现有的传统电机设计中温升考核方法多是在稳定的工作状态，即稳定的发热状况下进行考察。目前较常使用的电机热计算方法包括公式法、热网络法、有限元法等,随着计算机技术的发展，较为准确但计算量大的有限元法被广泛使用 。文献[采用有限元法计算小型感应电机额定负载下的三维温度场。文献利用 Ansys Workbench 平台的耦合分析功能，对一台异步电动机进行电磁场与温度场单向耦合仿真计算，未考虑温度对电磁场热源的影响。实际的电机应用系统工况发热是不稳定的，导致温度场计算时热源产生时变。考虑温度对电机材料属性的影响，不稳定发热的暂态温度场计算采用电磁场-热场双向耦合方式 ，即在复杂工况所描述的电源及负载和工作制下求解出各暂态的温度场，从而得出发热过程的暂态温度场。
1 复杂工况下多场耦合模型的建立
1.1 电磁场模型建立
运用场路结合法将电机绕组端部电阻参数场化、电感参数路化，修正建立电机二维暂态仿真模型 。
1.2 温度场模型建立
电机的温度与发热量、散热量、环境温度及电机的结构和材料热特性有关，因此应首先建立可靠的温度场计算模型 。为简化分析，对电机的温
度场做如下假设：
（1）电机的热源在定子和转子两部分；
（2）建立二维温度场模型，不考虑 z 轴方向的传热；
（3）环境温度一定。由传热学原理可知，在直角坐标系下的求解域内二维瞬态热传导方程以及边界条件为式中，λ x 、λ y 分别为物体在 x、y 方向上的导热系数；T 为电机温度；q 为热源密度；ρ 为物质密度；c 为物质比热容；t 为时间；S 1 为电机绝热边界面；S 2为电机散热边界面；n 为边界法向量；λ 为 S 1 和 S 2面法向热传导系数；α 为 S 2 面的散热系数；T e 为周围介质的温度。
2 多场耦合模型参数处理
2.1 材料电参数的等效修正
在建立正确的模型基础上影响到计算准确度的关键因素主要是模型的参数，首先需要对材料电磁场参数附值并结合模型特点进行等效配置。由于二维电磁场模型没有考虑端部，因此对定转子绕组端部进行修正。定转子绕组端部电抗可以等效为一个常值，将定、转子每相绕组分别串入一个 0.077 18 H和 3.099 7×10 -7 H 电感线圈。绕组端部电阻修正原则是定转子总电阻不变，通过折算电阻率的方法将端部电阻折算到定转子槽里，折算后定子绕组铜材料的电阻率为 4.8×10 -8 Ω·m -1 ，转子导条铝材料的电阻率为 6.09×10 -8 Ω·m -1 。
2.2 材料热参数的等效计算
电机由各种不同的材料组成，由于温度对材料的导热系数等属性影响较大，温升会导致热源发生变化，因此准确设定电机各材料的热特性参数及模型的边界条件是计算温度场的关键 。
3 全域温度场的仿真计算
3.1 耦合场的计算参数配置
多场耦合法计算电机动态温度场采用 MagNet电磁场和 ThermNet 温度场的联合仿真模型，进行磁热双向迭代耦合。首先计算某一确定时刻的热源产生的热量大小，依此计算电机的温度场，下一刻以各部件当前温度下的材料属性再次计算电机的热源产生的热量；在前一刻温度场的基础上，再次重复计算电机当前时刻的温度场分布，依次重复进行迭代计算，遍历电机全部复杂工况的全过程，计算出全部的动态温度场数值根据电机工作制标准，结合电机实际工作状况，对不同负载连续周期工作制下电机的温升进行计算。在满足精度的基础上合理的选择耦合频率、热源耦合方式。
5 结束语
本研究采用场路结合法建立外电路与电磁场的求解模型，对电机结构参数、材料电、热等物理参数进行计算、等效及配置，并建立了二维仿真模型，有效体现了电机端部特征。文中采用磁热双向耦合法实现了外电路、电磁场、温度场的耦合计算。与实验所得结果对比后验证了建模和参数计算的正确性，为复杂工况下电机的热分析提供了参考依据，使电机设计更加合理。
