“高轉矩性能電機及其系統(tǒng)”專題特約主編寄語

“高轉矩性能電機及其系統(tǒng)”專題特約主編寄語

航空航天、工業(yè)機器人、數控機床等高端裝備的快速發(fā)展對電機系統(tǒng)的輕量化、控制精度和可靠性提出了更高需求。電機系統(tǒng)的轉矩性能水平對上述指標需求具有決定性影響。為實現高轉矩密度目標，電機往往工作于高電磁負荷狀態(tài)，受限于磁性材料和散熱條件，電機轉矩密度難以進一步突破；此外，電機轉矩脈動的抑制往往導致轉矩密度下降，高轉矩密度和低轉矩脈動難以兼顧。另一方面，電機系統(tǒng)集成化發(fā)展要求下，電機系統(tǒng)集成度高，多物理因素耦合作用強，電機模型精度差，高品質設計與控制難以實現。在此背景下，高轉矩性能電機及其系統(tǒng)已經逐漸成為電機領域的重要研究熱點。

為了展現國內外學者在高轉矩性能電機及其系統(tǒng)研究領域的經驗和成果交流，在《電工技術學報》編輯部以及特約編委的共同努力下，本期“高轉矩性能電機及其系統(tǒng)”專題應運而生。本專題得到了國內學者的積極響應，經過專家認真嚴格評審，專題目前已收錄了9篇精選論文，研究內容涵蓋了電機建模分析、優(yōu)化設計和高性能控制策略等多個方面，研究對象不僅包括相對傳統(tǒng)三相永磁同步電機，也包括多相電機、有限轉角力矩電機、音圈電機等多種新型電機及其系統(tǒng)。

在電機建模分析方面收錄了2篇論文。論文《考慮磁橋非線性的內置式永磁同步電機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合的通用解析模型，建模速度快、耗時短，計及磁橋飽和，為分析具有不規(guī)則永磁體排布結構的內置式電機提供了思路。論文《基于雙曲余切變換的Halbach陣列表貼式永磁電機轉子偏心氣隙磁場解析模型》采用雙曲余切變換方法，利用相對磁導函數，通過矢量磁位準確解析計算出Halbach陣列表貼式定子開槽、轉子偏心永磁電機的空載氣隙磁場，可快速評估電機在不同偏心率下氣隙磁通密度、不平衡磁拉力、齒槽轉矩。

在電機優(yōu)化設計方面收錄了3篇論文。論文《基于分段交錯梯形磁極的分數槽集中繞組永磁電機局部切向力的削弱》針對分數槽集中繞組永磁電機的局部切向電磁力波，提出了一種分段交錯梯形磁極的削弱方法，在保證電機轉矩密度的前提下，有效削弱局部切向電磁力引起的振動。論文《高轉矩性能多相組永磁電機及其關鍵技術綜述》從多相組永磁電機的結構與工作原理、槽極配比與相移角、諧波效能和高可靠設計等角度，全面總結了高轉矩性能多相組永磁電機及其關鍵技術。論文《有限轉角力矩電機及其研究發(fā)展綜述》詳細分析了現有有限轉角力矩電機系統(tǒng)，從其原理和特性出發(fā)，全面地闡述了電機的拓撲結構、設計方法、性能優(yōu)化手段、數學模型、控制方法、應用領域與未來發(fā)展方向。

在高性能控制策略方面收錄了4篇論文。論文《一種永磁同步電機無模型高階滑?？刂扑惴ā诽岢鲆环N基于擴展非奇異終端滑模擾動觀測器的轉速環(huán)新型無模型非奇異快速終端滑模控制方法，設計無模型非奇異快速終端滑?？刂破?，增強了系統(tǒng)的魯棒性，提高了轉速的控制精度，并減少了系統(tǒng)抖振。論文《一種基于非線性擾動觀測器的飛輪儲能系統(tǒng)優(yōu)化充電控制策略》提出了一種基于非線性擾動觀測器的優(yōu)化充電控制策略，給出了一種控制器參數設計方法，有效抑制了電機損耗功率和負載功率的影響，滿足了飛輪儲能系統(tǒng)的工作特性要求。論文《基于自學習非線性PID的音圈電機精密定位系統(tǒng)》設計了基于反正弦函數的自學習非線性PID控制器，利用自學習算法對非線性增益函數的增益系數進行實時調整，有效提高了系統(tǒng)的魯棒性和定位精度，系統(tǒng)對位置指令響應迅速無超調，控制精度達到了亞微米級。論文《隨機頻率三角波注入永磁同步電機無位置傳感器降噪控制》提出永磁同步電機隨機頻率高頻三角波電壓注入法，通過合成隨機頻率的三角波電壓信號并將該隨機頻率信號注入到估計的轉子參考系中，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者在高轉矩性能電機及其系統(tǒng)領域的最新進展，促進了相關領域的專家學者的學術交流，為高轉矩性能電機及其系統(tǒng)的研究理論、方法和應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《電工技術學報》編輯部為本次專題能夠順利出版付出的辛勤勞動。

特約主編：趙文祥

2023年3月