CAD及三维制图已基本普及到电机设计的所有过程
电机技术内参2018-08-21 07:35
CAD及三维制图已基本普及到电机设计的所有过程，3D打印已逐步进入电机零部件的制造过程。对于电机上最常用的铸件，垂直线和水平线的投入，是将来该类零部件升格为3D打印水平的初级阶段。Ms.参的一个挚友经历了从手工制图到CAD绘图，再到三维制图的各个阶段，对一名电机设计人员来讲，自己所经历的过程是电机发展过程的一个见证，同时也是计算机应用过程与实践的有效融合的体验者。
计算机体现在电机上的速度及智慧
60年代的设计人员经历过甩图板工程，但不是所有的人都能预想到计算机在电机设计上的应用发展如此迅猛。据统计，设计一台普通的异步电机，在57年用手算约需16个小时；而当时应用电子计算机，在机上只需三分钟的计算时间，到1967年机算的时间又缩短到半分钟。不仅计算时间大大缩短，而且方案的计算范围扩大了二十倍以上。研究结果表明，一些优化程序具体应用后，方案设计已经可以实现自动选优，大大地提高了设计工作的质量和速度。优化设计的电机与一般按经验设计的相比，在性能指标相同的条件下其制造成本或总的运行成本都明显地降低。
除电磁设计程序以外，电子计算机还广泛地应用于与电机设计有密切关系的许多其它计算或分析研究中，如电机的稳态和暂态热计算，临界转速和轴承承载能力的计算、大型零部件的机械计算以及电机瞬变过程的分析和磁场的研究等等。
此外，国外已开始利用电子计算机来作生产性绘图工作，出现了设计计算、打印输出和给出图纸实现全部自动化的自动设计系统。
计算机程序的实际应用分析
目前，生产部门仍较多地使用“分析程序”；但它与“设计综合”已经不能截然分开，两者经常交错在一起。随着优化设计理论和实践的发展，越来越多的优化程序开始实际应用，引起设计人员的重视。
当前，不仅在力求实现设计计算方面的自动化，而且同时注意进一步发挥电子计算机的逻辑功能、存储能力和图象显示功能，以便实现电子计算机辅助设计（CAD)和辅助制造（CAM）。
应用电子计算机设计电机如同解决其它工程技术问题一样，可以分成如下几个步骤；选定目标、数学描述、数值处理、编制程序、数据整理、程序检验和输出结果分析。对于设计电机则应首先确定设计程序的类型。若是优化设计程序，最重要的是明确优化的目标，即明确最优设计的含义；其次是选定优化方法。若是“综合”程序，则必须确定以哪些参数作为主要变量、其变化的范围如何、并确定性能的合格标准及允许偏差。
电机设计的综合程序虽然多种多样，但可以按“开槽”或“不开槽”而分成两大类。这两大类程序在程序设计时会有不同的考虑。一般说来，“开槽”的方案有较多的灵活性，但在程序设计时会稍感困难，往往需要给出各部分磁密的适宜比例才易保证“开槽’成功。“不开槽”的方案考虑起来比前者稍为简便，但是“绕组设计”这个核心问题仍然存在。
对绕组匝数、导线尺寸及排列、读取线规等具体环节的处理仍然是决定整个程序质量的关键。其次，对于电机设计的程序不论是核算的性质或者是优选的程序，计算过程中不可避免的要出现用“尝试法”来确定一些系数和运行性能的情况，如设计异步电动机时的饱和系数、压降系数、效率和起动电流等等。
为使得一个多重循环的程序更加有效和精炼，不仅需要慎重考虑设计的逻辑性，而且要注意通过上机调整来选择有关各量的初值、修正的方法、变化的步长及收敛的准则。同时亦要注意在检验程序的过程中进一步暴露设计人员的愿望与机器的“理解”、“执行”之间的矛盾。
电机设计程序与一般科学计算程序所不同的一个方面是它需要有大量的数据输出，而且这些数据又各自代表着机、热、电、磁等各种含义。因此整理和分析工作是十分重要但相当复杂的，特别是当安排中间输出时，要注意避免输出数据的混淆不清。设计人员对于整个程序的输出情况预先要有周密的考虑，对于各种情况下可能打印输出的数据要适当加以区别。既不要有过多的输出结果，亦不要失掉必要的有参考价值的数据，因为有些“中间数据”对于改进设计和提高程序质量是很有帮助的。
电子计算机在电机设计中应用的时间还不很长，电机设计中遇到的问题又因其千差万别而很难完全使之公式化、规格化；因此不但有系统有条理的全面介绍很困难，就是一个具体设计亦会有各种各样考虑方法和各不相同的设计程序。计算机取代人工计算的过程，是一个人与机不断磨合的提升的过程，完全脱离实践的以机代人不现实，只有通过反复的计算和论证才可以优选出智慧的程序。
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