陈虎点兵:永磁电机将为中国潜艇性能带来哪些提升

来源:新华社作者:陈虎责任编辑:岳修宇
2017-11-06 10:08

美国“海狼”级潜艇。(资料图)

对永磁电机来说,转子的线圈绕组和电刷都没了,这意味着结构更加简单,尺寸上可以有较大幅度的缩小。另外没有了线圈绕组,运行时电流通过线圈绕组产生的电流嗡嗡声就会大幅降低,这就是永磁电机降低噪音的原因。

永磁电机和励磁电机相比,还有其它的一些重要优势。它在低输出的时候,效率会更高,因为它不需要电流励磁这一部分的消耗,所以它的总体运行效率也会更高一些。

研发运用永磁电机的难点在什么地方呢?永磁电机早就有,但是永磁电机尺寸小的好做,尺寸大的不好做,因为需要足够大和足够强磁场的永磁体,才能做成输出功率足够大的电机。

另外,永磁体的磁场会随着时间减弱,特别是在极端的情况下,例如高温、低温这样的情况下,永磁体的磁场会出现永久性的减弱。而潜艇的主电机如果用永磁电机的话,就要有相当的技术水平。

永磁电机究竟可以给潜艇带来哪些提升?所谓使潜艇更安静这种说法,更多的是媒体和网友们的误解。如果到网上查一查会发现永磁电机噪音低确实是事实,因为电流声没有了,但是这种声音对于潜艇降噪来说,几乎是可以忽略不计的,对潜艇来说,噪音更主要来自于潜艇内部机械部分的震动。

看起来漂亮的螺旋桨空泡是潜艇噪声的罪魁祸首之一

励磁电机的噪音水平就好像在潜艇当中大声说话一样,声音是传不到艇外的,或者说传到艇外的震动可以忽略不计。所以网传永磁电机可以大幅降低潜艇噪音是一种误解。

对安静性没有大的提升,它的好处究竟体现在哪儿呢?首先体现在重量和体积的缩小。以需要跑20节以上的潜艇为例,以往潜艇的主电机可能需要7200-7500马力,如果用直流电机的话,重量大概要有七八十吨,往小点说也得六七十吨,长度可能会有七八米,形象点说,它的体积大概和一个中巴车差不多大。

资料图:俄罗斯海军基洛级潜艇

如果说使用永磁电机的话,重量减轻和体积缩小,显然会给潜艇的设计总布置带来很多好处。

永磁电机另一个特别值得关注的优势,在于它的可靠性大幅度提高,在低输出时效率的提升也有很大的意义。

潜艇的电机,有时要跑高速,有时又要跑低速,最佳效率点是设在高速上还是设在低速上,这个很难平衡。过去的潜艇可能会有两台电机甚至更多的电机,这个是充分考虑了低速的效能和高速效能以及可靠性的因素。

像老的俄罗斯基洛级潜艇,它的动力电机有三台,一个主电机,一个经航电机,还有一个备用电机,要这么多电机主要为了解决大输出和小输出效率的问题,同时还要解决可靠性的问题。对于永磁电机来说,它总体的工作效率提高了,同时低输出时候的效率有极大的改善,这样一来经航电机就可以取消了。而且它的可靠性大幅提升,那么备用电机是不是也就可以取消了呢?这对潜艇的设计显然有很大帮助。

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