【產(chǎn)通社，12月18日訊】東南大學(xué)（Southeast University）官網(wǎng)消息，國(guó)際知名學(xué)術(shù)刊物《Nature Communications》近日在線刊登了東南大學(xué)程明、花為、鄧富金教授團(tuán)隊(duì)與丹麥奧爾堡大學(xué)、電子科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的最新成果——高性能光子驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)系統(tǒng)(High-performance photon-driven DC motor system)。

直流電機(jī)在無(wú)人機(jī)、機(jī)器人和電氣設(shè)備中至關(guān)重要。傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基于開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)，利用電能產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)。在該系統(tǒng)中，開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通過半導(dǎo)體開關(guān)器件的周期性開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行調(diào)制。然而，快速開關(guān)動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波，并引起電磁干擾，從而引發(fā)不必要的電流和電壓，對(duì)附近的電子設(shè)備造成不利影響。此外，開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的開關(guān)動(dòng)作還會(huì)使其輸出電壓產(chǎn)生紋波，增加電機(jī)控制的難度。另一方面，工業(yè)環(huán)境中常見的環(huán)境電磁干擾會(huì)在開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的反饋和控制信號(hào)中引入噪聲，這也會(huì)增加電機(jī)控制的難度。

針對(duì)上述開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器存在的問題，團(tuán)隊(duì)提出了一種基于光子轉(zhuǎn)換器的光子驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用光能驅(qū)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。由于光子轉(zhuǎn)換器不基于半導(dǎo)體開關(guān)器件進(jìn)行調(diào)制，從而避免了傳統(tǒng)開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)系統(tǒng)在電能傳輸過程中產(chǎn)生的電磁干擾。此外，本文還闡述了光子驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)系統(tǒng)的工作原理和基于功率調(diào)制的速度控制。實(shí)驗(yàn)證明，該電機(jī)能準(zhǔn)確跟蹤速度參考值，并能承受負(fù)載干擾。這一成果能改善直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電磁兼容性，為直流電機(jī)的應(yīng)用開辟了新的潛力。

光子驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)系統(tǒng)為強(qiáng)電磁干擾環(huán)境提供了一種應(yīng)對(duì)策略，例如用于監(jiān)測(cè)高壓輸電線路的移動(dòng)系留無(wú)人飛行器和電磁彈射器系統(tǒng)的輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的系留無(wú)人飛行器通過金屬線連接到移動(dòng)地面站，地面站為系留無(wú)人飛行器供電，而金屬線易受電磁干擾影響，影響供電功能。此外，金屬線的重量將系留距離限制在約150米。為解決電磁干擾挑戰(zhàn)并延長(zhǎng)系留無(wú)人飛行器的系留距離，可在系留無(wú)人飛行器中采用光子驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)系統(tǒng)，其中地面站中的高功率激光器通過光纖與系留無(wú)人飛行器中的光電功率轉(zhuǎn)換器相連，連接線更換成光纖。由于光纖不受環(huán)境電磁干擾影響且比金屬線輕，因此具有抗電磁干擾和延長(zhǎng)系留距離的潛力，克服了以往的限制，為系留無(wú)人飛行器的應(yīng)用開辟了新的可能性。

東南大學(xué)為論文第一單位和通訊單位，合作單位包括丹麥奧爾堡大學(xué)和電子科技大學(xué)。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問官方網(wǎng)站http://news.seu.edu.cn，以及https://www.nature.com/articles/s41467-024-53924-9。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造）    （完）