中船重工官微透露我國*臺具有完全自主知識產(chǎn)權的永磁電機在海南三亞裝艇試車成功。這標志著我國在艇用永磁電機研制方面取得突破性進展。
未來這項技術也將有望用到我們的新航母用上,這對中國海軍戰(zhàn)斗力的提升將會起到關鍵作用!
提到全電推進,大家都感覺很神奇。其實除了早期受限于蓄電池容量,沒有采用全電推送外,自從上世紀60年代常規(guī)潛艇就開始采用全電力推進了,到了今天已經(jīng)有四五十年的時間了。
不過*初的全電力推進潛艇是以交-直流推進為主,所謂的交-直流推進就是以柴油機帶動交流發(fā)電機發(fā)電,整流器整流后直接驅(qū)動直流推進電機。
雖然直流推進電機制造簡單、堅固耐用,但龐大的體積和重量卻不并意味著高效率、維護費用還高的不行、噪聲還大,可靠性也低,直流推進的種種問題讓人們把目光轉(zhuǎn)向性能更為優(yōu)越的交流電機。
到了70年代,帶橋控整流和含空氣-海水熱交換器的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的自激式同步交流電機開始裝艇。但這些交流電機需要由銅線繞組的疊片鐵芯、集電器或滑環(huán)等,結(jié)構(gòu)復雜,能量損失較大。
而新出現(xiàn)的永磁技術將消除可能的故障源和能量損失。通過程序設備的匹配,經(jīng)過電子、電氣設備的控制可很容易地優(yōu)化能量輸出,更利于提高艦艇航程。
什么是永磁推進電機呢?永磁電機就是采用了新型材料永磁體來做電機,運用永磁技術的電機體積相對較小、重量輕、噪聲低、效率高,特別是在低速工況下,效率比常規(guī)直流電機高出很多,而且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、維護簡便。更重要的是,永磁電機轉(zhuǎn)子比普通電機輕,結(jié)構(gòu)振動小。
此外,永磁電機轉(zhuǎn)子不發(fā)熱,定子可用水冷,因此消除了通風噪聲,也減少了熱信號。正是由于永磁電機的優(yōu)勢巨大,這讓永磁電機在艦船動力方面的潛力受到重視。
由于永磁電機及其控制系統(tǒng)具有優(yōu)良性能,尤其是電機重量下降,輕載時效率高等對于潛艇用電力推進系統(tǒng)非常重要。一項研究顯示,在轉(zhuǎn)速、功率相同情況下,永磁電機的體積、重量比常規(guī)電機分別減少約60%和40%。
德國212型潛艇的永磁電機功率達到6.5兆瓦,而同樣體積重量的209型潛艇功率卻只有3.6兆瓦。更重要的是,永磁推進電機可以讓核潛艇的靜音效果得到顯著的提高。
傳統(tǒng)核潛艇通過核反應堆給蒸汽機加熱發(fā)電,然后電動機驅(qū)動,永磁電機技術將有助于核潛艇的全電力推進,取消減速齒輪這個主要噪聲源,使得核潛艇的噪聲降低一個級別。
電機是艦艇的通用設備,因而永磁電機理論上可以普遍用于各類水面和水下艦艇。
中國研制永磁電機有一個得天獨厚的優(yōu)勢,那就是豐富的稀土資源。我國稀土儲量約占世界的23%,產(chǎn)量占世界80%。稀土是研制永磁電機必不可少的元素。
但是如何把巨大的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,依然值得我們認真思考。我國稀土產(chǎn)業(yè)雖已有較大進展,但我國稀土產(chǎn)品的高端應用與國外先進水平相比仍然差距較大。
我國稀土產(chǎn)業(yè)中應用的重要的元器件、零部件依然依賴進口,同時稀土材料及器件的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性、成材率上還和先進水平有一段差距。
高端永磁材料市場被國外壟斷,成為相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。不過我們相信,隨著國家在這方面的投入和科研院所、企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新力度增強,中國在這一領域的品牌影響力也會逐漸提升,并開拓海外市場。
產(chǎn)品做出來,我們還應該想辦法提高永磁電機應用范圍,滿足新型產(chǎn)業(yè)崛起和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造的需求。
正如艇用永磁電機試車成功一樣,我們每一件裝備更新?lián)Q代的背后是無數(shù)技術攻關的突破,這是值得我們驕傲與自豪。與此同時,我們更不應該被所取得的成績蒙住眼睛,我們更要清晰的認識到自身的不足和缺陷。