2024年10月31日、11月5日省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室成功举办第46-49期北洋河工电气论坛。论坛分别围绕计及损失及多源不确定性的IGBT键合线服役可靠性、Ti₃C₂T_X/聚酰亚胺复合膜的原子氧效应、旋转铁芯高温超导电机设计与优化技术和空地协同无人机输配电杆塔集群自主巡检技术展开讨论。邀请了南京邮电大学张文峰副教授，河北工业大学冯世哲副教授、黄传进副教授、郑晓园副教授进行专题报告，论坛分别由冯世哲副教授和陈婷副教授主持。

冯世哲副教授和陈婷副教授作主持论坛

报告1：计及损失及多源不确定性的IGBT键合线服役可靠性研究  冯世哲

    冯世哲副教授的报告针对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块的失效原因进行介绍，指出键合线断裂或脱落是IGBT模块的主要失效模式，需要深入研究键合线在循环热冲击载荷下的力学行为，评估其服役可靠性。

    冯世哲副教授针对IGBT模块失效的研究现状，提出了搭建IGBT高精度多物理场耦合模型，并采用四面体单元划分模型网格以及采用稳定节点光滑有限元法构建数值模型，从而保证建模效率和求解精度；之后搭建IGBT服役寿命模型，并通过试验数据拟合和精度验证，证明了IGBT数值模型的有效性；再对IGBT多源参数进行灵敏度分析，发现硅电导率、换热系数、电流密度、铝热膨胀系数对IGBT寿命影响较大，进行可靠性分析时需要对以上变量进行重点考虑；最后采用主动学习函数将训练样本点集中于失效边缘区域，该方法不但加快了模型搭建速度，而且提高了IGBT服役寿命可靠性分析效率。

报告2：Ti₃C₂T_X/聚酰亚胺复合膜的原子氧效应研究  黄传进

    黄传进副教授通过介绍原子氧效应，指出原子氧（AO）会侵蚀航天器表面材料，从而影响航天器的服役寿命。但是目前的原子氧防护措施无法满足航天器向长寿命发展的需求，因此亟需开展新型聚酰亚胺复合膜及抗原子氧侵蚀新机理。

    通过对Ti₃C₂T_X抗原子氧效应研究，发现Ti₃C₂T_X/聚酰亚胺复合膜不但具有良好的柔韧性，拉伸强度高达300MPa，且具有良好的抗AO侵蚀性能；通过层状Ti₃C₂T_X/聚酰亚胺复合膜抗原子氧效应研究，发现复合膜AO侵蚀率会随着Ti₃C₂T_X含量增加而下降，但由于复合膜内部孔隙多，会导致Ti₃C₂T_XX含量超过20%时，AO侵蚀率会小幅度增加；通过涂层TP复合膜抗原子氧效应研究，发现AO侵蚀Ti₃C₂T_X会生成少量的CO和O₂等小分子产物，但只是表层的O和C原子层遭到小规模破坏，AO无法大程度破坏Ti原子层。最后，黄传进副教授总结了二维Ti₃C₂T_X具有优异的抗原子氧侵蚀性质，后续会进一步开展Ti₃C₂T_X/聚酰亚胺复合膜抗静电放电效应方面的研究。

报告3：旋转铁芯高温超导电机设计与优化技术研究  张文峰

    超导电机具有高功率密度、高效率等优势，在诸多领域具有重要应用前景。受限于超导材料特性，现阶段以“半超导”型为主的超导电机存在使用电刷、旋转杜瓦等复杂结构的情况，降低了电机的可靠性。张文峰副教授的报告介绍了一种新型旋转铁芯式高温超导电机结构，避免了电刷和旋转杜瓦等复杂结构的使用。

    张文峰副教授针对近年来超导材料研究取得重大进展，价格进一步降低，为超导电机设计制造及在各行业的应用提供了新的契机。围绕超导电机中复杂漏磁场分布情况对超导线圈、电机性能影响开展研究。对电机进行优化设计，包括采用导磁环对电机稳态分布磁场的优化，以提高超导线圈载流能力；设计阻尼比屏蔽系统，减小超导线圈中交流损耗的大小，并改善电机的阻尼特性。结合多物理场耦合分析方法对电机结构设计进行进一步优化。基于该项研究，探索了更多的超导技术应用领域。

报告4：空地协同无人机输配电杆塔集群自主巡检技术研究  郑晓园

    传统人工巡检方式存在费时费力、困难度大、安全风险高等问题，而电力无人机巡检具备高效、安全、精准等优势，可以满足现代化电网的维护需求，因此成为电力行业发展的新兴技术。郑晓园副教授的报告介绍了多无人机自主巡检、精准起降及协同控制中的关键技术难题。

     郑晓园副教授在多无人机自主巡检、精准起降及协同控制中为提升路径规划效率，采用遗传算法生成蚁群算法的初始信息素，改进了蚁群算法的全局搜索能力，明显加快了收敛速度。其次，郑晓园副教授针对无人机巡航返程中的三维定位难题，基于全局优化算法的一维角度测量方法，将复杂的求解过程转化为优化问题，提高了定位精度和速度。在多无人机协同控制中，基于事件触发机制的协同控制算法有效降低了通信频率和数据交互量，缓解了带宽受限的瓶颈问题。

会场照片