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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利电主轴多物理场耦合仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120387236B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510264160.5，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权电主轴多物理场耦合仿真方法是由耿遵敏;刘洋;贾鹏程;闫圣文;杨镇岳设计研发完成，并于2025-03-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本电主轴多物理场耦合仿真方法在说明书摘要公布了：本发明属于仿真分析技术领域，具体涉及一种电主轴多物理场耦合仿真方法。本发明中的电主轴多物理场耦合仿真方法包括以下步骤：S100、通过有限元软件建立多物理场耦合模型，包括：导入几何模型、设置材料、设置转子动力学模块、设置固体传热模块和网格划分；S200、通过所述有限元软件求解，包括：将所述轴承非线性恢复力模型、所述电机不平衡磁拉力模型和所述主轴热模型与所述电主轴转子模型进行多物理场耦合，求解得到动态性能。通过使用本技术方案中的电主轴动态特性研究的仿真模型能够满足电主轴在实际复杂工况下的动力学特性研究需求。

本发明授权电主轴多物理场耦合仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种电主轴多物理场耦合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤： S100、通过有限元软件建立电主轴转子模型，包括：导入几何模型、设置材料、设置转子动力学模块、设置固体传热模块和网格划分，所述几何模型包括转轴结构模型300； 设置所述转子动力学模块，包括将非线性恢复力和不平衡磁拉力作用到所述转轴结构模型300上； 设置所述固体传热模块，包括将电机作用转轴表面温度Tmotor和轴承作用转轴表面温度Tbearing作用到所述转轴结构模型300的表面； 通过轴承非线性恢复力模型求解所述非线性恢复力，通过电机不平衡磁拉力模型求解所述不平衡磁拉力，通过主轴热模型求解所述电机作用转轴表面温度Tmotor和所述轴承作用转轴表面温度Tbearing； S200、通过所述有限元软件求解，包括：将所述轴承非线性恢复力模型、所述电机不平衡磁拉力模型和所述主轴热模型与所述电主轴转子模型进行多物理场耦合，求解得到动态性能； 在S100中，所述轴承非线性恢复力模型求解包括以下步骤： S121、设置轴承参数及收敛精度，所述轴承参数包括球与内外滚道的接触角，球直径；获取轴承内外圈X轴方向的相对径向位移，轴承内外圈Y轴方向的相对径向位移，轴承内外圈的相对轴向位移，轴承内外圈绕所述X轴的相对角位移，轴承内外圈绕所述Y轴方向的相对角位移，所述X轴和所述Y轴垂直； S122、计算单个球的外滚道沟曲率中心O到内滚道沟曲率中心最终位置之间的轴向距离，计算所述单个球的外滚道沟曲率中心O到内滚道沟曲率中心最终位置之间的径向距离； 其中，为内外滚道沟曲率中心的距离；，，分别为内外滚道的沟曲率半径系数；和满足如下关系： 式中，为球的方位角；为内滚道曲率中心轨迹的半径，满足如下关系： 式中，为节圆直径； 约束，的初始值并代入下式： 式中，，分别为滚球中心最终位置与外滚道曲率中心之间的距离在轴向与径向的投影； 根据Hertz接触理论，球与内圈滚道的接触变形量以及球与外圈滚道的接触变形量可由如下公式计算： 式中，表示接触变形的正压力，，，，，分别由下式计算： 式中，，为两接触体的弹性模量；，为两接触体的泊松比； 与为分别两接触体在两个主平面上的曲率半径； 球与内滚道接触： 球与外滚道接触： 式中，； 由于滚动轴承受到润滑，因此还应考虑润滑油膜厚度的影响： 式中，，分别为内、外滚道沟曲率中心与球心的距离；，分别为球与内、外圈滚道之间的中心油膜厚度，可由下式计算： 其中，；e为自然常数；其他未知量由下式确定： 根据内外滚道沟曲率中心与球心的位置关系还存在如下几何关系： 式中，，分别为球与内外滚道的接触角，其中为球编号，满足，为球的总数目； S123、建立单个球受到离心力与陀螺力矩的作用下与内外滚道之间的受力关系并求解： 其中，，分别为球与内外滚道之间的摩擦系数，、分别为球与内外滚道的接触角，为球直径，、表示球与内外滚道接触变形的正压力；离心力与陀螺力矩由下式确定： 其中，为球的自转角速度，为球的公转角速度，为球的转动惯量，为轴承内圈转速，为自转轴与公转轴的夹角，为球的质量； 根据Jones的滚道控制假设，即：轴承在高速运转时更接近外滚道控制；可建立如下关系式： 其中，，； 轴承内圈同时受到转轴及球的力与力矩的作用，对其进行受力分析，可求得单个球的非线性恢复力计算式： 式中，； S124、重复步骤S2～S3直到所有球计算完毕； S125、求和，得到所述非线性恢复力。

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