临近空间全电推进用高效高功率密度电机系统的基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51677041
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The full-electric propulsion system with high performance motor is one of the key technologies of near space aircraft. The research on the propulsion motor system used in the near space environment has just started in China, and the basic theory system is not perfect, which needs to be solved urgently. For the application in near space electric propulsion system, this project would carry out the research on the basic theory of double-sided Halbach array slotless ironless permanent magnet synchronous motor system with high efficiency, high power density, and fault-tolerant ability. The power-efficiency-power density coupling relation model of the motor system would be established, and the multi-objective optimization design theory of the motor system in the near space environment could be improved. The application method of SiC device in large power motor propulsion system would be explored. The optimum design method and process technology of this kind of motor system would be formed. Study on the heat transfer- dissipation law of motors under near space environment and complete the intensive cooling structure design of motor system under the environment. Develop system prototype and conduct performance test. Finally, the design and control method of the motor-propeller propulsion system with wide-high efficiency is formed, which provides the necessary theoretical and technical support for the application of the full electric propulsion system in the near space vehicle.
以高性能电机为核心的全电推进系统是临近空间飞行器关键技术之一。我国临近空间环境下使用的推进电机系统研究刚刚起步,基础理论体系不完善,亟待解决。本项目面向临近空间全电推进系统实际应用的背景需求,开展兼具高效率、高功率密度、容错能力的双边Halbach阵列无槽无铁芯永磁同步电机系统的基础理论与试验研究。建立该类电机系统的功率-效率-功率密度耦合关系模型,完善临近空间环境下电机系统多目标平衡优化设计理论。探索SiC器件在大功率电机推进系统中的应用方法,形成此类电机系统优化设计方法和加工工艺。掌握临近空间环境下电机系统生热-传热-散热规律,建立准确的临近空间环境下电机温升计算模型,优化设计临空环境下电机系统的强化散热结构。研制系统样机并进行性能测试,最终形成宽高效率区运行的电机-螺旋桨推进系统设计与控制方法,为全电推进系统在临近空间飞行器的工程应用提供必要的理论与技术支撑。

结项摘要

兼具高效率高功率密度性能的推进电机是临近空间飞行器全电推进系统的核心关键技术之一。我国临近空间环境下使用的推进电机系统研究刚刚起步,基础理论体系和设计方法不完善,亟待解决。本项目面向临近空间全电推进系统实际应用的背景需求,开展兼具高效率、高功率密度的永磁同步电机系统的基础理论与试验研究。建立了该类电机系统的效率-功率密度耦合关系解析模型,完善了临近空间环境下电机系统多目标平衡优化设计方法。探索研究了宽禁带SiC功率器件在临近空间环境下大功率电机推进系统中的应用方法,建立了SiC功率器件在临近空间环境下的精确损耗计算模型,形成此类电机驱动器的优化设计方法。在此基础上,提出了最大效率电流比控制策略和电机螺旋桨匹配控制方法,提升电机螺旋桨的系统效率特性。研究掌握了临近空间环境下电机系统生热-传热-散热规律,创新提出了电机定子绕组与热管一体化集成散热结构,建立了准确的临近空间环境下电机温升计算模型,通过仿真分析和试验验证了基于热管的强化散热结构的有效性。研制系统样机并进行性能测试,最终形成了宽高效率区运行的电机-螺旋桨推进系统设计与控制方法,为全电推进系统在临近空间飞行器的工程应用提供必要的理论与技术支撑。研究成果已经在我国平流层飞艇、高空太阳能无人机平台开展应用基础研究,为进一步工程应用奠定了坚实基础。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
Mass Optimization Method of a Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor Based on a Lightweight Structure
基于轻量化结构的表面贴装永磁同步电机质量优化方法
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2974908
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xintong Zhang;Liyi Li;Chengming Zhang
  • 通讯作者:
    Chengming Zhang
基于绕组温度约束的永磁同步电机裂比优化方法(英文)
  • DOI:
    10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.180027
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电工技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张新彤;张成明;李立毅;曹继伟;王凯思源
  • 通讯作者:
    王凯思源
Analytical Model of Magnetic Field of a Permanent Magnet Synchronous Motor With a Trapezoidal Halbach Permanent Magnet Array
梯形Halbach永磁阵列永磁同步电机磁场解析模型
  • DOI:
    10.1109/tmag.2019.2902988
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Zhang Xintong;Zhang Chengming;Yu Jikun;Du Pengcheng;Li Liyi
  • 通讯作者:
    Li Liyi
A Novel High-Step-Up Coupled-Inductor DC-DC Converter With Reduced Power Device Voltage Stress
一种新型高升压耦合电感DC-DC转换器,可降低功率器件电压应力
  • DOI:
    10.1109/jestpe.2018.2868769
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Li Hongchen;Wang Junxiong;Ji Yuhang
  • 通讯作者:
    Ji Yuhang
System Efficiency Improvement for Electric Vehicles Adopting a Permanent Magnet Synchronous Motor Direct Drive System
采用永磁同步电机直驱系统的电动汽车系统效率提升
  • DOI:
    10.3390/en10122030
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Chengming Zhang;Qingbo Guo;Liyi Li;Mingyi Wang;Tiecheng Wang
  • 通讯作者:
    Tiecheng Wang

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其他文献

地震动强度参数与地铁车站结构动力响应指标分析
  • DOI:
    10.11779/cjge202003010
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟紫蓝;申轶尧;甄立斌;张成明;赵密;杜修力
  • 通讯作者:
    杜修力
《黄帝内经》论述泄泻对腹泻型肠易激综合征的诊疗启示
  • DOI:
    10.13192/j.issn.1000-1719.2016.09.026
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    辽宁中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁旭潮;王捷虹;王康永;田艳朋;马小兵;张成明;唐旭东
  • 通讯作者:
    唐旭东
不同SV波输入方向下岩石隧道的地震响应分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵旭;张成明;杜修力;黄景琦;赵密
  • 通讯作者:
    赵密
不同SV波输入方向下山岭隧道的地震响应分析
  • DOI:
    10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2018.04.018
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵旭;张成明;杜修力;黄景琦;赵密
  • 通讯作者:
    赵密
Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转的滞回特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严柏平;张成明;李立毅;吕福在;邓双
  • 通讯作者:
    邓双

其他文献

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张成明的其他基金

基于相变材料与器件的高性能电机冷却散热技术研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
磁致伸缩-电磁复合式宽带振动能量采集技术研究
  • 批准号:
    51307027
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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