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对标分析：Motor-CAD FEA vs《轴向磁拉力计算与轴承选型校核报告 V3.0-20260826》
对标对象: 解析法报告 (磁路模型 + Maxwell 应力, 20°C 基准, 空载 Fz=483 N/中值 500 N)。
FEA 验证运行: 2026-08-25 21:54 (commit 33eb8cf, compare_results_0825_215456)。
一、总体结论：对得上
方法、趋势、轴承结论全部一致；数值上解析法在同温度基准下系统性偏高约 16% (处于磁路法忽略齿槽/边缘/侧漏的正常误差量级)，最大的表观差异 (343 vs 483 N) 主要是磁钢温度基准不同造成的，不是矛盾。
二、逐项数值对比
1. 空载轴向力 (归一到磁钢 20°C 后)
| 气隙 | 报告解析 (表3-1/3-3) | FEA (本次实测) | FEA/解析 |
|---|---|---|---|
| 0.6 mm | 601 N | 513.1 N | 0.85 |
| 1.0 mm (基准) | 483 N | 416.5 N | 0.86 |
| 1.5 mm | 378 N | 326.7 N | 0.86 |
三个气隙下比值稳定在 0.85~0.86 —— 解析法系统性高 ~16%，来源于集中参数磁路 不计定子开槽 (Maxwell 应力只作用在齿面铁上)、极缘边缘效应与厚磁钢侧向漏磁 (其 σ=1.15 只覆盖了一部分)。FEA 更可信；报告第 7 节自己也建议用 3D FEA 复核 —— 本次 Motor-CAD 2.5D FEA 即该复核。
2. 磁钢温度的影响 (报告 3.5 节)
| 项 | 报告 | FEA |
|---|---|---|
| 温度系数 | α(Br)≈−0.11 %/K, F∝Br² | 模型 Br 系数 −0.12 %/K |
| 验证 | 80°C 时 −15% | 100°C 实测 343.2 N vs 由 20°C 值按 Br² 折算 340 N —— 偏差 <1%, 定律精确成立 |
关键提醒：.mot 模型默认 Magnet_Temperature=100°C，此前正式结果 343 N
是 100°C 热态值；报告 483 N 是 20°C 冷态解析值。同基准比较才有意义：
- 20°C: FEA 416.5 N vs 解析 483 N (差 16%)
- 100°C: FEA 343.2 N vs 解析折算 ~395 N (差同量级)
3. 磁负刚度 kneg (报告 3.6 节, SS-SR 标志性风险)
| 段 | 报告解析 | FEA 有限差分 |
|---|---|---|
| 0.6~1.0 mm | ~290 N/mm (内插) | 241 N/mm |
| 1.0 mm 处 | 250 N/mm | 207 N/mm (中心差分) |
| 1.0~1.5 mm | ~210 N/mm (内插) | 180 N/mm |
比值同样 ~0.85 (kneg 随 F 等比)。负刚度概念与量级成立；ks>10·kneg 判据下 708AC 刚度比 ~12~15 倍，"临界"的结论不变。
4. 负载电枢反应 (报告 3.7 节)
报告按经验取瞬时峰值比空载高 10~20%，得设计载荷 600 N。 FEA 实测: 负载(21A RMS)均值仅比空载高 +0.07%，纹波峰峰 ~1% —— 表贴磁钢 + q 轴电流工况下电枢反应对轴向力几乎无影响，+20% 的经验放大在 机理上不成立。但 600 N 作为设计包络仍然稳健，因为真正的载荷上浮来自: 低温 (−20°C 约 +10%) 与气隙公差 (0.6 mm 时 +23%)。最恶劣组合 (−20°C + 0.6 mm) FEA 推算 ≈ 563 N < 600 N，设计载荷 600 N 恰好覆盖。
5. 轴承校核结论的稳健性 (报告第 4 章)
以 FEA 载荷代入报告公式复核 708AC:
- 名义 20°C: P=0.87×417≈363 N → L10h≈1 730 h，仍远小于 20 000 h (差距由 35 倍缩小为 ~12 倍，"疲劳寿命不满足"结论不变)；
- 按设计载荷 600 N 则报告的 577 h 原样成立；
- 静载 s0、刚度比"临界"、方案 A (7004AC) 推荐 —— 结论全部不受影响， 且 FEA 载荷更低意味着方案 A 裕度比报告估计的更大。
三、输入核对 (2026-08-25 已闭环: 完全一致)
初核时曾疑 .mot 的 Magnet_Thickness=13 与报告 lm=3 mm 矛盾。经用户澄清
并查证 .mot 确认: AFM 模板中 Magnet_Length=3 才是磁钢轴向厚度 (3 mm)，
Magnet_Thickness=13 是磁钢环径向深度 = (76−50)/2 = 13 mm；极弧参数为
Magnet_Arc_[ED]=121 (电角度) = 24.2° 机械角 = 覆盖率 67.2%
(此前误读的 Pole_Arc=150 属其它转子类型参数，本模型不生效)。
| 参数 | 报告 (表2-1) | .mot 模型 | 核对 |
|---|---|---|---|
| 磁钢轴向厚度 lm | 3 mm | Magnet_Length=3 | 一致 |
| 磁钢径向深度 | (76−50)/2=13 mm (隐含) | Magnet_Thickness=13 | 一致 |
| 极弧覆盖 | 24.2°/极 (67.2%) | MagnetArc[ED]=121°elec = 24.2°mech | 一致 |
| Br / μr | 1.30 / 1.05 | 1.31 / 1.05 | 一致 |
| 内外径/气隙/极数/转速/电流 | 50/76 mm, 1 mm, 10, 5000 rpm, 21 A | 同 | 一致 |
即模型与报告描述同一套磁钢几何，二者的 0.85~0.86 比值是纯粹的方法差异 (磁路法不计齿槽/边缘/侧漏，系统性偏高 ~15%)，不存在误差抵消。 (初版本节曾警示"误差抵消"，系误读 Magnet_Thickness 所致，特此更正并留痕。)
四、结论一句话
输入完全对齐、同一温度基准下，FEA 与报告解析值比值稳定在 0.85~0.86，气隙 趋势、温度定律、负刚度量级、轴承"不满足→换 7004AC"的结论链全部相互印证 —— 对得上。唯一建议修正: 设计载荷 600 N 的依据从"电枢反应 +20%"(FEA 实测 仅 +0.07%，机理不成立) 改为"低温 + 气隙公差包络"(最恶劣 −20 ℃ + 0.6 mm ≈ 563 N，数值几乎相同、机理正确)。