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中国永磁电机试车 海军实现全电推进技术

  据中船重工近日消息,首台潜艇用永磁电机主机近日在三亚军港,安装常规潜艇试车成功,这标志着中国永磁电机的重大突破,在此之前2016年,东方电气集团之下的东方电机,成功研制出300千瓦的巡航用永磁电机,而此番潜艇用主永磁电机的研制成功,也标志着中国开始迈步走向3000~4000千瓦的潜艇主机用永磁电机的研制和生产国行列,当然这个前提是常规潜艇。

  需要指出的是在永磁电机出现前,船艇用电机主要用的是励磁电机,所谓励磁电机,电机励磁作用指的是发电装置和三相同步发电机相连的电机。电机励磁作用励磁就是向发电机转子提供转子电源的装置根据直流电机励磁方式的不同,可分为他励磁,并励磁,串励磁,复励磁等方式,直流电机的转动过程中,励磁就是控制定子的电压使其产生的磁场变化,改变直流电机的转速。按整流方式可分为旋转式励磁和静止式励磁两大类 。其中旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁;静止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。

  励磁电机和普通电机的区别是普通电动机是通过交流输入电机定子线圈产生磁场,驱动转子旋转的。在永磁电机出现前,船艇用的电机主要是励磁电机。而永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流。

  励磁电机和永磁电机的相同点,即既是发电机,又是马达,可以发电,也可以放电,转子既能通过动力驱动,将动能转化为电能存储或者使用,又能通过储电装置通过放电,将电能转换为动能。就这个特点而言,这两者很适合潜艇,水面舰艇的主电机需求,而就高于励磁电机一层的永磁电机,是各个国家梦寐以求的理想电机。因而将永磁电机单机功率不断增大,成为各国竞相角逐的焦点。

  最早开始测试永磁电机的是1980年代的西门子公司,当时测试的是110千瓦的交流永磁同步推进电机,这种电机和去年东方电机研制的300千瓦船用巡航永磁电机已经类似了,其后研制了1760千瓦的永磁同步推进电机,装上212型潜艇试用;永磁电机相比传统励磁式直流推进电机,有效体积减小了超过40%,可以极大留出艇内空间,之后西方国家的新型舰船纷纷开始测试永磁电机;在美国的SC-21二十一世纪新型巡洋舰计划中,即有装备20兆瓦即20000KW的高效永磁电机的计划;之后曾在DDG1000朱姆沃尔特级驱逐舰测试36兆瓦永磁电机;目前就资料看,实用的永磁电机功率的最高纪录是14兆瓦即14000千瓦。

  目前俄罗斯潜艇用永磁电机的大致功率为4100千瓦,该永磁电机是2010年配装拉达级的某型号永磁电机,而中国继俄罗斯之后完成相当功率的永磁电机,并将之配装常规潜艇,确实是令人振奋的一大消息。

  就中国永磁电机的未来单台功率来看,很有可能达到之前朱姆沃尔特级计划中的36兆瓦的永磁电机的可能,这也是中国永磁电机追逐的目标,而就永磁电机的船用应用上,其更可能向核潜艇的全电推进应用,乃至核动力航母全电推进的应用发展,就现役的核潜艇而言,其单个反应堆产生的轴功率大致在30兆瓦左右,其已经达到了与朱姆沃尔特级计划中的永磁电机的功率,意即如果能完成单台功率30兆瓦左右的永磁电机,即能获得了核潜艇和万吨大驱级所用永磁电机推进的全电推进目标。

  就航母来说,美国的尼米兹级和福特级的单个反应堆的轴功率大致在100兆瓦左右,目前看来似乎很遥远,但脚下的每一步,或许是将来航母用永磁电机的奠基石;而就这两个节点目标来说,如果未来中国能成功完成近似功率的永磁电机,那将为中国水面舰艇全电推进的未来,描绘出美妙的蓝图!

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