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电机中心

一、简介

新型电机技术国家地方共建联合工程研究中心(以下简称“中心”)依托华中科技大学电气与电子工程学院,强电磁工程与新技术国家重点实验室。中心以满足国家和地方电机企业技术需求为目标,以雄厚的科研实力和先进的开发理念为手段,围绕电机的机械、热和电磁设计、拓扑结构、驱动与控制及系统集成开展工作。中心立足国际科技前沿,注重人才汇聚和培养,重视先进成果转化,致力发展成为世界一流的电机及系统研究中心,推进我国电机技术进步和产品升级。 

中心共承担各类国家和省部级重大科研项目15项,包括“千人计划”专项基金(3项)、国家科技支撑计划(1项)、科技重大专项(2项)、863计划(1项)、国家强基工程项目(1项)、国家自然科学基金(5项,包括“重点项目”、“国际合作与交流项目”各1项)、教育部“创新团队”(1项)、湖北省科技支撑计划(1项)等。同时,中心还与多家国有、民营企业开展高性能电机及驱动系统的技术研发(10项)。发表SCI/EI论文130余篇,申请发明/实用新型专利30余项。


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二、产品和技术

(一)新能源汽车永磁同步电机

永磁同步电机是目前电动汽车驱动电机的主流,这主要得益于低速大转矩,恒功率弱磁范围宽;高功率密度,高效率;能量回馈;转动惯量小,振动噪声低;控制精度高,响应速度快,容错性能力强;高可靠性与安全性;

公司采用目前工业界应用较为广泛的Ansys软件进行电磁、机械热联合仿真,对复杂、极限工况下,电机机械结构稳定性,进行详细的仿真验证,为电机电磁和机械设计提供设计参考及可靠性校核。


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(二)低速大转矩永磁同步力矩电机

作为一种低速大转矩直驱用途的电机,上游装备往往对永磁同步力矩电机提出了较高的性能要求,主要可以分为以下:1.高转矩密度;2.低转矩脉动(含齿槽转矩);3. 高动态响应速度;4.高过载能力。 

在产品设计,通过电机拓扑选择,电磁、冷却结构的优化设计等措施,尽可能在综合性能上满足甚至超过转矩密度,过载能力等方面的要求。仿真分析及实验表明,公司采用的分数槽集中绕组表贴式永磁电机拓扑,可以胜任力矩电机高转矩密度、低转矩脉动、高过载能力的性能要求。


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(三)稀土永磁交流伺服电机

作为稀土永磁交流伺服电机,塑机、工业机器人往往对稀土永磁交流伺服电机提出高转矩密度及高动态响应性能要求,主要可以分为以下:1.高转矩密度;2. 高动态响应速度;3. 高过载能力。

在产品设计,通过电机拓扑选择,电磁、冷却结构的优化设计等措施,尽可能在综合性能上满足.高转矩密度及高动态响应等方面的要求。仿真分析及实验表明,公司采用的无机壳定子、双内冷风道定子铁芯、中空转子稀土永磁交流伺服电机拓扑,可以胜任伺服电机高转矩密度、高效、高动态响应的性能要求。


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(四)交流伺服变频(主轴)电机 

为交流伺服变频(主轴)电机,机床主轴往往对交流伺服变频(主轴)电机提出宽恒功率区及高速运行性能要求,主要可以分为以下:1.恒功率调速范围宽;2.高速度;3. 高响应;4.高精度。

在产品设计,通过电机拓扑选择,采用鼠笼型铸铝转子、风冷定子铁芯结构的优化设计等措施,尽可能在综合性能上满足恒功率调速范围宽,高速、高精的要求。仿真分析及实验表明,公司采用鼠笼型铸铝转子、风冷定子铁芯结构电机拓扑,可以胜任交流伺服变频(主轴)电机宽恒功率区及高速运行性能要求。


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三、实验室平台

新型电机技术国家地方共建联合工程研究中心(佛山),下设伺服电机设计研究室,伺服电机工艺研究室,电机测试、分析、验证试验室,将依托中心资源,与佛山登奇共同致力于稀土永磁伺服电机、力矩电机、新能源汽车电机等前沿产品的研发及成果转化,创造良好的经济及社会效益,助推佛山电机科技创新与进步,为机器人、高档数控机床、自动化等先进制造装备升级换代提供有力的伺服电机支撑。


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(一)伺服与电机关键技术研究实验室

       机器人伺服与电机关键技术研究室,是佛智院针对工业机器人的关键核心零件及技术——电机驱动及伺服控制技术,为突破机器人行业在电机伺服控制方面存在的运动、动力、振动、效率等瓶颈问题而设立创新技术研究室。实验室通过与佛山华数机器人、登奇电机等行业骨干企业进行紧密的产研合作,针对企业对永磁同步电机、直线电机、特种电机等不同的应用需求,以及围绕电机控制所提出的高速、高精度、高响应、自适应的要求,从硬件、软件、算法等方面,展开全方位的技术研究开发。实验室力争在3年内,打造出国内领先、国际一流的机器人伺服控制成果,并通过与企业合作,实现技术成果的转化、量产及行业普及。


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机器人伺服驱动测试

电机控制分析系统

实验室工作台



四、专家团队

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董明海,高级工程师,登奇机电总经理兼总工程师。主持及参与十余项国家、省、市伺服电机科研项目,获教育部一等奖等省、部级奖励3项、国家科技进步三等奖1项。授权实用新型专利8项,受理发明专利2项,发表学术论文3篇。主持开发4大类、6800多个规格GK系列伺服电机、GM系列主轴电机、GZ系列力矩电机、GE系列电主轴电机。先后受聘为国家数控系统标准委员会委员、国家微电机标准委员会委员、华中科技大学“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“高档数控系统关键共性技术创新平台”专家委员会委员、武汉工业学院“机械工程领域工程硕士”校外指导老师、“江苏省金属板材智能装备重点实验室”学术委员会委员。

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向红斌,高级工程师,登奇机电设计开发部部长,主要从事伺服电机结构设计开发工作。2011 年评选为第六届“武汉经济技术开发区制造业创新拔尖人才”;2012 年评选为“华中科技大学产业集团先进工作者”;2015 年评选为“湖北省企业科技创新带头人培育计划省级人选”。参与十一五和十二五国家重大科技专项四个项目电机设计工作。承担和相关研究院所的电机研发项目。参与公司成果鉴定1项,武汉市科技项目2项,国家科技创新基金1项。2013年申请发明专利2项,实用新型专利3项。

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曲荣海,国家“千人计划”特聘专家,华中科技大学校学位委员会委员,电气与电子工程学院教授、博导、副院长,IEEE高级会员,Sigma Xi会员,中国电工技术学会高级会员。 1993、1996年分获清华大学学士、硕士学位。2002年获美国威斯康辛大学麦迪逊分校博士学位。博士毕业后,任美国通用电气公司(GE)全球研发中心总部高级专业工程师。 2009年入选国家“千人计划”,2010年全职回国加入华中科技大学,现任国家地方共建新型电机中心主任,强电磁工程与新技术国家重点实验室副主任,创新电机技术研究中心主任。拥有多年电机设计、驱动及控制方面的科研及产品开发经验。发明了多种先进永磁、超导电机拓扑结构,解决了多项大型特种永磁电机关键技术问题。获美国、欧盟、中国、日本等10个国家的发明专利几十项;发表多篇SCI、EI核心收录论文,其中2篇获IEEE IAS最佳论文奖;获GE研发中心的技术成就奖、杰出团队奖和管理奖等11项次奖励。目前负责承担的科研项目主要来源于国家科技支撑计划、科技重大专项、“863”计划等,并与多家大中型企业开展有科研合作。2013年,获国家自然科学基金重点项目资助。团队承担的“电动汽车驱动电机系统”项目获2013年中国产学研合作创新成果奖。

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徐伟,工学博士,教授,博士生导师,国家“青年千人计划”入选者。 天津大学双学士、硕士、中国科学院电工研究所博士。先后在悉尼科技大学(UTS)和皇家墨尔本理工大学(RMIT)从事博士后、Vice Chancellor Research Fellow工作,同时受邀到明治大学 (Meiji University)和澳大利亚电动汽车工程联盟(Australian EV Engineering)进行学术访问和产品研发。先后在澳大利亚、日本、中国主持科研/人才基金近20项,包括2014年1年内同时主持的2项国家自然科学基金项目,团队与企业联系紧密,注重产学研结合。以第一/通讯作者身份接受或发表SCI期刊论文15篇,授权中国发明专利10项,受理16项。正编著英文书籍1部(Springer出版社)。受邀国际会议报告3次,参与组织国际会议5次,担任近15个国际期刊审稿人, 20余次IEEE国际会议技术程序委员或分会主席。担任IEEE/中国电源学会高级会员,中国电机工程学会会员,中国变频器专业委员会委员,中国直线电机专业委员会委员,中国能源学会专家委员会委员,多个学术期刊编委。 

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王晓光,男,湖北工业大学、电气与电子工程学院、电气工程系副教授。2014年12月毕业于天津大学电气工程专业,获工学博士学位。2015年1月至今在湖北工业大学电气学院、稀土永磁电机及控制研究所从事教学和科研工作。主要研究方向为永磁电机设计及其控制策略研究,特别是新型永磁电机的设计及其控制。近几年在《IEEE Transactions on Power Electronics》(SCI一区)、《中国电机工程学报》、《电工技术学报》等国内外学术期刊上发表论文近10篇,其中SCI检索2篇、EI检索4篇。在国际学术会议上交流论文1篇,申请国家发明专利3项、实用新型3项。主持或参与国家自然科学基金、"十二五" 863计划课题、湖北省教育厅基金等,并与多家企业合作研究开发永磁电机及控制器的项目,并建立了长期的合作关系。

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李大伟,2010年6月毕业于哈尔滨工业大学电气工程及其自动化专业,获工学学士学位。2015年毕业于华中科技大学电机与电器专业,获得工学博士学位。2015年加入华中科技大学,任讲师。自研究生以来,一直从事电机本体研发工作,主持或参与包括国家自然科学基金重点项目、科技部重大专项等十余项 国家、省、市电机科研项目,提出了一系列新型电机拓扑、开发系列化宽调速低转矩脉动永磁主轴电机及高性能永磁伺服电机。发表英文学术论文27篇,其中SCI收录期刊14篇,申请发明专利4项目,授权实用新型专利两项。

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陈红,华中科技大学博士。攻读博士学位期间,参加了国家重大科技支撑计划项目“7 MW 级风电机组及关键部件设计和产业化技术”, 带领团队成员一起完成7MW 风力发电机的电磁设计,以及进行1.5 MW 永磁发电机的设计和制造工作;参加了国家“863”计划“超大型海上风力发电”项目,负责12 MW 超导电机的电磁受力研究。同时还参与了与企业合作的横向课题“电动汽车驱动电机系统开发”项目,负责了35kW电动车用永磁电动机的电磁力计算及振动分析,并研究出了计算内置式永磁电机的新型电感计算模型。发表论文10 篇。