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在低溫至高溫的寬溫區范圍惡劣環(huán)境下，永磁電機電磁參數變化很大，材料發(fā)生非線(xiàn)性變化，電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流體場(chǎng)、應力場(chǎng)等各個(gè)物理場(chǎng)之間耦合關(guān)系更加復雜，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 。 
永磁電機的鐵心損耗、風(fēng)摩損耗、電機溫升不但與環(huán)境溫度和壓強密切相關(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(xiàn)性關(guān)系。真空至高壓強的變化影響應力和材料特性變化，使得電機的多物理場(chǎng)建模難度增大。因此惡劣環(huán)境下永磁電機內各物理場(chǎng)耦合關(guān)系非常復雜，研究各物理量和物理場(chǎng)的耦合關(guān)系及其動(dòng)態(tài)變化規律非常困難 。 永磁電機的多物理場(chǎng)分析方法以數值解析法和有限元分析為主。在數值解析方面，通用的建模方法有傳統矩陣法、鍵合圖法、聯(lián)結法、網(wǎng)絡(luò )法等 。鐘掘院士等提出了對復雜機電系統進(jìn)行全局耦合分析及耦合并行設計的基本理論 。 但是數值解析法在耦合建模和求解仍存在較多問(wèn)題，由于假設條件和忽略因素過(guò)多，導致計算精度不夠。在有限元分析方面，眾多 CAD /CAE 軟件公司，如 Ansys、Flux、SIMULIA、UGS 等開(kāi)發(fā)多物理場(chǎng)耦合計算工具，電磁計算的精度和效率逐步提高。重點(diǎn)關(guān)注數值模型、模型計算、實(shí)驗調查，其中包括電機多物理場(chǎng)分析。 同時(shí)，在分析含有外電路的永磁電機時(shí)，還需結合場(chǎng)路耦合分析，妥善處理非線(xiàn)性電路分析中仿真步長(cháng)與計算量間的矛盾 。由此可見(jiàn)，由于耐高溫電機內耦合物理場(chǎng)多、耦合關(guān)系復雜、環(huán)境邊界復雜，現有的耦合場(chǎng)建模與解耦計算方法有待進(jìn)一步改進(jìn)。 |
