电磁力 — CAE术语解释

电磁力计算有两种主要方法。①洛伦兹力：利用导电体中电流密度J与磁通密度B的叉积 F = J × B 进行计算。线圈或母线等载流部分的力可直接得到。②麦克斯韦应力张量法：由磁场空间导数构造应力张量，通过物体表面积分得到合力。对于永久磁石和铁心等无载流部分的力，以及电动机转矩的精确计算，这种方法更适用。有限元磁场分析软件（Ansys Maxwell、JMAG）都能自动计算两种方法，特别是在转矩计算中，常用改进的麦克斯韦应力张量法（Arias模型）。

关系很大。旋转转子的磁石与定子齿（定子齿）之间的磁吸引和排斥力周期性变化，导致转矩脉动产生。用有限元法精确计算这种变动的麦克斯韦应力，可以分解评估槽谐波（由定子槽数引起）、电感变化（突极性）、绕组不均匀性（制造公差）等贡献因素。电动汽车的静音性能（尤其在静止到低速范围）直接与转矩脉动相关，因此有限元电磁力分析→噪声振动（NVH）分析的耦合分析成为重要开发步骤。

可以的。用有限元磁场分析计算电磁力（主要是定子径向力和转矩变动），将其作为外力输入到结构有限元，求解电动机外壳的振动响应，再进行声学分析，这就是"电磁-结构-声学耦合分析"。实际工程中使用Ansys Maxwell→Ansys Mechanical→Ansys Fluent Acoustics工作流，或JMAG→NX Nastran工作流。高频电磁力（由开关频率PWM高谐波引起）导致的"电动机鸣叫"（600～2000Hz频率范围内的刺耳声音）的降低，离不开这种有限元耦合分析。