一、课题来源与背景： 2020年10月29日，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》正式通过。建议提出，优先发展农业农村，全面推进乡村振兴。坚持把解决好“三农”问题作为全党工作重中之重，走中国特色社会主义乡村振兴道路，全面实施乡村振兴战略，强化以工补农、以城带乡，推动形成工农互促、城乡互补、协调发展、共同繁荣的新型工农城乡关系，加快农业农村现代化。 我公司通过分析农村农业机械化发展的问题和困境，可帮助探寻新型路径，促进农村农业机械化发展实现转型升级。针对当前农机化现有症结，因地制宜促进“ 精细化”发展成为关键突破。要深化农机农艺融合发展，大力发展与耕地、作物相匹配的农机，在小型化方面深入研发以展现特色亮点。可深入研发推广水稻、马铃薯、红薯等产物全程机械化农机装备，探索供多地形、多作物“ 一机多用” 的新型复合型农机，增强农机适用性效用。对于农机排放不达标、淘汰更新缓慢、资源闲置等现象，要提升农机具与生态循环要求的匹配度，促进大数据、互联网、人工智能等信息技术在农业装备上的应用。要采用先进技术、工艺和材料，以统一行业标准，打造高质量、低成本、高性价比的农机产品，力争质量优良、节约能源、价格合理，形成具有实用性和独特性的自主知识产权，增加农机市场竞争力，创造特有农机制造优势。

    二、技术原理及性能指标： 1、技术原理： 本项目研究低速大转矩稀土永磁同步电动机，与电力电子技术、高集成的机电一体化技术一同，组成的电子-电气-机械一体化驱动技术的理论和技术。从低速大转矩传动系统最优化的角度，重点解决低速大转矩稀土永磁同步电动机的最优化设计问题；消除低频转矩脉动问题；转子嵌入式磁极结构的漏磁问题。 2、主要技术指标 本项目专门针对小型农业机械研制智能永磁变载电机，其主要技术指标如下： (1)、额定工作电压/电流范围：180VAC~260VAC/26A~16A; (2)、额定输入/输出功率： 4.5~3.0KW/3.5~2.2KW; (3)、额定转速： 2500~2800rpm; (4)、最大效率： 91%； (5)、启动电流： 15~20A； (6)、重量： 8.5Kg 。

    三、技术的创新和先进性： 1、永磁电机本体优化设计。理论设计斜槽角度为3.750，考虑加工误差等外在因素和实际验证效果，斜槽角度设计为3.650比较接近该型号永磁同步电机，使得其转矩脉动大为降低，电机的启动和运行相对平滑；理论计算绕组为24圈，通过具体该电机的应用场景负荷特性，实际设计将绕组减少为20圈，同时线径扩大1.1倍，通过测试设计改进，不仅降低铜线材料用量，而且还增加了电机的负载功率。 2、永磁同步电机智能控制系统，主要包括硬件系统和软件系统设计。控制硬件主要电路设计设计分为五部分：1)整流电路;2)IGBT PWM驱动模块；3)MCU控制电路；4)采样与放大电路；5)通讯与其他辅助电路。控制软件主要包括主程序设计以及基于API的无感FOC算法设计，使得永磁同步电机适应农业机械负载多样性需求。 3、智能农用永磁电机物网联化研究。本项目应用物联网技术，为智能物联永磁同步电机大数据技术监控平台方案提供基础条件。通过物联网模块将智能永磁电机组成底层设备网络，实时监控分析全部电机运转状况。 4、多重保护功能设计。农用电机使用环境条件相对苛刻，如负荷变化、电压波动、使用不当等都会烧毁，甚至发生人身安全事故，本项目研制的智能变载永磁同步电机在控制器中设计电压、电流等检测电路，MCU通过运算后，发送相应指令给控制程序，控制程序根据当前指令判断电机运行状态，启动保护，避免电机发生故障。 5、多应用场景设计。 农用变载永磁电机控制器根据农用电机负载状态多样性（脱谷粉碎、铲草、自吸粉碎等）进行多场景应用设计，实现一键(或遥控）启停、换向、转速调节功能，来满足各种农机对转向、转速或者负载功率的不同要求。其基本方案是在控制器设计按键或遥控信号接收装置，控制软件设计对应控制模式，当控制程序通过接收到按键或遥控信号时，就会根据信号所对应模式切换到控制模式(如按下启停键，控制器就对电机进行启停） 6、智能控制器与永磁同步电机一体化设计。本项目考虑异步电机的替换简便性以及电机调速采用变频器的传统调速方式，将电机和控制器一体化设计，高度集成电机技术与变频器技术，降低产品制造成本，操作简便。 7、单相供电下的三相变频技术。农村电网一般是220VAC单相为主，3~5KW大功率电机基本是都是380VAC三相供电，所以在大部分农村地区无法使用。本项目研制产品采用单相供电下的三相变频技术，解决了3~5KW大功率电机无法单相供电问题。

    四、技术的成熟程度，适用范围和安全性； 项目研制的智能变载永磁同步电机在多种小型农业机械进行了应用，取得了良好的效果，得到广大农户的高度认可，产品正处于推广阶段。 目前已经在湖南多家大型农业机械制造企业进行了产品适用性测试，并且获得了详细的数据反馈资料。并且积极响应了农机下乡的政策，将项目产品与配套农业机械产品送到各乡镇农机服务站，让终端农民客户切实体验，获得了良好的体验反馈，并且配合农机服务站工作同样进行了数据记录收集工作，便于项目产品的进一步研发升级。