单边轴向磁通结构(SSSR)定转子之间存在固有的不平衡轴向吸力。本报告给出该力的大小、纹波与空间分布,供轴承选型与结构设计使用。
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。
注: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。轴承按 ~345 N 静态轴向预载考虑即可,纹波幅值很小(12/10 齿槽配合)。
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。
| 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 |
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)
ElectromagneticForcesCalc_Load 与 _OC;一次求解同时得到空载(OC)与负载(OL)。CurrentDefinition=1):改电流要设 RMSCurrent,改 PeakCurrent 无效。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。
MOTORCAD_ACTIVEX 环境变量);Python ≥ 3.10,执行 pip install ansys-motorcad-core。motionpushpull 目录(含 .git)。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)。output_motorcad/axialforce_final_*.json 与 axial_force_*.csv。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。