空载净轴向力（磁钢 100 ℃ 热态）
342.9N
转子被吸向定子（模型默认温度）
空载净轴向力（磁钢 20 ℃ 冷态）
416.5N
V2 新增；F∝Br² 定律实测偏差 <1%
负载影响（21 A RMS）
+0.1%
纹波峰峰 ~1.1%，磁钢主导
磁负刚度 kneg（1 mm 气隙）
207N/mm
V2 新增；气隙减小→吸力增大的正反馈

## 净轴向力随转子位置的变化

一个电周期（31 个时间步）内转子所受净轴向力。空载与负载曲线几乎重合——该力由磁钢对定子铁芯的吸力主导，电枢电流主要产生切向力。

空载（开路） 负载 21 A RMS

注：本图为磁钢 100 ℃ 热态基线；纵轴为 338–346 N 局部放大以显示纹波，力的绝对量级见上方汇总卡。纹波幅值很小（12/10 齿槽配合）。轴承设计载荷取 600 N 包络（覆盖低温 + 气隙公差最恶劣组合 ≈563 N，见对标章节）。

## 节点轴向力分布（t = 0）

力在圆周方向的分布均匀（各极/各齿量级一致、无单边偏载），两径向切片中外侧切片（r = 34.75 mm）承担更大份额——面积更大、线速度更高，符合预期。定子侧为反作用力，方向相反。

切片 1（r = 28.25 mm） 切片 2（r = 34.75 mm）

## 对标《轴向磁拉力计算与轴承选型校核报告 V3.0》

该解析报告（磁路模型 + Maxwell 应力，磁钢 20 ℃ 基准）给出空载 Fz=483 N（中值 500 N）。将 FEA 磁钢温度归一到 20 ℃ 并扫描气隙后对比：三个气隙下 FEA/解析比值稳定在 0.85~0.86——解析法系统性偏高约 16%（集中参数磁路不计齿槽、边缘效应与厚磁钢侧漏的正常量级），趋势完全一致，对得上。

FEA（本报告，20 ℃） 解析报告 V3.0（表 3-1/3-3）

对比项 | 解析报告 V3.0 | FEA（本报告） | 结论
--- | --- | --- | ---
空载力 @1.0 mm，20 ℃ | 483 N（中值 500 N） | 416.5 N | 比值 0.86，一致（解析偏高属方法固有）
气隙 0.6 / 1.5 mm | 601 / 378 N | 513.1 / 326.7 N | 比值 0.85 / 0.86，趋势一致
磁负刚度 kneg @1 mm | 250 N/mm | 207 N/mm（中心差分） | 同随 F 等比，判据结论一致
温度定律 F∝Br² | 80 ℃ 时 −15%（推算） | 100 ℃ 实测 343 N ↔ 折算 340 N | 偏差 <1%，精确成立
负载电枢反应 | 经验取 +10~20% → 设计 600 N | 实测 +0.07% | 机理不成立；但 600 N 包络仍稳健（最恶劣 −20 ℃ + 0.6 mm ≈ 563 N），依据应改为低温 + 气隙公差
轴承结论链 | 708AC 寿命 577 h 不满足 → 推荐 7004AC | FEA 载荷代入约 1 730 h | 仍远小于 20 000 h，结论不变，方案 A 裕度更大

输入核对（已闭环）：.mot 模型与解析报告描述同一套磁钢几何——模型 `Magnet_Length=3` 即磁钢轴向厚度 3 mm（`Magnet_Thickness=13` 是磁钢环径向深度 =(76−50)/2）；极弧 `Magnet_Arc_[ED]=121°elec` = 24.2° 机械角 = 覆盖率 67.2%，均与报告表 2-1 一致。因此 0.85~0.86 的比值是纯方法差异（磁路法不计齿槽/边缘/侧漏，系统性偏高 ~15%），不存在参数口径问题。详见仓库 docs/COMPARISON_V3.md。

## 结果校核（三项全部通过）

校核项 | 数值 | 判据与结论
--- | --- | ---
作用力–反作用力 | 转子 +343.2 N ↔ 定子 −337.4 N | 偏差 1.7%（定/转子节点离散数不同：12 vs 10），通过
转矩交叉核对 | Σ(Ft·r) = 0.505 N·m ↔ 转矩图 0.522 N·m | 偏差 3%，切向力与转矩输出互洽，通过
解析量级核对 | B²A/2μ₀ = 485 N ↔ FEA 343 N | 同量级（解析式取全环面积与气隙 B² 均值，系统性偏大，比值 0.71 合理），通过

## 方法说明（关键结论，供复用）

Motor-CAD 2026R1 对轴向磁通电机（AFM）的轴向力没有输出变量、没有 2D 结果图、帮助文档未收录。数据入口是 3D 集中节点力图：

    get_magnetic_3d_graph_point("Fr_{Rotor|Stator}_{OL|OC}_Lumped", 切片号, 节点号, 时间步)

- AFM 的 2.5D 展开模型沿用径向电机命名：Fr（法向力）即轴向力，Ft 为切向力；单位 N/节点/切片。
- 求解前须打开 `ElectromagneticForcesCalc_Load` 与 `_OC`；一次求解同时得到空载（OC）与负载（OL）。
- 节点：转子 10 个（36° 步距）、定子 12 个（30° 步距），首尾（0°/360°）为同一节点须去重；对节点与两切片求和得净力。
- 本模型电流为 RMS 口径（`CurrentDefinition=1`）：改电流要设 `RMSCurrent`，改 `PeakCurrent` 无效。

## 同事复现指南

整个项目由 git 管理，脚本一条命令跑完（约 2 分钟），原始 .mot 不会被修改。

1. 环境：Windows + Motor-CAD 2026R1（安装器会设好 `MOTORCAD_ACTIVEX` 环境变量）；Python ≥ 3.10，执行 `pip install ansys-motorcad-core`。
2. 获取项目：复制整个 `motionpushpull` 目录（含 .git）。
3. 运行：`python -X utf8 axial_force_final.py`——Motor-CAD 前台弹出，求解约 88 s，结束后保持打开供检查（加 `--quit` 自动关闭）。
4. 读结果：控制台 [结论] 两行；波形与校核在 `output_motorcad/axialforce_final_*.json` 与 `axial_force_*.csv`。
5. 判定：作用–反作用偏差 <5%、转矩交叉 <10%、解析同量级，三项都过才采信。

换其它 AFM 模型：改脚本顶部 `MOT_SRC`；若切片数/半径不同，按 .mot 中 `AFM_SectionCentreRadius_Array` 更新 `SEC_RADII_MM`。探测脚本 axial_probe*.py 是找数据口的历史过程，复现时无需运行。详见仓库 `REPRODUCE.md`。