永磁同步电机转子偏心解析（下）

3.1 电机有限元模型静偏心工况设定

将上述Flux2D模型打开得到的是正常工作点情况下的模型，对于静偏心问题，需要将上述电机模型进行电机偏心设置编辑，其中包括两部分，第一部分是转子几何模型的偏心问题，第二部分是旋转物理设置。

先是删除网格，然后对电机的转子几何模型进行平移操作。对于从FluxMotor导出的.py参数化永磁同步电机模型而言，转子模型上的几何点是主要是根据_IM_CART和_IM_POLAR两个坐标系定义的，其中前者为直角坐标系，后者为极坐标系。要对永磁同步电机进行偏移，只需要对这两个坐标系进行编辑即可。在此文针对静偏心问题，对两个坐标系进行DX、DY偏移量的定义。

首先是将现有参数化永磁同步电机的滑移边界弧线以及点的相对坐标系从_OS_CART统一改为_IM_CART。

右击Geometry > Geometric tools > Transformation > _AG_AIRGAPROT，将坐标系从_OS_CART改为_IM_CART。

点击Geometry > Geometric tools > Geometric parameter > New, 创建DX、DY变量。

按住Ctrl, 选择Geometric parameter > Coordinate system > _IM_POLAR以及_IM_CART，右击edit array。

操作后转子整体的几何横坐标偏移了0.25mm。

这里需要注意偏移量DX、DY的最大值需要注意可能会出现几何干涉问题。

最后进行静偏心的机械设置修改和物理属性设置。首先是通过Physics > Mechanical set > Rotor编辑，修改旋转中心为_IM_CART。

完成此步骤后，即完成了永磁同步电机的静偏心工况设置。

3.2 静偏心工况设定

创建工况计算，Solver > Solving scenario > New, 工况计算中选择至少一个，在Control of parameters选择偏移量DX、DY进行偏移参数化计算。激活“Parametric distribution”选项可以利用Flux参数化分布式计算功能，加速多参数扫描分析过程。

3.3 数据后处理

计算完成后，在左边的General data > Post processing > Curve > 3D curve(2 I/O parameter)获取转子静偏心电磁转矩曲线。

分析静偏心齿部电磁力，点击Parameter/Quantity > Sensor > New,创建偏移后最近和最远定子齿部电磁力计算。General data > Post processing > Curve > 2D curve(2 I/O parameter)获取两端电磁力曲线。

3.4 电机有限元模型动偏心工况设定

关于动偏心的设置，文本将讨论两种设置实现的路径：

1）从静偏心工况转入动偏心工况设置：

相对于静偏心旋转中心为转子的几何中心来说，动偏心的旋转中心是定子的几何中心。在软件中，只需要将基于静偏心模型转子旋转的运动设置进行修改为围绕定子几何中心旋转的设置方式，但同时由于动偏心转子对空气挤压，需将定子侧空气改为可挤压的运动方式。

2）从FluxMotor导入的.py文件开始进行动偏心工况设置：

首先删除模型网格，进入sketch对模型转子进行偏移设置，这里偏移设置和静偏心转子几何偏移一样，唯一区别在于滑移边界圆模型不需要进行偏移设置。（需要注意的是偏移量DX、DY的最大值上可能会出现模型几何干涉问题，需确保滑移边界圆足够包含偏心模型）

步骤同样是建立几何偏移参数DX、DY（参考文中操作），对坐标系_IM_CART和_IM_POLAR进行偏移设置，即完成了所有的动偏心设置。

不过在动偏心上由于转子的中心旋转轴在电机几何中心处，其一个周期的仿真是一个机械周期，这里在设定求解时需要注意，即机械角度0°至360°。

同样，计算完成后，在左边的General data > Post processing > Curve > 3D curve(2 I/O parameter)获取转子动偏心电磁转矩曲线。

点击General data > Post processing > Curve > 2D curve(2 I/O parameter)获取转子动偏心电磁转矩曲线，双击生成曲线获得具体的转子转矩信息。

4 结论

本文主要介绍了电机偏心问题的类型，以及如何利用Flux软件设置永磁同步电机动偏心和静偏心工况所需要的设置和偏心的后处理过程，能够适用于电机设计前期对偏心故障模式下电机运行特性及相关性能的估算。本文在基于电机二维模型的动偏心模式的设置包含了compressbile的运动模式（实现路径A），这是基于静偏心模型修改了转子空气气隙的几何中心后所需要的设置条件，如果根据动偏心旋转空气适当调整，将动偏心旋转空气几何中心与定子几何中心重合，则定子侧的空气运动模式可从compressible模式改为fixed模式，加快计算速度（实现路径2）。