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在低溫至高溫的寬溫區范圍惡劣環境下，永磁電機電磁參數變化很大，材料發生非線性變化，電磁場、溫度場、流體場、應力場等各個物理場之間耦合關系更加復雜，在正常環境下可以忽略的多物理場耦合關系變得不可忽略，成為關鍵的技術難題 。 
永磁電機的鐵心損耗、風摩損耗、電機溫升不但與環境溫度和壓強密切相關，而且相互影響。在真空環境中，散熱條件特殊，與相毗鄰部件的形狀及表面屬性相關，熱輻射與表面溫度成非線性關系。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建模難度增大。因此惡劣環境下永磁電機內各物理場耦合關系非常復雜，研究各物理量和物理場的耦合關系及其動態變化規律非常困難 。 永磁電機的多物理場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、聯結法、網絡法等 。鐘掘院士等提出了對復雜機電系統進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題，由于假設條件和忽略因素過多，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 等開發多物理場耦合計算工具，電磁計算的精度和效率逐步提高。重點關注數值模型、模型計算、實驗調查，其中包括電機多物理場分析。 同時，在分析含有外電路的永磁電機時，還需結合場路耦合分析，妥善處理非線性電路分析中仿真步長與計算量間的矛盾 。由此可見，由于耐高溫電機內耦合物理場多、耦合關系復雜、環境邊界復雜，現有的耦合場建模與解耦計算方法有待進一步改進。 |
