Design of a 3D configuration model for electric motors

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014-11-24
Department
Major/Subject
Koneensuunnittelu
Mcode
K3001
Degree programme
Konetekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
116
Series
Abstract
Synchronous motor is a tailor made product of ABB and its mechanical design can take up to several months of time. A need of simplified layout model of motor in the beginning of design process has emerged in the department of synchronous machines. Design work of synchronous machines is performed by utilizing computer aided design. Development of computer aided design software has enabled automated creation of 3D models. Applications, which create 3D models automatically, can be called also as 3D model configurators. The main objective of this thesis was to research, how 3D model configuring could be utilized in creation of layout models. 3D model configurator was to be created and implemented for selected synchronous motor types. Main dimension drawing of motor was also needed to be created based on the configured layout model. The available design tools for the task were CAD software NX 8 and I-Deas as well as PDM software Teamcenter. Different 3D modeling and assembly creation techniques were studied thoroughly. Also available design tools and their features were researched. Knowledge was gained by utilizing existing literature, interviews of experts and by experimenting. Geometric data exchange methods were discovered for utilization of I-Deas models and for ensuring smooth delivery of configured layout models. As a concrete result of this thesis, two separate 3D layout model configurators were created for selected synchronous motors. Modeling was performed in NX, but also multiple I-Deas models were utilized with the aid of STEP data exchange method. The configurable assembly was created in NX and a skeleton model was utilized to provide more robust method of constraining component models. Different user interfaces were researched and finally Options & Variants tool in Teamcenter was selected for this purpose. As a new configuration is created, user inputs values for options in Teamcenter. These option values define parameters for models in NX and also which component models are included in the configured structure. Created configurators proved to be effective in creating necessary layout models and main dimension drawings.

Tahtisähkömoottori on ABB:n asiakasräätälöity tuote, jonka projektikohtainen mekaniikkasuunnittelu voi kestää useiden kuukausien ajan. Tahtikoneet-yksikössä on tullut ilmi tarve yksinkertaistetulle 3D-tilavarausmallille jo suunnitteluprosessin alkuvaiheessa. Tahtimoottoreiden suunnittelu tapahtuu tietokoneavusteista suunnittelua hyödyntämällä. Tietokoneavusteiset suunnitteluohjelmat ovat kehittyneet merkittävästi ja nykyiset ohjelmat tukevat tehokkaasti myös automatisoitua 3D-mallien luontia. Malliautomaatteja kutsutuaan myös 3D-mallikonfiguraattoreiksi. Tämän diplomityön ensisijainen tarkoitus oli tutkia, kuinka 3D-mallikonfigurointia voitaisiin hyödyntää tarvittavien tilavarausmallien luomiseen. Työn tarkoituksena oli luoda 3D-mallikonfiguraattori valituille tahtisähkömoottorityypeille. Vaatimuksena oli myös, että konfiguraattori tuottaa 3D-malliin pohjautuvan päämittakuvan koneesta automaattisesti. Työn toteuttamiseen oli käytettävissä suunnitteluohjelmat NX 8 sekä I-deas ja lisäksi tuotetiedonhallintajärjestelmä Teamcenter. Eri 3D-mallinnustekniikat sekä käytettävissä olevat suunnittelutyökalut tutkittiin perusteellisesti. Tietotaitoa kerättiin saatavilla olevaa kirjallisuutta hyödyntäen, asiantuntijoita haastatellen sekä työkaluja itsenäisesti testaamalla. Myös erilaiset malliformaatit tutkittiin, jotta olemassa olevia I-Deas-malleja pystyttiin hyödyntämään konfiguraattorin rakentamisessa ja jotta konfiguroitu tilavarausmalli saataisiin välitettyä eteenpäin sitä tarvitseville tahoille. Diplomityön konkreettisena tuloksena saatiin aikaiseksi kaksi erillistä 3D-tilavaraus- sekä päämittakuvakonfiguraattoria valituille tahtimoottoreille. Mallinnustyö toteutettiin NX:llä, mutta myös useita I-Deas malleja hyödynnettiin STEP-tiedonsiirtoformaatin avulla. Konfiguroituva kokoonpano luotiin NX:ssä ja osat paikoitettiin luotettavasti skeleton-mallin avulla. Erilaisia käyttöliittymävaihtoehtoja tutkittiin ja lopuksi päädyttiin valitsemaan Teamcenterin Options & Variants -työkalu. Uutta konfigurointia luotaessa käyttäjä asettaa arvot luoduille optioille. Kyseisten optioiden arvot määrittävät mallien parametrit NX:ssä sekä sen, mitkä kokoonpanon osat sisällytetään konfiguroitavaan rakenteeseen. Luodut konfiguraattorit osoittautuivat tehokkaaksi keinoksi tuottaa tarvittuja tilavarausmalleja sekä päämittakuvia.
Description
Supervisor
Pietola, Matti
Thesis advisor
Riikonen, Heikki
Keywords
CAD, 3D modeling, configuration model, parametric modeling, NX, teamcenter
Other note
Citation