成果19：高性能电磁屏蔽、隐身光学元件的设计、制备与应用

◆技术领域：新材料

◆技术属性：新工艺

◆成果概述:

常见的光学窗口材料一般是绝缘体，其电磁屏蔽能力往往比较差。为了提高光学窗口的电磁屏蔽性能，本成果通过设计、制备特殊薄膜结构，在保证其高光学透过率的前提下，实现电磁屏蔽性能的巨大提升。

该类型窗口元件透过率大于90%@可见及近红外区，明视觉反射率分别为：8度0.24%，15度0.21%，30度0.27%；方块电阻低于10ohm/sq，电磁屏蔽能力优于24dB@100MHz-18GHz，经用户确认，性能指标处于国内领先，达到国际先进水平。

◆技术创新点:

（1）薄膜沉积工艺简单、光学元件透过率高、光谱范围宽；

（2）薄膜层缺陷少、抗激光损伤阈值高。

◆知识产权情况:

目前已获得授权国家发明专利6件，发表SCI文章十余篇。

◆技术的成熟度:

已具备小批量生产能力。

◆与同类技术优势比较:

成本低、光学透过率高、光谱范围宽、抗激光损伤阈值高。

◆成果（技术）图片:

◆项目负责人/团队介绍:

洪瑞金，博士，上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授，博士生导师，主要研究方向为光电功能薄膜与器件，纳米光子学等。2006年3月毕业于中国科学院上海光学精密机械研究所，获工学博士学位。2006.3-2007.3在加拿大Simon Fraser University物理系从事博士后研究工作。2007.3-2009.8期间先后在上海、深圳公司从事光电器件研究与开发工作。2009.9-2012.9在江西理工大学冶金与化学工程学院工作。

2018.6-2018.12在日本神户大学工学部访学研究。2012.10-至今在上海理工大学光电信息与计算机工程学院从事科研与教学工作。目前正在主持国家自然科学基金面上项目2项，上海市科委专项1项，军工科研项目多项。主持完成国家863计划课题1项、上海市自然科学基金1项、上海市科委专项2项，军工科研项目10余项。近五年以第一作者或通讯作者发表SCI研究论文30余篇，已授权发明专利6件。

（统计至2021年5月）

成果20：一种与激光雷达配套的国产化磁悬浮微特无刷电机

◆技术领域：电子信息制造业

◆技术属性：新装备、新产品

◆成果简介：

为解决传统电机存在的诸如机械摩擦损耗、涡流损耗、系统控制难度大、转子抖动严重等缺陷，本产品系统采用磁悬浮技术，利用磁场力将转子悬浮于空间，实现转子和定子之间无机械接触。系统包括硬件和软件两大部分，硬件主要包括电机的本体、转子位置传感器和控制电路；软件主要是实现转速计算及控制、转矩控制、悬浮控制，通过特有的周期性补偿调控算法，使电机在高转速运行的情况下仍能保持稳定性。

◆相关技术指标：

电机名称：磁悬浮微特无刷电机

电机型号：XG-001

额定功率：48W

额定电流：2A

额定电压：24V

额定转速：60000rpm

空载噪声：≤60dB

负载功率：≥48W

效率：≥75%

介电强度：600V 50Hz 1S

绝缘电阻：≥50M

振动：≤1.6mm/s

轴向间隙：≤0.2mm

轴伸径向跳动：≤0.025mm

额定转矩：9.55mNm

◆技术创新点：

1.本磁悬浮微特无刷电机基于磁悬浮技术，使用磁悬浮轴承实现转子和定子之间的无机械接触，能够有效克服机械摩擦和涡流损耗，且具有能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，大幅度提升了电机的使用寿命。与此同时，较小的摩擦功损失提升了电机的能量转化效率，使电机有更好的使用经济性。

2.本磁悬浮微特无刷电机通过选择我们研制的高均匀性一次成型的粘结钕铁硼永磁体磁环作为转子磁极，相较于传统铁氧体，其工作温度高、防腐性能好，使电机能平稳高效地运行。

3.本磁悬浮微特无刷电机采用特有的周期性补偿调控算法，其相较于传统PWM控制方法，可以消除定子电流的不对称性，减小电流脉动，从而减少电流中高次谐波分量，削弱转子涡流损耗，对高转速电机有更好的控制效果。

本磁悬浮微特无刷电机从零部件制造、核心技术以及知识产权全部国产化，打破了国外企业行业垄断局面。

◆知识产权情况：

批准号   2020SR0943001   

批准日期2020年06月16日

批准号   2020SR0929604   

批准日期2020年06月16日

批准号   2020SR0926451   

批准日期2020年06月16日

批准号   2020SR0926724   

批准日期2020年06月16日

◆技术的成熟度：

基于磁悬浮技术，结合一种新型的周期性补偿调控算法，成功研制了一种适配于激光雷达的磁悬浮微特无刷电机。为了保证磁悬浮系统的稳定性，在结构和控制上同时进行优化设计，保证了电机运行时的稳定。与国外的无刷电机及现有的有刷电机相比，我们成本低性能高、掌握了电机核心零部件磁体结构设计的核心技术并且是自主研发的产品。

◆与同类技术优势比较：

1) 磁悬浮微特无刷电机的构造和以往的无刷直流电机相似，研究工作主要集中在电机定子结构的参数优化，转子永磁体材料、充磁方式和永磁体安置方式，转矩绕组分布等方面。目前对于微特无刷电机并没有一种统一的结构，如何增加悬浮力，提高悬浮力性能，提高转速，减小转矩脉动，提高电的稳定性主要问题所在。

本电机基于SERF弱磁检测平台提供较高的检测技术，实现了更好的永磁体的制作，解决了磁悬浮轴承的核心问题。同时，还具有自动平衡特性。可使转子系统自身的惯性轴回转从而消除了不平衡力，使机身的振动大大降低。回转精度高。转子的回转精度主要取决子控制环节中信号的测量精度。

2) 当前工业领域，科学的控制策略对提升电机性能方面具有不可或缺的功能。磁悬浮微特无刷电机属于具有代表性的非线性、多变量、耦合的体系，传统的PID控制在工业领域中比较普遍，伴随控制论与智能控制理论非线控制方式的推出与使用，控制体系的稳定性与动态程度都获得了显著的提升。模糊控制、自适应控制、神经网络控制、鲁棒控制等新推行的策略早已被运用到微特无刷电机的控制中，然而以上新推行的策略较为复杂，实现较为困难。

针对上述问题，提出了一种新型的可变导通周期控制策略，分析了该策略的控制原理，重点对比研究了传统PWM斩波控制和单脉冲、对称双脉冲以及非对称双脉冲三种可变导通周期控制策略对电机转子涡流损耗的影响。同时，研制了以数字信号处理器（TMS320F28035）为核心的磁悬浮轴承数字集成控制器，取代了一般的位移控制器和部分功率放大器环节。该集成控制器具有电路简单、集成度高、可靠性高、程序的可移植性好、温漂和零漂小等优点。另外，通过更改算法和电路的连接形式，在同一块数字电路板上，可同时实现两电平数字集成控制器和三电平数字集成控制器的功能，减少了开发周期和制作成本。

◆已有合作单位情况：

已与上海摩尼测试仪器有限公司、上海犀锐仪器仪表有限公司、上海玄风航空科技有限公司、上海赟哲信息科技有限公司、上海新时达电气股份有限公司展开合作。

◆适宜推广地区：

目前，传统微特电机应用领域市场逐渐饱和，国内微特电机主要增长动力将来自新能源汽车、可穿戴设备、机器人、无人机、智能家居等对电机性能要求高的新兴领域。因此，本磁悬浮微特无刷电机的推广前景优良。本作品可应用于多种高端下游产业，如包含激光雷达、航母、卫星在内的军工、航天等领域，以及手机摄像头调焦及汽车、工业自动化领域。 

◆成果（技术）图片：

◆项目负责人/团队介绍：

高秀敏，男，1978年2月生，博士，副研究员，硕士生导师。2003年3月硕士毕业于西北工业大学，专业：材料物理与化学，导师：赵晓鹏教授。2006年3月博士毕业于中科院上海光学精密机械研究所，专业：光学工程，导师：干福熹院士和徐文东研究员。2008年1至2010年6月期间在上海理工大学光学工程博士后流动站做博士后，导师：庄松林院士。2006年3月至今 就职于杭州电子科技大学。2011年5月至今 为上海理工大学光电信息与计算机工程学院，特聘兼职副研究员和硕士生导师。

曾经作为项目负责人完成了国家自然科学基金项目1项（60708002）、浙江省科技计划项目1项（2007F70018）、中国博士后项目1项（20080430086）、上海博士后基金1项（08R214141），并参加了多个省部级以上国家项目。在光学性质可调控性、光谱检测技术、光学成像等进行了多年的研究，在 “J. Opt. Soc. Am. B”, “Opt. Commun”, “ Phys. Lett. A”, “Appl. Optics”,“Opt. Engineering”等期刊上接收发表论文50余篇。授权发明专利20余项。申请人曾获得上海青年优秀科技论文奖；美国联合技术公司在中国设立的“UTC-容闳”教育奖；庆安公司设立的“庆安”专项奖学金；国家613研究所设立的“六一三”专项奖学金等。全国工业过程测量和控制标准化技术委员会分析仪器分技术委员会光电过程分析仪器工作组（SAC/TC124/SC6/WG1）委员。

（统计至2021年5月）