电机系统是能源动力、交通运输、高端制造和国防军工等领域重大装备的关键和核心。永磁电机因高效节能等优点在上述领域获得了日益广泛的应用。随着高精尖电气设备、新能源电动汽车的发展，对永磁电机轻量化也提出了更高的要求。而永磁体高温失磁风险又制约了电机功率密度、效率的进一步提升。因此，如何实现永磁电机功率密度、效率以及可靠性等综合性能的显著提升，是电机领域的研究难点和关键。项目组通过与企业密切合作，在国家自然基金委、河南省科技厅、教育厅和郑州市政府的支持下，在永磁电机轻量化、系统高效节能以及可靠性等关键技术方面，取得了多项创新成果。研究内容包括：

1.提出了定转子双坐标系永磁电机高频时间谐波和低频空间谐波磁场交叉耦合矩阵，构建了场路耦合-时空谐波磁场双耦合分析模型，突破了长期以来对电机和变流控制器独立研究优化的局限，显著提升了电机系统的运行效率，开辟了电机系统效率进一步提升的新途径。

2.发明了永磁电机弱磁性护套转子结构，提出了电机结构、材料与电磁性能的快速最优适配解析算法，形成了以电机高效和轻量化为目标的驱动系统控制参数、电机电磁参数以及结构参数匹配度评价机制，解决了高效与轻量化难以兼顾的关键技术难题，在工程上得到了广泛应用。

3.提出了永磁电机极限高过载、温敏特性、电机故障特征量提取等关键技术与分析方法，形成基于时空谐波耦合磁场理论的永磁电机系统分析优化理论体系，攻克了永磁电机转子温度高、存在高温失磁风险的难题，同时实现了电机运行状态的实时评估和早期预警。

该项目在实施过程中，获得国家发明专利7项；实用新型1项；软件著作权2项；发表SCI论文15篇，其中1篇被列入ESI高被引论文；EI论文11篇。研究成果获得河南省教育厅科技成果一等奖2项，得到了包括麻省理工学院James L.Kirtley(美国国家工程学院院士、IEEE Life Fellow)，都灵理工大学Aldo Boglietti(IEEE工业应用协会电机委员会主席)等多名IEEE Fellow国内外著名学者的引用和正面评价，引用期刊包括IEEE Transactions on Industrial Electronics等电气权威期刊。

该项目相关技术通过许可、合作开发等方式与卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司等多家大中型企业合作，研发的电机产品应用于矿山机械、建筑机械、电动汽车等20多个领域，服务于包括中石油、国家电网河南省电力公司、郑州轨道交通等多家大型国企，覆盖了中国31个省市及地区，累计为用户节约电费2.6亿余元，产品远销到美国、澳大利亚、新西兰等30多个国家。近三年直接经济效益近2.9亿元，利润4305万元；同时在电力设备、工业装备、轨道交通等领域显现出广阔发展前景和巨大潜在经济效益，促进了电机系统效率的进一步提升，应用前景广阔。

成果说明

该项目相关技术通过许可、合作开发等方式与卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司等多家大中型企业合作，电机产品已应用于矿山机械、建筑机械、电动汽车等领域。 基于该项目成果，卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司对功率范围10kW-10000kW的电机进行了系列优化，电机能效与性能进一步得到了提升，其中YAXn、YBXn、YXn系列高效节能电机在中国电机行业率先获得“国家节能产品认证”。河南黄河旋风股份有限公司基于该项目成果使得电机原材料整体节约了3%-10%；此外，在驱动系统节能改造业务方面，单机效率可以提高1%-3

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