基于windows的永磁直流电动机CAD系统

    刘敏，黄开胜，苏展

    (广东工业大学，广东广州510006)

    摘要：利用面同对象的编程方法，采用v塘ual c++6 0语言编制了基于windows平台的永磁直流电动机cAI)系统软件，并开发了数据库管理系统。软件系统人机界面友好、通用性强，使用方便。

0引  言

    本文针对永磁直流电动机的结构特点，在深入研究了这种电动机的设计方法及电机cAD技术的基础上，提出了永磁直流电动机直接设计法，即由性能指标到参数计算再到结构设计的设计方法。采用这种设计方法，利用Visual c++6 O开发的这种电动机cAD系统，操作使用方便、界面友好、可视化程度高，设计结果准确可靠，已得到多个永磁直流电动机设计的验证。

    基于windows操作平台设计的cAD软件采用windows统一的操作方式，易学、易掌握。Visual c++6．0是程序设计语言c++的集成编程环境，是面向对象的程序设计语言，面向对象的程序设计方法使程序设计更方便、可靠，并可以缩短开发周期，提高软件的可靠性。

本文的永磁直流电动机cAD系统结构如图l所示。

1软件系统结构及功能

在windows下，永磁直流电动机设计软件由在主窗口以图标表示的若干应用程序组成，包括辅助计算程序、数据库管理和维护及帮助等。系统所有的操作都在主窗口中进行，通过选择主窗口上的菜单项，进入电机性能计算或数据库管理，cAD软件设计主界面如图2所示。

1 1电机设计模块

在设计时不论是主要尺寸和电磁负荷的选择，还是绕组和冲片的设计都有很大差异，选择的范围很大，需要针对用户对电机性能、尺寸和价格的具体要求以及所选用的永磁材料，根据制造厂的现有条件和经验，选择适宜的结构形式和参数值进行多方案分析比较后确定。电机设计中用到的公式在电机算法模块中实现。

1．1．1定子槽形

为使软件通用性更强，电机设计模块可根据不同的需要提供了不同的选择，定子槽形有梨形槽、半梨形槽或斜肩圆底槽、矩形槽结构，在容量极小的永磁直流电动机中，也有选择圆形槽的。图3为常用定子槽形结构示意图。

同时辅以实时刷新技术，使槽形显示与设计者的槽形参数输入保持同步。只要任何一槽形数据发生变化，实时显示的槽形就会相应变化。当槽形数据出错时，软件提供对话框提醒设计人员，从而确保及时发现设计的参数设置错误，起到一定的监测功能。设计人员也能根据显示的槽形进行经验判断，迅速发现不合理数据，减少设计不合理性，节约大量资源。变化槽形各部分尺寸的选择和计算通过Visual c++6．0编程，以图4的界面形式显示。

1．1．2转子结构

转子可分为内转式、外转式以及径向或轴向气隙构造。内转子旋转产生的惯量较小，通常用于伺服控制；外转式旋转惯量较大，适合用于直接驱动的场合。另外电机依转子结构可以分为表面附着型、内藏型以及嵌入型，而经常使用的是表面附着型和内藏型，其中内藏型永磁电机是将永磁体埋入转子内，结构坚固，可承受高转速所产生的离心力，经常被应用在高速的场合；表面附着型永磁电机应用于低速到中速的范围之间，具有固定的转特性，并且也可以维持高效率的性能。常用的转子励磁结构如图5所示。

l 2数据库管理模块

本电机cAD系统是利用已经存在的电机设计方案参数来进行电磁修改设计的。该实现过程主要分为以下三个步骤：(1)输入产品的原始设计参数和标准信息数据；(2)设计人员根据用户产品需要修改其中的一些参数，系统根据该参数值，对产品重新进行具体设计(包括结构设计、尺寸设计、优化设计等)；(3)利用cAD系统产生计算单。以上每一步骤中，系统都与数据库紧密联系，其流程图如图6所示．

2人机界面

本软件基于wlndows环境下，用Visual c++6．0编制，以菜单、工具栏图标为主体的操作界面十分容易掌握。在系统帮助中包括参数说明，使用者在输人数据时可对照说明进行。输人数据结束后，即可进行方案保