ANSYSMaxwell2D求解齿槽转矩的几种方法

ANSYS Maxwell 2D 求解齿槽转矩的几种方法 齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，是高性能永磁电机设计和制造中必须考虑和解决的关键问题。其表现是当永磁电机绕组不通电时，永磁体和定子铁芯之间相互作用产生的转矩，它是永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。 Maxwell 2D 可以有效仿真得出永磁电机电磁方案的齿槽转矩，且方法较多。本文以R17.2 RMxprt 中的自带案例4 极24 槽“assm-1”为模板，介绍 3 种方法。 打开该案例后，首先将系统中的案例另存到工作目录下，然后在 DesignSettings中设置“Fractions 1”，计算并生成 Maxwell 2D 瞬态场算例。复制该算例，将新算例修改为静磁场算例，并分别再复制一次静磁场和瞬态场算例，删除 RMxprt算例，按照图 1 重命名各个算例。 图 1 算例重命名 1 静磁场扫描转子旋转角度 首先选中转子轭和4 个永磁体，做旋转操作，在弹出窗口中设置旋转角度为变量“my_ang”，并定义变量初始值为“0 deg”，如图 2 所示。 图 2 旋转转子 然后选中模型“Band”，在“Parameters” 中定义求解转矩，如图 3 所示。 图 3 定以转矩求解 在“Analysis”中添加 1 个“Setup”，设置迭代精度误差为 0.1%，最后在“Optimetrics”中设置变量“my_ang”的扫描范围为线性步长[0 deg ,20 deg]，步长 0.2 deg，如图 4 所示。 图 4 Optimetrics 扫描范围设置 设置完成后即可求解，求解完成后按照图 5 的设置，查看静磁场分析报告。因为本电机的轴向长度为 65mm，而 Maxwell 2D XY 平面静磁场求解的对象默认长度为1m，因此需要在求解结果中加入“/1000*65”的运算。 图5 结果调用界面 重命名该结果报告为“Cogging_ Torque”，齿槽转矩结果如图6 所示。 图6 扫描转子旋转角度所得齿槽转矩曲线 值得注意的是，RMxprt 一键有限元生成的表贴式永磁体充磁方向为径向充磁，其充磁方向由极坐标定义，即 N 极充磁方向为R 的正方向，S 极充磁方向为R 的负方向，参考坐标系为“Global”坐标。 而实际工程中常常会遇到平行充磁的电机，对于平行充磁最常用的处理方式是建立参考坐标系，永磁体的充磁方向参考特定参考坐标系的 X 轴正方向。而在上述操作中，参考坐标系无法跟随转子旋转，使用本方法分析平行充磁时的结果将是错误的，因此可以利用第 2 种方法分析齿槽转矩。 2 静磁场扫描定子旋转角度 打开“2_Cogging_Torque_MS_Stator”算例，...