华中科技大学电气学院创新电机技术研究中心曲荣海教授团队撰写《磁场调制电机》一书，近日由科学出版社出版，马伟明院士为书作序，马院士认为该书对于电机学理论的发展，以及新型电机拓扑的研发与应用，具有重要的指导意义。
高转矩密度和高功率密度是所有领域电机的共性追求，而随着新能源汽车、高端数控机床、舰船和航空航天等战略新兴行业的快速发展，电机性能尤其是转矩密度被提出了更高的要求，甚至成为某些高端装备成败的卡脖子问题。
提升转矩密度通常是通过提高电机电负荷和磁负荷来实现的，但随着常规电机基本理论、设计方法及配套技术的日益成熟，这一方法受到材料性能和加工工艺的限制，几乎被使用到极限，进一步地改善十分困难。如何通过原理或结构创新实现机电能量转换能力的大幅提升，进而研发出超高转矩密度电机，已经成为国内外电机研究人员面临的核心问题。
早在2005年，曲荣海教授还在美国通用电气全球研发中心(GE GRC)总部工作时，注意到游标电机(磁场调制电机的一种)具有异乎寻常的转矩放大能力，随即开始研究其与普通电机的不同之处，发现该类电机的定转子极对数不同，从而产生了转矩放大作用。2010年，曲荣海教授回国加入华中科技大学，成立并带领华中科技大学创新电机技术研究中心系统性地研究这类电机，并在2015年将这一类具有相同工作原理的电机，命名为磁场调制电机。
十多年来，曲荣海教授团队研究这类特种原理电机的主要动力来自对一些“反常”问题的好奇：（1）为什么定转子极对数不等的电机可以工作？这一点是与经典电机学理论中“关于恒定转矩产生的条件”相违背的；（2）这类电机如何在不增强磁场密度的情况下实现转矩增加或者说转子受力增大？（3）这类电机工作原理是否可以扩展到其他类型电机中？如果可以，是否可以用统一的理论或者方法去分析、设计；（4）它们有什么缺点？等等。
针对上述问题展开思考与研究，曲荣海教授团队取得了一系列成果，包括磁场调制电机基本概念、判定准则、拓扑统一方法、磁场调制电机性能特性、功率因数提升方法等，这些内容构建了磁场调制电机的理论体系，也正是本书的主要内容。
随着对磁场调制电机认识的深入，团队的研究思路逐步扩展到“提升磁密产生转矩的效能”中，提出了多工作谐波磁场调制电机、磁导结构定向设计等一些创新技术发展思路。这些思路构成了本书的另一部分内容。这些内容的设置也是秉承团队对于专业书籍的认识，即除了介绍知识外，应更多地将研究中思考的逻辑与思路介绍给读者，以便他们更好地理解创新内容背后的逻辑，并促进进一步创新发展。
作为对传统电机理论的突破和拓展，磁场调制理论正在深刻地影响经典电机理论，也有望为电机工业带来变革，期待曲荣海教授团队编写的这本新书能对我国电机行业的发展做出贡献。
作者简介
曲荣海，1969 年生，内蒙古鄂伦春自治旗人。清华大学电机工程系学士、硕士，美国威斯康星大学麦迪逊分校电气工程博士。华中科技大学教授，博士生导师。华中科技大学校第四、五届学位评定委员会委员，强电磁工程与新技术国家重点实验室副主任，新型电机技术国家地方联合工程研究中心主任，创新电机技术研究中心主任。中国电工技术学会会士、磁场调制电机专业委员会主任委员，国际电机会议(ICEM)董事会成员，IEEE 工业应用协会武汉分会主席。曾任美国通用电气公司全球研发中心总部高级专业工程师，2010 年回国在华中科技大学任教至今。
长期从事电机设计、驱动及控制方面的基础理论与应用技术研究。因磁场调制电机方面的贡献和成就受邀在国际电机与系统(ICEMS 2021)、国际电机与驱动(IEMDC 2021)、国际电气与能源(CIEEC 2022)等国际会议上作磁场调制电机领域大会主旨报告近20次；因在磁场调制电机方面的贡献于2018年当选IEEE Fellow。相关项目和成果获中国产学研合作创新成果奖、湖北省科技进步奖一等奖、日内瓦国际发明展金奖和特别嘉许金奖、中国电工技术学会技术发明奖一等奖、日本永守赏学术奖等。
李大伟，1989年生，河南范县人。哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院学士，华中科技大学电气工程博士。华中科技大学教授，博士生导师，国家自然科学基金优秀青年科学基金获得者，中国电工技术学会磁场调制电机专业委员会秘书长。从事特种永磁电机方面的基础理论与应用技术研究。围绕磁场调制电机相关的工作和成果获湖北省优秀博士论文奖、湖北省科技进步奖一等奖、第47届日内瓦国际发明展金奖、中国电工技术学会技术发明奖一等奖等。
任翔，1993年生，湖南长沙人。2014年于华中科技大学电气与电子工程学院获得学士学位，2019年获得电气工程博士学位。现为华中科技大学电气与电子工程学院博士后，作为主要参与人员进行了国家自然科学基金重大、重点及优秀青年科学基金等项目的研究工作。在相关领域以第一及通讯作者发表SCI论文8篇，获中国电工技术学会技术发明奖一等奖。主要研究方向为各类磁场调制电机及新型永磁电机理论、拓扑与设计。
文章来源：科学出版社官微
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