[00968055]超静音高效直驱永磁电动机关键部件及技术

家用电器对能源的消耗巨大，实现高能效家电的普及是中国节能减排政策关注的重点之一。作为家电核心驱动部件的屯动机系统，其耗电量占居民生活用电量的80%以上。与国外先进水平相比，国内家电采用的电动机产品效率低2%-5%，难以实现节能减排目标，更无法满足人们对高端家电静音、高效的使用要求。亟待通过机电技术变革，达到居民生活节能减排目标。直驱永磁电动机摒弃了机械传动装置，具有效率高、噪声低等特点，是节能家电领域的技术制高点。然而，国内的直驱永磁电动机关键部件及技术尚未成熟，在电动机降噪除颤、综合效率提升等方面未取得突破性进展，导致应用成本高、节电效果微弱、用户体验差、商业推广困难。为此，在湖南航天管理局的指导和1.6亿元专项国有资本资金的支持下，项目组提出了“永磁磁极优化-齿槽转矩抑制-整体效率提升”的技术思路，率先攻克上述难题，创建了超静音高效直驱永磁电动机关键部件及技术体系。 项目主要科技创新成果如下： 1.发明了直驱永磁电动机噪声抑制新技术。提出了基于“电-磁-力-流体”多物理场耦合仿真分析的磁钢微观磁极结构精细化调控新技术，发明了以优化磁钢微观磁极结构来抑制电动机噪声的新方法，设计并制备出了“单件多极”新型铁氧体瓦型磁钢部件，攻克了因相邻永磁磁极磁通过渡不平滑导致的电动机振动及噪声大的难题。采用该项目的关键部件及技术后，电动机在家用洗衣机系统中洗涤噪声最大为45dB(国外技术为55-60dB)。 2.发明了直驱永磁电动机齿槽转矩抑制新技术。提出了基于“单件多极”新型铁氧体瓦型磁钢部件的齿槽单元概念，发明了新齿槽单元概念下磁极偏移的谐波削弱技术，可实现逐级消除齿槽转矩谐波，攻克了低速大力矩输出时转速与转矩波动的难题。采用该项目的关键部件及技术后，电动机齿槽转矩降低60%以上，低速大力矩输出时的转速波动小于0.5%(国外技术为0.8%-1%)。 3.发明了直驱永磁电动机效率提升新方法。形成了基于“晶界掺杂-晶界重构”的铁氧体材料配方及磁钢部件定制化制备技术体系，在此基础上创建了贯穿“磁性材料-磁钢部件-电动机及系统”全链条的数据挖掘仿真优化模型，以电动机多个工况点加权平均效率最高为目标函数，采用优化迭代求解，攻克了低速重载时效率低的难题。电动机全工况综合效率达90%以上(国外技术为85%-88%)。 应用该项目关键部件及技术的直驱永磁电动机具有静音、高效等优点，在高端家用洗衣机等领域获得成功推广。该项目获得相关成果已获发明专利授权4项，实用新型专利授权12项，发表论文3篇；并已在近20家国内外知名家电电动机企业中推广应用。近三年，在韩国LG、三星电子、新西兰斐雪派克、中山大洋等主要应用单位运用该项目成果累计实现新产品新增销售额24.88亿元，新增利润2.26亿元。经专家鉴定，“项目整体技术水平达到国际先进水平”。