高转矩密度永磁调速节能技术理论研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51577026
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31
  • 项目参与者:
    张建润; 肖华锋; 楼雪; 蒋佳明; 王克羿; 焦仁强; 丁琦; 黄超信; 杨明;
  • 关键词:

项目摘要

Energy saving and environmental protection are the very important and unshakable strategic policies to promote economic and social development in China. The energy-saving potential of motor drive systems is enormous, and very conductive to environmental protection. This project aims to study the theory and key technologies of the permanent magnet adjustable speed energy saving technique applicable to the motor drive systems for large power fan and pump loads. An in-depth study of the energy conversion mechanism of the permanent magnet variable speed technique will be performed, and a derivation of the equivalent circuit reflecting the power transmission and the loss will be conducted. The new magnetic circuit topologies for the disk and the cylindrical structures will be proposed to substantially increase torque density. An equivalent rotation magnetic field method will be innovationally proposed to analyze the eddy current field due to rotation permanent magnet with the finite element method, and the electrical parameters will thus be accurately calculated. The fast computation technology for the mechanical properties and variable speed characteristics will be mastered. The temperature fields under different work conditions will also be analyzed by the finite element method to determine the effective and advanced cooling schemes with air and water respectively. Using the multi-objective electromagnetic optimization design, and with the lightweight optimization design combined with high stiffness, stability and reliability, it is expected to increase the torque density, reduce the moment of inertia, achieve lightweight. The integrated servo control system design and a new experimental method for testing the complete mechanical properties will be proposed. A solid theoretical and technical basis for the promotion and industrial application of the permanent magnet adjustable speed energy saving technique will be conquered by this project.
节能环保是我国促进经济社会发展不可动摇的重大战略方针。电机驱动系统的节能潜力巨大,且十分有利于环境保护。本项目致力于适用于大功率风机泵类负载电机驱动系统的永磁调速节能新技术的理论与关键技术研究。深入研究永磁调速技术的能量转换机理,推导直观反映功率传递和及其损耗的等效电路。提出能够大幅提高转矩密度的盘式和筒式磁路拓扑新结构,创新性地提出旋转永磁涡流场有限元分析的等效旋转磁场新方法,进而准确计算电气参数,掌握机械特性和调速特性的快速计算技术。对不同工况的温度场进行有限元分析,给出先进有效风冷和水冷冷却方案。通过多目标电磁优化设计,以及结合高刚度、稳定性和可靠性的综合轻量化优化设计,提高转矩密度,减小转动惯量,实现轻量化。完成集成伺服控制系统设计,提出完整机械特性的实验测试新方法。本项目的开展将为永磁调速节能技术的发展与推广应用提供坚实的理论与技术基础。

结项摘要

永磁调速是基于电磁滑差调速原理并利用高性能永磁材料实现的一种新型电机驱动系统调速节能技术,在电力工业、石油化工、矿山等行业得到了初步应用,获得了良好的节能效果,其给出应用前景十分广阔。.本项目针对面贴式和内置式永磁转子结构、开槽和非开槽式导体转子结构组合而成的四种典型结构筒式永磁调速器,建立其解析模型,通过有限元方法验证其基本电磁特性的解析预测结果。通过对永磁调速器设计理论及其在线调磁技术的深入研究,基于交替极结构永磁转子提出了机械调磁和混合励磁型永磁调速器,基于内置式结构永磁转子提出了平移非旋转调磁环型永磁调速器,解决了传统永磁调速节能技术中轴向平移高速转子难度较大的问题。提出了高效功率回馈型永磁调速器,解决了传统永磁调速节能技术高滑差工况下效率较低的问题,大大改善了泵和风机调速系统的节能效果。基于电磁场解析模型,给出了永磁调速器电磁参数和电磁特性的快速计算技术,掌握了电磁优化设计方法。基于等效磁路法建立了新型永磁调速器的解析模型,可以快速分析其电磁特性及结构参数敏感度。另外,本项目还对聚磁式永磁涡流耦合器、双层标准鼠笼转子高转矩密度永磁调速器进行了初步研究;鉴于特殊场合的应用,也初探了轴向磁通平移非旋转调磁环型永磁调速器的电磁特性。为了提高永磁调速器的设计效率,本项目还针对其电磁优化设计软件进行开发与完善。在现有的研究工作基础上,项目组与相关企业达成产学研合作以研究无刷型永磁调速节能技术,将进一步提高系统的可靠性,进而促进该项技术的工程应用。.本项目按研究计划进行实施,达到了预期的研究目标,取得了丰硕的成果,已发表学术论文8篇(SCI收录5篇,EI收录8篇),授权发明专利5项,该研究方向上培养2名博士生和3名硕士生。本项目工作丰富和发展了永磁调速器的拓扑结构与电磁分析方法,为新型永磁调速节能技术的进一步发展和工程应用奠定理论与技术基础。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(5)
Analytical Analysis of an Adjustable-Speed Permanent Magnet Eddy-Current Coupling With a Non-Rotary Mechanical Flux Adjuster
带非旋转机械磁通调节器的可调速永磁涡流耦合器的解析分析
  • DOI:
    10.1109/tmag.2019.2893458
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Li Yibo;Lin Heyun;Tao Qiancheng;Lu Xiaoquan;Yang Hui;Fang Shuhua;Wang Haitao
  • 通讯作者:
    Wang Haitao
利用子域法的永磁涡流联轴器解析建模分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王坚;林鹤云;房淑华;朱建国
  • 通讯作者:
    朱建国
Analysis and Performance Evaluation of an Efficient Power-Fed Permanent Magnet Adjustable Speed Drive
高效馈电永磁调速驱动器的分析与性能评估
  • DOI:
    10.1109/tie.2018.2832018
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Li Yibo;Lin Heyun;Huang Hai;Chen Chao;Yang Hui
  • 通讯作者:
    Yang Hui
Analytical Prediction of Torque Characteristics of Eddy Current Couplings Having a Quasi-Halbach Magnet Structure
准Halbach磁体结构涡流联轴器扭矩特性的解析预测
  • DOI:
    10.1109/tmag.2016.2529587
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wang Jian;Lin Heyun;Fang Shuhua
  • 通讯作者:
    Fang Shuhua
Analytical Analysis of a Novel Flux Adjustable Permanent Magnet Eddy-Current Coupling With a Movable Stator Ring
新型可动定子环磁通可调永磁涡流耦合器的解析分析
  • DOI:
    10.1109/tmag.2017.2764260
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Li Yibo;Lin Heyun;Yang Hui;Fang Shuhua;Wang Haitao
  • 通讯作者:
    Wang Haitao

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其他文献

非对称交错混合励磁爪极同步电机
  • DOI:
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    林鹤云
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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新型混合励磁同步电机调速系统的
  • DOI:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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