3 參數化靜磁場分析

接下來進行參數化靜磁場分析。首先創建第二個Design，通過Ctrl+C復制第一個Design，選擇Project之后通過Ctrl+V粘貼得到新的Design，將新得到的Design命名為02_Parametric。

創建新的Design并命名為02_Parametric

接下來設置邊界條件。首先選擇實體Region，執行RMB>>All Object Edges操作，再執行RMB>>Assign Boundary>>VectorPotential操作，在Vector Potential Boundary窗口，保留0作為數值，并點擊OK。

設置邊界條件

接下來定義材料。通過歷史樹中的名字選擇名字包含“North”的三個實體，執行RMB>>Assign Material操作，在搜索窗口中輸入nd，選擇NdFe30材料，并且點擊View/Edit Materials…按鈕，將該材料的名字重命名為NdFe30_North，并且修改坐標系系統為Cylindrical，同時將R分量的場數值設置為1，并且點擊兩次OK。

定義North材料屬性

重復上述操作，通過歷史樹中的名字選擇名字包含“South”的三個實體，執行RMB>>Assign Material操作，在搜索窗口中輸入nd，選擇NdFe30_North材料，點擊CloneMaterial(s)按鈕，重命名材料名稱為NdFe30_South，并且將R分量的數值修改為-1，點擊兩次OK。

定義South材料屬性

接下來定義Rotor和Stator的材料屬性，類似的，通過歷史樹中的名字選擇選擇Rotor和Stator實體，執行RMB>>Assign Material操作，在搜索窗口中輸入st，選擇材料steel_1008，并且點擊OK。

定義Rotor和Stator材料屬性

最終所有object的排列將會按照材料類型分組，如下圖所示。

object排列

接下來定義轉矩參數AssignTorque Parameter。選擇Stator實體，執行RMB>>Assign Parameters>>Torque…操作。 在Torque窗口，直接點擊OK。

定義轉矩參數Assign Torque Parameter

接下來插入求解Setup。在工程管理窗口中選擇“Analysis”分支，執行RMB>>Add Solution Setup…操作，在General選項卡，設置迭代誤差Percent Error為0.1，在Solver選項卡，設置非線性殘差Nonlinear Residual為1e-6，然后點擊OK。

求解Setup設置

接下來運行仿真分析。在工程管理窗口，展開Analysis分支，選擇Setup1，執行RMB>>Analyze操作，進行求解計算。

執行求解計算操作

接下來檢查網格結果。一旦仿真分析結束，用戶可使用Ctrl+A快捷鍵以選擇所有的實體，然后執行RMB>>Plot Mesh操作，顯示網格結果，在Create Mesh Plot窗口中點擊Done即可。

顯示網格操作

網格結果如下圖所示，可以發現，氣隙附近的自動網格加密，在氣隙附近的能量比較集中。

網格結果

接下來顯示磁力線。用戶可再次Ctrl+A，然后執行RMB>>Fields>>A>>Flux Lines操作，在Create Field Plot窗口點擊Done即可。

顯示磁力線操作

磁力線結果如下圖所示。

磁力線結果

接下來創建模型旋轉的本地變量。選擇6個永磁體和轉子的模型，然后在菜單欄中執行Edit>>Arrange>>Rotate操作，在彈出的對話框中，輸入angle，然后點擊OK。在彈出的Add Variable窗口中，設置Value為0，點擊OK。

創建模型旋轉的本地變量

接下來創建參數化掃描Createthe Parametric Sweep。在ProjectManager中選擇Optimetrics分支，執行RMB>>Add>>Parametric操作。 在Setup Sweep Analysis窗口，點擊Add…按鈕，在Add/Edit Sweep窗口，選擇angle變量。

創建參數化掃描Create the Parametric Sweep

接下來設置掃描起點Start為0deg，掃描終點Stop為40deg，掃描步長Step為0.5deg，然后點擊Add>>按鈕在Options選項卡中，勾選Save Fields and Mesh，以便未來后處理中需要查看場數據，然后在Sweep Definition選項卡，點擊HPC andAnalysis Options…按鈕。

參數化分析設置

然后在HPC配置Configurations選項卡中，點擊編輯Edit按鈕，如果用戶的計算機CPU有4個核心，在選項卡中設置任務數和核心數都是3，如下圖所示。然后在任務分配Job Distribution選項卡中，確保Optimetrics Variations被勾選。最后點擊2次OK。

HPC配置

接下來運行參數化掃描。展開ProjectManager中的Optimetrics分支，并且在ParametricSetup1上執行RMB>>Analyze操作，進行仿真計算。一旦仿真結束，右鍵點擊ParametricSetup1，選擇View Analysis Results，在Profile選項卡，我們可以看到計算的全部過程用了17分鐘10秒。

運行參數化掃描

接下來進行結果查看。右鍵點擊Results分支，執行Create Magnetostatic Report>>Rectangular Plot操作，選擇Families選項卡，點擊省略號按鈕，并且勾選angle變量的Use all values，在Trace選項卡，在primary sweep中選擇angle，在Quantity中選擇Torque1.Torque，并點擊New Report。

結果查看

兩個連續齒之間的齒槽轉矩結果如下圖所示。

兩個連續齒之間的齒槽轉矩結果

為了顯示齒槽轉矩的峰峰值，用戶需要在圖形顯示區點擊右鍵，執行Marker>>Add Marker操作，可以對峰值點進行取點。

標記峰值點

4 總結

本文以一3相6極永磁電機為例，首先介紹了其幾何創建的方法，然后建立了一個2D靜磁場永磁電機的齒槽轉矩分析模型，這個過程是相對簡單的，Maxwell的幾何建模器可使用戶通過簡單的步驟創建參數化模型。如用戶使用UDPs建模，這個建模過程將會更加方便和快速。最后在靜磁場求解器當中，對該電機的齒槽轉矩進行了求解計算并得到了相應結果。

通過靜磁場的求解器，對其進行齒槽轉矩求解計算。為了更加方便及快速計算得到齒槽轉矩結果，用戶需要使用額外的Optimetrics additional license以實現參數化分析。同時為了減少求解時間，用戶需要額外的HPC/DSO additional license。對于每一步掃描，幾何模型都會發生改變，Maxwell也將會創建不同的網格，這些網格的計算誤差也會有所不同(可查看齒槽轉矩結果圖中15deg附近的結果)。

由于齒槽轉矩的計算通常是電機設計的一個初始步驟，而進一步的分析需要使用瞬態求解器，我們建議用戶可使用瞬態分析來計算齒槽轉矩。