盘式无铁心永磁直流电机虚拟样机开发平台初探

盘式无铁心永磁直流电机虚拟样机开发平台初探

华中科技大学硕士学位论文
姓名：杨瑞鹏
申请学位级别：硕士
专业：电机与电器
指导教师：辜承林
2011-01-07

摘  要
随着科学技术水平不断提高，生产和生活的节奏也在同时大幅加快，这样就使得任何一个新产品的研发必须相应的提高效率缩短周期，以适应瞬息万变的用户需求和市场竞争。在这个背景下，许多产品的传统研发方法已经逐渐显露出它们的弊端，再难以适应如今快速高效的社会。为解决低下的设计研发手段与日益增长的多样化需求，有必要发展一种全新的基于计算机技术的产品开发方法，即虚拟样机技术。利用虚拟样机技术，可以将一个新产品的设计方案数字化呈现于计算机中，通过数学模型对其各种属性进行仿真，从而构建出一套无纸化、快速高效的开发方法。
多年以来，电机本体的设计方式都没有根本上的改进，存在着设计流程分散、过程抽象不直观、重复工作较多等缺点。这些不足导致了整体设计效率不高，一个新型电机方案从开始到最终定案往往需要很长的周期。本文在深入学习了解虚拟样机技术的基础上，尝试探索出一个利用该技术提高电机研发效率、加快研发速度的方法。
本文首先分析了虚拟样机技术的发展现状和其特点，接着探讨该技术的实现要点，最后提出了以三维CAD软件SolidWorks为基础，结合Matlab仿真功能的电机虚拟样机开发平台。该平台主要实现电机设计的完整流程，包括：电机零部件的三维CAD建模，电机装配及演示，电机的运动仿真以及虚拟实验验证评估。
本文以盘式无铁心永磁直流电机为研究对象，对虚拟样机应用于电机设计进行探讨，阐述了电机虚拟样机结构参数化设计的实现方法，并对电机的模拟真实装配过程进行分析，最后进行了电机运动仿真、工作过程和性能测试等环节的研究，实现了电机的虚拟实验功能。因为电机虚拟样机平台涉及面较广，应用了多种比较复杂的软件和功能，所以如何稳定高效地存储各种设计参数也是本文讨论的重点之一。

关键词：虚拟样机  盘式电机  SolidWorks  参数化设计  Matlab