《电机设计》课件之七 电子计算机在电机设计中的应用

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

2、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x1xx3内的函数y(x)的插值公式如下： 所谓抛物插值，是拿三个已知函数点来构造函数关系。三、一元插值 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=0 x(i)

3、xx(i+1)?i=i+1按线性插值公式计算y(x)输出结果否是四、二元插值 在设计中，也会遇到读取二元函数表示的曲线族（例如求谐波漏抗中的s，该值既与q 有关也与有关），即z=f(x,y)。对此可以采用两次一元插值的办法予以解决。一元插值可以是线性的也可以是抛物线的。如图所示。x插值步骤如下：0zzyj+1yjyxxixi+1z2z1z(i+1,j)z(i,j)z(i,j+1)z(i+1,j+1)二元插值示意图Y11-3 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、

4、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

5、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，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s；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s。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，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