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盘式电机 maxwell 电磁仿真模型 双转单定结构，halbach 结构，双定单转 24 槽 20 极，18槽 1 2 极，18s16p（可做其他槽极配合） 参数化模型，内外径，叠厚等所有参数均可调整 默认模型仅作学习用，未做商业化优化 全模型和周期性模型都有 其他结构也可做 最低maxwell2021r1 版本

一、教程概述

本教程基于Ansys Maxwell 2022R1版本，详细讲解双定单转24槽20极盘式电机电磁仿真模型的安装、参数调整、仿真设置、结果查看与优化流程，适用于电机研发工程师、仿真工程师及相关技术人员，旨在帮助用户快速掌握模型使用方法，完成电机电磁性能仿真分析。

二、前期准备

（一）软件环境要求

1. 操作系统：Windows 10/11 64位专业版（推荐安装最新系统更新）
2. 仿真软件：Ansys Electronics Desktop 2022R1（需完整安装Maxwell 3D模块，建议激活正版授权）
3. 硬件配置：CPU≥Intel i7-12700H/AMD Ryzen 7 5800H，内存≥32GB（瞬态仿真建议64GB），硬盘≥500GB SSD（用于存储仿真文件与临时数据），显卡≥NVIDIA RTX 3060（支持CUDA加速，提升网格划分与求解速度）

（二）模型文件准备

1. 从指定路径（如F:\BaiduNetdiskDownload\盘式电机 maxwell 电磁仿真模型...）获取模型文件，核心文件为24s20ppanshi2022r1.aedt
2. 检查文件完整性：确保模型文件夹中无缺失关联文件（如材料库、脚本文件），若存在损坏需重新下载或拷贝

三、模型导入与界面熟悉

（一）模型导入步骤

1. 启动Ansys Electronics Desktop 2023R1，进入主界面后点击左上角“File→Open”
2. 在文件浏览器中找到24s20ppanshi2022r1.aedt文件，选中后点击“Open”，等待模型加载（加载时间约1-3分钟，取决于硬件性能）
3. 加载完成后，在左侧“Project Manager”面板中展开项目结构，可看到“Definitions”（材料、符号定义）、“Maxwell3DModel”（3D模型核心）等关键节点

（二）核心界面介绍

四、参数调整详解

模型支持全参数化调整，可根据设计需求修改电机尺寸、电磁参数，步骤如下：

（一）全局参数调整

1. 在“Project Manager”中展开“Maxwell3DModel→24s20pallfz→Model Setup→Properties”
2. 双击“Properties”进入参数编辑界面，可看到所有可调整参数，核心参数调整示例如下：
   -尺寸参数：若需将电机外径（do）从200mm改为220mm，直接在“do”行的“Value”列输入“220mm”，点击回车确认
   -电磁参数：若需将额定电流（irms）从150A改为180A，在“irms”行输入“180A”
   -槽极配合：若需将24槽20极改为18槽12极，分别修改“slot”为18、“poles”为12（需确保槽极配合满足电机设计原则，如槽极数互质）
3. 参数修改完成后，点击界面上方“Update Design”按钮，模型将自动更新几何结构（更新时间约2-5分钟，取决于参数修改范围）

（二）材料参数调整

1. 若需更换定子铁芯材料，在“Project Manager”中展开“Definitions→Materials”，右键点击目标材料（如35CS300testrevise_40C），选择“Edit”
2. 在材料编辑界面可修改：
   -磁性能：点击“permeability”节点，可添加/删除BH曲线数据，调整材料磁化特性
   -损耗参数：在“corelosskh”“corelosskc”等行修改铁损系数，适配不同牌号电工钢
3. 材料修改完成后，点击“OK”保存，返回主界面后需重新“Update Design”使修改生效

（三）几何部件单独调整

1. 若需单独调整某一部件（如磁钢厚度），在3D建模窗口选中磁钢部件（pm_up），右侧“Property Editor”将显示其属性
2. 找到“Thickness”（厚度）相关参数，直接修改数值（如从6mm改为8mm），点击回车后模型实时更新

五、仿真设置与求解

（一）求解类型确认

1. 在“Project Manager”中展开“Maxwell3DModel→24s20pallfz→Analysis Setup”
2. 双击“Setup1”进入求解设置界面，确认“Solution Type”为“Transient”（瞬态仿真），该类型可分析电机动态电磁性能（如转矩脉动、瞬态电感）
3. 若需进行静态仿真（如静态磁密分布），可点击“Solution Type”下拉菜单，选择“Magnetostatic”，并重新配置相关参数

（二）边界条件设置

1. 瞬态仿真默认边界条件为“Open Boundary”（开放边界，模拟电机在空气中的运行状态），若需修改：
   - 在“Analysis Setup”中点击“Boundaries→Assign→Open Boundary”
   - 在3D窗口中选中模型外表面，点击“OK”确认，完成边界重新赋值
2. 若需添加温度边界（如定子铁芯温度约束），点击“Boundaries→Assign→Temperature”，输入目标温度（如80℃），选中定子部件即可

（三）求解参数配置

1. 在“Analysis Setup”界面点击“Solve Parameters”，设置关键求解参数：
   -End Time（仿真结束时间）：建议设置为1个电周期（公式：T=60/(r_speed×poles/2)），如转速100rpm、20极时，T=60/(100×20/2/60)=0.36s，输入“0.36s”
   -Time Step（时间步长）：建议设置为电周期的1/50~1/100，如0.36s/60=0.006s，输入“0.006s”
   -Max Iterations（最大迭代次数）：默认50，无需修改，若仿真不收敛可适当增大至100
2. 点击“OK”保存求解参数，返回主界面

（四）启动仿真求解

1. 在“Analysis Setup”界面点击上方“Solve”按钮，弹出“Solve Setup”确认窗口
2. 勾选“Save Project Before Solving”（求解前保存项目），点击“OK”启动仿真
3. 仿真过程中可在“Solution Progress”窗口查看进度（如网格划分进度、迭代步数），仿真时间取决于模型复杂度与硬件性能，24槽20极模型完整瞬态仿真约需1-3小时

六、仿真结果查看与分析

仿真完成后，可在“Results”节点查看关键性能指标，常用结果分析方法如下：

（一）气隙磁通密度分析

1. 在“Project Manager”中展开“Results→Create Field Plot→Flux Density→Magnitude”
2. 在弹出窗口中，“Location”选择“Air Gap”（气隙区域），“Quantity”选择“B_Magnitude”（磁通密度幅值），点击“OK”
3. 生成气隙磁通密度云图，可直观查看气隙磁密分布，正常设计中磁密幅值应在1.2-1.8T（根据材料饱和特性调整），若局部磁密过高（如超过1.8T），需减小磁钢厚度或增大气隙

（二）电磁转矩分析

1. 展开“Results→Create Report→Rectangular Plot”
2. 在“Report Type”中选择“Transient”，“X-Axis”选择“Time”（时间），“Y-Axis”选择“Torque→Electromagnetic Torque”（电磁转矩），点击“New Report”
3. 生成转矩-时间曲线，可查看平均转矩、转矩脉动：
   - 平均转矩：右键点击曲线，选择“Calculate→Average”，可得到平均转矩值（如200N·m）
   - 转矩脉动：计算（最大转矩-最小转矩）/平均转矩×100%，正常设计中应控制在5%以内，若脉动过大，可调整磁钢极弧系数（arc）或优化槽型尺寸

（三）损耗分析

1. 展开“Results→Create Report→Tabular Report”
2. 在“Quantities”中勾选“Copper Loss”（铜损）、“Core Loss”（铁损），点击“Generate Report”
3. 生成损耗数据表，可查看不同部件的损耗值（如定子绕组铜损500W、铁芯铁损300W），若损耗过高，可通过增大导线截面积（降低铜损）、选择低损耗电工钢（降低铁损）优化

七、结果导出与报告生成

（一）结果数据导出

1. 对于曲线结果（如转矩曲线），右键点击曲线，选择“Export→Export Data”
2. 在导出窗口选择保存路径，设置文件格式（支持CSV、TXT），点击“Save”，数据可用于后续Excel分析或其他软件处理
3. 对于云图结果（如磁密云图），右键点击云图，选择“Export→Image”，可保存为PNG、JPG格式，分辨率选择“High”（高分辨率）

（二）仿真报告生成

1. 在Ansys Electronics Desktop主界面点击“Tools→Generate Report”
2. 在报告设置窗口勾选需包含的内容（如模型参数、求解设置、关键结果曲线、云图）
3. 选择报告格式（HTML、PDF），设置保存路径，点击“Generate”，自动生成完整仿真报告，可用于设计汇报或归档

八、常见问题与解决方案

九、注意事项

1. 软件兼容性：模型仅支持Ansys Maxwell 2022R1版本，其他版本可能存在参数关联错误，不建议跨版本使用
2. 硬件资源：瞬态仿真对硬件要求较高，求解过程中建议关闭其他占用CPU/内存的软件，避免仿真中断
3. 参数合理性：修改槽极配合、气隙等关键参数时，需遵循电机设计理论（如气隙一般不小于0.5mm，避免定转子摩擦）
4. 结果验证：仿真完成后，建议对比理论计算值（如基于磁路法的转矩估算值），验证仿真结果合理性，若偏差过大，需检查模型参数设置

盘式电机 maxwell 电磁仿真模型 双转单定结构，halbach 结构，双定单转 24 槽 20 极，18槽 1 2 极，18s16p（可做其他槽极配合） 参数化模型，内外径，叠厚等所有参数均可调整 默认模型仅作学习用，未做商业化优化 全模型和周期性模型都有 其他结构也可做 最低maxwell2021r1 版本