基于ANSYS Maxwell2D求解异步起动永磁同步电动机齿槽转矩

清心笔记---2020.6.2

永磁电机的齿槽转矩（Cogging torque）是电枢铁心的齿槽与转子永磁体相互作用而产生的磁阻转矩。由于电机定子齿槽的存在，当永磁转子磁极与定子齿槽相对在不同位置时，主磁路的磁导发生了变化。即使电机绕组不通电，由于齿槽转矩的作用，电机转子有停在圆周上若干个稳定位置上的趋向。当电机旋转时，齿槽转矩表现为一种附加的脉动转矩，虽然它不会使电机平均有效转矩增加或减少，但它引起速度波动、电机振动和噪声，特别是在轻载和低速时显得更加明显。为此，在永磁电机设计之中，准确分析齿槽转矩，也是设计工作中重要一环。对于齿槽转矩的分析，目前常用的方法是有限元。以下是个人在学习 ANSYS Maxwell 2D 分析异步起动同步电机时所做的一点笔记，以备后用。

分析所需的模型可以从RM一键导入，也可以在2D中另外建模，但为了将所分析模型接近实际设计要求，一般需要对模型部分结构进行优化，如隔磁桥、磁瓦槽等，修改后需要对修改部分的材料进行重新赋值、网格剖分等设置，这些步骤相对简单，这里就不做记录。本例为减少求解时间，采用1/4（1个极）模型求解；

电机RM模型：

四分之一2D模型：

设定求解转速为1转

激励源设为电流源，赋值为0

求解时间与步长设置：求解时间设为30秒，即1个周期的时间，计算如下：

速度n=1,

频率f=np/60=1×2/60=1/30,

频率周期T=1/f=1/1/30=30

求解步长为0.02；

求解进程略……

求解结果如下：

本例电机为24槽，1个周期的齿槽转矩发生了24次变化：

波形局部放大效果：

总结：基于ANSYS Maxwell 2D 求解永磁电机齿槽转矩，求解精度与网格剖分、求解步长设置有很大关系。

上述笔记仅这个人在学习过程中的一点总结，纯属自娱自乐，如有类同，纯属巧合。