本设计软件包的线圈自动计算功能与3D模型的完美结合，大大节约了工程师在线圈出图上的工作量，将繁琐、重复性的画图工作交给程序处理，使得工程师有更多的时间用于创新性设计和优化设计。通过某企业的试用实践证明，该软件的使用不仅能整体提升交流电机定成型线圈的设计水平，同时在节材方面和工效方面也有很大的改善和提高，为企业实现最大化经济利益提供了有力保障。目前该软件经过大半年的试用后，已在某电机生产厂家的产品设计中广泛应用，使用效果良好，达到了预期目的，值得同行推荐和使用。

[1]陈世坤.电机设计[M].机械工业出版社,1997.

[2]黄国治,傅丰礼.中小旋转电机设计手册[M].中国电力出版社,2007.

[3]张显全,蒋联源,唐振军.基于PowerBuilder的软件重用研究[J].微计算机信息,2006,18.