近日，我校新能源学院张冬冬、乙加伟、褚帅君等师生团队在超高速电机设计、优化及控制领域连续取得关键性技术突破，相关研究成果为我国超高速电机技术自主化与产业化提供有力支撑。
超高速电机是新能源装备、物理储能、航空航天、高端制造等战略新兴产业的核心动力装备，其研发设计长期面临机械强度约束严苛、多物理场耦合复杂、效率与可靠性难以协同提升等关键技术瓶颈。针对上述行业难题，张冬冬教授团队围绕10万rpm级的超高速笼型实心转子感应电机、稀土永磁同步电机等核心机型开展系统性创新研究：提出多区域半解析精细化损耗模型与高效集总参数热网络耦合方法，结合多物理场耦合迭代及材料非线性特性动态更新，显著提升热设计效率与温度预测精度。同时建立“机械强度—电磁性能—温度场”多场协同优化体系，通过槽配合与几何参数优化强化电机输出性能，创新定子辅助槽多目标优化方法，有效抑制齿槽转矩。研究提出无权重因子扩展模型预测控制策略与四级扩展电压矢量模型，结合二维平面区域规划快速选相方法，降低转矩与磁链脉动，提升控制效率与动态响应性能。
系列成果经12万转15kW原型机试验验证，电机转子动态平衡精度达ISO1940-1:2003G2.5级标准，空载与额定负载工况下温度预测误差均小于6%，整体性能指标达到国际先进水平。
本研究成果获国家自然科学基金（52567005、52107083）、鄂尔多斯新能源战略性先导科技专项等项目支持，相关成果分别发表于中国科学院一区TOP期刊《IEEETransactions on Industrial Electronics》（DOI：10.1109/TIE.2025.3531467，我校为唯一通讯单位，张冬冬为通讯作者）、中国科学院二区TOP期刊《IEEE Transactions onIndustryApplications》（DOI：10.1109/TIA.2025.3638308，我校为第一及通讯单位，乙加伟为第一作者，张冬冬、褚帅君为通讯作者）与中国科学院二区TOP期刊《Thermal Science and Engineering Progress》（DOI：10.1016/j.tsep.2026.104577，我校为第一及通讯单位，张冬冬、乙加伟为通讯作者）。
文字、图片：新能源学院
