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磁场调制永磁电机系统基础理论及应用技术研究

批准号:
51337004
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
曲荣海
依托单位:
学科分类:
电机及其系统
结题年份:
2018
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
潘垣、李健、徐伟、王双红、孙剑波、叶才勇、王晋

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
传统永磁电机的转矩与极数无关,受限于其转矩产生原理,进一步提高其转矩密度的难度非常大。磁场调制永磁电机突破了传统电机的运行原理,相比于传统永磁电机,其转矩密度可以大幅甚至成倍地提高,能够满足各种高精尖应用场合的技术需求,同时在工业领域也有着良好的应用前景,若能实现大规模推广应用,其节能降耗效益将十分可观。磁场调制永磁电机是近年来国际电机领域中逐渐变热的研究领域,其研究刚刚开始,尚不够深入。本项目系统地研究磁场调制电机基础理论和关键应用技术。研究磁场调制电机的基础理论和特性分析方法,构建该电机的基础理论体系;研究其设计与优化方法,提出通用的设计准则;提出一种新型结构,重点研究解决减速型磁场调制电机的功率因数问题;提出全新的增速型磁场调制电机拓扑,并深入研究其原理与设计技术;研究磁场调制电机的高性能控制技术。最终形成磁场调制电机的基础理论体系和设计准则,为拓展其应用领域提供理论和关键技术支撑。
英文摘要
The torque capability of traditional Permanent Magnet (PM) machine is independent of pole number. Limited by torque produce principle, it is very difficult for traditional permanent magnet machines to substantially improve its torque density. Magnetic field Modulation Permanent Magnet (MMPM) machine’s torque principle is totally different from that of traditional PM machines, and the torque density of magnetic field modulation machines is much higher than that of traditional PM machines benefited from its special operation principle. MMPM machines can meet the demand for high-grade, precision and advanced applications, as well as for regular industrial applications. If the MMPM machine can be widely used in mass production and in many applications, huge amount of weight and cost reduction will be realized. The MMPM machine is getting more popular in recent years, but research level is in the initial stage. This project focuses on fundamental principle and application technology of the MMPM machines. Analyses of the principle and output characteristics of the MMPM machines will be done in this project, then the theory system of the MMPM machine will be explored; The design and optimization method will be analyzed, and then propose the general design criterion for the MMPM machines. A novel MMPM topology will be presented in this project, and a special attention will be made for power factor improvement of the MMPM machine. A novel MMPM topology will be proposed, and the research on its theory and design method will be conducted. The control technology of the MMPM machines will be done as well. Finally , the theory system and design criterion of the MMPM machine will be built in the project, systematic analysis methods and key application technologies for the MMPM machines will be performed as well.
磁场调制永磁电机作为一种新原理的电机结构,其工作原理、性能特点与传统电机均不同,且分析理论不完善,阻碍了其进一步发展和工程应用。本课题围绕磁场调制永磁电机,通过拓扑创新、理论分析、仿真和样机实验验证,全面地研究了这种电机的工作特性及原理,及在不同领域的应用潜能,为这种电机更好在工业及民用领域的应用打下了坚实基础。在国家自然科学基金委的资助下,本项目取得了一系列成果。在学术成果方面,本项目已发表SCI收录的学术论文39篇,EI收录的学术论文33篇,获奖论文3篇。申请发明专利40项,已授权13项,并有两项PCT专利正在申请。制作了样机共30台并完成了相关测试,测试结果均达到预期。在应用成果方面,采用本项目研究成果的武汉华大新型电机科技股份有限公司生产销售了磁场调制非重叠绕组伺服电机28.9万多台,广泛应用于3C加工的高速钻攻中心、高档数控机床、工业机器人等领域。项目成果经中国机械工业联合会专家鉴定,专家委员会一致认为:“研究成果具有自主知识产权、创新显著,整体技术处于国际先进水平,在磁场调制电机技术方面处于国际领先水平。”最终本项目获得了2017年湖北省科技进步一等奖。在人才培养方面,本项目负责人因在磁场调制电机方面的杰出贡献入选了2018年IEEE Fellow和2019-2020年IEEE工业应用协会杰出讲师奖。此外,在本项目负责人指导下的博士论文入选了湖北省优秀博士论文,项目负责人指导的学生获得了“博士后创新人才支持计划”3人次、中国科学技术学会青年托举人才2人次。在合作交流方面,项目负责人受邀进行国际学术报告6次,项目组总计邀请专家来访交流40次,同时在30个会议上宣读磁场调制电机相关论文,获得了国内外学者的一致好评。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
CoAnsequent-Pole Flux-Reversal Permanent-Magnet Machine for Electric Vehicle Propulsion
用于电动汽车推进的交替极磁通反转永磁电机
DOI: 10.1109/tasc.2016.2514345
发表时间: 2016
期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子: 1.8
作者: [Gao Yuting, Qu Ronghai, Li Dawei, Li Jian, Zhou Guopeng]
通讯作者: Zhou Guopeng
Design Procedure of Dual-Stator Spoke-Array Vernier Permanent-Magnet Machines
双定子辐条阵列游标永磁电机的设计流程
DOI: 10.1109/tia.2015.2402273
发表时间: 2015-02
期刊: IEEE Transactions on Industry Applications
影响因子: 4.4
作者: [Li Dawei, Qu Ronghai, Xu Wei, Li Jian, Lipo Thomas A]
通讯作者: Lipo Thomas A
DOI: 10.1109/tec.2018.2846259
发表时间: 2018
期刊: IEEE Transactions on Energy Conversion
影响因子: 4.9
作者: [Xiang Ren, Dawei Li, Ronghai Qu, Zixiang Yu, Yuting Gao]
通讯作者: Yuting Gao
Analysis of the Power Factor of Stator DC-Excited Vernier Reluctance Machines
定子直流励磁游标磁阻电机功率因数分析
DOI: 10.1109/intmag.2015.7157118
发表时间: 2015
期刊: IEEE Transactions on Magnetics
影响因子: 2.1
作者: [Jia Shaofeng, Qu Ronghai, Li Jian]
通讯作者: Li Jian
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    学术交流类:第26届国际电机与系统大会(ICEMS 2023)专项项目
    • 批准号:
      52342703
    • 项目类别:
      专项项目
    • 资助金额:
      10.00万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      曲荣海
    • 依托单位:
    航空发动机燃油系统强容错高功率密度电机基础理论和关键技术
    • 批准号:
      52337001
    • 项目类别:
      重点项目
    • 资助金额:
      230.00万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      曲荣海
    • 依托单位:
    高品质伺服电机磁场调制拓扑演变规律
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      重大项目
    • 资助金额:
      480万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      曲荣海
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金