永磁同步电机具备效率高、体积小、控制性能好等优点,因而得到了越来越广泛的应用,但正是永磁同步电机的体积小、功率密度大,容易导致电机温升过高的问题。电机温升过高会引起永磁同步电机的永磁体退磁、绝缘材料失效等问题,对电机的使用寿命和运行可靠性产生较大影响。因此,准确仿真计算并研究分析永磁同步电机的温升显得尤为重要。本文以一款2.0k W工业机器人用永磁同步电机为研究对象,针对单向耦合分析方法进行温升计算时无法反映电机电磁场与温度场之间的相互影响,造成计算误差这一缺点,展开了相应的分析与研究,提出采用双向耦合分析方法计算电机温升并通过与单向耦合分析结果、样机试验结果进行对比分析证明双向耦合分析方法对比单向耦合分析方法可有效提高电机温升计算的精度。具体研究工作如下:首先,在Maxwell中建立了电机电磁场有限元模型,计算和分析电机在空载、额定负载、过载状态下的电磁性能包括空载反电动势、气隙磁密、磁密分布等,验证电机设计方案的合理性。其次,对电机永磁体和绕组材料的温度特性进行了分析,在考虑电机永磁体和绕组材料温度特性的条件下,对电机不同温度下的损耗进行了计算,研究电机损耗随温度变化的规律。研究结果表明在电机温度变化时永磁体和绕组材料的温度特性会对电机损耗造成影响,电机损耗对温度具有敏感性。以此为基础,阐述了在电机温升计算中考虑电机材料的温度特性对计算结果产生的影响以提高计算精度的必要性。然后,采用单向磁热耦合分析方法计算电机温升,首先建立了电机温度场三维简化模型,根据传热学相关理论及经验公式确立边界条件以及计算温度场参数;随后构建电机电磁场—温度场单向耦合模型,计算并分析了电机温升结果,验证了永磁同步电机额定运行条件下的安全性和可靠性。最后,采用双向磁热耦合分析方法计算电机温升,先是构建电磁场—温度场双向耦合模型,通过实现两场信息的交互,反映两场之间的相互影响,对电机温升进行仿真计算与分析;随后,结合样机试验结果,对比分析了两种耦合分析方法的电机温升仿真计算结果。结果表明:对比单向耦合分析,双向耦合分析有效提高了电机温升计算的精度,其仿真结果更接近测试值。