基于一鍵設(shè)計理念的先進電機自動設(shè)計分析平臺
現(xiàn)代電機的開發(fā)與設(shè)計正從磁路法設(shè)計步入電磁場設(shè)計分析時代,這對加速開發(fā)過程、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了積極的推動作用,但同時電磁場分析軟件的普及也對廣大工程人員提出了更高的技石料破碎術(shù)要求。本文提出了一鍵設(shè)計的電機自動破碎機械設(shè)計概念,以最大程度地降對輥破碎機低電磁場設(shè)計對工程師的技術(shù)要求,為中國電機設(shè)計工程師提供新的選擇。
隨著電機工業(yè)的慣性振動熱料輸送機發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,電機設(shè)計也步入了新的階段,表現(xiàn)為對于電機設(shè)計精度、設(shè)計周期和設(shè)計成本有了越來越高的要求。傳統(tǒng)基于磁路法的電機設(shè)計方法由于把電磁場的問題簡化為磁路的問題進行電機設(shè)計,必然從精度上滿足不了現(xiàn)代電機設(shè)計的要求,同時企業(yè)也不可避免地陷入樣機試制與測試的繁瑣流程。目前電磁場分析方法的引入極大地豐富了電機設(shè)計的概念和內(nèi)涵,通過有限元分析手段解決了電機設(shè)計的本質(zhì)-電磁場問題,使得設(shè)計人員以最短的周期設(shè)計出性能最好的產(chǎn)品成為可能。但專業(yè)的電磁分析軟件對設(shè)計人員要求高、價格昂貴,無法在廣大電機企業(yè)特別是具有極強創(chuàng)新需求的中小型電機企業(yè)普及應(yīng)用,必須研究新的電機設(shè)計概念與思路以迅速幫助大量電機企業(yè)提高技術(shù)層次和產(chǎn)品競爭力,從而提高企業(yè)的產(chǎn)品附加值和利潤。
圖1:電磁化工振動篩場分析軟件解決流程。
杭州易泰達科技有限公司研究了電機設(shè)計的最新發(fā)展動向,提yzo振動電機出了一鍵設(shè)計(Push Button Design)的電機設(shè)計新概念,提供了新的設(shè)計概念和思路。
現(xiàn)代電機設(shè)計的技微型螺旋喂料機術(shù)背景
目前我國大部分電機企業(yè)每年生產(chǎn)大量的中小型電機并遠銷國內(nèi)外,但實際上在高產(chǎn)量背后是低利自動化輸送設(shè)備潤的尷尬境地,究其原因是產(chǎn)品技術(shù)含量低、企業(yè)技術(shù)層次低,如何有效快速地提高電機產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)能力,以實現(xiàn)從世界工廠到創(chuàng)新中心的革新,從而為企業(yè)的發(fā)展提供更強大的動力,這是每個電機企業(yè)所面臨的普遍問題。
目前一些電機企業(yè)也逐步意識到電磁分析軟件的重要性,也采用ANSOFT、ANSYS等電磁場分析軟件進行電機設(shè)計分析,然而這些軟件的應(yīng)用不僅要求設(shè)計人員具備電機專業(yè)知識,而且還要求設(shè)計人員具有一定的有限元基礎(chǔ)。即便如此,設(shè)計人員也不得不進行繁瑣的操作和計算。圖1為電磁場分析軟件采用的解決流程,可見該流程相當(dāng)繁瑣,設(shè)計人員必須掌握有限元分析的專業(yè)粉料螺旋輸送機知識,并且這些電磁場分析軟件并非專用的電機設(shè)計分析軟件,與企業(yè)的實際生產(chǎn)不能有效結(jié)合,這些都限制了電磁分析軟件在企業(yè)中的應(yīng)用
市板鏈輸送機場的發(fā)展決定了技術(shù)企業(yè)化是企業(yè)生存和發(fā)展的必然選擇,即電機企業(yè)都希望設(shè)計電機研發(fā)技術(shù)是屬于企業(yè)而并非專家所有的,這就對電磁分析軟件和設(shè)計流程有了更高的需求。首先該軟件技術(shù)門檻低,從而降低對設(shè)計人員的技術(shù)依賴;其次希望通過先進的電機設(shè)計軟件和流程把設(shè)計知識固化,從而最大程度降低技術(shù)人員流動對企業(yè)研發(fā)的影響。
電磁場分析是電機技術(shù)發(fā)展的必然選擇,但繁瑣的流程和專業(yè)的有限元知識對廣大工程設(shè)計人ZSG系列高效重型振動篩員提出了挑戰(zhàn),這也是我國電機行業(yè)面臨的一大技術(shù)難題。
圖2:一鍵設(shè)計概頁巖破碎機念示意圖。
一鍵設(shè)計概念的電機自環(huán)錘破碎機動設(shè)計分析平臺
要解決目前出現(xiàn)的電磁分析軟件在電機企業(yè)應(yīng)用的難題,必須采用先進的解決概念和流程。目前先進的電機電磁軟件解決方案為磁路分析+電磁分析軟件的組合,這一方面利用磁路分析簡潔振動篩分機械快速的優(yōu)點,通過參數(shù)化分析和優(yōu)化設(shè)計等手段迅速幫助設(shè)計人員縮小求解區(qū)間,得到電機設(shè)計初步方案;另一方面利用電磁分析軟件精度高的優(yōu)點,對于磁路設(shè)計的初步方案進行高精度有限元分析,同時可實現(xiàn)電機在任意工況下的性能測試,如空載、過載、額定負(fù)載下的性能分析,設(shè)計人員可實現(xiàn)精確的電機設(shè)計樣機性能預(yù)測和把握,從而最大程度減小樣機試制與測試次數(shù),提高設(shè)計效率。這方面的典型代表為ANSOFT公司的RMxprt+Maxwell 2D/3D軟件、magsoft及其兄弟公司的Speed+Flux 2D/3D,而ANSYS軟件由于缺乏前端磁路設(shè)計軟件,實現(xiàn)電機設(shè)計分析的完整流程相對難度更大。但這些軟件操作繁瑣(圖1)、對技術(shù)人員要求高、價格昂貴,這些都使得國內(nèi)電機企業(yè)望而卻步,同時作為國外軟件與國內(nèi)電機廠商的實際生產(chǎn)缺乏緊密聯(lián)系。
杭州易泰達科技有限公司的電機設(shè)計技術(shù)專家在總結(jié)電機設(shè)計流程和國外電磁分析軟件的基礎(chǔ)上,提出了一鍵設(shè)計的電機設(shè)計新概念。圖2為基于該設(shè)計概念的電機設(shè)計流程與目前電磁場分析軟件設(shè)計流程的對比圖。圖中可見,目前商用有限元電磁場分析軟件解決電機設(shè)計分析問題的步驟相當(dāng)繁瑣,并且由于這些軟件并非面向電機設(shè)計的專用軟件,所以為了得到電機的性能曲線,如機械特性曲線,往往要經(jīng)過多次迭代運算才可實現(xiàn)電機性能的破碎機完整分析。而在一鍵設(shè)計設(shè)計概念中,通過內(nèi)嵌的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分模塊和集成的電機分析模塊,設(shè)計人員只需根據(jù)設(shè)計指標(biāo)和要求點擊相應(yīng)的按鍵,軟件即可自動幫助設(shè)計人員完成電磁場分析和電機優(yōu)化設(shè)計,這一先進的設(shè)計理念完全摒棄了目前電磁分析軟件的繁瑣解決流程,在自動完成電機電磁分析的同時極大的提高設(shè)計人員的設(shè)計效率。
圖3:Easi Motor Flow 軟件界面。
基于一鍵設(shè)計概念推出的電機自動設(shè)計分析平臺—Easi Motor Flow,圖3所示為軟件流程化的設(shè)計界面。Easi Motor Flow針對電機設(shè)計提供了磁路設(shè)計+有限元磁場分析的完整解決流程和高效設(shè)計思路,其多層次求解平臺如圖4所示。Easi Motor Flow的特點可表示為以下幾點:
高效。提供電機設(shè)計完整的解決流程,包括電機設(shè)計、電磁分析、運行測試及各種工況下的性能分析,還可提供瞬態(tài)試驗結(jié)果(包括空載試驗、負(fù)載試驗、堵轉(zhuǎn)試驗等)、氣隙磁密以及各種電磁場結(jié)果(磁力線分布和磁密分布)。圖5為Easi Motor Flow分析三相感應(yīng)電機額定負(fù)載下起動時電機性能曲線和磁場分布圖。
圖4:Easi Motor Flow多層次求解平臺。
圖5:電機負(fù)載起動試驗。
圖6:有限元網(wǎng)格剖分和分析結(jié)果。
精確。基于有限元電磁場的電機性能分析,完全滿足工程計算精度需求,減少設(shè)計周期和成本。圖6為軟件內(nèi)嵌的網(wǎng)格剖分模塊及有限元分析結(jié)果。
與實際生產(chǎn)相關(guān)。針對國內(nèi)電機企業(yè),Easi Motor Flow可直接生成電機性能計算報表、生產(chǎn)所需的圖紙、繞組連接圖等,從而實現(xiàn)電機企業(yè)設(shè)計與生產(chǎn)的無縫連接。
技術(shù)門檻低。設(shè)計人員經(jīng)過簡單的培訓(xùn)既可操作,最大程度降低對設(shè)計專家的依賴,實現(xiàn)技術(shù)企業(yè)化。簡單易用的軟件平臺極大地減少了企業(yè)的培訓(xùn)周期和成本,設(shè)計人員可迅速掌握軟件的使用,并使其盡快融入企業(yè)研發(fā)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。
作者:陸天雄
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杭州易泰達科技有限公司
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