电机电磁设计工程师必修课：Maxwell永磁电机电磁力波仿真分析20讲

本课适合哪些人学习：

1、电机电磁设计工程师；

2、电机电磁、电控设计工程师；

3、在校老师、本科/研究生；

4、电机从业人员；

你会得到什么：

1、课程围绕永磁同步电机的电磁力波展开，包括理论分析和仿真分析，理论分析中主要包括永磁磁场和电枢磁场的谐波特征，电磁力波和转矩脉动的形成机理等内容；

2、对于电枢磁场，统一了谐波次数、短距系数、分布系数、谐波占比、齿谐波的计算公式，对于整数槽/分数槽、分布式/集中绕组均适用，借助Excel和统一公式，可以计算不同极槽配合下的电枢磁场的谐波特征，清晰明了；

3、讲解了电磁力波的有关重要结论，包括力波空间阶次和时间阶次的计算公式、径向/切向电磁力计算公式、最低非零阶和最低频率计算公式、定子铁芯振幅与力波空间阶次之间的关系等内容，制作不同极槽配合的电磁力波表；

4、讲解了电磁转矩的形成机理，总结了不同谐波次数的永磁磁场与不同次数的电枢磁场之间相互作用所产生的转矩谐波成分；

5、提取了气隙磁密的各次谐波幅值、转矩各次谐波成分的幅值、特性阶次的电磁力波幅值，可以作为优化目标进行最优设计；

6、该课程可与RMxprt电机设计精讲课程、Maxwell全变量尺寸建模课程、Maxwell永磁电机仿真计算、Maxwell 2D/3D永磁电机分数槽绕组/退磁计算/扁线绕组仿真计算相结合，逐步构建起电机电磁设计的独立能力；

7、提供课程相关学习资料和模型下载，开具电子发票、为订阅用户提供答疑专栏服务和用户交流群，进群请联系仿真秀任意小助手；

课程介绍：

一、关于课程

近年来，尤其在新能源乘用车/商用车、高端家电、两轮车等领域，电机的NVH特性受到了极大地关注，甚至作为了电机产品的否决项，成为设计人员亟需解决或优化的重要内容。电机的振动噪声从源头上可分为电磁噪声、机械噪声、空气动力学噪声三类，在多数情况下，往往以电磁噪声为主，而电磁力作为电磁噪声的激励源，研究电磁力的分布变得至关重要。在径向磁场电机和轴向磁场电机中，径向和轴向电磁力作用于定子铁芯上，引起其振动变形从而产生噪声，是电磁噪声的主要来源，切向电磁力使得定子齿根部位发生弯曲变形从而产生噪声，是电磁噪声的次要来源。对于永磁同步电机，在电机气隙中存在着永磁磁场和电枢磁场，并且都有复杂的谐波成分，每个特定次数的谐波在气隙中的旋转方向、旋转速度、幅值大小等与电机极槽配合、电枢绕组等参数密切相关，不同谐波次数的永磁磁场与不同次数的电枢磁场相互作用，就会产生电磁力波，电磁力波作用于定子铁芯上，便可使其发生振动与变形。

课程第一章分析了永磁磁场的谐波特征，在N、S永磁体对称条件下，得到了永磁磁场的傅里叶级数表达式，据此分析了永磁磁场的所包含的谐波次数、给定极弧下各次谐波占比情况、以及特定次数谐波幅值随极弧系数变化的情况。课程第二章分析了电枢磁场的谐波特征，从理论上统一了谐波次数、旋转方向、短距系数、分布系数、谐波占比的计算公式，这些公式对整数槽/分数槽、分布式/集中式均适用，电枢磁场的谐波特征得以清晰呈现出来。

在第三章中，对电磁力波和电磁转矩进行了理论分析，总结了有关电磁力波和电磁转矩的重要结论，包括径向/切向电磁力公式、电磁力波的空间阶次和时间阶次的计算公式、最低非零阶和最低频率、定子振动幅值与电磁力波空间阶次的关系、电磁转矩数学表达式等内容，讲解了频率、转速、转频、阶次/阶数等概念，根据永磁磁场和电枢磁场的谐波特征，制作了电磁力波和电磁转矩表，在该表格中，可以清晰看到不同次数的永磁磁场和电枢磁场相互作用，所产生的电磁力波阶次以及转矩特征，如对于8p48s，永磁磁场的11次数谐波和电枢磁场的11次谐波相互作用可产生0阶12倍频（重要）、88阶10倍频（不重要）的电磁力波和12倍频的转矩脉动（重要），永磁磁场的13次数谐波和电枢磁场的13次谐波相互作用可产生0阶12倍频（重要）、104阶14倍频（不重要）的电磁力波和12倍频的转矩脉动（重要）。

前三章主要针对理论分析，第四章和第五章侧重于仿真分析，第四章围绕气隙磁密展开，得到了气隙径向磁密的波形曲线和FFT数据，并提取了重要次数的磁密幅值，可将之作为优化目标，进行专门的优化分析。第五章围绕电磁力波的仿真展开，得到电磁力波随时间和空间变化的3D图形，对数据进行FFT2D分解，得到了不同空间阶次和时间阶次的幅值，也可将重要阶次的力波幅值作为优化目标，进行优化设计。

二、课程安排

三、课程主要内容

1 永磁磁场谐波分析    

  1.1 周期函数的傅里叶级数

    1.1.1 三角函数形式的傅里叶级数      

    1.1.2 指数形式的傅里叶级数      

    1.1.3 函数对称性与傅里叶级数的关系      

      1.1.3.1 偶函数       

      1.1.3.2 奇函数       

      1.1.3.3 奇谐函数  

  1.2 永磁磁场谐波分析

2 电枢磁场谐波分析    

  2.1 理论分析

  2.2 实例分析

    2.2.1 8p48s     

    2.2.2 12p18s   

3 电磁力波及转矩理论分析        

  3.1 电磁力波理论分析

  3.2 转矩理论分析

  3.3 实例分析

    3.3.1 8p48s     

    3.3.2 12p18s   

  3.4 极槽配合扩展

4 气隙磁密仿真分析-8p48s

  4.1 前处理     

  4.2 气隙圆线磁密FFT分析 

  4.3 归一-气隙圆线径向磁密FFT分析

  4.4 气隙圆线径向磁密谐波幅值提取

  4.5 气隙径向磁密特定次数谐波优化

5 电磁力波仿真分析-8p48s

  5.1 基本分析-8p48s      

  5.2 0m12f电磁力波参数化分析-8p48s

四、讲师介绍

电机设计青年老师   仿真秀专栏作者

现就职于某动力科技有限公司，所在团队为国内、海外知名品牌汽车公司提供驱动动力系统，驱动电机涵盖径向式/轴向式、内/外转子、轮毂/轮边式，冷却系统涵盖风冷、水冷、油冷方式，广泛应用于新能源汽车、航空、医疗器械等行业。

在多年工作中，积累了丰富的工作实践经验。熟练掌握ANSYS Maxwell/RMxprt等软件使用技巧，掌握航空起动发电机、新能源汽车驱动电机、工业伺服电机/空心杯电机的设计技术。在与国际业主技术交流、与竞争对手的同台竞技中，掌握了大量最新的第一手前沿资料，时刻保持设计理论精深、设计方法领先、设计手段先进的设计风格

五、购买注意事项

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