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基于 Ansoft 的永磁同步电机退磁仿真分析摘要：为了保证永磁同步电机抗退磁能力仿真的准确性，本文提出了一种基于 Ansoft Maxwell 软件的永磁同步电机退磁仿真方法。
以12S10P磁同步电机为例(PMSM) ，首先详细的介绍了此退磁仿真的电磁设置；然后评估与验证了此退磁仿真方法的仿真值与实测值差异；最后提供了此仿真方法的问题与改进思路，为永磁同步电机退磁仿真提供了参考。
关键词：Ansoft；退磁引言在压缩机的应用工况下，为了保持整套系统的高可靠性，压缩机中所有零件都需要进行可靠性评估，使所有的零件都能保持在正常的状态下运行。
对于压缩机中的主要驱动零部件——电机来说，永磁体退磁是一个重要的指标[1]。
为了保证永磁同步电机按照设计的状态运行并达到设计的效果，永磁体需要在充磁饱和的状态下工作[2]。
当永磁同步电机转子永磁体发生不可逆退磁，整个电机将不再运行于最佳工作状态，进而影响到压缩机的性能。
因此对永磁同步电机进行抗退磁能力评估是一项重要的工作。
目前对于永磁同步电机的退磁电流的测试方法一般为：并接电机绕组某两相，给绕组通入电流使转子自动定位，并固定电机转子此时位置，随后通入反向电流，并对比测试通入退磁电流前后的线磁链值，以该值下降 3 % 为限定标准。
但是，目前采用的仿真分析方法为在永磁体上设定取样曲线，并计算施加退磁电流后取样曲线上剩磁回复值，按照剩磁平均值降低 3 % 为限定标准。
以上实验测试方法和仿真分析方法存在判定指标不一致的情况，因此为了提高仿真准确性以及仿真与测试的一致性，以及充分应用 Ansoft 的退磁仿真功能，本文对 Ansoft 的退磁仿真功能进行了研究。
1 Ansoft仿真分析软件退磁仿真1.1基本设置1.1.1电机退磁仿真工况电机运行状态按照正常的电机性能仿真设定，仿真模型为模拟电机正常运行并通入了较大电流时电机永磁体发生退磁的情况，按照 3 % 磁链降低为界限限定。
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。
对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq，表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻：磁场强度H沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U表示，单位为A。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数，即,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F表示（A）。
在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A，长度为L，假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为Φ，与电路中电流和电压的关系类比，定义Φ,为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为（L是长度，μ是磁导率）,与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导，用ᴧ表示，Λ。
众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为Φ,式中，Ф为每极磁通；δ为气隙长度；τ为极距；La为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。
而对其他结构，直轴磁阻大于交轴磁阻，因此Ld<Lq，表现出凸极电机性质。
我认为对于表面式，因为永磁铁的磁导率等于空气的磁导率，所以，就相当于，在转子的外层都是空气，这样磁动势的距离一样，所以磁阻一样。
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交直轴电感，是同步电机分析和控制所必须的重要参数。
关于如何计算，只要是电磁场有限元和电机方面的论坛，都有相关的讨论。
遗憾的是大都停留在泛泛层面，鲜有具体阐述。
授人以鱼，不若授人以渔。
本帖拟从电感矩阵变换的角度出发，从原理上对此问题讲清楚，并给出具体操作流程。
一、基本流程1、参考方向（reference direction）图1 电机参考方向的定义2、冻结磁导率（frozen permeability）对于线性材料来说，它的磁导率是一个常数，不存在冻结磁导率（frozen permeability）之说，也不存在饱和之说；但对于电机里面的铁磁材料而言，不同电流下，铁磁材料的磁导率是不同的，因此电感参数也不一样；实际计算电感时，要考虑电机额定运行工况时的饱和程度，计算出来的电感才有实际意义。
这只有通过冻结磁导率的办法，才能实现。
冻结磁导率具体步骤如下：（1）、计算额定工况饱和程度。
此时的激励包括额定电枢绕组电流、额定励磁绕组电流，铁磁材料为非线性磁化曲线，方程为非线性方程；（2）、在（1）中的非线性方程迭代求解结束后，计算各个单元的磁导率，并冻结各个单元的磁导率（frozen permeability），此时磁导率为常数；（3）、去掉（1）中所加的所有激励，将电机铁磁材料的非线性磁化曲线更换为（2）中保存各个单元的磁导率，此时电机电机电感与电流无关；然后分别给每个绕组施加1A的电流，计算磁场，此时的方程为线性方程；（4）、计算（3）中能量，再依据能量法计算电感。
Ansoft maxwell计算电感矩阵时，是会自动冻结磁导率和考虑饱和影响的，没必要手动冻结磁导率。
当然我们也可以依照上述四步，手动冻结磁导率，然后计算电感，两种方法结果是完全一样的。
3、电流的加载（excitation）采用静磁场计算，为了计算额定工况，电机应该施加额定电枢电流和额定励磁电流。
施加额定电枢电流时，需要施加对应于该转子位置时刻的三相电流瞬时值，这样才能与额定工况相符。
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多 《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq ，表现出隐极性质。
对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq ，表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻：磁场强度H 沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U 表示，单位为A 。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数，即F=∮Hdl l=∑I i k i=1,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F 表示（A ）。
在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A ，长度为L ，假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为{Φ=BAU =HL ，与电路中电流和电压的关系类比，定义R m =UΦ,为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为R m=LμA（L 是长度，μ是磁导率）,与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导，用ᴧ表示，Λ=μA L。
众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为F δ=H δδ=B δμ0δ=δμ0ΦτL a,式中，Ф为每极磁通；δ为气隙长度；τ为极距；La 为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq ，表现出隐极性质。
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多 《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq ，表现出隐极性质。
对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq ，表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻：磁场强度H 沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U 表示，单位为A 。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数，即F=∮Hdl l=∑I i k i=1,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F 表示（A ）。
在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A ，长度为L ，假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为{Φ=BAU =HL ，与电路中电流和电压的关系类比，定义R m =UΦ,为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为R m=LμA（L 是长度，μ是磁导率）,与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导，用ᴧ表示，Λ=μA L。
众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为F δ=H δδ=B δμ0δ=δμ0ΦτL a,式中，Ф为每极磁通；δ为气隙长度；τ为极距；La 为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq ，表现出隐极性质。
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。
对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq，表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻：磁场强度H沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U表示，单位为A。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数，即F=∮HHHH =∑H HHH=1,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F表示（A）。
在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A，长度为L，假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为{Φ=BAU=HL，与电路中电流和电压的关系类比，定义H H=HΦ,为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为H H=HHH（L是长度，μ是磁导率）,与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导，用ᴧ表示，Λ=HHH。
众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为H H=H H H=H HH0H=HH0ΦHH H,式中，Ф为每极磁通；δ为气隙长度；τ为极距；La为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。
而对其他结构，直轴磁阻大于交轴磁阻，因此Ld<Lq，表现出凸极电机性质。
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多 《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq ，表现出隐极性质。
对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq ，表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻：磁场强度H 沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U 表示，单位为A 。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数，即F=∮HHH H=∑H H H H =1,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F 表示（A ）。
在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A ，长度为L ，假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为{Φ=BAU =HL ，与电路中电流和电压的关系类比，定义H H=HΦ,为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为H H=HHH（L 是长度，μ是磁导率）,与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导，用ᴧ表示，Λ=HHH。
众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距X 围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为H H =H H H =H H H 0H =H H 0ΦHH H,式中，Ф为每极磁通；δ为气隙长度；τ为极距；La 为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq ，表现出隐极性质。
参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。
对于内置式，直轴磁阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq，表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻：磁场强度H沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U表示，单位为A。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数，即,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F表示（A）。
在电机设计中，为简化计算，通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是：①每段磁路为同一材料；②磁路的截面积大体相同；③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A，长度为L，假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为Φ，与电路中电流和电压的关系类比，定义Φ,为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为（L是长度，μ是磁导率）,与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导，用ᴧ表示，Λ。
众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为Φ,式中，Ф为每极磁通；δ为气隙长度；τ为极距；La为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交直轴电感相等，即Ld=Lq，表现出隐极性质。
而对其他结构，直轴磁阻大于交轴磁阻，因此Ld<Lq，表现出凸极电机性质。
我认为对于表面式，因为永磁铁的磁导率等于空气的磁导率，所以，就相当于，在转子的外层都是空气，这样磁动势的距离一样，所以磁阻一样。
