高端装备、工业机器人及其自动化的发展趋势是高速、高精。为此,必须解决交流伺服电机高响应、高速高精的运动需求制约高速高精度加工的瓶颈问题。为适应这一发展趋势,近年来,华中科技大学和武汉华大新型电机科技股份有限公司瞄准当前国际先进技术水平,开展了高响应高精度高速交流伺服电机设计、制造、应用技术的研究,解决了高端装备、工业机器人及其自动化对高性能交流伺服电机的高响应、高精度、高速和高可靠性的技术要求,开发了具有自主知识产权的高性能系列化交流伺服电机。 性能指标： 伺服电机性能指标主要体现在齿槽转矩、效率、温升、转矩密度等方面,而国际先进水平伺服电机产品也通常用以上指标标称产品性能。 ①齿槽转矩： 齿槽转矩（也称为顿挫转矩）,是影响机床设备加工精度的主要原因;削弱齿槽转矩,可以降低转矩脉动,使电机的输出转矩更平稳,从而提高加工精度。 ②转矩密度： 转矩密度高,意味着体积小,重量轻,可以降低转动惯量,提升响应能力。 ③效率： 电机广泛运用在各行各业,电机用电量约占我国总用电量的60%,提升效率可以节约资源。 ④温升： 温升过高,会损坏绝缘,增大转子永磁体的高温退磁风险。因此控制温升,可以提高系统的稳定性与可靠性,降低电机发热对整体加工台的影响。 （1）提出了磁场调制伺服电机拓扑及其工作原理。利用磁场调制原理,首次提出非重叠集中绕组的双谐波工作原理,并首次将其应用于伺服电机领域,大幅度提高转矩密度。 （2）提出了综合材料特性的电磁、传热、机械多领域协同设计方法。 （3）提出了伺服电机蒙特卡洛分析模型和齿槽转矩频域抑制方法。 通过与代表国际先进水平的安川∑7对比可知,本项目在效率、温升、转矩密度指标上领先于国际水平,在齿槽转矩方面达到国际先进水平。本系列产品大规模批量化推入市场后,价格比同等国外产品低30%,导致国外进口产品价格大范围降低。交流伺服电机,特别是交流永磁同步伺服电机使用电子换相,不存在电刷,电机免维护、效率高、功率密度大、动态响应好、电磁辐射小、寿命长、对环境适应性好,其应用范围几乎涵盖了所有的工业应用领域,如工业机器人、包装机械、纺织机械、自动化生产线、电子制造设备、家电设备、风电设备、武器装备、航空航天等。同时,随着其性价比和工业自动化需求的不断提升,交流伺服系统在电机传动中的比例呈快速上升趋势,并逐步向其他传动设备渗透,如取代传统的液压驱动,实现“全电注塑机”、“全电压力机”、“全电工程机械”、甚至“全电舰艇”等。因此,在国家“十二五”发展规划中,工信部、质检总局提出的《电机能效提升计划（2013-2015年）》,将交流永磁伺服电机的推广使用,作为机械行业“十二五”规划重点发展领域之一,促进电机节能改造和设备更新换代,全面提升电机能效水平,推进工业节能降耗,推动工业转型升级和绿色可持续发展。为了争夺市场,国内外的伺服电机企业纷纷投入大量人力、财力展开高性能产品的研发,建设自动化生产线,提高生产效率,降低生产成本,利用产品的高性价比来抢占市场份额。 随着人口红利逐渐衰减和技术的发展,中国的工业机器人及其工业自动自动化将迎来“爆发季”。我国自动化及机器人市场已成为全球增长最快的市场,2016年国内数控机床、制造装备、工业自动化及其机器人等方面的交流伺服电机方面的需求量达到60多个亿。预计未来5年,随着我国在工业自动化及机器人快速增长,及交流伺服在其它领域的迅速发展,交流伺服电机的增速将达25%。因此,其应用前景巨大。 在工业自动化控制领域,交流伺服电机也具有非常大的应用空间。 1.“高性能数控系统关键技术及应用”获2016年中国机械工业联合会、中国机械工程学会联合颁布的“中国机械工业科学技术一等奖” 2.武汉华大新型电机科技股份有限公司获“运动控制领域2015年度最具竞争力品牌” 3.“高档数控系统创新团队”2015年获科技部颁发的创新人才推进计划重点领域创新团队 4.“高性能数控系统创新团队”获中国机械工程联合会“‘十二五’机械工业优秀创新团队” 5.2016国际电机会议最佳论文奖“Modeling and Sensorless Control of an Advanced Concentrated Winding Vernier PM Machine” 6.2014年国际电机与系统会议最佳论文奖“Study of Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Generators With Solid Rotor Back-Iron and Different Windings” 7.2016 国际能量转换博览会最佳论文奖“Paralleled Inverters with Zero Common-Mode Voltage” 8.2017年湖北省优秀博士学位论文奖“磁场调制永磁电机研究”