一種電機設計方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機設計方法及系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：Ansoft Maxwell模塊：用于根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型；Adams模塊：用于將符合實際要求的電機模型導入Adams模塊中，形成Adams模塊下的仿真模型；Matlab/Simulink模塊：用于將Adams模塊下的仿真模型輸入至Matlab/Simulink模塊。本發(fā)明還提出一種電機設計方法。本發(fā)明能為各類實際應用設計出性能良好的電機，如直流電機、異步電機、同步電機、無刷直流電機、開關磁阻電機等，電機性能可根據實際需要進行設計，方便靈活，科技性強，滿足各類應用要求。
【專利說明】
一種電機設計方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及電機設計技術領域，具體一種電機設計方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]從19世紀30年代法拉第發(fā)明了世界上第一臺真正意義上的電機-法拉第圓盤發(fā)電機開始，到現(xiàn)在電機的發(fā)展已經經過了近200年的歷史，從最初的直流電機到現(xiàn)在的超聲電機。隨著科學的進步，控制技術、制造技術等的發(fā)展，電機更新?lián)Q代的速度日益加快，應用范圍也越來越廣，遍及生產生活的各個領域。
[0003]目前，電機的單機容量迅速增長，從制造角度看，功率大，材料越省，效率高，電機材料選用率提高;從運行角度來看，功率大，機組數(shù)目少，運行人員少，維修費用減??；同時電機向多品種發(fā)展，在電機設計制造中，也積極采用新技術、新材料、新結構和新工藝；電機設計制造的標準化、系列化、通用化程度也不斷提高。
[0004]而在電機的實際設計過程中，雖然說所有的參數(shù)都是根據實際要求進行整定的，但是這些參數(shù)的最優(yōu)點并不止一個，在考慮這些最優(yōu)點的過程中往往只是根據經驗或者是隨機選取，并沒有真正把各個最優(yōu)點置于實際系統(tǒng)中進行運行測試，加上在電機加工制造過程中，各個零件都會存在公差，這樣就會導致實際性能并不像理論上分析的那么良好，因此急需一種能夠考慮諸多缺點的電機設計方法。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出一種電機設計系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:Ansoft Maxwell模塊:用于根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型；Adams模塊:用于將符合實際要求的電機模型導入Adams模塊中，形成Adams模塊下的仿真模型;Mat lab/Simul ink模塊:用于將Adams模塊下的仿真模型輸入至Mat lab/Simul ink模塊；所述Mat lab/Simul ink模塊搭建出不同類型電機的控制系統(tǒng)仿真模型，通過電機額定參數(shù)與實際輸出的對比，分析所述控制系統(tǒng)仿真模型的輸出性能，得到輸出性能的分析結果;根據所述輸出性能的分析結果判斷電機模型性能的優(yōu)劣；如果判斷電機模型性能較差，則返回修改電機模型的主要參數(shù)，如果判斷電機模型性能較好，則結束。
[0006]其中，所述實際要求至少包括以下一項:電機的尺寸要求、額定轉速要求、額定轉矩要求、額定功率要求。
[0007]其中，所述輸出性能至少包括以下一項:電機的調速特性、負載特性、電流特性。
[0008]其中，Ansoft Maxwell模塊進一步用于:根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型包括:首先根據實際要求初步確定電機的主要參數(shù)，所述主要參數(shù)至少包括以下一項:電機的尺寸、額定轉速、額定轉矩、額定功率。
[0009]其中，所述系統(tǒng)還包括RMxprt模塊:用于在主要參數(shù)初步確定之后，利用RMxprt模塊對電機模型的主要參數(shù)進行初步分析及優(yōu)化。
[0010]本發(fā)明還提出一種電機設計方法，所述方法包括:步驟1:根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型；步驟2:將符合實際要求的電機模型導入Adams模塊中，形成Adams模塊下的仿真模型;步驟3:將Adams模塊下的仿真模型輸入至Matlab/Simulink模塊;步驟4:所述Matlab/Simulink模塊搭建出不同類型電機的控制系統(tǒng)仿真模型，通過電機額定參數(shù)與實際輸出的對比，分析所述控制系統(tǒng)仿真模型的輸出性能，得到輸出性能的分析結果；步驟5:根據所述輸出性能的分析結果判斷電機模型性能的優(yōu)劣;如果判斷電機模型性能較差，則執(zhí)行步驟6;如果判斷電機模型性能較好，則結束;步驟6:如果判斷電機模型性能較差，返回步驟I，修改電機模型的主要參數(shù)。
[0011]其中，所述實際要求至少包括以下一項:電機的尺寸要求、額定轉速要求、額定轉矩要求、額定功率要求。
[0012]其中，所述輸出性能至少包括以下一項:電機的調速特性、負載特性、電流特性。
[0013]其中，步驟I中，根據實際要求，利用AnsoftMaxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型包括:首先根據實際要求初步確定電機的主要參數(shù)，所述主要參數(shù)至少包括以下一項:電機的尺寸、額定轉速、額定轉矩、額定功率。
[0014]其中，在主要參數(shù)初步確定之后，利用RMxprt模塊對電機模型的主要參數(shù)進行初步分析及優(yōu)化。
[0015]本發(fā)明能為各類實際應用設計出性能良好的電機，如直流電機、異步電機、同步電機、無刷直流電機、開關磁阻電機等，電機性能可根據實際需要進行設計，方便靈活，科技性強，滿足各類應用要求。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的電機設計系統(tǒng)圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的電機設計方法流程圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1所示為本發(fā)明的電機設計系統(tǒng)圖。本發(fā)明的電機設計方法涉及AnsoftMaxwe 11 (電磁場分析)模塊、Adams (機械系統(tǒng)動力學自動分析)模塊、Ma11ab/SimuI ink模塊。Ansoft Maxwell (電磁場分析)模塊、Adams(機械系統(tǒng)動力學自動分析)模塊、Matlab/Simul ink模塊依次連接。
[0019]所述Ansoft Maxwell模塊主要進行電機的本體設計;所述Admas模塊主要用來生成虛擬模型，所述Mat lab/S imu I ink模塊用于設計電機的控制系統(tǒng)。
[0020]進一步地，本發(fā)明的電機設計系統(tǒng)還包括RMxprt(旋轉電機設計)模塊。所述RMxprt(旋轉電機設計)模塊連接至Ansoft MaxwelI模塊，用于在主要參數(shù)初步確定之后，利用RMxprt(旋轉電機設計)模塊對電機模型的主要參數(shù)進行初步分析及優(yōu)化。一般的，RMxprt (旋轉電機設計)模塊設置在Ansof t Maxwe 11 (電磁場分析)模塊中。
[0021 ]圖2為本發(fā)明的電機設計方法流程圖。具體包括:
[0022]步驟1:根據實際要求，利用AnsoftMaxwelI模塊設計出符合實際要求的電機模型。
[0023]所述實際要求至少包括以下之一:電機的尺寸要求、額定轉速要求、額定轉矩要求、額定功率要求等。
[0024]步驟2:將符合實際要求的電機模型導入Adams模塊中，形成Adams模塊下的仿真模型。
[0025]步驟3:將Adams模塊下的仿真模型輸入至Mat lab/Simul ink模塊。
[0026]步驟4:所述Mat lab/Simul ink模塊搭建出不同類型電機的控制系統(tǒng)仿真模型，通過電機額定參數(shù)與實際輸出的對比，分析所述控制系統(tǒng)仿真模型的輸出性能，得到輸出性能的分析結果。
[0027]所述輸出性能包括:電機的調速特性、負載特性、電流特性等。
[0028]步驟5:根據所述輸出性能的分析結果判斷電機模型的優(yōu)劣;如果判斷電機模型性能較差，則執(zhí)行步驟6;如果判斷電機模型性能較好，則結束。
[0029]電機模型性能較好是指:電機能夠穩(wěn)定調速，調速過程平穩(wěn)；電機帶負載能力較強。
[0030]電機模型較差是指:電機不能夠穩(wěn)定調速，調速過程不平穩(wěn)；電機帶負載能力較弱。
[0031]步驟6:如果判斷電機模型性能較差，返回步驟I，修改電機模型的主要參數(shù)。
[0032]進一步地，步驟I中，根據實際要求利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合要求的電機模型，首先根據實際要求初步確定電機的主要參數(shù)。所述主要參數(shù)包括電機的尺寸、額定轉速、額定轉矩、額定功率等。
[0033]進一步地，在主要參數(shù)初步確定之后，利用RMxprt(旋轉電機設計)模塊對電機模型的主要參數(shù)進行初步分析及優(yōu)化。作為優(yōu)選，所述Admas模塊能提供一個直接面向用戶的基本操作對話環(huán)境和虛擬樣機分析的前處理功能，其中包括樣機的建模和各種建模工具、樣機模型數(shù)據的輸入與編輯、與求解器和后處理等程序的自動連接、虛擬樣機分析參數(shù)的設置、各種數(shù)據的輸入和輸出、同其它應用程序的接口等。使用該模塊可以生成實際機械系統(tǒng)的數(shù)學模型，求解其運動學和動力學問題，從而選擇出適合于各類實際系統(tǒng)的性能良好的電機。
[0034]作為優(yōu)選，所述Matlab/Simulink模塊，在Admas模塊生成仿真模型之后，根據仿真模型搭建出適合于該電機的控制系統(tǒng)仿真模型，通過分析所述控制系統(tǒng)仿真模型的輸出性能來判斷電機的優(yōu)劣。
[0035]本發(fā)明具有廣闊的市場應用前景，為國內外電機設計提供了一種新的方法，可以運用于電機驅動系統(tǒng)中，根據實際需要設計出性能良好的電機。
[0036]雖然通過實施例描述了本發(fā)明，本領域普通技術人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
【主權項】
1.一種電機設計系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: Ansoft Maxwell模塊:用于根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型； Adams模塊:用于將符合實際要求的電機模型導入Adams模塊中，形成Adams模塊下的仿真模型； Mat lab/Simul ink模塊:用于將Adams模塊下的仿真模型輸入至Matlab/Simul ink模塊；所述Matlab/Simulink模塊搭建出不同類型電機的控制系統(tǒng)仿真模型，通過電機額定參數(shù)與實際輸出的對比，分析所述控制系統(tǒng)仿真模型的輸出性能，得到輸出性能的分析結果;根據所述輸出性能的分析結果判斷電機模型性能的優(yōu)劣；如果判斷電機模型性能較差，則返回修改電機模型的主要參數(shù)，如果判斷電機模型性能較好，則結束。2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 優(yōu)選的，所述實際要求至少包括以下一項:電機的尺寸要求、額定轉速要求、額定轉矩要求、額定功率要求。3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述輸出性能至少包括以下一項:電機的調速特性、負載特性、電流特性。4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: Ansoft Maxwell模塊進一步用于:根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型包括:首先根據實際要求初步確定電機的主要參數(shù)，所述主要參數(shù)至少包括以下一項:電機的尺寸、額定轉速、額定轉矩、額定功率。5.根據權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括RMxprt模塊:用于在主要參數(shù)初步確定之后，利用RMxprt模塊對電機模型的主要參數(shù)進行初步分析及優(yōu)化。6.一種電機設計方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1:根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型； 步驟2:將符合實際要求的電機模型導入Adams模塊中，形成Adams模塊下的仿真模型； 步驟3:將Adams模塊下的仿真模型輸入至Mat lab/Simul ink模塊； 步驟4:所述Mat I ab/Simuli nk模塊搭建出不同類型電機的控制系統(tǒng)仿真模型，通過電機額定參數(shù)與實際輸出的對比，分析所述控制系統(tǒng)仿真模型的輸出性能，得到輸出性能的分析結果； 步驟5:根據所述輸出性能的分析結果判斷電機模型性能的優(yōu)劣;如果判斷電機模型性能較差，則執(zhí)行步驟6;如果判斷電機模型性能較好，則結束； 步驟6:如果判斷電機模型性能較差，返回步驟I，修改電機模型的主要參數(shù)。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于: 所述實際要求至少包括以下一項:電機的尺寸要求、額定轉速要求、額定轉矩要求、額定功率要求。8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于: 所述輸出性能至少包括以下一項:電機的調速特性、負載特性、電流特性。9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于: 步驟I中，根據實際要求，利用Ansoft Maxwell模塊設計出符合實際要求的電機模型包括:首先根據實際要求初步確定電機的主要參數(shù)，所述主要參數(shù)至少包括以下一項:電機的尺寸、額定轉速、額定轉矩、額定功率。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于:在主要參數(shù)初步確定之后，利用RMxprt模塊對電機模型的主要參數(shù)進行初步分析及優(yōu)化。
【文檔編號】G06F17/50GK106021765SQ201610369347
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】張東升, 王勇, 支亞薇, 方強, 曹宇
【申請人】西安交通大學