永磁电机因其体积小、效率高、功率密度大被广泛运用于轨道交通、电动汽车、航空航天等领域。永磁电机作为电力牵引的核心部件,由于其工作环境恶劣,电机内部温升问题严重,在强磁场和温度影响下,使得电机的永磁体存在不可逆退磁风险,严重影响电机运行性能。在永磁电机设计阶段,虽考虑了永磁体的失磁风险,但由于不能准确的模拟电机的实际运行工况,复杂的在线运行工况会使永磁体超出安全使用范围,造成严重的后果。因此高密度永磁电机转子永磁体的温度监测技术已成为高密度永磁电机系统亟待解决的关键技术之一。同时对转矩闭环控制系统,能够实时预测永磁体温度对提高系统的控制精度也具有重要的意义。本文研究内容如下:(1)研究牵引用永磁电机永磁体温升机理以及温升来源,分析电机内部的涡流损耗和谐波损耗对永磁体温升的影响,并分析不同散热方式对永磁体温升的作用。求解在考虑损耗因素和散热因素影响下永磁体的热平衡方程,得出电机实际运行时永磁体温升的变化规律。(2)基于电机运行时永磁体温升的变化规律,针对永磁体旋转不易实时测量的问题,提出一种基于集总参数热网络(LPTN)的在线估计方法。首先建立一个包含四节点深灰盒热网络模型,以及基于运行参数及温度的损耗模型,并根据理论推导其初始热容参数及热阻参数。为了实现在线估计及提高估计精度,利用带渐消因子的扩展卡尔曼滤波算法为热阻参数进行动态更新,以实现热网络的在线估计永磁体温度。(3)针对所提出的永磁体温度在线估计方法,设计并制作永磁体温度与磁场分布测量系统进行实验验证。该系统通过在转子铁芯连接永磁体处沿转子铁芯轴向开槽,将带有多个温度和磁场传感器的FPC板固定于槽内并与永磁体接触,轴端仪器与转轴同轴旋转,传感器数据通过WIFI传输到上位机采集。通过实验室测试,将实验结果与仿真分析的结果进行对比与分析,验证所提出的永磁体温度在线估计方法的有效性,并达到对永磁体估计精度3℃以内,为同类电机的设计实验与热分析提供参考。