《电机设计》课件之七电子计算机在电机设计中的应用

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1、第十一章电子计算机在电机设计中的应用§11-1概述LefbT1Di1实例讨论利用计算机进行电机设计的程序可以分成以下三种类型：1、设计分析；设计人员事先将估计好的若干设计参量，交给计算机，按规定的程序步骤计算产品性能。对计算结果的评价及设计方案的调整则由设计者决定。2、设计综合；计算机根据给定的性能要求，自动地选择适当的技术参数和结构尺寸，从而得出可行的设计方案。即由计算机决定电机各设计参量的程序。3、设计优化；对设计问题提出明确的数学模型，依据数学寻优理论及优化方法，自动获得较优或最优的设计方案。目前

2、应用较多的是“设计分析”§11-2曲线和图表的数学处理方法之一—插值法对于有y=f(x)的函数关系的一条曲线，只提供有限个对应数据，例如铁心的磁化曲线BFe=f(HFe)。如果要得到两相邻的离散点之间的数据，则必须依据人为构造出的函数关系来确定，这就是插值法。一、线性插值x0yxixi+1yiyi+1xy二、抛物插值若已知曲线上顺序的三个点，x1，x2，x3及其所对应的函数y1，y2，y3，则计算在区间x1

3、插值电机设计中有许多曲线和图表，都是一元函数，例如磁化曲线BFe=f(HFe)、感应电机的饱和系数等。采用计算机计算函数值替代查曲线或图表，程序框图如下：输入数据xi=0x(i)

4、+1z2z1z(i+1,j)z(i,j)z(i,j+1)z(i+1,j+1)二元插值示意图Y§11-3曲线和图表的数学处理方法之二—公式化采用插值办法处理曲线，需要占用较多的计算机内存。如果有可能找出函数关系式y=f(x)来表达原曲线，那么可以节省内存，又可使程序简单。一、恢复使用原始公式例如在三相60°计算谐波漏磁导系数∑s的曲线是源于以下公式：二、用相应公式模拟曲线对硅钢片磁化曲线、其它计算过份复杂的曲线可以用较为简单又较为精确的公式替代，称为公式化。公式化的步骤是：先根据曲线形状确定公式类型，然后

5、用待定系数法在常用的范围内由曲线上的已知点求公式的系数。(一）直线令函数为：y=A+Bx，其中A、B为待定系数，取直线上的已知两点(x1，y1)及(x2，y2)代入该式得：（二）抛物线令方程为y=A+Bx+Cx2，其中A、B、C为待定系数，由曲线上使用范围内的已知三点(x1，y1)，（x2，y2），（x3，y3）数据代入该式得方程：（三）双曲线（四）双曲线的变型表达应用于磁化曲线的表达。（五）曲线的分段处理用二个或二个以上的表达式来描述一条曲线。例如对磁化曲线，先作分段处理，然后根据每一段曲线外形特征，

6、选用相应的表达式。对磁化曲线分段公式化处理§11-4计算机辅助设计中常用的数值计算方法概述用数值计算的方法来改造原有的计算公式。例如，计算槽形比较复杂的槽比漏磁导λs；计算饱和时的齿槽并联磁路等。一、数值积分介绍数值积分中的最简单的梯形法。等式右边是每个小区间的面积之和。所谓梯形法就是将每个小区间面积近似地表示为梯形面积。如图所示。于是有：用数值积分的方法可以计算出一般槽形的比漏磁导λs。公式为：二、解非线性联立方程组在电机设计中会遇到求解非线性方程组的情况。例如，当齿部视在磁密Bt’数值大于1.8T，

7、于是就有部分磁密通过槽部，而使齿中的实际磁密Bt比Bt’小。求齿部磁密Bt，归结为求下列非线性方程组。该方程组有两个未知量Bt和Ht。可以采用作图的办法来求解，但精度较低，又比较麻烦。而用数值方法可以获得满意的结果。（一）迭代法迭代法的原理及过程如图所示。H0B1234567相应的程序框图如下：否是(二）对分法所谓“对分法”，本质上也是一种迭代法。先将被求解的方程作变形：为了求F（Bt）=0的解，还要确定根所在区域。设根所在区域为[BM，BN]，则求解步骤是：求解过程如图所示：程序框图如下：是否否是