低脉动高力矩密度等极槽有限转角电机基础理论与技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51807036
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Although conventional slotted limited angle motors (LAMs) have a high torque density, its fatal shortcoming of large torque pulsation makes it difficult to apply to a high-precision swinging motion system. Aimed at the increasing demand of high performance swinging motion system in a variety of fields, this project proposes an identical pole-slot LAM with low pulsation and high torque density, featuring the advantage both the low torque pulsation of slotless structure and the high torque density of slotted structure. The analysis and calculation of the electromagnetic characteristics and control strategy of the proposed motor are different from the traditional slotted LAMs so that many new scientific issues need further study. . In this project, the identical pole-slot LAM with low pulsation and high torque density will be investigated in a variety of aspects, which include the operation mechanism analysis, characteristic calculation, balance design of low torque ripple and high torque density, active disturbance compensation control technology, the nonlinear coupling of magnetic and thermal analysis and experimental research. By conducting this research, the principle and mechanism of identical pole-slot LAM is revealed, and the design optimization method, active disturbance compensation control technology and the coupling of magnetic and thermal analysis for the LAM are broken through. Further, the framework on analysis, design and control of the machine will be established. The research can not only enrich the interdisciplinary theory of electrical machinery and mechanics, but also widen the application scopes of slotted LAMs, which turn out to be greatly valuable in electrical machine and mechanical transmission areas.
常规齿槽式有限转角电机虽具有较高的力矩密度,但力矩脉动高的致命缺点,使其难以应用于高精度的摆动运动系统。针对国民经济各领域对高性能摆动运动系统的需求,本项目提出一种低脉动高力矩密度等极槽有限转角电机,其可以兼顾无齿槽结构低力矩脉动与齿槽式结构高力矩密度的优点。与传统齿槽式结构相比,该电机电磁特性的分析计算方法、驱动控制策略等均有特殊性,存在许多新的科学问题需要深入研究。本项目开展低脉动高力矩密度等极槽有限转角电机的基础理论与技术研究,内容包括:运行机理分析、特性计算、低力矩脉动与高力矩密度平衡设计、主动扰动补偿控制策略、非线性磁-热耦合热分析以及实验研究。通过开展本项目,揭示等极槽有限转角电机的机理,突破该电机的设计优化方法、主动扰动补偿控制策略及磁-热耦合热分析技术,建立其分析、设计与控制的理论与技术体系。项目对拓宽齿槽式有限转角电机的应用领域具有重要的理论意义和应用价值。

结项摘要

本项目旨在提出新型有限转角电机方案,为传统无齿槽式有限转角电机力矩密度低的瓶颈问题找到新的解决方法。本项目开展了电磁机理,揭示其磁场调控机理;提出了非线性磁路模型与非支配排序遗传算法相融合的多目标优化方法,突破其全局优化设计;构建了有限转角电机高精度数学模型,阐明了摆动频率与摆角对电机铁心损耗的影响规律,实现了对动态特性的高时效精确计算;构建了摆动状态下电机温度场模型,厘清了电机气隙区域的复杂流动规律与散热系数求取方法;提出了基于比例谐振控制器的位置跟随控制策略,其位置跟踪精度优于PID控制策略。本项目共发表IEEE期刊检索论文4篇,其中中科院一区TOP期刊论文2篇,授权国家发明专利1项,培养硕士研究生1名。本项目拓展了有限转角电机设计与控制理论,该类电机可应用于航天与国防领域,替代现有的无齿槽式方案,具较高的学术与工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Development of a Radial-Flux Slotted Limited-Angle Torque Motor With Asymmetrical Teeth for Torque Performance Improvement
开发具有不对称齿的径向磁通开槽有限角度扭矩电机以提高扭矩性能
  • DOI:
    10.1109/tmag.2019.2899126
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Guodong Yu;Yongxiang Xu;Jibin Zou;Lijun Xiao;Hua Lan
  • 通讯作者:
    Hua Lan
Torque Performance Improvement for Slotted Limited-Angle Torque Motors by Combined SMA Application and GA Optimization
通过结合 SMA 应用和 GA 优化,改进有槽有限角度扭矩电机的扭矩性能
  • DOI:
    10.1109/tmag.2020.3006126
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Hao Yu;Guodong Yu;Yongxiang Xu;Jibin Zou
  • 通讯作者:
    Jibin Zou
Modeling and Analysis of Limited-Angle Torque Motor Considering Nonlinear Effects
考虑非线性效应的限角力矩电机建模与分析
  • DOI:
    10.1109/tte.2020.3018715
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Transportation Electrification
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Guodong Yu;Yongxiang Xu;Jibin Zou;Lijun Xiao;Boyuan Zheng
  • 通讯作者:
    Boyuan Zheng
Nonlinear EMC Modeling and Analysis of Permanent-Magnet Slotted Limited-Angle Torque Motor
永磁有槽限角力矩电机非线性EMC建模与分析
  • DOI:
    10.1002/chem.201902617
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Guodong Yu;Yongxiang Xu;Tianyu Lin;Lijun Xiao;Jibin Zou;Jiubin Tan
  • 通讯作者:
    Jiubin Tan

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其他文献

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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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