永磁同步电机(PMSM)由于其功率密度大,尺寸小,转速高等优点被广泛应用于工业领域。而永磁电机的转子励磁是由永磁材料提供而非励磁绕组,紧凑的结构会导致电机的散热困难,过高的温度会导致永磁体发生不可逆退磁现象,引起电机输出转矩的下降等问题。所以准确计算电机温度分布对于永磁电机的安全稳定运行显得尤为重要,其中模拟分析作为简单方便的计算方法而被广泛应用于此,而热的模拟分析中准确的损耗值是影响计算结果的主要因素之一。但是电机损耗大多以电磁损耗为主,而温度变化会对电磁损耗产生一定影响,所以考虑多物理场之间的耦合关系能够提高计算精度。随着计算机技术以及计算方法的快速发展以及多种商用仿真软件的整合,多物理场之间的隔阂逐渐被打破,多物理场的耦合分析越来也普遍。本文利用有限元软件建立一个热-流-磁三物理场的耦合温升模型,考虑温升与气隙空气流动的影响以提高温度场计算精度。具体的工作内容如下:(1)有限元模型的建立。首先利用Maxwell和Fluent有限元软件分别建立电磁场模型,流场以及温度场模型,并设置相关边界条件等,然后分别从所在物理场角度出发来简化计算模型。最后基于永磁电机通过逆变器驱动的原因,建立空间矢量脉宽调制逆变器模型以提高电磁损耗计算结果的准确性。(2)电机各项损耗的理论分析以及减损措施。首先是通过理论分析以及有限元仿真结果来解释各项损耗产生的机理,然后根据其产生机理提出减低其损耗的方法,并通过电磁计算结果验证所提出方法的有效性。最后给出永磁电机损耗分离方法的分离原理,并通过三个不同的实验将永磁电机各项损耗分离出来。(3)三物理场的耦合模型建立。首先是从产生各项电磁损耗的部件详细研究分析出温度对电磁损耗计算产生影响的物性参数,建立Maxwell与Fluent的双向耦合关系。然后是对比电磁场与温度场之间迭代前后的电机电磁损耗变化以及最终的温升分布情况。最后基于永磁电机永磁体温度不易测量的问题,建立一个永磁体温度估计模型,并在最后实验环节估计永磁体温度。(4)电机温度测量以及估计实验。对于绕组温度采用四个相同的热电阻直接测量,而永磁体温度则采用所建立的估计模型进行温度估计。通过实验验证未进行迭代运算的温度要比测量值高,但当随着迭代次数的增加电机最终温度值出现了下降并逐渐靠近测量值,表明所建立的耦合模型能够提供比单温度场模型较好的计算精度。