一種更為廣泛的、系統性的磁場調制電機統一新理論——雙工作磁場諧波電機理論突破了有著一個多世紀歷史的傳統電機理論，開辟了電機理論的新紀元。

將近兩個世紀之前，英國著名物理學家法拉第根據物理學家奧斯特所發現的“電流的磁效應”，制成了第一個實驗電機模型，讓電機的概念從此走進人們的視線。尤其是最近一個多世紀以來，隨著各種新型技術的發展和新材料的層出不窮，電機的機理和形態不斷演化，以越來越高的效率，忠實地履行著電能與機械能轉換的職責，驅動機器進行精準的操作。如今，小到孩子手中的電動玩具車，大到機器人、數控機床、電動汽車等，電機都在其中發揮著不可替代的作用。

電機作為高端制造裝備的核心驅動部件，正朝著高精、高效和高轉矩密度的方向發展。隨著德國工業4.0、中國制造2025等發展規劃的出臺，智能制造已是大勢所趨，因此，當今工業界對電機的功率密度提出了越來越高的要求。然而，隨著傳統電機分析理論和設計方法及設計手段的不斷完善，電機的功率密度已接近上限，進一步提高傳統電機的功率密度十分困難。為此，世界制造強國都投入大量資源進行研發，但進展均十分緩慢。中國伺服電機產業受限于早期薄弱的基礎工業，在材料特性、加工工藝和制造水平方面與國際先進技術存在明顯差距，導致伺服電機轉矩密度、控制精度和產品一致性等關鍵指標迫切需要提升，面臨的難度更大。

面對這樣的困境，華中科技大學研究團隊經過多年潛心研究，找到了一條獨特的解決之道：創新性地發現了磁場調制新機理，建立了更為廣泛的、系統性的磁場調制電機統一新理論——雙工作磁場諧波伺服電機理論，并證明傳統電機理論是磁場調制電機統一新理論的一個特例。豪不夸張地說，這一新理論突破了有著100多年歷史的傳統電機理論，開辟了電機理論的新紀元。

具體來說，新的磁場調制電機統一理論在機理、結構、工藝等方面均有新的突破，能夠有效解決伺服電機轉矩密度低、齒槽轉矩大、產品一致性差等問題

從機理的角度來看，基于在國際上首次建立的雙工作磁場諧波伺服電機理論所發明的磁場調制非重疊繞組伺服電機拓撲，以及所開發的磁場調制非重疊繞組伺服電機解析分析及設計技術，研究團隊提出的通用電機設計準則，使相關產品的轉矩密度提高了近10%，效率提高3%。從體系結構的角度來看，研究團隊建立了高檔伺服電機關鍵指標一致性評估體系，揭示了伺服電機零部件加工誤差對綜合性能的影響規律，提出了綜合電、磁、熱、機及材料特性的伺服電機魯棒性設計方法，為規模化制造中產品指標一致性差的難題提供了解決方案。從工藝角度來看，研究團隊通過揭示伺服電機加工誤差、材料離散性對齒槽轉矩的影響規律和作用機理，提出了涉及空域量級差的齒槽轉矩消減方法，打破了現有齒槽轉矩消減方法對加工精度和材料一致性的高度依賴。實際效果顯示，產品齒槽轉矩比降低至0.59%，達到國際先進水平。

基于磁場調制電機新理論，曲榮海教授所帶領的研究團隊獲得了2017年湖北省科技進步一等獎，獲授權發明專利5項，研制了70多個規格的高檔伺服電機產品；曲榮海教授因此獲評IEEE會士（IEEEFellow，是IEEE最高等級會員，在學術科技界被認定為權威的榮譽和重要的職業成就，每年由同行專家在做出突出貢獻的會員中評選出來，當選人數不超過IEEE會員總人數的0.1%）。

研究團隊發明的多種新型磁場調制電機拓撲族，可大幅（甚至成倍）增加電機的功率密度，提高電機性能，為對電機體積和重量較為敏感的行業（如工業機器人、新能源汽車、航空航天、新能源發電、伺服系統等）提供了絕佳的動力源；同時也為電機工業的節能降耗提供了良好手段，研究成果已成功應用于3C加工、機器人、航空航天、軍工等高精尖領域。

以交流伺服電機應用極為廣泛的機器人行業為例，產業結構調整、轉型升級步伐加快的現狀極大地帶動了中國機器人市場的需求和機器人產業的快速發展。數據顯示，2010年中國進口機器人2.34萬臺，同比增長130%；2011年進口機器人3.8萬臺，同比增長62%。隨后，工業轉型升級，發展高端制造裝備、智能制造裝備等一系列有利于機器人產業發展的規劃政策也在這一時期先后出臺，為中國機器人產業發展創造了前所未有的良好環境。通常每臺工業機器人擁有多個自由度，往往需要5臺以上的電機，因此研究團隊的成果將大有用武之地。

除此之外，包裝、紡織、印刷、軍工、自動化、電子信息設備、輕工行業、食品、鐵路和機車車輛工業、電力工業等也呈現出了對交流伺服電機的旺盛需求。

例如，包裝設備上，采用伺服控制可以提高單位時間的產量、提高資源利用率、增加品種適應性和提高產品質量，因此交流伺服在包裝機械上的應用規模也在逐步擴大。在紡織業，劍桿機、經編機、卷繞機、繡花機、圓機、橫機、轉杯紡紗機等眾多紡織設備往往都要采用伺服電機完成高速、高頻次的往復運動，并在高速運動過程中實現快速平穩換向；電流沖擊小、能量轉換效率高的特點使得伺服電機在紡織行業的應用呈現逐步放大的趨勢。隨著無軸（電子軸，即用多個單獨的伺服電機取代傳統的機械傳動鏈）傳動技術在印刷機上的應用越來越廣泛，印刷業成為對伺服電機要求頗高的需求大戶。交流伺服電機在軍工領域的應用也極為廣泛，可用于雷達、各種火炮、飛機、坦克、艦艇等運動部件的驅動控制之中，取代目前的人工或液壓伺服，大大提高系統的響應速度和控制精度，大幅提高武器、裝備的性能。此外，制造業在人口紅利逐步消失境況下的自動化轉型升級，以及能源短缺和環境污染雙重壓力下的節能趨向，使得將電能轉變為機械能的主要執行部件——電機成為各行各業實現自動化和綠色發展的重要基礎。

研究團隊提出的磁場調制電機新理論開啟了永磁電機理論的新紀元，現已惠及多個行業；與此同時，上述各領域的巨大需求則表明，這項突破傳統的磁場調制電機新理論擁有著廣闊的前景。隨著理論與實際應用不斷碰撞出新的火花，也許就在此刻，有望帶來顛覆性變革的電機新應用已在醞釀之中。