“高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)”專題特約主編寄語

“高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)”專題特約主編寄語

航空航天、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端裝備的快速發(fā)展對電機(jī)系統(tǒng)的輕量化、控制精度和可靠性提出了更高需求。電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩性能水平對上述指標(biāo)需求具有決定性影響。為實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩密度目標(biāo)，電機(jī)往往工作于高電磁負(fù)荷狀態(tài)，受限于磁性材料和散熱條件，電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度難以進(jìn)一步突破；此外，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制往往導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩密度下降，高轉(zhuǎn)矩密度和低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)難以兼顧。另一方面，電機(jī)系統(tǒng)集成化發(fā)展要求下，電機(jī)系統(tǒng)集成度高，多物理因素耦合作用強(qiáng)，電機(jī)模型精度差，高品質(zhì)設(shè)計(jì)與控制難以實(shí)現(xiàn)。在此背景下，高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為電機(jī)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)。

為了展現(xiàn)國內(nèi)外學(xué)者在高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)研究領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和成果交流，在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》編輯部以及特約編委的共同努力下，本期“高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)”專題應(yīng)運(yùn)而生。本專題得到了國內(nèi)學(xué)者的積極響應(yīng)，經(jīng)過專家認(rèn)真嚴(yán)格評審，專題目前已收錄了9篇精選論文，研究內(nèi)容涵蓋了電機(jī)建模分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)和高性能控制策略等多個(gè)方面，研究對象不僅包括相對傳統(tǒng)三相永磁同步電機(jī)，也包括多相電機(jī)、有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)、音圈電機(jī)等多種新型電機(jī)及其系統(tǒng)。

在電機(jī)建模分析方面收錄了2篇論文。論文《考慮磁橋非線性的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)空載電磁性能通用解析模型》提出一種將子域法及等效磁路法相結(jié)合的通用解析模型，建模速度快、耗時(shí)短，計(jì)及磁橋飽和，為分析具有不規(guī)則永磁體排布結(jié)構(gòu)的內(nèi)置式電機(jī)提供了思路。論文《基于雙曲余切變換的Halbach陣列表貼式永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心氣隙磁場解析模型》采用雙曲余切變換方法，利用相對磁導(dǎo)函數(shù)，通過矢量磁位準(zhǔn)確解析計(jì)算出Halbach陣列表貼式定子開槽、轉(zhuǎn)子偏心永磁電機(jī)的空載氣隙磁場，可快速評估電機(jī)在不同偏心率下氣隙磁通密度、不平衡磁拉力、齒槽轉(zhuǎn)矩。

在電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面收錄了3篇論文。論文《基于分段交錯(cuò)梯形磁極的分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)局部切向力的削弱》針對分?jǐn)?shù)槽集中繞組永磁電機(jī)的局部切向電磁力波，提出了一種分段交錯(cuò)梯形磁極的削弱方法，在保證電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度的前提下，有效削弱局部切向電磁力引起的振動(dòng)。論文《高轉(zhuǎn)矩性能多相組永磁電機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)綜述》從多相組永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理、槽極配比與相移角、諧波效能和高可靠設(shè)計(jì)等角度，全面總結(jié)了高轉(zhuǎn)矩性能多相組永磁電機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)。論文《有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)及其研究發(fā)展綜述》詳細(xì)分析了現(xiàn)有有限轉(zhuǎn)角力矩電機(jī)系統(tǒng)，從其原理和特性出發(fā)，全面地闡述了電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、性能優(yōu)化手段、數(shù)學(xué)模型、控制方法、應(yīng)用領(lǐng)域與未來發(fā)展方向。

在高性能控制策略方面收錄了4篇論文。論文《一種永磁同步電機(jī)無模型高階滑?？刂扑惴ā诽岢鲆环N基于擴(kuò)展非奇異終端滑模擾動(dòng)觀測器的轉(zhuǎn)速環(huán)新型無模型非奇異快速終端滑?？刂品椒?，設(shè)計(jì)無模型非奇異快速終端滑?？刂破?，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性，提高了轉(zhuǎn)速的控制精度，并減少了系統(tǒng)抖振。論文《一種基于非線性擾動(dòng)觀測器的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化充電控制策略》提出了一種基于非線性擾動(dòng)觀測器的優(yōu)化充電控制策略，給出了一種控制器參數(shù)設(shè)計(jì)方法，有效抑制了電機(jī)損耗功率和負(fù)載功率的影響，滿足了飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作特性要求。論文《基于自學(xué)習(xí)非線性PID的音圈電機(jī)精密定位系統(tǒng)》設(shè)計(jì)了基于反正弦函數(shù)的自學(xué)習(xí)非線性PID控制器，利用自學(xué)習(xí)算法對非線性增益函數(shù)的增益系數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，有效提高了系統(tǒng)的魯棒性和定位精度，系統(tǒng)對位置指令響應(yīng)迅速無超調(diào)，控制精度達(dá)到了亞微米級。論文《隨機(jī)頻率三角波注入永磁同步電機(jī)無位置傳感器降噪控制》提出永磁同步電機(jī)隨機(jī)頻率高頻三角波電壓注入法，通過合成隨機(jī)頻率的三角波電壓信號(hào)并將該隨機(jī)頻率信號(hào)注入到估計(jì)的轉(zhuǎn)子參考系中，有效降低注入頻率處的最大噪聲，并拓展高頻電流的功率譜密度，降低了高頻電流引起的可聽噪聲。

本次專題集中反映了我國學(xué)者在高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者的學(xué)術(shù)交流，為高轉(zhuǎn)矩性能電機(jī)及其系統(tǒng)的研究理論、方法和應(yīng)用提供了思考和啟發(fā)。衷心感謝作者、同行審稿專家、讀者等對本專題的支持，特別感謝《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》編輯部為本次專題能夠順利出版付出的辛勤勞動(dòng)。

特約主編：趙文祥

2023年3月