非平稳载荷永磁电机近限设计技术及应用

     永磁电机被认为是替代异步电机的新一代动力解决方案。长期以来,我国与发达国家在功率/转矩密度方面存在较大差距,影响了我国重大装备的性能提升。为了解决这一卡脖子问题,该项目历经十余年攻关,实现了如下关键技术创新与突破:
    1、发明了整体非导磁隔板与分块导磁冲片交替叠装转子和定转子双绕组拓扑结构,大幅提高了高速大功率电机转速和永磁伺服电机转矩密度的理论极限。
    2、首创计及齿槽效应和铁磁材料非线性的子域磁路混合电磁模型,实现了动态电磁场分布和电磁性能的高效精确求解;建立了非对称、非正弦、非周期激励下铁损与永磁体损耗精确模型和非平稳载荷永磁电机动态温度场模型,有效提高了电机电磁分析的模型精度与计算效率。
    3、提出了基于绝缘损伤积累和部分退磁耐受度的永磁电机近限设计方法,有效提升了可靠性约束下的永磁电机功率/转矩密度。
    基于上述成果,出版英文专著1本,SCI、EI收录论文86篇,授权发明专利25件(含美国专利1件、日本专利2件)、实用新型8件,主编、参编国家标准9项、行业标准9项,开发了自主知识产权的电机设计商业软件;设计研发了国内首台高速列车永磁牵引电机,效率(97.8%)和功率密度(1.01kW/kg)超过德、日、法等国产品,世界首次实现了时速350公里永磁高铁商业运行,单车年节电超过200万度,全面推广后年节电超过60亿度,被两院院士评为十大科技进展新闻;研发的系列海上直驱风力发电机功率密度提高4%,效率达93.8%,市场占有率全国第一。技术应用于嫦娥四号软着陆任务,为探月工程作出了贡献。成果主要指标达到国际领先水平。近三年新增销售收入119.12亿元,新增利润5.03亿元,新增税收9.63亿元,社会经济效益显著。