在低溫至高溫的寬溫區(qū)范圍惡劣環(huán)境下，永磁電機(jī)電磁參數(shù)變化很大，材料發(fā)生非線性變化，電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流體場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等各個(gè)物理場(chǎng)之間耦合關(guān)系更加復(fù)雜，在正常環(huán)境下可以忽略的多物理場(chǎng)耦合關(guān)系變得不可忽略，成為關(guān)鍵的技術(shù)難題 。

永磁電機(jī)的鐵心損耗、風(fēng)摩損耗、電機(jī)溫升不但與環(huán)境溫度和壓強(qiáng)密切相關(guān)，而且相互影響。在真空環(huán)境中，散熱條件特殊，與相毗鄰部件的形狀及表面屬性相關(guān)，熱輻射與表面溫度成非線性關(guān)系。真空至高壓強(qiáng)的變化影響應(yīng)力和材料特性變化，使得電機(jī)的多物理場(chǎng)建模難度增大。因此惡劣環(huán)境下永磁電機(jī)內(nèi)各物理場(chǎng)耦合關(guān)系非常復(fù)雜，研究各物理量和物理場(chǎng)的耦合關(guān)系及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律非常困難 。

永磁電機(jī)的多物理場(chǎng)分析方法以數(shù)值解析法和有限元分析為主。在數(shù)值解析方面，通用的建模方法有傳統(tǒng)矩陣法、鍵合圖法、聯(lián)結(jié)法、網(wǎng)絡(luò)法等 。鐘掘院士等提出了對(duì)復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行全局耦合分析及耦合并行設(shè)計(jì)的基本理論 。

但是數(shù)值解析法在耦合建模和求解仍存在較多問(wèn)題，由于假設(shè)條件和忽略因素過(guò)多，導(dǎo)致計(jì)算精度不夠。在有限元分析方面，眾多 CAD /CAE 軟件公司，如 Ansys、Flux、SIMULIA、UGS 等開發(fā)多物理場(chǎng)耦合計(jì)算工具，電磁計(jì)算的精度和效率逐步提高。重點(diǎn)關(guān)注數(shù)值模型、模型計(jì)算、實(shí)驗(yàn)調(diào)查，其中包括電機(jī)多物理場(chǎng)分析。

同時(shí)，在分析含有外電路的永磁電機(jī)時(shí)，還需結(jié)合場(chǎng)路耦合分析，妥善處理非線性電路分析中仿真步長(zhǎng)與計(jì)算量間的矛盾 。由此可見，由于耐高溫電機(jī)內(nèi)耦合物理場(chǎng)多、耦合關(guān)系復(fù)雜、環(huán)境邊界復(fù)雜，現(xiàn)有的耦合場(chǎng)建模與解耦計(jì)算方法有待進(jìn)一步改進(jìn)。

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