前沿技术讲座(新型电机)
新型永磁电机的设计、分析与应用研究
新型永磁电机的设计、分析与应用研究一、概述随着全球能源危机和环境保护压力的不断增大，高效、节能、环保的电机技术成为了当前研究的热点。
永磁电机作为一种新型的电机技术，具有高效率、高功率密度、低噪音、低维护等优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、工业自动化等领域。
对新型永磁电机的研究具有重要意义。
新型永磁电机的研究涉及到电机设计、分析、优化以及应用等多个方面。
在电机设计方面，需要考虑电机的结构、绕组、永磁体等因素，以实现电机的最佳性能。
在电机分析方面，需要建立电机的数学模型，对电机的性能进行预测和评估。
在电机优化方面，需要采用先进的优化算法，对电机的结构参数进行优化，以提高电机的效率和可靠性。
在应用方面，需要研究永磁电机在不同领域的应用特点和技术难点，以推动永磁电机的广泛应用。
本文旨在对新型永磁电机的设计、分析与应用进行深入的研究和探讨。
介绍了永磁电机的基本原理和分类，为后续研究打下基础。
详细阐述了永磁电机的设计方法，包括电机的结构设计、绕组设计、永磁体设计等。
建立了永磁电机的数学模型，对电机的性能进行了预测和评估。
接着，采用先进的优化算法，对电机的结构参数进行了优化，以提高电机的效率和可靠性。
结合实际应用案例，分析了永磁电机在不同领域的应用特点和技术难点，为永磁电机的应用提供了有益的参考。
通过本文的研究，可以为新型永磁电机的设计、分析与应用提供理论支持和技术指导，推动永磁电机技术的进一步发展和应用。
1. 永磁电机的发展历程与现状永磁电机，作为一种重要的电机类型，其发展历程与现状反映了电机技术的持续进步与革新。
早在20世纪初，永磁电机就已经开始被研究和应用，但受限于当时永磁材料的性能，其应用范围和效率相对较低。
随着稀土永磁材料的出现和发展，尤其是钕铁硼等高性能永磁材料的出现，永磁电机的性能得到了显著提升，应用领域也大幅扩展。
近年来，随着全球对节能减排和环保要求的不断提高，永磁电机以其高效率、高功率密度、低维护成本等优点，在新能源汽车、风力发电、电动工具、家用电器等领域得到了广泛应用。
前沿技术讲座(新型电机)
1.2.1 星形连B
C
VT1 H1 H2 H3
VT2
VT3
25
在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3 周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如 图所示。 H1
0
120
240 360
480
t
H2
0
120
240 360
480
t
H3
0
120
240 360
36
2.4 无刷直流电动机基本公式与数学模型
无刷直流电机的磁场、电势、电流波形 方波电动机——梯形波反电势与方波电流
37
2.4.1 无刷直流电动机的数学模型
直接利用电动机本身的相变量来建立数学模型
假设 (1) 电动机的气隙磁感应强度在空间呈梯形(近 似为方波)分布； (2) 定子齿槽的影响忽略不计； (3) 电枢反应对气隙磁通的影响忽略不计； (4) 忽略电机中的磁滞和涡流损耗； (5) 三相绕组完全对称。
28
三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的导通规律
29
2. 三三导通方式
三相绕组的反电动势波形及其三三导通方式下的导通规律
30
2.2.3 角形连接三相桥式主电路
+
VT1
VT3
VT5
US
VT4
VT6
VT2
A
C CB
如图所示的角形联结三相桥式主电路的开关管也采用功率 MOSFET。与星形联结一样，角形联结的控制方式也有二 二导通和三三导通两种。
(3) 电磁工程与电物理技术，包括电磁场分 析技术、特种电磁装备等。
二、无刷直流电动机 Brushless DC Motor ( BLDCM)
电动汽车用永磁电机的前沿技术ppt课件
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3 提高功率密度的研究动向
3.3 新型结构、设计优化和先进工艺
转矩密度高 定子可无槽，齿槽转矩小 制造费用高 电抗小，恒功率范围窄
2.1 采用分数槽集中绕组
优点：1）绕组端部短 铜耗小、效率高；
2）自感大，特别是隔齿绕电机 弱磁性能好，短路电流小；
3）齿槽转矩小，不需要斜槽； 4）每相绕组在电磁、热、机械上隔离；
相间互感小，容错能力强。 缺点：1）转子涡流损耗大，温升高。永磁体需要分段
2）噪声和振动相对比较大
10
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
2 提高效率的前沿技术探讨
2.1 采用分数槽集中绕组
4极24槽
q2
4极12槽
q 1
a）重叠、分布绕组 b）重叠、集中绕组
4极6槽
q 1 2
c)非重叠、单齿绕
d）非重叠、隔齿绕
4极6槽
q 1 2
9
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
3.1 冷却系统的合理设计
冷却方式的合理设计-风冷
特
殊
的
强
迫
风
冷
方
式
16
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
电机班讲座二：国外先进的电机诊断技术
三相不平衡的原因之一：特殊设计
定、转子的相对位置及定子绕组的设计；
定子的类型：由于相对核心的磁路关系，叠绕型电感相间 相等，而同轴型则存在少量的不平衡；
三相不平衡的原因之二：故障
转子故障： 铸件缺陷、气隙不均衡、 偏心、 断条断环；
定子绕组故障：
匝间、线间(层间)、相间短路；
绝缘缺陷(磁通集中至缺陷点)
180
210
240 270 300
106
105 104 104
104
104 105 106
105
106 106 105
330
105
106
104
铸造缺陷
畸变发生在侧边(上升或下降段)，导致少量二倍频振动；
畸变发生在波峰或波谷时(出现扁平带)，降低电机输出转矩。
107
Inductance (mH)
30
60
90
0
12 0 15 0 18 0 21 0 24 0 27 0 30 0 33 0
端环
断条
MCA实例：匝间短路
测试参数 R Z L I/F Phase Angle 绝缘 T1-T2 60 88 40 -48 78 T1-T3 60 88 40 -48 73 T2-T3 60 88 40 -46 78 >99 Meg 不平衡 0% 0% 0% 2 5
新电机
电枢污染
大面积短路
例： 530KW直流机车牵引电机
电机编号:0520012 励磁 0.006 电阻 R 3 阻抗 Z I/F -23 25 相角 Fi >99M 绝缘 电枢一次 电枢二次 0.082 0.081 7 7 -43 -43 58 58 >99M
科技前沿讲座
微电网技术主讲：祝龙记引言微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置有机整合在一起的小型发配电系统。
凭借微电网的运行控制和能量管理等关键技术，可以实现其并网或孤岛运行，降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。
将分布式电源以微电网的形式接入配电网，被普遍认为是利用分布式电源有效的方式之一。
微电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、归属不同、数量庞大、分散接入的(甚至是间歇性的)分布式电源。
微型电网系统一般具有以下几个特点：1）电压等级10kV以下，系统规模一般在兆瓦级及以下，与终端用户相连，电能就地利用；2）“清洁”，微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能源综合利用为目标的发电形式；3）“自治”，微电网内部电力电量能实现全部或部分自平衡；4）“友好”，可减少大规模分布式电源接入对电网造成的冲击，通过微型电网系统，可以为用户提供优质可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。
因此，与电网相连的微电网，可与配电网进行能量交换，提高供电可靠性和实现多元化能源利用。
微电网与配网电力和信息交换量将日益增大并且在提高电力系统运行可靠性和灵活性方面体现出较大的潜力。
微电网和配电网的高效集成，是未来智能电网发展面临的主要任务之一。
1微电网中电源数学模型及优化配置基于微电源的物理特性，建立其恰当的数学模型，是认识微电源各种动静态特性的基础。
目前的研究已经建立了微型燃汽轮机、风力发电、燃料电池、光伏电池等微电源的动态模型，分析了各种分布式电源的特性。
也针对微电网的小信号电抗，结合下垂控制简化模型建立了微电网小信号模型。
考虑到微电源多与电力电子装置相衔接，建立了逆变器型微电网的动态相量模型。
目前，国内外对微电源底层电路模型的建模方式多样，各有优势，但因微电源种类繁多，又有各自适应性，因此还未建立普遍适用的微电源模型，变流器接口也未形成统一的标准。
微型永磁直流电动机PPT讲座(第一讲)解读
11
Na
第一讲
1.2.2 电枢感应电势
a
UN
如果电枢上串联布置有 N 根总导体数，气隙磁场的平均磁通
密度为 度）为
Bcp (T )
，电枢导体在气隙磁场中的有效长度（也称计算长 ，那末，电枢的串联总导体数 的总平均电
2a
Ld (m)
势 E = BCP Ldn Na (V ) ，如果电动机电枢线圈被电刷对称地分成
4
第一讲
1.2 工作原理
将电能从电网输入电动机后，通过电动机内部的电磁作用转为 机械能，带动机械负载旋转做功。作用在转轴和负载上的转矩，是 由转子线圈中的电流同气隙中的磁场相互作用产生的。而磁场是由 永磁体组成的磁极产生的。 在电动机内部的能量转换过程中，含四种能量形式：电能、机械 能、磁场储能、热能。 上述四种能量之间关系如下：
图1
图2
6
第一讲
1.2 工作原理
换向器和电刷的作用——能使线圈边电流方向改变 的作用。
图3
7
第一讲
1.2.1电枢电磁转矩
通常在电动机的一个磁极下，气隙磁通沿电枢铁芯外圆圆周分布是不均匀的。 在磁极的中心位置磁通 磁密度B最大，且从磁极中心线位置向两磁极边缘时，磁通 密度逐渐变小，直至为零。磁通密度为零的位置恰好处在两磁极间的几何中心线上。 如图4所示。
1.2.2电枢感应电势
若一根导体，在磁通密度为B(单位为：T)的磁场中，并接上外加电压为 的直 流电源后，有电流 流过，导体将受到电磁力F的作用，并以线速度 (单位： )运动， 如图6所示。
图6
10
Na
第一讲
1.2.2电枢感应电势
UN
根据法拉第电磁感应定律，运动导体切割磁场的磁力线将产 生感应电势e，感应电势e加上导体电阻r上的电压降 ，同外加电 压 平衡： 感应电势e的大小为： e = BLdn (V ) 式中， ——为导体在磁场中的有效长度，单位为m。 感应电势e的方向可用右手定则确定。 在电机学中，e称运动电势或切割电势或旋转电势。
永磁电动机技术讲座
Pm J＝ V
（3-5）
众所周知，在介质中的磁感应强度，磁场强度和磁化强度之间，存在着一 个普遍的关系式，即
B ＝ 0 H ＋ J
（3-6）
同时，根据公式（3-3） ，即 B ＝ B － B 0 ＝ H － 0 H ，有
B ＝ 0 H ＋ B
12
它具有一定的磁矩，称为分子磁矩或磁偶极子，并用符号 Pm 来表示。在没有外 磁场时，虽然介质中也存在着许许多多的磁偶极子，但是它们的磁矩具有各种 不同的方向，因而互相抵消，使得合成磁矩为零，物质对外界不显示任何磁性。 反之，在外磁场的作用下，各个磁偶极子的轴，也就是分子磁矩向量的方向， 由于受到磁力的作用要向外磁场方向偏转，这种现象称为取向。取向的过程就 是物质被磁化的过程，外磁场愈强，分子磁矩取向排列得愈整齐。在这种情况 下，如果在被磁化的介质内任意截取一个体积元ΔV，则在这个体积元内各分子 磁矩的矢量之和∑ Pm 将有一定的量值，对外界就要产生磁场。我们把单位体积 内的磁矩称为磁化强度，磁化强度是表征介质磁化程度的物理量，用符号 J 来 表示，则
定子机壳
定子永磁体
气隙
N
电刷
转轴
S
S
N
换向器 （与电枢同轴）
转子
电枢绕組 （在转子糟内）
(a)直流电动机
4
定子
定子绕組（在糟内）
转轴
转子 气隙 鼠笼绕組（在糟内）
(b) 交流感应异步电动机
定子 定子绕組 （在糟内） 转轴 转子 气隙 贴装式永磁体 （5 块拼成一个磁极） (c) 交流永磁同步电动机 图 1-1：三类电动机的结构示意图
串激电机技术培训讲座_OK
技术讲座
8 2021/8/10
1.8 转子电阻
转子电路由24个小线圈串联而成； 一个线圈头、另一个线圈尾、
换向片三者相联结； 换向器的铜片与铜片之间以云母片绝缘，
但之间却是被1个线圈所短接； 片间电阻：1个线圈与23个线圈并联电阻； 对角电阻：12个线圈与12个线圈并联电阻； Rb=R180*4*(K-1)/K2
技术讲座
4 2021/8/10
1.4 串激电机等值电路
定子线圈与转子线圈在电路上是串联 换向器的换流作用，不论工作在交流电的正半波、负半波或是恒定直
流电，其电磁转矩方向是一致的。 这正是串激电动机可以交流、直流两用的原因 If = 2*Ia
技术讲座
5 2021/8/10
1.5 如何改变一台串激电机的转向？
串激电动机特点 1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般8000~35000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大，4~6倍额定转矩； 5）机械特牲较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 主要用途 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）
3）复叠 4）复波 5）混合
技术讲座
11 2021/8/10
这些绕组的主要区别在于：从电刷端看进去，电枢绕组形成了不同数 目的并联支路数
生产实践中大多数采用单叠或单波绕组 在小型换向器式电机上几乎都是采用单叠绕组
2.2 单叠绕组
Y1: 第一节距，即一个线圈的两个有效边之间的跨距
Y2: 第二节距，即前一个线圈的次边到后一线圈的首边之间的跨距
2024年全球科技趋势展望：前沿科技改变人们生活
2024年全球科技趋势展望：前沿科技改变人们生活1. 引言1.1 概述:科技的快速发展已经成为推动社会进步和改变人们生活的重要力量。
随着2024年的到来，全球科技趋势将呈现出前所未有的创新和颠覆。
本文旨在展望2024年全球科技趋势，并探讨这些前沿科技将如何改变和影响人们的生活。
1.2 研究背景:过去几年间，人工智能、生物技术、区块链以及可持续能源与环境科技等领域取得了飞速发展。
从智能机器人到基因编辑技术再到太阳能发电，这些创新性的科技正在深刻地改变着我们的日常生活。
面对不断升级与演进的科技世界，了解未来趋势对于个人和企业都具有重要意义。
1.3 目的和意义:本文旨在为读者描绘2024年全球科技趋势，并提供关于前沿科技如何改变人们生活的预测与分析。
通过对人工智能、生物技术、区块链以及可持续能源与环境科技领域的深入研究，我们将探讨这些科技的应用前景、潜在影响和发展趋势。
通过阐明科技与生活的关系，读者将能更好地理解未来的全球科技格局，并对个人、企业和社会做出有意义的决策。
以上就是本文引言部分内容，在后续的章节中，我们将逐一探讨人工智能技术发展趋势、生物技术革命对生活的影响、区块链技术在数字经济中的应用前景以及可持续能源与环境科技发展趋势展示。
请继续阅读后文来了解更多有关2024年全球科技趋势展望的详细内容。
2. 人工智能技术发展趋势：2.1 自然语言处理与智能机器人应用扩展：随着自然语言处理技术的不断进步，人们可以期待在未来几年中看到更多智能机器人的广泛应用。
自然语言处理技术允许机器能够理解和回应人类语言，使得智能机器人可以进行更加自然、流畅的交互。
这将促成各种领域中智能助手、虚拟助手和语音识别系统等技术的快速发展。
2.2 强化学习与自动驾驶领域创新：强化学习是一种通过试错和反馈来改进性能的机器学习方法。
在自动驾驶领域，强化学习有着重要的应用价值。
未来几年中，我们将看到更多基于强化学习算法的自动驾驶系统问世。
解析新能源汽车电机技术的发展趋势
解析新能源汽车电机技术的发展趋势随着环境保护意识的提升和汽车工业的发展，新能源汽车逐渐成为人们关注的焦点。
而新能源汽车的核心技术之一便是电机技术。
本文将通过解析新能源汽车电机技术的发展趋势，探讨其在未来的发展前景。
第一节：新能源汽车电机的分类新能源汽车电机按照类型可分为三种：直流电机（DC Motor）、交流异步电机（Induction Motor）和交流同步电机（Synchronous Motor）。
直流电机是最早被应用于新能源汽车的电机类型，其简单结构使其成本较低，但效率相较于其他两种电机类型较低。
交流异步电机在新能源汽车中应用较为广泛，它具有结构简单、可靠性高的特点，同时具备较高的效率。
交流同步电机是新能源汽车电机技术的最前沿，其效率高、响应速度快的特点使其成为目前发展的主流方向。
第二节：电机技术的创新为了提升新能源汽车电机的性能和效率，科研人员和汽车制造商们在电机技术上进行了多方面的创新。
首先，通过材料的改进，新能源汽车电机的工作温度得到有效控制，并且提高了电机的效率。
新型材料的应用能够降低电机的能耗，提高其输出功率和转速。
其次，新能源汽车电机的结构也在不断改进。
轻量化是当前的研究热点，轻量化的电机结构能够减少电机的惯性负载，提高电机的功率密度和能量利用率。
第三节：新能源汽车电机控制技术的发展新能源汽车电机控制技术的发展对于提高电机性能至关重要。
首先，增加电机控制系统的智能化程度是目前的研究方向。
通过引入先进的控制算法和智能化系统，能够实现电机的精准控制和优化。
其次，新能源汽车电机控制技术还需要不断提高其稳定性和可靠性。
在复杂的驾驶环境下，电机需要能够实时响应，确保车辆的安全性和稳定性。
第四节：未来发展趋势随着新能源汽车市场的不断壮大和技术的不断成熟，新能源汽车电机技术的发展趋势也日益清晰。
首先，电机的功率密度将会不断提高。
随着电机结构和材料的创新，电机的输出功率将越来越高，满足汽车市场对动力的需求。
机电前沿讲座
燕山大学机自专业（机电方向）前沿讲座听课报告学院：机械工程学院班级：12级机电卓工*名：***学号：************2015年5月第一讲先进制造技术在工程上的应用（主讲教师：史艳国）先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，是实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称1 先进制造技术概述先进制造技术源于20世纪80年代的美国，为提高制造业的竞争力和促进国家经济增长而提出。
同时，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，推动了制造技术的飞跃发展，逐步形成了先进制造技术的概念。
先进制造技术是在现代制造战略的指导下，不断吸取计算机、信息、自动化、新材料和现在传统管理技术，将其综合应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和市场开发、售后服务，同时能取得社会经济效益的综合技术。
近年来，随着科学技术的不断发展和学科间的相互融合，先进制造技术迅速发展，不断涌现出新技术、新概念。
制造技术尤其是先进制造技术将主宰一个国家的命运，因而，各国政府都非常重视先进制造技术的研究和发展。
2 现代设计方法先进制造技术的发展带动了现代设计方法的进步，现代设计方法多种多样，主要有优化设计，可靠性设计，计算机辅助设计，计算机辅助工程，人机工程设计，工业产品造型设计，智能设计，价值工程，机械动态设计，模块化设计，反求工程，有限元法，相似性设计，并行设计，模态设计等。
3 先进制造工艺技术先进制造工艺技术旨在粗加工时获得高生产率，精加工时获得高精确度和高表面质量，它是实现优质、高效、低耗、清洁生产的基础。
4 制造自动化技术自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和系统技术、人机一体化制造系统、制造单元技术、制造过程的计划和调度、柔性制造技术和适应现化生产模式的制造环境等方面。
机械前沿讲座总结
机械工程前沿讲座课程总结一、飞秒激光与纳米技术众所周知，组成物质的分子和原子，每时每刻都在快速地运动,这是微观物质重要的基本属性。
飞秒激光产生后，人类能够在原子和电子的层面上观察到它们超快运动的过程并加以利用.在高强度飞秒激光的作用下，气态、液态、固态物质会在瞬息间变成等离子体。
高功率飞秒激光与电子束碰撞，能够产生X射线飞秒激光、射线激光以及正负电子对。
此外,利用飞秒激光能够有效地加速电子，使加速器的规模得到上千倍的压缩。
高功率飞秒激光与物质相互作用，能够产生足够数量的中子，实现激光受控核聚变的快速点火。
通过对飞秒的研究,除了揭示自然科学的奥妙之外，还促进了新型“飞秒激光"技术的应用和发展。
飞秒激光是一种周期可以用飞秒计算的超强超短脉冲激光。
它的出现为人类提供了前所未有的全新实验手段与物理条件,有着十分广阔的应用前景.根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。
它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。
飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源,形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。
它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域，并开创了一些全新的研究领域，如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等.飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合,使人们可以研究半导体的纳米结构(量子线、量子点和纳米晶体）中的载流子动力学。
在生物学方面,人们正在利用飞秒激光技术所提供的差异吸收光谱、泵浦/探测技术，研究光合作用反应中心的传能、转能与电荷分离过程。
超短脉冲激光还被应用于信息的传输、处理与存贮方面。
由于飞秒激光具有快速和高分辨率特性,它在病变早期诊断、医学成像和生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用。
飞秒激光甚至可用于基因疗法，德国科学家用它在老鼠的细胞内进行试验,现已取得显著的成果。
电气设备行业的技术创新与进步前沿趋势展望
电气设备行业的技术创新与进步前沿趋势展望电气设备行业一直以来都是科技进步的重要领域之一。
随着科技的快速发展，各种颠覆性的技术创新不断涌现，推动了电气设备行业的进步与发展。
本文将探讨电气设备行业的技术创新与进步前沿趋势。
一、智能化技术的迅速兴起随着互联网技术和人工智能的蓬勃发展，智能化技术在电气设备行业中的应用越来越广泛。
智能电网、智能家居、智能制造等领域都在通过智能化技术实现设备之间的互联互通和智能控制。
通过传感器、数据采集和云计算等技术手段，电气设备能够实现远程监测、控制和优化，极大地提高了设备的运行效率和管理水平。
二、新能源技术的突破传统的能源供应模式对环境造成了严重的污染和不可持续的压力。
因此，新能源技术在电气设备行业中得到了广泛的研究和应用。
太阳能、风能、地热能等可再生能源的开发与利用成为行业的热点。
同时，电池技术的进步也为电气设备的储能提供了更好的解决方案，为新能源的普及和应用提供了坚实的基础。
三、人工智能的广泛应用人工智能技术在电气设备行业中的应用非常广泛，包括自动化生产、智能维修等方面。
通过机器学习、深度学习等技术手段，电气设备能够自动学习和适应不同的工作环境和需求，进一步提高了设备的智能化水平和工作效率。
同时，人工智能还可以通过数据分析和预测，准确预测设备的故障和维修需求，提前采取相应的措施，避免电气设备的损坏和停工。
四、虚拟现实技术的应用拓展虚拟现实技术在电气设备行业中的应用也越来越广泛。
通过虚拟现实技术，工程师可以在虚拟环境中进行设备的设计、模拟和测试，避免了传统试错方法所带来的成本和时间的浪费。
同时，虚拟现实技术还可以实现远程培训和协同工作，提高了团队的协作效率和工作质量。
五、安全性的提升与保障在电气设备行业中，安全问题一直是关注的重点。
随着技术的不断进步，各种新的安全技术应运而生，为设备的安全性提供了更好的保障。
例如，生物识别技术可以确保设备只能被授权人员操作和使用，防止设备被非法侵入。
前沿讲座总结及心得体会
前沿讲座总结本人在研究生一年期间共参加学术讲座8次，其中包括名师讲坛4次，学术沙龙4次。
学期教育讲座8次，包括院士校园行3次、名师讲坛2次、安全教育1次、学术写作讲座1次、报告会1次。
下面按时间对前言讲座进行总结如下：2014年9月16日，在xxx参加了《xxx报告会》。
xxx院士、xx院士和xxx 院士就科学道德与学术不端等问题进行了说明。
92岁的xx院士结合自己的学习与科研经历，激励着我们在科研的道路上要“立志、选择、坚持、榜样”。
2014年9月26日，在xx中心报告厅参加了安全教育培训。
培训内容主要包括消防安全、交通安全、治安防范以及日常生活安全等方面。
保卫处老师结合女大学生失联、宿舍火灾等具体事例进行教育培训，旨在提高研究生们的安全方法意识。
2014年10月24日，在xxx楼x层活动中心参加了主题为“并联机构理论及应用”的学术沙龙活动。
xxx师兄主要介绍了并联机构的主要研究内容、并联机构与串联机构的区别，以及并联机构在运动模拟器中的应用。
xxx师兄主要介绍了构型综合的方法、逻辑学与群理论在并联机构型综合中的应用。
2014年11月30日，在xxx活动中心参加了主题为“轨道车辆安全管理及运行安全性研究”的学术沙龙活动。
xx师姐从一起地铁典型事故出发，重点从乘客安全心理和行为方面分析事故致因，并介绍公众防范与应急措施。
xx师兄主要介绍了轨道车辆动力学所涉及的研究领域，SIMPACK多体动力学软件在车辆动力学研究中的应用，以及轨道车辆弹性系统建模研究。
2014年12月2日，在xx会堂参加了题为“系统工程与工程系统的几点体会”的院士校园行活动。
报告人xx总师从系统工程和工程系统的定义、区别出发，结合具体事例给我们介绍了航天领域系统工程与工程系统的应用。
2014年12月8日，在机械工程楼xx报告厅参加了题为“孪晶结构的增强增韧机理及其应用”的名师讲坛。
讲座期间xxx教授详细介绍了晶界结构与晶界工程。
智能电网前沿技术
2.海洋能发电
利用海洋所蕴藏的能量发电。海洋的能量包括海水动能（包括海流能、 波浪能等）、表层海水与深层海水之间的温差所含能量、潮汐的能量 等（见潮汐电站、海洋能电站）。 海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再 生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差 能等. 海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域 性强，因而开发困难并有一定的局限.开发利用的方式主要是发电，其 中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化.波浪能发电利用的是海面 波浪上下运动的动能.
（1）微波输电 （2）激光输电
1.电力电子变压器
电力电子变压器是一种通过电力电子变换技术是线电力系统中的电压
变换和能量传递的新型变压器。 优点：①体积小，环保 ②供电质量高，效率高
③分散式变电
2.智能机器人巡查
智能机器人巡查是一种综合的复杂系统，它集成了多项先进技术。同 传统的变电站人工巡检相比，变电站巡检机器人系统控制和运行方式
1.先进家庭传感器
传感器不仅可以分析和提取家庭环境的特征数据，而且可以和特定的 住宅数据管理分析系统进行信息交互，可以对住宅的日常数据，整体 效能和健康指数提供整体分析和科学评估，将为人们带来更加绿色、 更加健康的生活
2.先进用电监控技术
在用电监控的基础上，新型用电管理技术倾向于在室内安装各种先进 传感器，借此监视整个建筑或家庭的用电习惯，了解用户何时用电， 何时需要节电。
THE END
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3.燃料电池
燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。燃料电池 是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。原则上只要反应 物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。 优点：①能源转换效率高 ②比能量或比功率高 ③使用能力强
新能源发电技术的前沿研究
新能源发电技术的前沿研究新能源发电技术是当今科技领域的热门话题之一，而对于能源资源日益紧张的现状，更是使其变得尤为重要。
近些年来，随着人们环保意识的逐渐提升，新能源技术的研究和应用也逐渐成熟。
本文将着重从太阳能、风能和水能三个方面，探讨新能源发电技术的前沿研究。
太阳能发电技术太阳能是当前应用广泛的一种新能源，太阳能电池作为太阳能光伏发电的主要装置，其转化效率直接影响着太阳能发电的成本和效率。
其中，提升太阳能电池的转化效率是当前研究的主要方向之一。
研究表明，太阳能电池的转化效率大多不足20%，主要原因是诱导电子转移的过程中光子能量的平衡失衡。
近年来，基于纳米技术或光子晶体结构的新型太阳能电池研究开始受到重视。
在纳米技术应用的太阳能电池中，通过利用纳米颗粒的局部表面等离子体共振效应和热电效应，可以提高太阳光的吸收和能量转化效率。
同时，利用光子晶体结构的太阳能电池可以降低散射电子的能量损失，提高电流产生效率，更有可能实现超过40%的高效能光电转换。
关于太阳能发电技术，目前正在进行深入的研究和开发。
风能发电技术风能作为另一种重要的新能源，已经成为全球发展中的一种新兴产业，目前其装机容量已经达到了480 GW。
在风能发电技术的研究领域，主要涉及到风力发电系统的控制和优化、高效风机的研发和制造、风机的维护和管理等方面。
要实现风力发电系统的控制和优化，需要依靠先进的控制算法和智能化集成控制系统。
例如，通过建立适当的模型、设计适当的控制策略，可以实现风力机组的无人值守控制，并大大提高其自适应化、鲁棒性和可靠性。
同时，为了提高风机的整体效率，研究者也在不断探索新型的高效风机技术。
这主要包括改进风机生成力矩的技术，如利用面积扩大或采用可调变翼型技术等；改进风导技术的方法，如利用曲直参差导叶的组合、引导风流动的光学和声学方法等；利用气动设计和机械性能的优化，改进风机桨叶的设计和制造工艺，并利用新型材料和生产技术提高风机的质量和寿命。
新能源技术的国内外前沿与趋势
新能源技术的国内外前沿与趋势近年来，随着环境污染问题的日益严重，新能源技术成为了全球关注的焦点。
本文将探讨新能源技术的国内外前沿与趋势，旨在了解该领域的最新发展。
一、太阳能技术太阳能技术是当前发展最为迅速的新能源技术之一。
国内外许多科研机构致力于提高太阳能的转换效率和降低生产成本。
目前，太阳能电池的效率已大幅提升，且价格逐渐下降，日益成为可替代传统化石能源的重要选择。
同时，太阳能热利用技术也在不断发展，为供暖和热水提供了可持续的解决方案。
二、风能技术风能技术是另一个备受关注的领域。
通过利用风力发电，可以有效减少对化石燃料的依赖，并减少温室气体的排放。
近年来，风力发电设备不断升级，风轮的转速提高，发电效率得到改善。
此外，新型的风力发电装置如垂直轴风力发电机等，也被广泛研究和开发。
三、地热能技术地热能是一种可再生能源，通过利用地壳内的热能来发电或供热。
在国外，尤其是冰岛、中国、美国等地区，地热能已成为主要能源之一。
国内外科学家正致力于提升地热能的开发利用效率，并加强对地热资源的调查和开发。
四、生物质能技术生物质能是通过对生物质（如植物、农作物废弃物、动物粪便等）的转化，获得能量。
生物质能技术被广泛应用于生物质燃料、生物质发电等领域。
国内外研究人员通过生物质能的利用，既有效解决了能源供应问题，又减少了对化石燃料的需求。
五、海洋能技术海洋能是一种潜力巨大的新能源，包括波浪能、潮汐能和海流能等。
目前，国内外科学家正积极开展海洋能的研究，以期能将其大规模应用于发电等领域。
然而，由于技术难度较高，海洋能技术的成熟应用仍需要一定时间。
六、储能技术储能技术是新能源技术的重要组成部分，它可以解决能源供应的不稳定性和间歇性。
目前，国内外研究人员正在探索各种方法来提高储能技术的性能，包括电池技术、超级电容器技术、压缩空气储能技术等。
七、国内外政策与趋势随着对环境保护的日益重视，国内外对新能源技术的投资不断增加。
许多国家纷纷制定政策，鼓励和推动新能源技术的研发和应用。
讲座名称智能发电系统及其关键技术
讲座名称：智能发电系统及其关键技术
主讲人：司风琪
主讲人简介：司风琪，男，1973年2月生，江苏盐都人，工学博士、教授、博士生导师。
分别于1996年和2001年在东南大学获得学士、博士学位，2003年晋升为副教授，2004年任硕士生导师，2007年至2008年为美国Lehigh大学访问学者，2010年晋升为教授、博士生导师，2010年任东南大学能源与环境学院院长助理，2011年起任东南大学能源与环境学院党委副书记兼副院长，同年任能源热转化及其过程测控教育部重点实验室（东南大学）副主任。
现为中国动力工程学会自动控制专委会委员、江苏省工程热物理学会理事、江苏省电机工程学会自动化及计算机应用专委会委员。
报告内容：智能发电系统及其关键技术
讲座时间：2018年5月14日（周一）18：30
讲座地点：九龙湖校区 J6-101
教务处实践教学科
课外研学讲座活动指导中心
2018年5月11日
备注：课外研学讲座是由教务处课外研学讲座活动指导中心承办的官方科技类讲座，听报告（讲座）后，如实填写讲座现场发放的《学生聆听科技、学术报告学分认定书》并提供后续研学材料（如：评论、文献综述、读书报告或报告人要求的文字材料等），经学生所在院系“课外研学活动指导小组”认定后可获得0.2～0.4个课外研学学分。
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无刷直流电动机与永磁同步电动机两种驱动 模式的波形比较如下图所示。
23
B O
B O ea O
t
t
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t
t
ia O
ia O
t
t
Ta O Te
Ta O Te
t
t
O
t
O
t
(a) 无刷直流电动机
(b) 永磁同步电动机
24
2.2 无刷直流电动机的主电路及其工作方式
无刷直流电动机的主电路主要有星形联结三 相半桥式、星形联结三相桥式和角形联结三相
旋转磁场在360电角度范围内有三种磁状态，每种 磁状态持续120电角度。我们把这种工作方式叫做单 相导通星形三相三状态。
26
2.2.2 星形连接三相桥式主电路
+ VT1 US VT3 VT5 A B
VT4 -
VT6
VT2
C
位置检测器的三个输出信号通过逻辑电路控制这些 开关管的导通和截止，其控制方式有两种：二二导通 方式和三三导通方式。
2、电力电子与电气传动 电力电子与电力传动学科主要研究新型电 力电子器件、电能的变换与控制、功率源、 电力传动及其自动化等理论技术和应用。它 是综合了电能变换、电磁学、自动控制、微 电子及电子信息、计算机等技术的新成就而 迅速发展起来的交叉学科，对电气工程学科 的发展和社会进步具有广泛的影响和巨大的 作用。
22
2.1.3 无刷直流电动机与永磁同步电动机
由变频器供电的永磁同步电动机加上转子位置闭环 控制系统后构成自同步永磁电动机，既具有永磁直 流电动机的优异调速性能，又实现了无刷化。 无刷直流电动机出力大、控制简单、成本低，其调 速性能已能达到低速转矩脉动小于3％、调速比大
于1:10000的水平，因而越来越多地受到人们的青 睐。
桥式三种形式。
1.2.1 星形连接三相半桥主电路
US A B C
H1 H2 H3
VT1
VT2
VT3
25
在三相半桥主电路中，位置信号有1/3周期为高电平、2/3 周期为低电平，各传感器之间的相位差也是1/3周期，如 图所示。 H1
0 H2 0 H3 0 120 240 360 480 t 120 240 360 480 t 120 240 360 480 t
VD4
VT6
VD6
VT2
VD2
C
B
d) 三角形联结三相桥式主电路
15
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
US
A
B
e)正交两相全控型主电路
16
2. 逆变器
2) 桥式——全控型
A US D B
C
f) 封闭形联结四相桥式主电路
17
主电路选择原则
绕组利用率：三相绕组优于四相、五相绕组 转矩脉动：相数越多，转矩脉动越小 电路成本：相数越多，电路成本越高
在不同的学校，研究方向略有不同， 但主要研究方向如下： （1）新型电机及机电一体化技术、能 源变换技术 （2）电机控制（电机控制理论与高性 能运动控制方法 ）与电力电子应用技 术 （3）智能电器及在线监测技术 （4）高频功率磁元件分析与应用 （5）电机电器智能测试技术 （6）电气装备检测与故障诊断
B iLa
43
2.4.3 无刷直流电动机稳态性能的动态模拟
依据基尔霍夫定律，可得换相过程中的电路方程为
dic dia LM dt ria ea ( LM dt ric ec ) 0 dic dib rib eb ( LM ric ec ) U S LM dt dt ia ib ic 0 续流结束后，换相完成，电路方程变为：
dic dib LM rib eb ( LM ric ec ) U S dt dt ib ic 0
新型电机
电气工程系 王兵
一、概述
一级学科：0808电气工程 电机与电器（080801）、 电力系统及其自动化、高电 压与绝缘技术、电力电子与 电气传动（080804）、电工 理论与新技术五个二级学科.
1.电机与电器 主要研究电机电器及其控制系统的运 行理论、电磁问题、设计和控制理论， 涉及电机电器的基本理论、特种电机及 其控制系统、电机计算机辅助设计及优 化技术、电机电磁场数学模型与数值分 析、电机的控制理论及方法、特种电机 设计等研究领域。
所以得电压方程：
0 0 ia ea ua r 0 0 ia L M d u 0 r 0 i 0 L M 0 ib eb b b dt 0 L M 0 0 r 0 u c ic ic ec
M ia ea d M ib eb dt L ic ec
微 分 算 子
定 组 子 电 相 流 绕
自定 感子 、相 互绕 感组
组定 电子 动相 势绕
39
当三相绕组为Y连接，且没有中线，则：
ia+ib+ic=0 Mia+Mib=-Mic Mib+Mic=-Mia Mia+Mic=-Mib
27
1. 二二导通方式
电机的瞬时电磁转矩可由电枢绕组的电磁功率求得：
Eaia Ebib Ecic Te
式中Ea、Eb、Ec———A、B、C三相绕组的反电动势；
ia、ib、ic———A、B、C三相绕组的电流；
——转子的机械角速度。
可见，电磁转矩取决于反电动势的大小。在一定的转 速下，如果电流一定，反电动势越大，转矩越大。
40
无刷直流电动机的等效电路如图所示
VT1 US A
VD1
VT3
VD3
VT5
VD5 ia r r r LM LM LM + + + ea eb ec -
B C VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
ib ic
41
2.4.2 无刷直流电动机的反电动势
无刷直流电动机气隙磁密及反电动势波形如下图所示
36
2.4 无刷直流电动机基本公式与数学模型
无刷直流电机的磁场、电势、电流波形 方波电动机——梯形波反电势与方波电流
37
2.4.1 无刷直流电动机的数学模型
直接利用电动机本身的相变量来建立数学模型
假设
(1) 电动机的气隙磁感应强度在空间呈梯形 ( 近 似为方波)分布； (2) 定子齿槽的影响忽略不计； (3) 电枢反应对气隙磁通的影响忽略不计； (4) 忽略电机中的磁滞和涡流损耗；
42
设电枢绕组导体的有效长度为La，导体的线速度为v，则 单根导体在气隙磁场中感应的电动势为
v
e B La v (V) D 2 p n
60 n 60
(m/s)
如电枢绕组每相串联匝数为W，则每相绕组的感应电动 势幅值为
Em 2W e
pW 15 i
n Ce n
控 制 器
数字 控制 系统
基于专用集成电路 的控制系统 数模混合控制系统
全数字控制系统
控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服 功能的指挥中心
20
2.1.2 基本工作原理
永磁无刷直流 电机系统图
控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换 后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆 变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕组按一定 顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。 21
星形联接三相桥式主电路应用最多
18
3. 位置检测器
有位 置传 感器 检测
磁敏式 光电式 电磁式 接近开关式 正余弦变压器 编码器
位 置 检 测 器
无位 置传 感器 检测
反电动势检测
续流二极管工作状态检测
定子三次谐波检测
瞬时电压方程法
19
4. 控制器
模拟 控制 系统
分立元件加少量集 成电路构成的模拟 控制系统
28
三相绕组的反电动势波形及其二二导通方式下的导通规律
29
2. 三三导通方式
三相绕组的反电动势波形及其三三导通方式下的导通规律
30
2.2.3 角形连接三相桥式主电路
+ VT1 US C VT4 VT6 VT2 VT3 VT5 A
C
B
如图所示的角形联结三相桥式主电路的开关管也采用功率 MOSFET。与星形联结一样，角形联结的控制方式也有二 二导通和三三导通两种。
研究方向: （1）谐波抑制与无功补偿 （2）电力电子电路仿真与设计 （3）计算机控制系统 （4）电气系统智能控制技术 （5）现代控制理论及其在电气传动中的应用 （6）系统故障诊断技术及应用
（7）现代交、直流电机调速技术
（8）功率变换技术的研究
3、新型电机重点发展方向
(1)现代高品质电气驱动与智能控制，包括 电动汽车、舰船推进、高性能电梯等使用 的高品质电气驱动系统和全数字、智能化 交流伺服系统的研究。 (2) 新型特种电机与新能源技术，包括各种 新概念、新原理、新材料电机的理论、模 型、控制及应用，新能源利用中所需特种 电机及关键技术的研究。 (3) 电磁工程与电物理技术，包括电磁场分 析技术、特种电磁装备等。
无刷直流电动机结构
10
N S N
S
N N S S N S S S S N N N
N S
S N
S N
表面式磁极
嵌入式磁极
环形磁极
内转子结构形式
11
外转子 永磁体 绕组 内定子
实际电机
结构示意图
外转子无刷直流电动机