电机设计与优化：
尺寸与拓扑优化：快速评估不同定子/转子结构、槽型、磁极形状（如V型、一字型、Halbach阵列）、气隙尺寸、永磁体排布（表贴式、内置式）等对性能的影响，寻找最优设计方案。
磁路优化：精确计算磁通密度分布，识别局部饱和区域，优化磁路设计（如磁桥、隔磁桥尺寸）以提高磁利用率和避免过度饱和。
材料选择评估：比较不同硅钢片牌号、永磁体材料（如钕铁硼、铁氧体、钐钴）对电机性能（如效率、转矩密度、成本）的影响。
绕组设计：优化绕组类型（集中式、分布式）、匝数、并联支路数、节距等，以达到目标反电动势、电感、电阻、磁动势谐波等要求。
性能预测与分析：
空载特性：精确计算反电动势波形、幅值及其谐波含量；计算齿槽转矩（Cogging Torque）及其优化。
负载特性：计算稳态和瞬态下的输出转矩、转矩脉动（Torque Ripple）、效率、功率因数、输入电流/电压波形及谐波。
电感参数计算：计算交直轴电感（Ld, Lq）、绕组自感和互感及其饱和特性（随电流变化的曲线），这对磁场定向控制至关重要。
损耗计算：
铁耗：基于局部磁通密度波形（考虑旋转磁化和谐波），采用改进的Steinmetz或Bertotti模型计算铁心中的磁滞损耗、涡流损耗和附加损耗。
铜耗：考虑集肤效应和邻近效应引起的交流电阻增加，计算绕组中的欧姆损耗。
磁钢涡流损耗：尤其在高频（高速电机）或谐波丰富的PWM供电下，计算永磁体内部的涡流损耗，这对评估磁钢温升和退磁风险至关重要。
杂散损耗：估算结构件中的杂散损耗（相对较难精确模拟）。
电磁力与振动噪声分析：
电磁力密度计算：基于麦克斯韦应力张量法或虚位移法，计算作用在定子齿、轭部和转子上的径向、切向电磁力密度分布。
力波分析：分析电磁力的空间阶次和时间频率，识别主要的激振源（如0阶径向力波、低阶力波），这是预测电磁振动和噪声（NVH）的基础。
问题诊断与可靠性评估：
退磁分析：模拟不同工况（高温、过载、短路、故障状态）下永磁体工作点的变化，评估局部或整体退磁风险。
局部饱和分析： 识别设计或特定负载下磁路中的过度饱和区域，评估其对性能（如电感、控制精度）和效率的影响。
短路故障分析：模拟绕组短路（匝间、相间）时的电磁场和电流，评估故障电流、转矩冲击和潜在危害。
不平衡运行分析：分析电压不平衡、绕组不对称等非理想条件下的性能。
多物理场耦合分析的基础：
电磁-热耦合：电磁仿真计算的损耗（铁耗、铜耗、磁钢涡流损耗）是热仿真的主要热源输入，用于预测电机各部分的温升分布。
电磁-结构耦合：电磁仿真计算的电磁力是结构应力、变形和振动仿真的载荷输入。
电磁-控制耦合：联合控制系统仿真，实现更真实的电机-控制器系统级性能评估和控制策略验证（如FEA联合仿真）。
控制策略研究与验证：
提供高精度的电机模型参数（电感、反电动势常数、磁链等），用于控制算法设计和仿真。
与控制系统模型进行联合仿真，在虚拟环境中测试和优化磁场定向控制、直接转矩控制、弱磁控制、无位置传感器控制等策略的性能和鲁棒性。
图1 轴向磁通永磁同步电机几何模型
图2 网格划分
图3 INTESIM磁密云图
图4 INTESIM磁密矢量图
