新華社北京11月3日電(陳虎)前幾天中國第一臺完全自主知識產(chǎn)權的永磁電機試車(chē)成功，引起了很多媒體和軍迷網(wǎng)友的關(guān)注，大家都在關(guān)心永磁電機技術(shù)突破之后，潛艇會(huì )有哪些性能上的提升。
有些軍迷網(wǎng)友和媒體說(shuō)永磁電機和傳統的勵磁電機相比噪音更小，永磁電機的使用將使中國的潛艇更加安靜。
安靜性是潛艇最關(guān)鍵的指標，如果永磁電機真的使潛艇的噪音大幅度降低，這無(wú)疑是一個(gè)巨大的進(jìn)步。可是這真的能實(shí)現嗎？這就要從永磁電機本身說(shuō)起了。
學(xué)過(guò)中學(xué)物理的人都知道，電機能夠運轉是因為兩個(gè)磁場(chǎng)相對的作用，這里頭就包括了定子和轉子，也就是定子要有一個(gè)磁場(chǎng)，轉子上也要有一個(gè)和定子相反的磁場(chǎng)，轉子的磁場(chǎng)怎么產(chǎn)生呢？我們知道電可以生磁，所以說(shuō)傳統的電機是在轉子上繞上一大堆電線(xiàn)，術(shù)語(yǔ)叫做線(xiàn)圈繞組，通過(guò)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，因為這個(gè)原理，這種傳統的電機又被叫做勵磁電機。而永磁電機用大型的永磁磁體替代了線(xiàn)圈繞組，轉子的磁場(chǎng)不是通過(guò)電機產(chǎn)生的，所以叫永磁電機。
美國“海狼”級潛艇。(資料圖)
對永磁電機來(lái)說(shuō)，轉子的線(xiàn)圈繞組和電刷都沒(méi)了，這意味著(zhù)結構更加簡(jiǎn)單，尺寸上可以有較大幅度的縮小。另外沒(méi)有了線(xiàn)圈繞組，運行時(shí)電流通過(guò)線(xiàn)圈繞組產(chǎn)生的電流嗡嗡聲就會(huì )大幅降低，這就是永磁電機降低噪音的原因。
永磁電機和勵磁電機相比，還有其它的一些重要優(yōu)勢。它在低輸出的時(shí)候，效率會(huì )更高，因為它不需要電流勵磁這一部分的消耗，所以它的總體運行效率也會(huì )更高一些。
研發(fā)運用永磁電機的難點(diǎn)在什么地方呢？永磁電機早就有，但是永磁電機尺寸小的好做，尺寸大的不好做，因為需要足夠大和足夠強磁場(chǎng)的永磁體，才能做成輸出功率足夠大的電機。
另外，永磁體的磁場(chǎng)會(huì )隨著(zhù)時(shí)間減弱，特別是在極端的情況下，例如高溫、低溫這樣的情況下，永磁體的磁場(chǎng)會(huì )出現永久性的減弱。而潛艇的主電機如果用永磁電機的話(huà)，就要有相當的技術(shù)水平。
永磁電機究竟可以給潛艇帶來(lái)哪些提升？所謂使潛艇更安靜這種說(shuō)法，更多的是媒體和網(wǎng)友們的誤解。如果到網(wǎng)上查一查會(huì )發(fā)現永磁電機噪音低確實(shí)是事實(shí)，因為電流聲沒(méi)有了，但是這種聲音對于潛艇降噪來(lái)說(shuō)，幾乎是可以忽略不計的，對潛艇來(lái)說(shuō)，噪音更主要來(lái)自于潛艇內部機械部分的震動(dòng)。
看起來(lái)漂亮的螺旋槳空泡是潛艇噪聲的罪魁禍首之一。
勵磁電機的噪音水平就好像在潛艇當中大聲說(shuō)話(huà)一樣，聲音是傳不到艇外的，或者說(shuō)傳到艇外的震動(dòng)可以忽略不計。所以網(wǎng)傳永磁電機可以大幅降低潛艇噪音是一種誤解。
對安靜性沒(méi)有大的提升，它的好處究竟體現在哪兒呢？首先體現在重量和體積的縮小。以需要跑20節以上的潛艇為例，以往潛艇的主電機可能需要7200-7500馬力，如果用直流電機的話(huà)，重量大概要有七八十噸，往小點(diǎn)說(shuō)也得六七十噸，長(cháng)度可能會(huì )有七八米，形象點(diǎn)說(shuō)，它的體積大概和一個(gè)中巴車(chē)差不多大。
如果說(shuō)使用永磁電機的話(huà)，重量減輕和體積縮小，顯然會(huì )給潛艇的設計總布置帶來(lái)很多好處。
永磁電機另一個(gè)特別值得關(guān)注的優(yōu)勢，在于它的可靠性大幅度提高，在低輸出時(shí)效率的提升也有很大的意義。
潛艇的電機，有時(shí)要跑高速，有時(shí)又要跑低速，最佳效率點(diǎn)是設在高速上還是設在低速上，這個(gè)很難平衡。過(guò)去的潛艇可能會(huì )有兩臺電機甚至更多的電機，這個(gè)是充分考慮了低速的效能和高速效能以及可靠性的因素。
像老的俄羅斯基洛級潛艇，它的動(dòng)力電機有三臺，一個(gè)主電機，一個(gè)經(jīng)航電機，還有一個(gè)備用電機，要這么多電機主要為了解決大輸出和小輸出效率的問(wèn)題，同時(shí)還要解決可靠性的問(wèn)題。對于永磁電機來(lái)說(shuō)，它總體的工作效率提高了，同時(shí)低輸出時(shí)候的效率有極大的改善，這樣一來(lái)經(jīng)航電機就可以取消了。而且它的可靠性大幅提升，那么備用電機是不是也就可以取消了呢？這對潛艇的設計顯然有很大幫助。
德國德意志造船廠(chǎng)碼頭上,一艘掛埃及國旗的新型209級1400M潛艇正在舉行移交儀式。2011年埃及向德國購買(mǎi)了兩艘209型常規潛艇。
國外的常規潛艇，最高航速可以跑到20節、21節，這些潛艇的主電機，4000多馬力、5000馬力，撐死了6000馬力，怎么算也算不出來(lái)它是如何跑到20節以上的。其實(shí)這是國外的設計者搞的小貓膩。這是因為潛艇采用了雙速制，正常航行的時(shí)候，跑到15節、16節，這時(shí)使用的是主電機的最大功率。想跑到20節，短時(shí)間想沖一下，就采用超負荷運行的方式，一個(gè)4000、5000馬力的電機，可以超負荷運行60%，甚至80%，這時(shí)就可以跑到20節、21節，當然這個(gè)超速運行的時(shí)間不能太長(cháng)，因為超負荷運行電機會(huì )發(fā)熱，長(cháng)時(shí)間的發(fā)熱會(huì )燒毀線(xiàn)圈繞組和電刷。所以高速度前提就是時(shí)間很短。
早期德國209型潛艇的航速有21節，但在實(shí)際使用當中它只能以21節的航速跑十分鐘，就是因為這個(gè)原因。永磁電機和勵磁電機相比，它沒(méi)有了轉子的線(xiàn)圈繞組和電刷，發(fā)熱燒毀的幾率將會(huì )大大降低。使用永磁電機，超負荷運行的時(shí)間，將會(huì )大大的增加。
從勵磁電機到永磁電機，這是潛艇主動(dòng)力電機的一個(gè)不小的進(jìn)步。當然了，潛艇總體性能的提升，是由許許多多這些子系統、分系統的技術(shù)進(jìn)步和提升綜合帶來(lái)的結果，單純的一個(gè)永磁電機不可能把一艘潛艇變成神器，但是許許多多像永磁電機這樣的進(jìn)步累計起來(lái)，就有可能把潛艇打造成一個(gè)神器。
永磁電機這樣的技術(shù)進(jìn)步，顯然是可喜的，同時(shí)我們還需要更多這樣的技術(shù)進(jìn)步累加起來(lái)，才會(huì )使潛艇性能變得更加先進(jìn)，才能真正把潛艇變成神器。
以上內容由西安西瑪電機網(wǎng)絡(luò )部收集整理發(fā)布，僅為傳播更多電機相資訊、電機知識供讀者參考之用，不代表西瑪集團同意或默認以上內容的正確性和有效性。讀者根據本文內容所進(jìn)行的任何商業(yè)行為，西瑪集團不承擔任何連帶責任。如果以上內容不實(shí)或侵犯了您的知識產(chǎn)權，請及時(shí)與我們聯(lián)系，西瑪電機網(wǎng)絡(luò )部將及時(shí)予以修正或刪除相關(guān)信息。
西安西瑪電機集團網(wǎng)站： www.viptest.net |
