基于VisualLisp的直线同步电机CAD系统的研制(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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2.2　电机优化设计模块

电机优化设计实际上就是最优化数学方法以及计算机技术在电机工程领域中的应用。最优化方法众多，目前在电机优化设计方面比较常用的优化方法有：模拟退火算法、遗传算法、混合遗传算法等。

电机优化的数学模型可以归纳为：在满足约束条件ｇｊ(Ｘ)≤0的情况下，求各优化设计变量ｘｉ(ｉ=1，2，…，ｎ)的值，使目标函数Ｆ(Ｘ)的值最大(小)，其中Ｘ=[ｘ1，ｘ2，…，ｘｎ]Ｔ。由此可见，数学模型包括设计变量、约束条件和目标函数3个要素。

对于该套软件，用户可以点击图2的电机参数输入对话框中的“优化”按钮起动优化设计模块。直线同步电机的优化设计界面，如图4所示。优化设置比较灵活，用户可以根据具体需要设置优化设计变量、目标函数、约束条件以及所使用的优化算法。

对于这里的优化对象而言，可以选择单位定子电流产生推力的大小作为优化的目标函数。很明显，该目标函数的值越大越好，但在一般的优化设计中求解的是目标函数的最小值，这时可采用它的倒数作为新的目标函数，即构造直线同步电机优化设计的目标函数为：

式中　Is———定子电流
Fx1———直线同步电机产生的水平基波推力

设计变量是电机优化问题中待定的一组变量，它们的变化决定了目标函数和系统性能的变化。考虑诸多的影响因素，此处选择优化设计变量为：定子铁心宽度、定子槽宽、定子槽高、定子极距。而约束条件包括：(1)气隙磁密Ｂ≤Ｂmax；(2)定子电流Ｉｓ≤Ｉｓmax；(3)定子槽满率Ｓf≤Ｓmax；(4)电机推力Fx1≥Fmin。

使用遗传算法对直线同步电机进行优化计算后，得到的优化结果，如图4所示。最终的直线同步电机设计数据一般都采用数据库方式存储，利用Access建立电机数据库，并将设计结果保存于这一数据库之中。

2.3　自动绘图程序的设计

此计算机辅助设计软件的另一个重要部分就是自动绘图模块。当用户在电机参数输入对话框中输入了完整的参数或者优化设计模块根据要求重新计算出了电机参数之后，绘图程序就得到了绘图的所有关键参数。接着可利用command函数编制AutoLISP程序，以直线、圆弧等方式绘制出直线同步电机的各类冲片图纸，并能附上标注尺寸、形位公差、文字标注等。

自动绘图程序的简要操作方法如下：用户可以直接点击参数输入对话框和优化设计对话框中的绘图按钮，当然也可以在AutoCAD环境下直接键入绘图命令draw，就能调用自动绘图程序。绘图程序会自动加载直线同步电机的设计数据，然后根据其中的相关参数产生电机的各部分图纸，这主要包括定子、转子、励磁部分以及总体结构图纸。自动绘图程序生成的直线同步电机总体结构样图，如图5所示。

3　结束语

利用AutoCAD内嵌的二次开发工具VisualLISP开发了一个专用于直线同步电机的参数化设计系统，并且将其应用于实际直线同步电机的设计。

实践证明，该系统具有简便、易用的优点，应用后的总体效果良好。今后若将其进一步完善，可望用于更广泛的直线电机设计领域。

参考文献：
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