EasiMotorOnlinehalbach磁環(huán)仿真EasiMotorOnlinehalbach磁環(huán)仿真杭州麥科斯韋網(wǎng)絡(luò)科技有限公司2025年3月目錄85201.引言 引言Halbach磁環(huán)是一種基于Halbach陣列原理設(shè)計的永磁體結(jié)構(gòu)，通過特定方向的磁化排列，可在單側(cè)顯著增強磁場強度，同時在另一側(cè)削弱磁場泄露。其核心原理是利用相鄰磁塊磁化方向的連續(xù)旋轉(zhuǎn)（如0°、90°、180°、270°），形成閉合環(huán)路，從而在環(huán)內(nèi)或環(huán)外實現(xiàn)高度聚焦的磁場分布。圖STYLEREF1\s1-SEQ圖\*ARABIC\s11不同連續(xù)變化角度的halbach陣列圖示該結(jié)構(gòu)在電機(jī)、磁軸承、粒子加速器及磁懸浮系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用。例如，在永磁同步電機(jī)中，Halbach磁環(huán)可提升氣隙磁密均勻性，降低鐵損；在磁懸浮裝置中，其非對稱磁場特性能夠有效減少外圍漏磁，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。一體充磁Halbach與分塊陣列Halbach的區(qū)別1.結(jié)構(gòu)與制造方式一體充磁Halbach：-磁環(huán)由單一連續(xù)磁性材料構(gòu)成，通過特殊工藝（如分段充磁技術(shù)）直接對整個環(huán)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁化，形成連續(xù)的磁化方向分布。-制造難點：需高精度控制充磁設(shè)備的磁場方向，技術(shù)難度較高，尤其對復(fù)雜磁化模式（如多極充磁）的實現(xiàn)要求嚴(yán)格。分塊陣列Halbach：-磁環(huán)由多個獨立的永磁塊（如扇形或矩形磁鋼）拼裝而成，每個磁塊單獨充磁后按特定方向排列組合成環(huán)。-制造特點：工藝相對簡單，可通過標(biāo)準(zhǔn)化磁塊批量生產(chǎn)，但需精準(zhǔn)裝配以保證磁化方向的一致性。圖STYLEREF1\s1-SEQ圖\*ARABIC\s12分塊halbach磁環(huán)與一體halbach磁環(huán)2.磁場特性與性能一體充磁Halbach：-磁場連續(xù)性：由于無物理分塊，磁場分布更連續(xù)，理論上可減少因分塊間隙導(dǎo)致的磁場畸變。-聚磁效率：在理想情況下，單側(cè)磁場強度略高，但因制造誤差（如充磁不均勻）可能導(dǎo)致實際性能波動。分塊陣列Halbach：-靈活性：可通過調(diào)整分塊數(shù)量、形狀或磁化方向優(yōu)化磁場分布（例如減少邊緣效應(yīng)）。-磁場均勻性：分塊間隙可能引入局部磁場波動，但通過精細(xì)化設(shè)計（如磁塊傾斜或重疊）可部分彌補。圖STYLEREF1\s1-SEQ圖\*ARABIC\s13一體halbach磁環(huán)磁場連續(xù)性優(yōu)于分塊磁環(huán)3.仿真與設(shè)計復(fù)雜度一體充磁Halbach：-建模簡化：在EasiMotor中可視為單一幾何體，通過定義連續(xù)變化的磁化方向參數(shù)實現(xiàn)仿真。-仿真挑戰(zhàn)：需準(zhǔn)確模擬充磁工藝對材料各向異性的影響，對材料屬性設(shè)置的精度要求較高。分塊陣列Halbach：-建模細(xì)化：需逐個定義分塊的幾何形狀、材料屬性及磁化方向，建模步驟更繁瑣。-參數(shù)優(yōu)化空間：支持對分塊尺寸、排列角度等參數(shù)進(jìn)行多變量優(yōu)化，更適合復(fù)雜磁場需求的設(shè)計迭代。4.應(yīng)用場景與成本一體充磁Halbach：-適用場景：對磁場連續(xù)性要求高、空間緊湊的應(yīng)用（如小型精密電機(jī)、醫(yī)療設(shè)備）。-成本：充磁設(shè)備投入高，但批量生產(chǎn)時單件成本可能更低。分塊陣列Halbach：-適用場景：需靈活調(diào)整磁場分布或分塊替換的應(yīng)用（如實驗研究、定制化磁懸浮系統(tǒng)）。-成本：分塊加工和裝配成本較高，但試制階段修改成本較低。一體Halbach磁環(huán)仿真自定義halbach充磁規(guī)則圓環(huán)內(nèi)部磁場增強，外部削弱，這時充磁角度設(shè)置為(1+極對數(shù))*Gamma，圓環(huán)外部磁場增強，內(nèi)部削弱，這時充磁角度設(shè)置為(1-極對數(shù))*Gamma，上面的Gamma是系統(tǒng)內(nèi)置變量，極對數(shù)需要按實際電機(jī)的極對數(shù)代入。內(nèi)部增強外部削弱磁環(huán)通常用于外轉(zhuǎn)子電機(jī)，內(nèi)部削弱外部增強通常用于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。向內(nèi)聚磁設(shè)置2.1.1導(dǎo)入模型文件進(jìn)入到EasiMotorOnline仿真頁面后，點擊“項目”>“新建”>“2D有限元模型”，然后通過“項目”>“導(dǎo)入”>“dxf文件”指令，將磁環(huán)模型導(dǎo)入，如下圖所示。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s11新建有限元模型圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s12導(dǎo)入dxf文件2.1.2模型設(shè)置導(dǎo)入dxf模型文件后，在右側(cè)模型顯示區(qū)域單擊右鍵，點擊激活“選擇”>“選擇區(qū)域”指令（如下圖），切換成該模式后才能選中某個區(qū)域，然后對選中區(qū)域進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s13切換成選擇區(qū)域模式接下來，依次按照以下操作完成三個區(qū)域的設(shè)置，具體操作為：首先在右側(cè)模型區(qū)域點擊選中要設(shè)置的區(qū)域，然后在左側(cè)屬性窗口中完成該區(qū)域的屬性設(shè)置，設(shè)置完成后，中間的幾何模型樹中會自動將選中區(qū)域按照材料分類進(jìn)行歸類。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s14完成區(qū)域1的設(shè)置圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s15完成區(qū)域2的設(shè)置圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s16完成區(qū)域3的設(shè)置如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中的“邊界”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新邊界”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“邊界1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref9933\h圖STYLEREF1\s2-8進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s17創(chuàng)建新邊界圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s18設(shè)置屬性窗口上圖中，點擊“選擇邊界”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，點擊選中REF_Ref10716\h圖STYLEREF1\s2-9的邊界線，然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成邊界的設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s19選中邊界線圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s110確認(rèn)選中對象以上邊界完成設(shè)置后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的邊界節(jié)點，右側(cè)模型會高亮顯示其邊界線，如下圖所示。若顯示不對或需要修改，可以點擊屬性窗口中的“開始選擇”按鈕重新進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s111查看邊界設(shè)置是否正確完成邊界設(shè)置后填寫基本屬性，設(shè)置如下圖。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s112基本屬性填寫2.1.3模型求解以上模型設(shè)置完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的有限元試驗節(jié)點（節(jié)點名稱可以在該節(jié)點的屬性窗口中進(jìn)行修改），在其右鍵菜單中點擊“求解”提交計算（REF_Ref12904\h圖STYLEREF1\s2-13），任務(wù)隊列窗口會顯示其求解進(jìn)度（REF_Ref12908\h圖STYLEREF1\s2-14），等待直至任務(wù)隊列顯示求解完成。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s113提交求解圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s114任務(wù)隊列2.1.4查看場圖結(jié)果任務(wù)隊列顯示求解完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中該有限元試驗節(jié)點下的“場計算結(jié)果”，場圖結(jié)果會在右側(cè)顯示。調(diào)整屬性窗口中的相關(guān)設(shè)置，右側(cè)的場圖會同步更新。如下圖中，在屬性窗口中勾選了“是否顯示磁力線”后，右側(cè)場圖會顯示磁力線信息。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s115場圖結(jié)果2.2向外聚磁設(shè)置2.2.1導(dǎo)入模型文件參照第2.1.1章節(jié)的操作，導(dǎo)入新的dxf模型文件。2.2.2模型設(shè)置導(dǎo)入dxf模型文件后，在右側(cè)模型顯示區(qū)域單擊右鍵，點擊激活“選擇”>“選擇區(qū)域”指令（如下圖），切換成該模式后才能選中某個區(qū)域，然后對選中區(qū)域進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s116切換成選擇區(qū)域模式接下來，依次按照以下操作完成三個區(qū)域的設(shè)置，具體操作為：首先在右側(cè)模型區(qū)域點擊選中要設(shè)置的區(qū)域，然后在左側(cè)屬性窗口中完成該區(qū)域的屬性設(shè)置，設(shè)置完成后，中間的幾何模型樹中會自動將選中區(qū)域按照材料分類進(jìn)行歸類。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s117完成區(qū)域1的設(shè)置圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s118完成區(qū)域2的設(shè)置圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s119完成區(qū)域3的設(shè)置如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“邊界”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新邊界”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“邊界1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref15546\h圖STYLEREF1\s2-21進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s120創(chuàng)建新邊界圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s121設(shè)置屬性窗口上圖中，點擊“選擇邊界”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，點擊選中REF_Ref15585\h圖STYLEREF1\s2-22的邊界線，然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成邊界的設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s122選中邊界線圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s123確認(rèn)選中對象以上邊界完成設(shè)置后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的邊界節(jié)點，右側(cè)模型會高亮顯示其邊界線，如下圖所示。若顯示不對或需要修改，可以點擊屬性窗口中的“開始選擇”按鈕重新進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s124查看邊界設(shè)置是否正確完成邊界設(shè)置后填寫基本屬性，設(shè)置如下圖。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s125基本屬性填寫2.2.3模型求解以上模型設(shè)置完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的有限元試驗節(jié)點（節(jié)點名稱可以在該節(jié)點的屬性窗口中進(jìn)行修改），在其右鍵菜單中點擊“求解”提交計算（REF_Ref16418\h圖STYLEREF1\s2-26），任務(wù)隊列窗口會顯示其求解進(jìn)度（REF_Ref16421\h圖STYLEREF1\s2-27），等待直至任務(wù)隊列顯示求解完成。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s126提交求解圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s127任務(wù)隊列2.2.4查看場圖結(jié)果任務(wù)隊列顯示求解完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中該有限元試驗節(jié)點下的“場計算結(jié)果”，場圖結(jié)果會在右側(cè)顯示。調(diào)整屬性窗口中的相關(guān)設(shè)置，右側(cè)的場圖會同步更新。如下圖中，在屬性窗口中勾選了“是否顯示磁力線”后，右側(cè)場圖會顯示磁力線信息。圖STYLEREF1\s2-SEQ圖\*ARABIC\s128場圖結(jié)果分塊Halbach陣列仿真3.1向內(nèi)聚磁設(shè)置3.1.1導(dǎo)入模型文件參照第2.1.1章節(jié)的操作，導(dǎo)入新的dxf模型文件。3.1.2模型設(shè)置導(dǎo)入dxf模型文件后，在右側(cè)模型顯示區(qū)域單擊右鍵，點擊激活“選擇”>“選擇區(qū)域”指令（如下圖），切換成該模式后才能選中某個區(qū)域，然后對選中區(qū)域進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s11切換成選擇區(qū)域模式接下來，依次按照以下操作完成18個區(qū)域的設(shè)置，具體操作為：首先在右側(cè)模型區(qū)域點擊選中要設(shè)置的區(qū)域，然后在左側(cè)屬性窗口中完成該區(qū)域的屬性設(shè)置，設(shè)置完成后，中間的幾何模型樹中會自動將選中區(qū)域按照材料分類進(jìn)行歸類。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s12完成區(qū)域1的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s13完成區(qū)域2的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s14完成區(qū)域3的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s15完成區(qū)域4的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s16完成區(qū)域5的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s17完成區(qū)域6的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s18完成區(qū)域7的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s19完成區(qū)域8的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s110完成區(qū)域9的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s111完成區(qū)域10的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s112完成區(qū)域11的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s113完成區(qū)域12的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s114完成區(qū)域13的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s115完成區(qū)域14的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s116完成區(qū)域15的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s117完成區(qū)域16的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s118完成區(qū)域17的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s119完成區(qū)域18的設(shè)置說明：以上區(qū)域設(shè)置過程中，可以勾選模型顯示區(qū)域右上方的“顯示充磁方向”，幫助您檢查區(qū)域設(shè)置過程中充磁方向是否正確，勾選后的顯示效果如下圖所示：圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s120顯示充磁方向如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“邊界”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新邊界”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“邊界1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref20545\h圖STYLEREF1\s3-22進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s121創(chuàng)建新邊界圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s122設(shè)置屬性窗口上圖中，點擊“選擇邊界”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，點擊選中REF_Ref20564\h圖STYLEREF1\s3-23的邊界線，然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成邊界的設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s123選中邊界線圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s124確認(rèn)選中對象以上邊界完成設(shè)置后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的邊界節(jié)點，右側(cè)模型會高亮顯示其邊界線，如下圖所示。若顯示不對或需要修改，可以點擊屬性窗口中的“開始選擇”按鈕重新進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s125查看邊界設(shè)置是否正確完成邊界設(shè)置后填寫基本屬性，設(shè)置如下圖。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s126基本屬性填寫3.1.3模型求解以上模型設(shè)置完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的有限元試驗節(jié)點（節(jié)點名稱可以在該節(jié)點的屬性窗口中進(jìn)行修改），在其右鍵菜單中點擊“求解”提交計算（REF_Ref21730\h圖STYLEREF1\s3-27），任務(wù)隊列窗口會顯示其求解進(jìn)度（REF_Ref21733\h圖STYLEREF1\s3-28），等待直至任務(wù)隊列顯示求解完成。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s127提交求解圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s128任務(wù)隊列3.1.4查看場圖結(jié)果任務(wù)隊列顯示求解完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中該有限元試驗節(jié)點下的“場計算結(jié)果”，場圖結(jié)果會在右側(cè)顯示。調(diào)整屬性窗口中的相關(guān)設(shè)置，右側(cè)的場圖會同步更新。如下圖中，在屬性窗口中勾選了“是否顯示磁力線”后，右側(cè)場圖會顯示磁力線信息。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s129場圖結(jié)果3.2向外聚磁設(shè)置3.2.1導(dǎo)入模型文件參照第2.1.1章節(jié)的操作，導(dǎo)入新的dxf模型文件。3.2.2模型設(shè)置導(dǎo)入dxf模型文件后，在右側(cè)模型顯示區(qū)域單擊右鍵，點擊激活“選擇”>“選擇區(qū)域”指令（如下圖），切換成該模式后才能選中某個區(qū)域，然后對選中區(qū)域進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s130切換成選擇區(qū)域模式接下來，依次按照以下操作完成17個區(qū)域的設(shè)置，具體操作為：首先在右側(cè)模型區(qū)域點擊選中要設(shè)置的區(qū)域，然后在左側(cè)屬性窗口中完成該區(qū)域的屬性設(shè)置，設(shè)置完成后，中間的幾何模型樹中會自動將選中區(qū)域按照材料分類進(jìn)行歸類。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s131完成區(qū)域1的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s132完成區(qū)域2的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s133完成區(qū)域3的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s134完成區(qū)域4的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s135完成區(qū)域5的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s136完成區(qū)域6的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s137完成區(qū)域7的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s138完成區(qū)域8的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s139完成區(qū)域9的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s140完成區(qū)域10的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s141完成區(qū)域11的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s142完成區(qū)域12的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s143完成區(qū)域13的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s144完成區(qū)域14的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s145完成區(qū)域15的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s146完成區(qū)域16的設(shè)置圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s147完成區(qū)域17的設(shè)置說明：以上區(qū)域設(shè)置過程中，同樣可以勾選模型顯示區(qū)域右上方的“顯示充磁方向”，幫助您檢查區(qū)域設(shè)置過程中充磁方向是否正確，勾選后的顯示效果如下圖所示：圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s148顯示充磁方向如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“邊界”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新邊界”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“邊界1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref27602\h圖STYLEREF1\s3-50進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s149創(chuàng)建新邊界圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s150設(shè)置屬性窗口上圖中，點擊“選擇邊界”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，點擊選中REF_Ref27608\h圖STYLEREF1\s3-51的邊界線，然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成邊界的設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s151選中邊界線圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s152確認(rèn)選中對象以上邊界完成設(shè)置后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的邊界節(jié)點，右側(cè)模型會高亮顯示其邊界線，如下圖所示。若顯示不對或需要修改，可以點擊屬性窗口中的“開始選擇”按鈕重新進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s153查看邊界設(shè)置是否正確完成邊界設(shè)置后填寫基本屬性，設(shè)置如下圖。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s154基本屬性填寫3.2.3模型求解以上模型設(shè)置完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的有限元試驗節(jié)點（節(jié)點名稱可以在該節(jié)點的屬性窗口中進(jìn)行修改），在其右鍵菜單中點擊“求解”提交計算（REF_Ref28255\h圖STYLEREF1\s3-55），任務(wù)隊列窗口會顯示其求解進(jìn)度（REF_Ref28258\h圖STYLEREF1\s3-56），等待直至任務(wù)隊列顯示求解完成。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s155提交求解圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s156任務(wù)隊列3.2.4查看場圖結(jié)果任務(wù)隊列顯示求解完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中該有限元試驗節(jié)點下的“場計算結(jié)果”，場圖結(jié)果會在右側(cè)顯示。調(diào)整屬性窗口中的相關(guān)設(shè)置，右側(cè)的場圖會同步更新。如下圖中，在屬性窗口中勾選了“是否顯示磁力線”后，右側(cè)場圖會顯示磁力線信息。圖STYLEREF1\s3-SEQ圖\*ARABIC\s157場圖結(jié)果應(yīng)用案例接下來通過一個9S8P的外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)案例來演示如何建立轉(zhuǎn)子采用一體halbach磁環(huán)的電機(jī)模型并進(jìn)行仿真分析。4.1空載反電勢分析4.1.1導(dǎo)入模型文件參照第2.1.1章節(jié)的操作，導(dǎo)入9S8P的外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)案例的dxf模型文件。4.1.2模型設(shè)置4.1.2.1各區(qū)域設(shè)置導(dǎo)入dxf模型文件后，在右側(cè)模型顯示區(qū)域單擊右鍵，點擊激活“選擇”>“選擇區(qū)域”指令（如下圖），切換成該模式后才能選中某個區(qū)域，然后對選中區(qū)域進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s11切換成選擇區(qū)域模式接下來，依次按照以下操作完成以下各個區(qū)域的設(shè)置，具體操作為：首先在右側(cè)模型區(qū)域點擊選中要設(shè)置的區(qū)域，然后在左側(cè)屬性窗口中完成該區(qū)域的屬性設(shè)置，設(shè)置完成后，中間的幾何模型樹中會自動將選中區(qū)域按照材料分類進(jìn)行歸類。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s12完成區(qū)域1的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s13完成區(qū)域2的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s14完成區(qū)域3的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s15完成區(qū)域4的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s16完成區(qū)域5的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s17完成區(qū)域6的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s18完成區(qū)域7的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s19完成區(qū)域8的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s110完成區(qū)域9的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s111完成區(qū)域10的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s112完成區(qū)域11的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s113完成區(qū)域12的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s114完成區(qū)域13的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s115完成區(qū)域14的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s116完成區(qū)域15的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s117完成區(qū)域16的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s118完成區(qū)域17的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s119完成區(qū)域18的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s120完成區(qū)域19的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s121完成區(qū)域20的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s122完成區(qū)域21的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s123完成區(qū)域22的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s124完成區(qū)域23的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s125完成區(qū)域24的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s126完成區(qū)域25的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s127完成區(qū)域26的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s128完成區(qū)域27的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s129完成區(qū)域28的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s130完成區(qū)域29的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s131完成區(qū)域30的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s132完成區(qū)域31的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s133完成區(qū)域32的設(shè)置圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s134完成區(qū)域33的設(shè)置4.1.2.2有限元基本屬性設(shè)置點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗節(jié)點，在其屬性窗口中按照下圖進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s135設(shè)置基本屬性窗口4.1.2.3邊界設(shè)置如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“邊界”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新邊界”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“邊界1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref19813\h圖STYLEREF1\s4-37進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s136創(chuàng)建新邊界圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s137設(shè)置屬性窗口上圖中，點擊“選擇邊界”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，點擊選中REF_Ref21543\h圖STYLEREF1\s4-38的邊界線，然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成邊界的設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s138選中邊界線圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s139確認(rèn)選中對象以上邊界完成設(shè)置后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的邊界節(jié)點，右側(cè)模型會高亮顯示其邊界線，如下圖所示。若顯示不對或需要修改，可以點擊屬性窗口中的“開始選擇”按鈕重新進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s140查看邊界設(shè)置是否正確4.1.2.4運動體設(shè)置如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“運動體”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“新建運動體”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“運動體1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref21475\h圖STYLEREF1\s4-42進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s141新建運動體圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s142設(shè)置屬性窗口上圖中，點擊“選擇運動邊界”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，滾動鼠標(biāo)中鍵放大模型后，再點擊選中REF_Ref17800\h圖STYLEREF1\s4-43的兩條線（這兩條線之間的區(qū)域即為運動體），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成運動邊界的設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s143選中兩條運動體邊界線圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s144確認(rèn)選中對象4.1.2.4激勵源設(shè)置4.1.2.4.1A相繞組激勵如下圖所示，點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“激勵源”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新的激勵”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“激勵源1”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref19198\h圖STYLEREF1\s4-46進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s145創(chuàng)建新的激勵圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s146激勵源屬性窗口上圖中，先點擊“選擇正向區(qū)域”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，依次點擊選中REF_Ref19909\h圖STYLEREF1\s4-47的三個區(qū)域（選中的三個區(qū)域作為定子繞組A的正向區(qū)域），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成定子繞組A正向區(qū)域的設(shè)置。同理，再點擊上圖屬性窗口中的“選擇負(fù)向區(qū)域”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，依次點擊選中REF_Ref20768\h圖STYLEREF1\s4-48的三個區(qū)域（選中的三個區(qū)域作為定子繞組A的負(fù)向區(qū)域），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成定子繞組A負(fù)向區(qū)域的設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s147設(shè)置定子繞組A正向區(qū)域圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s148設(shè)置定子繞組A負(fù)向區(qū)域完成“定子繞組A”節(jié)點的設(shè)置后，該節(jié)點下會新增REF_Ref19909\h圖STYLEREF1\s4-47和REF_Ref20768\h圖STYLEREF1\s4-48選中的六個區(qū)域作為子節(jié)點，右側(cè)模型顯示區(qū)域，紅色高亮顯示正向區(qū)域，灰色高亮顯示負(fù)向區(qū)域，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s149查看“定子繞組A”屬性最后，對上圖“定子繞組A”節(jié)點新增的6個子節(jié)點，需分別設(shè)置其“串聯(lián)匝數(shù)”的值。例如，點擊選中“定子繞組1A+B”，在其屬性窗口中，將“串聯(lián)匝數(shù)”設(shè)置為168，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s150設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值同理，完成其他5個子節(jié)點“串聯(lián)匝數(shù)”的設(shè)置，設(shè)置完成后，屬性窗口設(shè)置依次如REF_Ref24537\h圖STYLEREF1\s4-51、REF_Ref24543\h圖STYLEREF1\s4-52、REF_Ref24550\h圖STYLEREF1\s4-53、REF_Ref24553\h圖STYLEREF1\s4-54、REF_Ref24556\h圖STYLEREF1\s4-55所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s151設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s152設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s153設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s154設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s155設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值至此，完成A相繞組的激勵各項設(shè)置。4.1.2.4.2B相繞組激勵同理，參照上述A相繞組激勵的設(shè)置步驟，完成B相繞組激勵的各項設(shè)置。如下圖所示，再次點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“激勵源”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新的激勵”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“激勵源2”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref25768\h圖STYLEREF1\s4-57進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s156創(chuàng)建新的激勵圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s157激勵源屬性窗口與A相繞組激勵設(shè)置步驟相同，在上圖中，先點擊“選擇正向區(qū)域”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，依次點擊選中REF_Ref26205\h圖STYLEREF1\s4-58的三個區(qū)域（選中的三個區(qū)域作為定子繞組B的正向區(qū)域），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成定子繞組B正向區(qū)域的設(shè)置。同理，再點擊上圖屬性窗口中的“選擇負(fù)向區(qū)域”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，依次點擊選中REF_Ref26212\h圖STYLEREF1\s4-59的三個區(qū)域（選中的三個區(qū)域作為定子繞組B的負(fù)向區(qū)域），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成定子繞組B負(fù)向區(qū)域的設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s158設(shè)置定子繞組B正向區(qū)域圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s159設(shè)置定子繞組B負(fù)向區(qū)域完成“定子繞組B”節(jié)點的設(shè)置后，該節(jié)點下會新增REF_Ref26205\h圖STYLEREF1\s4-58和REF_Ref26212\h圖STYLEREF1\s4-59選中的六個區(qū)域作為子節(jié)點，右側(cè)模型顯示區(qū)域，紅色高亮顯示正向區(qū)域，灰色高亮顯示負(fù)向區(qū)域，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s160查看“定子繞組B”屬性最后，對上圖“定子繞組B”節(jié)點新增的6個子節(jié)點，需分別設(shè)置其“串聯(lián)匝數(shù)”的值。例如，點擊選中“定子繞組2B+T”，在其屬性窗口中，將“串聯(lián)匝數(shù)”設(shè)置為168，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s161設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值同理，完成其他5個子節(jié)點“串聯(lián)匝數(shù)”的設(shè)置，設(shè)置完成后，屬性窗口設(shè)置依次如REF_Ref27577\h圖STYLEREF1\s4-62、REF_Ref27580\h圖STYLEREF1\s4-63、REF_Ref27587\h圖STYLEREF1\s4-64、REF_Ref27590\h圖STYLEREF1\s4-65、REF_Ref27593\h圖STYLEREF1\s4-66所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s162設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s163設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s164設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s165設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s166設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值至此，完成B相繞組的激勵各項設(shè)置。4.1.2.4.3C相繞組激勵同理，參照上述A相和B相繞組激勵的設(shè)置步驟，完成C相繞組激勵的各項設(shè)置。如下圖所示，再次點擊選中項目結(jié)構(gòu)樹窗口中當(dāng)前有限元試驗中的“激勵源”節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“創(chuàng)建新的激勵”，會新增一個子節(jié)點（默認(rèn)名稱為“激勵源3”，也可以在屬性窗口中重命名），點擊選中子節(jié)點，將其屬性窗口按照REF_Ref28455\h圖STYLEREF1\s4-68進(jìn)行設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s167創(chuàng)建新的激勵圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s168激勵源屬性窗口與A相B相繞組激勵設(shè)置步驟相同，在上圖中，先點擊“選擇正向區(qū)域”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，依次點擊選中REF_Ref28664\h圖STYLEREF1\s4-69的三個區(qū)域（選中的三個區(qū)域作為定子繞組C的正向區(qū)域），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成定子繞組C正向區(qū)域的設(shè)置。同理，再點擊上圖屬性窗口中的“選擇負(fù)向區(qū)域”后的“開始選擇”按鈕，然后在右側(cè)模型顯示區(qū)域，依次點擊選中REF_Ref28671\h圖STYLEREF1\s4-70的三個區(qū)域（選中的三個區(qū)域作為定子繞組C的負(fù)向區(qū)域），然后點擊屬性窗口中“確認(rèn)選中對象”按鈕，完成定子繞組C負(fù)向區(qū)域的設(shè)置。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s169設(shè)置定子繞組C正向區(qū)域圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s170設(shè)置定子繞組C負(fù)向區(qū)域完成“定子繞組C”節(jié)點的設(shè)置后，該節(jié)點下會新增REF_Ref28664\h圖STYLEREF1\s4-69和REF_Ref28671\h圖STYLEREF1\s4-70選中的六個區(qū)域作為子節(jié)點，右側(cè)模型顯示區(qū)域，紅色高亮顯示正向區(qū)域，灰色高亮顯示負(fù)向區(qū)域，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s171查看“定子繞組C”屬性最后，對上圖“定子繞組C”節(jié)點新增的6個子節(jié)點，需分別設(shè)置其“串聯(lián)匝數(shù)”的值。例如，點擊選中“定子繞組5C+T”，在其屬性窗口中，將“串聯(lián)匝數(shù)”設(shè)置為168，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s172設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值同理，完成其他5個子節(jié)點“串聯(lián)匝數(shù)”的設(shè)置，設(shè)置完成后，屬性窗口設(shè)置依次如REF_Ref29922\h圖STYLEREF1\s4-73、REF_Ref29925\h圖STYLEREF1\s4-74、REF_Ref29931\h圖STYLEREF1\s4-75、REF_Ref14825\h圖STYLEREF1\s4-76、REF_Ref29938\h圖STYLEREF1\s4-77所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s173設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s174設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s175設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s176設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s177設(shè)置“串聯(lián)匝數(shù)”值至此，完成C相繞組的激勵各項設(shè)置。4.1.3模型求解第4.1.2章節(jié)模型設(shè)置全部完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中的有限元試驗節(jié)點，在其右鍵菜單中點擊“求解”提交計算（REF_Ref31714\h圖STYLEREF1\s4-78），任務(wù)隊列窗口會顯示其求解進(jìn)度（REF_Ref31718\h圖STYLEREF1\s4-79），等待直至任務(wù)隊列顯示求解完成。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s178提交求解圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s179任務(wù)隊列4.1.4查看場圖結(jié)果任務(wù)隊列顯示求解完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中該有限元試驗節(jié)點下的“場計算結(jié)果”，場圖結(jié)果會在右側(cè)顯示。調(diào)整屬性窗口中的相關(guān)設(shè)置，右側(cè)的場圖會同步更新。如下圖中，在屬性窗口中勾選了“是否顯示磁力線”后，右側(cè)場圖會顯示磁力線信息。圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s180場圖結(jié)果4.1.5查看反電勢曲線結(jié)果任務(wù)隊列顯示求解完成后，點擊項目結(jié)構(gòu)樹中該有限元試驗節(jié)點下的“參數(shù)曲線”，然后點擊右側(cè)的“曲線結(jié)果”標(biāo)簽，在下方的“源曲線列表”中點擊“反電勢”，其曲線結(jié)果會在右側(cè)顯示，如下圖所示：圖STYLEREF1\s4-SEQ圖\*ARABIC\s181反電勢曲線結(jié)果可以看到采用一體充磁磁環(huán)反電勢的波形正弦性、平滑度都很高，可以有效提高電機(jī)的磁場利用率以及運行穩(wěn)定性。4.2電流源負(fù)載工況分析本章節(jié)將對9S8P的外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的電流源負(fù)載工況進(jìn)行分析，由于與第4.1章節(jié)空載反電勢分析用的是同一