2D直线电机仿真设置

Properties 属性

Step Control通常采用Time Interval的方式，$f$为电机频率（通常而言是$v/2\tau$），一般跑2个电周期。下图的120计算方式如下：

电机齿槽转矩（推力）频数N通常为槽数和极对数的最大公倍数，如6s8p的同步直线电机，N=最大公倍数(6,4)=12
每个齿槽转矩（推力）波动均分为10个仿真点（也可以设置为其他数值）
Time Step = (1/f) / (12*10)
Number of Steps = (12*10) * 2 + 1 (一般跑2个周期) = 241

Conversion中设置Stack Length为你所仿真电机的数值。

Circuit中不要进行任何设置，保持默认即可。尤其是Parallel，可能会有BUG

Parallel中不要进行任何设置，保持默认即可，可能会有BUG

Nonlinear中可以增加Maximun Nonlinear Iterations的数量，取决于精度和运行情况。可以把默认的15加大一点，到30或50。

注：直线电机先跑两个电周期的原因是第一个周期中可能存在非稳态（暂态）的情况，如果你观察到两个周期内电机表现一致，那么可以把仿真时间缩短到一个周期

Equations 变量

在Case Control右键进入Equations可以设置变量和常量，比如电机频率可以设置为定量（Expression），电机电流、初始相位角等可以设置为变量（Value）。可以增加其他变量用于控制电机模型。

如果你的模型是Geometry Editor自己捏的，那么可以在那里直接加几何变量（Equations），用于控制电机模型的变化（比如轭部厚度啊，边端宽度啊等等），记得一定一定要勾选“Register to JMAG Designer”

模型美化

为了使你在操作（赋材料）的时候更加便捷，并且让模型看上去好看一点，可以打包Block。当你创建Study后在模型中选择具有相似属性的面域（比如所有N形永磁体为一组、所有线圈部分为一组、所有定子铁心部分为一组等等），然后右键选择Grouping，操作成功后左侧列表中的Part那一栏应该能显示正确的一组。

然后你可以在Model-Assembly中改颜色。

Mesh 剖分

对于电机而言，最重要的就是剖分。进入Mesh - Properties查看剖分设置。一般采用Slide Mesh，即每次运动时，气隙滑移，有助于加快仿真速度并提高仿真精度。

在Slide Division中设置气隙剖分细节，其中Divisions in Gap是气隙层数，一般设置为3或5，取决于期望精度和气隙大小；Element Size in Motion Direction设置为你的仿真步长（距离步），如本例中为

$\Delta x=v\cdot\Delta t\,(\text{Time\,Step})=v\cdot(\frac1f/120)=0.2\,\text{mm}$

电流与初始位置

Circuit 电流

首先你要为你的Copper添加FEM Coil，每一相为一组，每一个绕组面域单独设置一个Coil Set，然后里面的Parts per Coils只能有一个。

然后为模型添加Circuit，一般如下方所示即可。第一个Study一般是NoLoad的，也就是不要Circuit Source，空着就行。双击Coil更改匝数。

如果我们采用的是电流源，那么电阻、电感就不重要。

id=0 控制下初始位置

所谓id=0控制，其实就是让A相的起始反电动势为0，走一个Sine曲线。下图是已经调节好初始位置了的。

运行一遍仿真，运行仿真后查看电机的“Circuit Voltage”，关注A相电压即可
查看A相电压过零点位置（一般把单位设置为长度，时间也行）
在Condition - Motion的最下面设置运动的初始位置Initial Position，直接设置为过零点位置的数值（精确到仿真补偿，即气隙剖分中设置的网格大小，如本例中2.5 mm可以被精确到2.4 mm或2.6 mm）
再运行一遍
1. 如果过零点跟t=0差的很大，说明方向反了，把Motion中的初始位置加个负号
2. 如果差的很小，那么微调一下就行了，基本重合即可，完全一致是不太可能且没必要的

多目标优化问题

参考文献：JMAG Designer在永磁同步电机优化计算中的应用

JMAG一般采用遗传算法进行优化，市面上已经很成熟了，若对遗传算法不熟悉的请自行查阅相关资料。

以下数值设置方法由师兄的经验推荐，大佬可以不用参考。

Optimization 设置

JMAG的Optimization在Case Control中打开

Constraint 约束

约束中可以选择变量作为设计变量，如果在Geometry Editor中存在未被注册为JMAG变量的，也可以在这里作为几何参数直接设置为设计变量。

下方的输入框设置设计变量之间的约束

Objective Fcn 目标函数

你可以手动从Result - Graph中添加Response Data，也可以直接在这一栏的上方输入框中设置Response Data，注意这里设置的不是最后的目标函数，只是作为一个前置变量存在。

在下方的Objectice Functions选择Add同时添加目标函数和约束函数，目标函数可选Maximize或Minimize，约束函数可选≥或≤。一般可以直接让目标函数和Response Data保持一致。

Initial Case 初代

默认选择Orthgonal Array，系统自动产出正交的初代种群。

可选Use Only Existing Cases，此时下方的Cases选择起效，使之作为你的初代。特别注明，如果Selected Cases超过了每代种群数，则会进行判别并丢弃一部分；反之，则会由系统随机生成一部分。

剩下那个我没怎么用过。

详细的可参见Help。

Options 核心设置

MOGA (SM)

设置优化方法，一般对电机而言需要用多目标优化Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA)，普通的遗传算法GA一般针对单目标，应该是会把你的多目标优化函数进行加权处理（我猜的）。也可以使用代理模型Surrogate Model (SM)，可以在一定程度上加快优化速度，配合MOGA使用会产生如下效果：