【正文】 一，到目前還沒(méi)有航母級(jí)的企業(yè)。 生產(chǎn)效率的差異 （ 4） 由于原材料、生產(chǎn)設(shè)備的落后，我國(guó)的電機(jī)企業(yè)的生產(chǎn)廢品率約為 10%，而國(guó)外約為 %。 從事電機(jī)設(shè)計(jì)工作的人員要注意貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并注意所設(shè)計(jì)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 在設(shè)計(jì)前和設(shè)計(jì)過(guò)程中，研究人員還應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查研究，聽(tīng)取有關(guān)人員的建議和意見(jiàn)，注意理論與實(shí)踐、設(shè)計(jì)與工藝相結(jié)合。 ②額定電壓：對(duì)交流電機(jī)指線電壓，對(duì)直流電機(jī)指電樞端電壓。 ④額定頻率。 ⑥額定功率因數(shù)。 （ 2）電磁設(shè)計(jì) 本階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書(shū)的規(guī)定，參照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算和方案比較，來(lái)確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。 4 通常，首先根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書(shū)（技術(shù)建議書(shū)）中規(guī)定的防護(hù)型式、安裝方式與冷卻方式，再考慮電磁計(jì)算中所選負(fù)荷的高低來(lái)選取合適的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu) ，繪制總裝配草圖。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在電機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 最近幾十年計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在電機(jī)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。 電機(jī) CAD 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得設(shè)計(jì)人員避免了大量重復(fù)的手工演算，避免了使用經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式，使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段就能預(yù)測(cè)電機(jī)的全部性能，縮短了 產(chǎn)品的試制周期，減少了試制投資。國(guó)內(nèi)許多的電機(jī)制造公司都開(kāi)發(fā)了自己的電機(jī)制造軟件，利用這些軟件，設(shè)計(jì)人員只需要輸入需要設(shè)計(jì)的電機(jī)的具體技術(shù)指標(biāo)，如額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、額定功率、額定轉(zhuǎn)矩等數(shù)據(jù)，軟件就可以根據(jù)設(shè)計(jì)者輸入的數(shù)據(jù)利用程序化的設(shè)計(jì)語(yǔ)言自動(dòng)計(jì)算出所需要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 目前，電機(jī)設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以其優(yōu)越的設(shè)計(jì)性能和極高的設(shè)計(jì)效率已經(jīng)成為電機(jī)設(shè)計(jì)的主流。虛擬開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用三維 CAD 軟件，設(shè)計(jì)產(chǎn)品直接導(dǎo)入 CAE 軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)分析、結(jié)構(gòu)分析、熱與流體分析；導(dǎo)入 CAM 軟件自動(dòng)生成供數(shù)控機(jī)床使用的數(shù)控代碼，為制造工藝設(shè)計(jì)提供零件設(shè)計(jì)的質(zhì)量數(shù)據(jù)。 電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)步驟 （ 1）明確設(shè)計(jì)程序類(lèi)型 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)電機(jī)程序有三種不同的類(lèi)型，即分析設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及電磁場(chǎng)有限元分析。 一般而言，分析設(shè)計(jì)程序比較簡(jiǎn)單，往往容易獲得成功。綜合設(shè)計(jì)的難度往往與綜合程度的高低有關(guān)，有的簡(jiǎn)單的在分析設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加了局部綜合的能力，形成了自動(dòng)選擇繞組線規(guī)綜合、自動(dòng)沖片開(kāi)槽設(shè)計(jì)，可自動(dòng)得到大批方案?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要，先易后難，加以選擇。 Visual 指的是開(kāi)發(fā)圖形用戶(hù)界面（ GUI）的方法，它不需要編寫(xiě)大量的代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只需要把預(yù)先建立的對(duì)象拖放到屏幕的指定位置上， visual basic 會(huì)自動(dòng)生成程序代碼并且封裝起來(lái)。由于 Visual Basic 的強(qiáng)大功能，國(guó)內(nèi)的許多電機(jī)設(shè)計(jì)軟件都 采用 VB 編程。能夠用 visual basic 完成的任務(wù)，用 visual C++也能夠完成。 (3)編寫(xiě)源程序 這是整個(gè)設(shè)計(jì)工作中最重要的一步，這屆關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)工作的成敗。無(wú)論是主程序還是模塊程序，都應(yīng)繪出程序框圖，框圖是編制程序的依據(jù)，同時(shí)又有利于源程序的修改。其次是應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)用戶(hù)界面，一般來(lái)說(shuō)，用戶(hù)界面應(yīng)該是 windows 風(fēng)格，應(yīng)該具有直觀、易學(xué)、易用、容錯(cuò)功能強(qiáng)等特點(diǎn)。用算法語(yǔ)言編寫(xiě)源程序是一項(xiàng)十分細(xì)致的工作，主要根據(jù)程序框圖和原始資料進(jìn)行，同時(shí)又要注意不同的計(jì)算機(jī)對(duì)使用算法語(yǔ)言方面的一些特殊規(guī)定或者限制，選用合適的變量標(biāo)識(shí)符，有直觀性、系統(tǒng)性、規(guī)律性。不要存僥幸心理，要仔細(xì)推敲，只有這樣才能收到事半功倍的效果，使以 后的上機(jī)調(diào)試工作順利進(jìn)行。 6 2 三相異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介 感應(yīng)電機(jī)由于其穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速往往低于同步轉(zhuǎn)速，所以又稱(chēng)異步電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)在工業(yè)上一般都作為電動(dòng)機(jī)，少數(shù)場(chǎng)合下亦可作為發(fā)電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)的主要缺點(diǎn)是，不能經(jīng)濟(jì)得在較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，因此功率因素恒為滯后。 定子鐵心是主磁路的一部分，為減少激磁電流和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在鐵心中產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗，鐵心由厚 的硅鋼片疊壓而成。為了得到較好的電磁性能，大、中型感應(yīng)電機(jī)都采用雙層短距繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是主磁路的一部分，一般由，鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。轉(zhuǎn)子繞組又分為籠型和繞線形兩類(lèi)?；\型感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，是一種經(jīng)濟(jì)耐用的電機(jī) 。 圖 21 籠型電機(jī)轉(zhuǎn)子 7 （ 2）繞線形轉(zhuǎn)子 繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是三相對(duì)稱(chēng)繞組，三相繞組通過(guò)三個(gè)集電環(huán)、電刷引出。 圖 22 繞線形異步電機(jī) 異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) （ 1）電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，由右手定則可知，電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相同，所以與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速 ns ）與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 之差，稱(chēng)為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差 ?n 與同步轉(zhuǎn)速 ns 之比稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率，用 S 表示，即： ssnns n?? 電機(jī)從電網(wǎng)吸收電能，通過(guò)電磁感 應(yīng)，由轉(zhuǎn)子輸出機(jī)械功率，電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 。此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)和電流與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相反，電磁轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⒎聪颍姶呸D(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)，原動(dòng)機(jī)必須給轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械功率，通過(guò)電磁感應(yīng)由定子側(cè)輸出電功率，電機(jī)處 8 于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。此時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割氣隙磁場(chǎng)的相對(duì)速度方向與電動(dòng)機(jī)狀 態(tài)時(shí)相同，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的有功分量與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)時(shí)相同，電磁轉(zhuǎn)矩方向異亦相同。此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)，它一方面從外界吸收 機(jī)械功率，一方面從電網(wǎng)吸收電功率 ，兩者都變成電機(jī)內(nèi)部的損耗。 (2) 定子額定電壓 1NU 指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子繞組應(yīng)加的線電壓。 （ 3）定子額定電流 IN(A) 指電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，輸出功率達(dá)到額定功率，外加電壓為額定電壓，流入定子繞組的線電流。 （ 5）額定轉(zhuǎn)速 Nn 電機(jī)在額 定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，單位為 （ /minr ）。尤其 windows 環(huán)境下 office 實(shí)用軟件的方便使用，使不少熟悉 DOS 軟件開(kāi)發(fā)的用戶(hù)想到自己手動(dòng)設(shè)計(jì)用戶(hù)界面，以滿足各種應(yīng)用程序的需要。為了編寫(xiě) windows 環(huán)境下的運(yùn)行程序，必須建立 相應(yīng)的窗口、菜單、對(duì)話框等各種“控件”，程序的編制也顯得越來(lái)越復(fù)雜。 Visual 意為“可視化的”，指的是一種開(kāi)發(fā)圖形用戶(hù)界面（ GUI）的方法，所以 visual basic 是基于 basic 的可視化的成語(yǔ)設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 Visual basic 最初是由 microsoft公司于 1991 年推出的，剛推出 visual basic 也有缺陷，功能也相對(duì)少一些。 1995 年、1997 年和 1998 年相繼推出的 、 VB 0 和 VB 0，在開(kāi)發(fā)環(huán)境、功能上進(jìn)一步完善和補(bǔ)充 ，尤其在數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面更甚一籌，使得 VB 成為許多程序員首選地編程工具。即使考慮到 VB程序本身編譯和運(yùn)行效率較低的不足，但是它的快捷的開(kāi)發(fā)速度，簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)法，體貼便利的開(kāi)發(fā)環(huán)境， 使得其成為 目前世界上使用最廣泛的程序開(kāi)發(fā)工具之一 。 （ 1） 學(xué)習(xí)版 是 的基礎(chǔ)版，是針對(duì)初學(xué)者學(xué)習(xí)和使用的，包括所有的內(nèi)部控件、網(wǎng)格 、數(shù)據(jù)綁定等控件。 （ 3） 企業(yè)版 的最高版本，除了具有專(zhuān)業(yè)版的所有功能外，還包括一個(gè)backoffice 特殊工具。 VB使用了可以簡(jiǎn)單建立應(yīng)用程序的 GUI系統(tǒng)，但是又可以開(kāi)發(fā)相當(dāng)復(fù)雜的程序。 10 因?yàn)槟J(rèn)的屬性和方法已經(jīng)有一部分定義在了組件內(nèi)，所以程序員不用寫(xiě)多少代碼就可以完成一個(gè)簡(jiǎn)單的程序。程序員在設(shè)計(jì)時(shí)只需要用現(xiàn)有工具根據(jù)設(shè)計(jì)要求直接在屏幕上“畫(huà)”出窗口、菜單、按鈕、滾動(dòng)條等不同類(lèi)型的對(duì)象， 窗體控件的增加和改變可以用拖放技術(shù)實(shí)現(xiàn) ， 一個(gè)排列滿控件的工具箱用來(lái)顯示可用控件（比如文本框或者按鈕） ， 并為每個(gè)對(duì)象設(shè)計(jì)屬性。每個(gè)控件都有自己的屬性和事件。很多的屬性值可以在運(yùn)行時(shí)候隨著用戶(hù)的動(dòng)作和修改進(jìn)行改動(dòng)，這樣就形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的程序 。 (2)事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制 事件驅(qū)動(dòng)是非常適合圖形用戶(hù)界面的編程方式。但在圖形用戶(hù)界面的應(yīng)用程序中，用戶(hù)的動(dòng)作即事件掌握著程序的運(yùn)行流向，每個(gè)時(shí)間都能驅(qū)動(dòng)一段程序的運(yùn)行。這樣的應(yīng)用程序代碼較短，使得程序即易于編寫(xiě)又易于維護(hù)。 （ 4） 結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 VB 具有豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型、眾多的內(nèi)部函數(shù)和結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)，而且簡(jiǎn)單易學(xué)。 (6)OLE 技術(shù) VB 的核心就是其對(duì)對(duì)象的連接與嵌入（ OLE）的支持，利用 OLE， VB 能夠開(kāi)發(fā)集成聲音、圖像、字處理、動(dòng)畫(huà)、 web 等于一體的應(yīng)用程序。 (8)完備的 Help 聯(lián)機(jī)幫助功能 與 windows 環(huán)境下的軟件一樣，在 VB 中，利 用幫助菜單和 FI 的功能鍵，用戶(hù)可 11 隨時(shí)方便得得到所需的幫助信息； VB 幫助窗口中顯示了有關(guān)的示例代碼，通過(guò)復(fù)制、粘 貼操作可獲取大量的示例代碼，為用戶(hù)的學(xué)習(xí)和使用提供了方便。它是設(shè)計(jì)綜合和設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)。 與“設(shè)計(jì)分析”的區(qū)別：它可在規(guī)定的產(chǎn)品性能和技術(shù)條件下，自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸，從而得也可行的設(shè)計(jì)方案。 (3)“設(shè)計(jì)優(yōu)化”程序： 對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題提出明確的數(shù)學(xué)模型，然后依據(jù)現(xiàn)代數(shù)學(xué)的尋優(yōu)理論并采用優(yōu)化方法，自動(dòng)得到較優(yōu)或最優(yōu)方案的程序。因此只能將曲線“離散化”，輸入有限個(gè)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，它們分別和曲線上有限個(gè) 離散點(diǎn)對(duì)應(yīng)，相鄰兩離散點(diǎn)間的數(shù)據(jù)則依人為選定的函數(shù)關(guān)系來(lái)表示，這就是插值法的實(shí)質(zhì)。手算時(shí)可查曲線和圖表中的相應(yīng)值；機(jī)算時(shí)可用線性或拋物線插值代替查曲線或圖表。 ① .線性插值 線性插值的實(shí)質(zhì)就是將整條曲線用分段直線代替。一般而言，取有限個(gè)點(diǎn)就能滿足工程實(shí)踐對(duì)精度的要求。 2,2,110)()(11111??????????????????????njxxxnxxjxxiyyxxxxyxyjnjiiiiii?? ② .拋物線插值 采用拋物線插值時(shí)，設(shè)最靠近插值點(diǎn) x 的三個(gè)插值點(diǎn)的編號(hào)分別為 k,k+1,k+2,則計(jì)算 x 處函數(shù)值 y(x)的拋物線插值函數(shù)為 14 kiikikjij jkjiyxxxxxyyxxxxxxxxyxxxxxxxxyxxxxxxxxxy? ?????? ??????????????????2 232313212322232312132)()())(())(())(())(())(())(()( (2)二 元插值 電機(jī)設(shè)計(jì)中也遇到需要讀取由二元函數(shù)表示的曲線族，即 ),( yxfz? 的 情況。這與手算時(shí)查曲線的規(guī)律一樣。 曲線和圖表的數(shù)學(xué)處理方法之二 —— 公式法 電機(jī)設(shè)計(jì)中要用到很多類(lèi)型的曲線，如果這些曲線都采用插值法處理，將使計(jì)算機(jī)程序變得非常龐雜。這就是曲線的公式化。但是在電子計(jì)算機(jī)如此普及的今天，如果我們又將圖表轉(zhuǎn)化成插值函數(shù)，不光浪費(fèi)時(shí)間精力，而且精度不夠，所以我們需要恢復(fù)公式的原貌。 (2)用相應(yīng)公式模擬曲線 在電機(jī)設(shè)計(jì)所用曲線中，有些不是理論指導(dǎo)的，如硅鋼片磁化曲線；有些雖有來(lái)源但計(jì)算過(guò)份復(fù)雜。公式化的步驟是首 先根據(jù)曲線形狀確定公式類(lèi)型 ，如直線，拋物線，雙曲線等 ；然后用待定系數(shù)法在常用范圍內(nèi)由曲線的已知點(diǎn)求公式的系數(shù)。 15 ① 直線： BxAy ?? ② 拋物線： 2CxBxAy ??? ③ 雙曲線： BxAy? ④ 雙曲線的變型表達(dá)： 如 xBAxy ?? (3)對(duì)原曲線進(jìn)行改造 ① 根據(jù)可靠資料，另找其它曲 線或公式取代原曲線 ② 應(yīng)用數(shù)值解法徹底改變?cè)杏?jì)算方法 計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)中常用的數(shù)值計(jì)算方法 為提高計(jì)算精度并充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能，可利用數(shù)值計(jì)算方法來(lái)改造原有公式。當(dāng)被積函數(shù)能用解析式表達(dá)時(shí)，就沒(méi)有采用數(shù)值積分的必要。設(shè)計(jì)人員要按經(jīng)驗(yàn)作適當(dāng)估算，先給出鐵心長(zhǎng)度、定轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑、槽數(shù)、槽尺寸及繞組型式、匝數(shù)、導(dǎo)線尺寸、接法、并聯(lián)路數(shù)等設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，才能按程序逐項(xiàng) 16 進(jìn)行手算，看各項(xiàng)指標(biāo)能否達(dá)到規(guī)定要求；然后再按經(jīng)驗(yàn)由教育處得出的結(jié)果，調(diào)整給定的數(shù)據(jù)。 需解決的問(wèn)題： ① 曲線與圖表的處理； ② 迭代的處理。 ② 電機(jī)設(shè)計(jì)框圖的編制原則 ⑴ 設(shè)計(jì)邏輯必須簡(jiǎn)明，力求結(jié)構(gòu)緊湊、清晰、層次分明，根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，一般把整個(gè)設(shè)計(jì)分成若干獨(dú)立單元，使得局部參量的調(diào)整不致影響全局。當(dāng)無(wú)法避免若干變量綜合組合時(shí)，應(yīng)做到循環(huán)嵌套層次分明，把調(diào)整效果明顯、牽涉面廣的變量盡量放在內(nèi)層。 ⑷ 框圖或程序的編制可考慮將多次重復(fù)使用的運(yùn)算編成子程序，