《高效节能家用空调器新技术及产业化》

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该项目属于轻工科学技术中家用电器制造技术领域。

中国家用空调年销量达到1.08亿台,空调的能耗巨大,中国空调年耗电量约占全社会用电总量的12%,高效变频空调成为行业最主要的发展趋势。传统的高效变频空调采用稀土压缩机,而稀土为国家战略储备物资,价格昂贵,同时稀土开采也带来严重的环境破坏问题,国家出台了稀土矿开采总量控制指标的政策。如何摆脱变频空调对稀土资源的依赖,成为了行业的重要研究课题。

该项目立足国家战略需求和空调行业的可持续发展,发明了采用铁氧体永磁辅助同步磁阻电机的变频压缩机(简称新型磁阻变频压缩机)及高效控制系统,开创了变频空调技术的新方向,在国际上首次开发出了不使用稀土永磁体的1~6HP全系列高效家用变频空调,核心技术创新点如下:

提出了新型磁阻变频压缩机及控制系统的高效化技术:发明高磁阻转矩的压缩机电机结构,提出永磁转矩和磁阻转矩最大化设计方法,构建空调最大效率控制体系,解决了铁氧体永磁材料性能低导致的空调能效下降的难题。项目研发的新型变频空调全年能源消耗效率APF达到5.84,远超国家1级能效4.5的水平,比国外同系列高效稀土变频空调提高达7.1%,并实现压缩机材料成本相比稀土压缩机下降22%以上。授权中国发明专利11项,美国专利2项。

提出了新型磁阻变频压缩机的抗退磁及可靠性保障技术:创建压缩机电机各层永磁体工作点一致性调节的抗退磁设计方法,提出新型变频空调低油循环率的设计方法。解决了铁氧体永磁体内禀矫顽力低导致电机易退磁的难题,抗退磁能力提升41%以上,保证了新型变频空调的可靠性。授权中国发明专利9项,美国专利1项,成果发表在IEEE Transactions on Magnetics (SCI)。

提出了新型变频空调的噪声抑制技术:发明压缩机电机转矩脉动抑制的导磁通道结构,创新研发无位置传感器参数在线辨识的自适应控制方法。压缩机电机转矩脉动降低76%,与国外高性能稀土变频压缩机相比,新型磁阻变频压缩机噪声总值下降l-3dB,解决了新型变频空调特有的振动和噪声问题。授权中国发明专利15项,美国专利1项。

项目技术从2011年起推广应用,近三年新型变频空调产品销售4627.1万套,新增销售额1420.9亿元,新增利润192.4亿元,新增税收155.9亿元,近三年节省稀土资源1861.6吨。项目成果经广东省科技厅和中国轻工业联合会组织鉴定,多名院士领衔的专家组鉴定认为:“该项目产品属于国际首创,技术达到‘国际领先’水平”。

项目技术拥有完整的知识产权,授权中国发明专利35项,授权国际发明专利8项(其中美国专利4项,欧洲专利1项,日本专利1项),核心发明专利获2015年广东省专利金奖,出版专著《永磁辅助同步磁阻电机设计与应用》,发表论文34篇。

项目成果获美国匹兹堡国际发明展2项金奖、广东省科学技术特等奖、中国制冷学会技术发明一等奖

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