[发明专利]三维虚拟直流无刷电机动态仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态仿真方法，尤其是一种三维虚拟直流无刷电机动态仿真方法，具体地说是一种对三维可视化虚拟直流无刷电机的动态仿真方法，属于计算机辅助设计的技术领域。

背景技术

在近几十年内，随着计算机运算能力的提高，国内外对计算机的辅助设计进行了大量的研究，开发出许多优秀的计算机辅助设计软件。目前，在电机行业，CAD软件已经是电机开发人员不可缺少的辅助工具，它大大地减少了设计人员们的工作量，使人们从以往的繁琐计算中解放出来。

在国外，计算机辅助设计软件主要有美国SolidWorks公司开发的SolidWorks3D软件、美国参数技术公司(Parametic technology Corporation)开发的Pro/Engineer软件、美国Autodesk公司开发的AutoCAD软件、EDS公司开发的UG软件，它们几乎是机械行业中不可缺少的工具。上述计算机辅助设计软件虽然功能强大，但是对于电机的设计来说，它们的针对性不强。

在国内，对电机的辅助设计也进行了大量的研究，其中具有代表性的是浙江大学开发的Visual EMCAD软件，此软件包括了三相异步电动机、单相异步电动机、永磁直流电动、单相串励电动机、永磁无刷直流电动机和开关磁阻电动机的设计。在国内的一些企业中也对电机的辅助设计进行了一些研究，其中包括宁波高新区南牛电机技术有限公司开发的南牛单相串激电机设计软件、南牛外转子三相异步电机设计软件等。虽然它们都是专门针对电机辅助设计的软件，但是使用这些辅助设计软件所得的分析结果都是以二维图形和图表的形式给出，因此其直观性和交互性有限，而且其不能够预先对电机在驱动负载的时运行情况进行动态仿真；不能对辅助设计电机的性能进行有效评价，不利于电机设计的改进，延长了电机设计的时间，增加了电机设计的成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三维虚拟直流无刷电机动态仿真方法，其能够对直流无刷电机的情况进行动态仿真，可视性强，能够进行交互设计，可靠性高。

按照本发明提供的技术方案，所述三维虚拟直流无刷电机动态仿真方法，包括如下步骤：

a、建立直流无刷电机的机理模型：包括直流无刷电机的尺寸、额定转速、定子冲片与转子冲片的类型、直流无刷电机的额定功率、额定电压与额定电流、所述直流无刷电机的数学模型、驱动负载模型与温度变化模型；

b、建立直流无刷电机的三维虚拟现实场景模型：建立直流无刷电机的各个部分及负载的三维模型，并将所述三维模型转换为3ds文件输出；

c、实现虚拟现实场景：根据步骤a中直流无刷电机的机理模型建立直流无刷电机的仿真运算程序模块，所述仿真运算程序模块读取预先建立数据库的信息，对直流无刷电机的机理模型进行仿真计算，并输出直流无刷电机的仿真计算结果；所述数据库包括若干直流无刷电机机理模型的参数和直流无刷电机的运行环境参数；

d、实现虚拟仿真程序的交互：读取步骤b中生成的3ds文件，并生成对应的三维直流无刷电机图形；所述三维直流无刷电机图形利用步骤c仿真计算结果驱动，并对所述三维直流无刷电机进行交互操作，且利用输出设备对三维直流无刷电机的运行进行动态展现。

所述步骤a中直流无刷电机的数学模型为，