重生之奋斗在香江 第二百四十三章 驱动电机的选择

心中做出决定后，凌世哲暂时把给公司里的华人员工配股问题给放下，继续与江志华、陈善新两人探讨起来：“既然这台直流驱动电机，用的是汝铁硼永磁体，那这应该是稀土直流电机吧？”

“没错。※％，”陈善新回答道：“东德的原240型机车使用的是电励磁无刷驱动电机，技术难度大，制造工艺复杂，汝铁硼成功后，我就用稀土永磁直流电机把它给换了下来。虽然都是直流电机，但稀土永磁直流电机的制作工艺要简单不少。唯一的技术难度是电机的控温和电机内部清洁，为避免水、灰尘、铁屑等腐蚀电机内部永磁体，电机我采用全封闭结构。

我采用的是无铁芯、无刷、无磁阻尼的结构，改变了传统电机运用硅钢片与绕线定子结构，结合公司最新研发的电子智能变频技术，使电机系统效率比传统直流电机高85%以上。

这种设计又四大性能优势：一是高效节能。电机功率因数高，无铁损、无磁阻尼，效率能得到极大的提高。

二是轻便节材，它体积小，重量只有240机车驱动电机的几分之一。可节约80%的钢材，100%的硅钢片，50%的铜材。

三是调速性好，电机转速与电源频率保持恒定，可简化变频调速控制系统，调速范围宽，精度高；易制成多极、低速大功率电机，可取消齿轮箱、皮带轮等传动系统，实现直接驱动。

四是可靠性强。电机运行温升低。电机绕组采用高分子材料精密绝缘封装技术，环境适应性好。运行可靠。”

说起自己专业，陈善新一打开话匣子就停不住嘴。凌世哲耐着性子听他说完，说道：“这电机你说了这么多好处，那缺点又是什么呢？”

“这个……”

见陈善新迟疑，凌世哲笑道：“任何东西都有它的缺点和优点，有多少优点就有多少缺点。我们充分了解了这种电机所有的优、缺点，才能决定它的市场应用的领域和范围，这个道理你不会不知道吧？直说罢，它有那些缺点。”

对一个科学家来说，自己辛苦研制出得科学成果。就如同自己的孩子，在他们的眼里这个孩子只有优点，没有缺点，是完美无缺的，但现实情况是，任何东西都有自己的优、缺点。也就是凌世哲了，如果是别人这么说，陈善新会立马跟他翻脸，在他的眼里。自家的孩子怎么都好，不允许别人说他的孩子有缺点。

沉默了三分钟，陈善新才开口说道：“由于采用了无铁芯设计理念，电机里没有铁芯。因此磁路的磁阻增加，要产生同样强度的磁场，需要更强的磁铁。这会导致成本的上升。二是，这台无铁芯结构直流电机。在高速有优势，中低速没有什么优势。”

“这样啊。”凌世哲摸着下巴想着。240机车的车体结构能够承受的最大的额定时速是180公里/小时，实际最高运行时速是120公里/小时。陈建新设计的这台稀土永磁无铁芯直流驱动电机，在高速上优势，低速上没优势的特点来看，装在240型机车生也正合适，把列车稍微改造一下，就能达到160公里的运行时速。

这对直流电力机车来说，已经是达到它的运行极限了，如果想要把列车的运行时速继续提高，达到200公里或者是350公里的时速，就必须使用交流电机。

突然间，凌世哲想起了后世日本东铁路公司在2012年，推出的最高时速高达600公里的“子弹头”列车，所采用的电机也是这种无铁芯结构。如果在这个电机的技术基础上，搞出一种稀土永磁无铁芯交流电机，这不正好解决了分列式高速列车的动力装置了吗？

无铁芯结构电机的特点是什么？高速有优势，中低速没优势，这不正符合高速列车吗？

想到这里凌世哲有点热切的问道：“如果把它换成交流的，是不是……”

陈善新明白他指的是什么，说道：“董事长，想要搞出日本新干线那样的高速列车，我们还有很长的路要走。不论是交流还是直流，永磁电机都有一个共同的缺点，就是对环境特别是温度很敏感，温度过高或者环境过于恶劣，就很容易让电机里的永磁体会产生不可恢复的失磁风险，因此永磁电机在设计上都是采用封闭式设计，来避免水、灰尘、铁屑等腐蚀电机内部的永磁体。

但是这样一来，电机的散热就成了问题，特别是高速列车上使用的超大功率电机，发出的热量更是恐怖，因此，解决电机的控温问题，将是高速列车项目成败与否的关键。”

江志华插话道：“你不是说采用无铁芯结构设计的驱动电机，在运行时升温很低吗？那电机的温控应该很容易解决吧？”

“那是直流电机，”陈新华苦笑说：“永磁交流电机的发热量可比直流电机高多了，我为什么采用无铁芯结构？还不是因为无铁芯结构的电机发热量，是所有的其他结构的电机中最低的。”

“那欧洲和日本是怎么解决这个问题的？”

“日本是怎么解决这个问题的我不知道，因为日本一直把电机的温控技术做为他们的最高机密，”陈新华板着手指说道：“全世界目前也只有日本掌握了大功率驱动电机的温控技术，欧洲没有掌握这项技术，不然他们也不会无视动力分散式设计的优点，坚持使用最前和最尾的机车集中式动力驱动模式了。”

“原来是这样，我说嘛，分散式动力系统。明明有诸多的好处，欧洲为什么不用。原来根子是出在这里。弄了半天，他们没有彻底解决大功率驱动电机的散热问题啊！”凌世哲恍然。

“可不是吗。分散式动力结构，列车的驱动电机会装在列车的那个地方？”没等两人回答，陈善新自己解释道：“列车底部的转向架，你们想想列车的转向架才多大一点空间，在这个小小的空间里，既有列车的钢轮，又有列车的减震系统、还有列车的刹车控制系统，更有列车的监控电感元件。

现在我们还要把列车的驱动电机给装在里面，完了还要安装电机的散热装置。就这么点空间，驱动电机和散热装置要做到多小才能装得下去，而且还必须是大功率的电机。要知道稀土永磁电机技术是最近几年才出现的，日本的“新干线”早在1964年就已经开始运营了，那个时候还没有小体积，大功率的稀土永磁电机呢。”

凌世哲和江志华倒吸了一口冷气，这日本人也太厉害了吧，凌世哲之所以在高速列车或者新型地铁上采用分列式动力布局，其最大的依仗。就是体积小，功率大的稀土永磁电机，因为只有掌握了稀土永磁电机技术，分列式动力结构才会成为可能。而日本人在稀土永磁电机诞生之前，就能把传统的电机给安装在列车的转向架里，并且安全运行这么多年。这……这也太变态了，里面的难度有多大。用脚趾头都能想出来。

陈善新似乎意犹未尽，还继续的打击两人。说道：“知道他们是怎么把电机做得这么小的吗？他们发明了一种全新的电机结构，将驱动轮和电机合成一个整体，这样一来，电机的体积就大大减小，能够安装在转向架里了。这种将驱动轮和电机合成一个整体的电机，我们称之为满盘电机。”

指了指检测台上的汝铁硼磁铁，“满盘电机用的是恒磁材料，这种磁铁在汝铁硼诞生以前，是所有磁性材料中单位体积蕴涵磁能量最大的一种永磁材料，高达320的磁通量。还有，满盘电机优点是长寿命、大扭矩、低能耗；其扭矩是普通无刷电机的3倍以上，使用寿命是普通无刷电机的2倍以上，能满足任何的复杂路况。”

凌世哲想了想，说道：“我们的稀土永磁电机，能不能采用你刚才说的那个……什么……满盘电机结构？”

“可以，不过在我看来，满盘电机更加适合电动摩托车，日本人之所以在他们的”子弹头“列车上使用满盘电机，在当时是一种无奈的选择，自稀土永磁电机诞生后，日本人已经把目光转向在这个新型电机上面，不过与我们不同是，他们搞的是稀土三相交流异步电机，属于第二代电机技术，而我们搞得是稀土永磁同步电机。在技术上我们比他们要先进一代。”

“同步电机的技术进度，你们到哪里了？”

陈善新解释道：“还处在理论论证阶段，毕竟我们目前对稀土永磁同步电机需求，没有那么的迫切，而大功率的直流驱动电机才是我们眼前要解决的问题。”指了指前面的240机车，“东德的驱动电机确实不错，但技术却有点过时了，而且制造难道不小，所以我才想到用稀土永磁直流电机来取代它。

我没指望一步到位搞出高速列车上使用的超大功率稀土永磁同步电机，而是采用从低到高、从简单到复杂的方式。我们先地铁客车用，接着电力机车，最后高速列车。”

步子不要迈得太大，一步步的实现。这是凌世哲当初给王元卓定下的航空发动机的发展调子。

凌世哲按照航空发动机功率大小来制定的发展目标，当初凌世哲告诉王元卓，不要一上来就搞什么大推涡扇航空发动机，而是先搞个小型的或者微型的涡扇发动机，等小型或微型发动机制造技术掌握以后，再上马轻型发动机，轻型涡扇发动机技术掌握以后，再上像eg2000或者是f414这样的中型发动机。

这样一步一步的积累经验和技术，到最后上马像f119或者是f135这样的大推力涡扇发动机时，我们已经有了足够的经验和技术了，实现起来要容易不少。

典型的小步快跑方式，没想到陈善新给他想到一块去了，先做小的，在做大的。把电机这块交给他，是选对人了。

“对了，下个月西德在法兰克福举办国际航空展，有没有兴趣把你的电机拿起参展？”凌世哲问道。

“不了。”陈善新摆了摆手，“我没有搞航空用的电机，还是不参加了吧。这次你打算带哪些产品过去？”

“不知道，先得看看他们搞出了什么东西出来，不过新型自锁螺母这次肯定要带去，”凌世哲叹道：“飞机和航空发动机太烧钱了，我指望着这次航空展，靠着这种新型的自锁螺母，能多拿点的订单回来，好补一下窟窿。”(未完待续。。)

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