磁力轴承参数化结构设计研究

    2. 2磁力抽承整体结构布局
   
    磁力轴承零部件众多，且磁力轴承根据实际情况设计所采用的结构布局也不同，设计时所采用的设计理论也有差别，所以设计必须根据需要在初始化时确定磁力轴布局。根据湖北省数字制造重点实验室的设计经验，一般的磁力轴承布局采用两种方案，见图3所示。
   

    在进行参数化设计时，根据不同的模板可设计不同的结构模板库，根据用户选择布局的不用，自动采用不同的结构设计模板库进行后续的设计。这样的设计可解决结构布局不同所带来的设计方式变更问题。
   
    2. 3对磁力轴承核心部件的处理
   
    磁力轴承的核心部件为电机、径向磁力轴承、轴向磁力轴承。电机部分一般都是选购的，设计时可建立电机数据库，在设计中可对电机库进行查找，有相应型号电机则可选择，如无相应型号可根据电机的参数将电机添加进电机数据库中，以达到数据积累的目的。
   
    以径向磁力轴承和轴向磁力轴承为设计的核心，在实际过程中根据实际需要，可能会对结构作出较大的更改。在进行径向和轴向磁力轴承设计时也需要对众多参数进行选择，例如:轴承材料、线圈外径、线圈导线、单边气隙、静态承载力、饱和磁感应强度等。在选择时有些参数是互相关联的，如轴承材料决定了饱和磁感应强度，线圈导线型号决定了线圈的外径等。在设计软件时，也同样采用数据库来记录相应的参数，并建立可选择的材料库，如无合适的材料选择，也可对数据库进行添加。磁力轴承在设计时还有部分参数是不能直接进行选择的，如静态承载力、单边气隙等，这些参数必须由用户输人。
   
    2. 4通用部件处理
   
    在磁力轴承设计中有许多标准件的使用，例如深沟球轴承、螺拴、销等。由于在实际使用过程中，根据分析和仿真结果会对磁力轴承的结构作出相应更改，并需满足装配需要。此部分零件不可能全部由系统自动生成，因此系统采用的是建立标准件库的方案，且此标准件库是可添加和修改的，这样既可满足用户的实际需要，又不会带来系统各部分参数之间的藕合问题。
   
    2.5外壳及其他部件处理
   
    磁力轴承的外壳是个组装件，包括前后传感器支架、电机套筒、左右大端盖、左右小端盖、壳体前后套筒等零件，根据磁力轴承的设计布局不同，外壳结构设计有较大的变动。在实际系统实现的过程中，此部分完成参数化设计实现难度较大，且整个外壳的改动会涉及到众多的零部件重新选择，因此在实现过程中部分多采用用户自行设计。
   
    2. 6总装配实现
   
    由于在设计开始阶段已进行了布局选择，根据布局不同选用不同的模板库，总的装配根据用户的设计自动对模板的各部分零件进行尺寸替换。在总装配模板库中，根据装配的需要，各个零件的模板设计都考虑了配合要求，任何零件的设计尺寸参数改变都不会影响到零件装配之间的关系，因此总装配较易实现。
   
    3磁力轴承参数化设计系统实现
   
    本系统开发时，结构部分的建模平台采用SolidWorks，主要基于以下方面考虑:①磁力轴承的结构设计中基本无复杂曲面建模。② SolidWorks可向下兼容二维工程图，设计完成后可直接出二维工程图。③SolidWorks是一个开放的系统，可以方便地进行后续的有限元分析。. SolidWorks提供了几百个API( Application Program Interface)函数，并且提供OLE(Object  Linking  and  Embedding)和COM ( Component Object Model)接口，用户可使用高级语言工具VB/VC++/DELPHI等对SolidWorks进行二次开发。在系统开发时，本系统采用的开发工具是Visual C++6.0，利用SolidWorks提供的OLE接口进行二次开发。SolidWorks提供了sldworks.tlb等文件，TLB文件是一种OLE(或ActiveX)定义文件，它包括常数、接口(Interface)、类等的定义。通过将TLB文件加人项目，然后在Object Browser中可查看该文件中包括哪些常数、接口、类，而每个类又包括什么方法和属性。通过将sldworks. tlb导人项目，可查看SolidWorks提供的各种接口和智能指针，并调用它提供的函数了。
   
    在VC++6.0中建立整个系统的框架和用户开发界面，图4为电机设计界面图。