SolidWorks和Excel在变压器铁心设计中的应用

    随着计算机技术的发展，传统的二维CAD代替了绘图板，提高了绘图效率，但对产品设计改进分析并没提高，而三维软件能够参数化设计，构建三维实体产品模型，以模型为基础，进行产品装配和干涉检查，对重要零件进行分析，优化设计。是市场上普遍流行的一种三维软件，其功能强大，完全能满足变压器参数化设计，系列化设计。

    变压器的发展促进了设计标准化的提高，标准结构的定型，变压器产品开发和设计过程中借用、通用的部分越来越多，这样为了提高设计效率，就得进行标准化、系列化设计。一般进行系列化设计都需要购买专业的软件设计模块，价格昂贵，操作复杂。对变压器设计来说与基本的办公软件Excel结合就可以实现。

1 基于变压器铁心三维参数化系列化设计方法

    现在铁心三维设计已有多种方法，例如按变压器铁心柱中心线绘制好一个框架，再绘制铁心截面，截面中心穿过中心线，用的扫描命令，可以完成。但每次都要绘出铁心截面，而且生成的模型与真实铁心有一定的差别，真实的铁心是一片片硅钢片叠积而成，按真实片型拉伸叠积会重复参数较多，而且工作量大。有没有又真实表达整个铁心加工过程，又能提高效率的呢？那就要把铁心设计过程做成一个系统，进行参数化，系列化设计。

    大部分变压器设计人员都用Excel做变压器设计单，易学、实用。设计单中已经算好电磁计算，同时也决定了铁心的直径、片宽和叠厚，这些与 有序的结合就可以实现铁心模型的参数化、系列化生成。

    在变压器设计中，标准结构决定了铁心片形的形状，铁心都是由几种有规律片形叠积而成，这有利于铁心系列化设计。把铁心片形作为基础模型，铁心片形进行参数化处理，铁心片型的几何形状一般比较简单，由梯形、平行四边形等基础图形组成，容易绘制和约束。铁心片几何图形以 里的垂直、平行和角度等约束条件就可约束。铁心几何图形确定后，用尽量少的参数确定产品中可变的尺寸，尺寸间给予一定的关系，这样尺寸参数变化时就可以自动生成新的模型。以铁心第一级片形为例，把第一级的几种片形做出后，在装配环境中组装成铁心第一级，并以配合关系装配，片宽变化时，生成的铁心第一级模型也会变化尺寸。最后把各级的模型用配合关系组装成一个铁心体，在参数化建模过程中，草图中的约束条件和在装配环境中的装配关系很重要，只有合理的关联性，才能使模型正确自动地更新。

    在创建片形时会发现每个片形有好多级，每级都要建模很繁多，而且占用很多计算机内存，名称多，不易查找。解决这个问题只要用中的系列化零件设计表就可以。建好片形模型后，在“插入——系列化零件设计表”中，创建一个Excel表，将控制的参数尺寸名称与表格相链接，在参数尺寸下输入各级的参数值，保存后会自动生成各级的配置。各级的配置组装的铁心就是各级的模型，这些模型组装成一个铁心体，但每次铁心设计修改系列化零件表中的参数值还是很麻烦。如果把这个表格里的数值与变压器设计单中铁心参数链接起来，就可以实现根据设计单中的铁心参数值变化，自动变化模型，省去很多中间的步骤。这是很容易实现的，设计单大部分还是电子表格编辑的，设计单完成后，铁心参数也确定下来。只要在Excel表中编个小程序，铁心参数值可以直接链接各表格，生成各个片形的长度、厚度，各个片形的长度、厚度与铁心模型的各个对应参数链接，就完成了设计单，可以生成新的铁心模型。整个设计流程如图1所示。