三亚管道泵定制,三亚管道泵定制厂家

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永磁电机将为中国潜艇性能带来哪些提升?

永磁电机就是采用永磁体生成电机磁场,无需励磁线圈和励磁电流的电机,我们小时候玩的四驱车里的小“马达”将其拆开里面有两块小磁铁的那种,那就是比较简单的永磁电机。

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在早期潜艇上就有应用直流永磁电机,只不过那时候的直流永磁电机调节能力差,并且功率浪费严重,所以后来的潜艇一般都换成了交流感应电机。

▲早期的直流永磁电机只有电流和电压两个参数,如果需要调整功率、转速的话就只能靠改变电压来实现,所以调节能力非常差。

而现在所指的新直流永磁电机,则是指用固态电子技术尤其是IGBT元件组织整流、变流设备,可以有方便调节并且不损失功率的直流永磁电机。

它所在潜艇的应用优势主要为以下几个方面;

体积重量较小

新直流永磁电磁由于高功率密度和高转矩密度,所以体积重量相对较小,一台额定功率37兆瓦、转速为120转/分的直流永磁电机,仅重1.02吨、长2.1米、直径2.8米,相比传统推进电机减少40%-50%的重量和体积。

高效率

新直流永磁电机在大转速范围内均有较高的效率,包括转换装置在内的总效率高达93%-94%。

易匹配

通过高效精确控制,新直流永磁电机可在大转速范围内实现与潜艇螺旋桨更好的匹配。

适用性广

由于新直流永磁电机具有低速大扭矩特性,所以其可以适用于低速潜艇螺旋桨。

静音性

新直流永磁电机与传统交流同步电机,一样具有低噪声特点。

所以结合以上有点,采用新直流永磁电机的常规潜艇,相比以往常规潜艇在功率输出、航速调节、静音性上更具有优势。

要了解永磁电机将为中国潜艇性能带来哪些提升?首先我们要清楚什么是永磁推进电机?其实永磁电机就是指采用了新型材料永磁体来做电机,运用永磁技术的电机体积相对较小、重量轻、噪声低、效率高,特别是在低速工况下,效率比常规直流电机高出很多,而且结构简单、可靠性好、维护简便。更重要的是,永磁电机转子比普通电机轻,结构振动小。此外,永磁电机转子不发热,定子可用水冷,因此消除了通风噪声,也减少了热信号。

由于永磁电机及其控制系统具有优良性能,尤其是电机重量下降,轻载时效率高等对于潜艇电力推进系统非常重要。一项研究显示,在转速、功率相同情况下,永磁电机的体积、重量比常规电机分别减少约60%和40%。德国212型潜艇的永磁电机功率达到6.5兆瓦,而同样体积重量的209型潜艇功率却只有3.6兆瓦。

更重要的是,永磁推进电机可以让核潜艇的静音效果得到显著的提高。传统核潜艇通过核反应堆给蒸汽机加热发电,然后电动机驱动,而永磁电机技术将有助于核潜艇的全电力推进,取消减速齿轮这个主要噪声源,使得核潜艇的噪声降低一个级别。而电机是潜艇的通用设备,因而永磁电机理论上可以普遍用于水下潜艇。

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  作者:毅品文团队刘备武,无授权禁转!

  前些日子中国船舶重工集团公司(CSIC)712所(武汉所)在其官网宣布我国独立研制的首台永磁推进电机在海南三亚亚龙湾试验成功!据称七一二所技术人员南下到达南海舰队某潜艇上连续奋战3个星期进行了我国海军第一台永磁电机的试车,我国成为继德国英法美日后独立掌握该领域技术的国家!与此同时我们稀土钕、镝、铽和镧元素会进一步深加工,其船舶动力及电动汽车产业的高附加值亦能激增!日本在此领域榨取我国“工业味精”赚得盆满钵满的时代开始终结了!

  

  (CSIC官方媒体传出来的海军动力新突破的好消息,这可能牵引一个新行业)

  军用常规动力柴电潜艇上的左右两台主电机、低速航行巡航的左机右机以及其他水泵、气泵、通风电机、空气压缩机等机械常使用直流电机,一些作战电子系统如导航及声呐设备常使用直流交流组合机。大部分常规潜艇使用的是励磁电机作为主机、辅机及备用电机,励磁电机需要在大轴滑环上配备励磁绕组和固定电刷,电流通过时它才能形成磁场。虽然电流通过时产生的噪音并不算大但其也会耗费一定电能。上世纪八十年代后期德国研制出来实用化的永磁电机,英国、法国、美国和俄罗斯都在潜艇或驱逐舰上装备了永磁电机。

  

  (未来我军核潜艇动力以及水面舰艇的综合电力推进系统会更先进)

  永磁电机主要依靠永磁体就能形成电流,由于不需要线圈绕组和电刷其构件减少省去了约四成的占用空间。永磁电机没有集电环和电刷,电动机的效率及功率密度更高,其发热小,冷却结构也变得简单。省去齿轮箱后可实现转向架系统的灵活布置。永磁电机允许更大的电流过载量,潜艇的极限航速时间延长后在极度危险时逃避追击更具优势。其安装在轮轴的全封闭结构形成的整体直接驱动系统不需要此轮箱和润滑油,潜艇机械师的维护工作量有所降低。对于依靠水下潜航保持隐蔽性突袭的潜艇来说可靠性高、系统布置灵活和占地空间小的战术优势是极为有利的。

  

  (我军039B潜艇未来可能更优秀,其改进型已经出口泰国,巴基斯坦,随着我国永磁电机的突破未来我国潜艇在国际市场上会更具竞争力,在竞标时可以比肩潜艇老牌出过国的德国、法国)

  

  

  (官媒对永磁电机的突破也给予了高度评价)

  永磁电机需要具备在极端温度条件下稳定工作的能力,其损耗、温升、电机失效机理、寿命预估、驱动控制技术是技术难点。其控制板主控芯片抗扰干能力、反馈信号的调理电路、保护电路避免发生杂散电感炸管现象及驱动电路要足都是需要攻克的技术难题。我国钟掘院士的全局耦合分析及耦合并行设计、贺尚红教授提出的复杂网络拓扑结构的建模矩阵法都做出较大贡献。在电机失效机理和寿命预估方面特别是绝缘层失效和永磁体失去磁方面我国还得更加努力!

  

  

  (稀土开采比较破坏生态环境,我国已经降低了出口配额)

  

  

  (此前日本占尽了我国的便宜,然而随着我国制造技术及微电子技术的提高,我国高端制造2025的,目标肯定会实现!)

  此前日本把进口中国九成的钕铁硼用在电机、通信、电子行业大发横财,日本强力永磁铁赚取的利润可想而知!现在我们在永磁电机方面试验成功,未来也期待这个产业有更强劲的发展势头!这是我国稀土资源利用方面自高性能大推力航空发动机含铼涡轮单晶叶片之后的又一突破!永磁推进电机相对于常用的励磁电机有诸多好处,让我国避免流失千倍的稀土资源高端制造产值!欧美日利用我国资源赚取巨额利润的时代即将过去,也希望我国能在无稀土的感应电机方面有新的斩获!请支持毅品文团队的各种原创文章及实体书,独立专业有种有料!

天天看大家关心电推,就没见有人说说推进电机的事,这次终于有人问了,就借着这个机会大概说一说。其实相较于水面舰艇来说,潜艇的电力推进技术革新更为紧迫一些,电推技术不过关,常规潜艇就没法使用,核潜艇也用不好。截至到目前为主,常规潜艇已经全面普及了电力推进:水面航行时,柴油发电机给蓄电池充电,同时向推进电机供电驱动潜艇行驶”潜航时,由充好点的蓄电池组单独给推进电机供电,驱动潜艇行驶,此时不需要柴油机工作。对于核潜艇来说,电力推进系统则常常作为应急动力存在,水面航行或高速潜航时由反应堆驱使蒸汽轮机做功,直接带动推进轴系旋转航行;当采用低速静音航行模式或者故障发生时,则断开主离合器,将汽轮发电机发出交流电经整合后直接供给推进电机,推进电机直接带动轴系旋转航行。

▲电力推进结构示意图

那么为何现代常规潜艇的主推进系统已经普及电推,而核潜艇一般只在应急动力系统上使用呢?这主要还是在于两种潜艇所需的功率不同,常规潜艇排水量小,柴油动力输出的功率比较低,因此现有的电机技术可以满足需求核潜艇排水量巨大,蒸汽轮机输出功率高,现有的电机技术仅能满足其低速行驶的需要。以美国俄亥俄级弹道导弹核潜艇为例:上面装备得推进电机功率仅仅只有242KW,在断开主动力系统离合器的情况下,只能保证潜艇以大约3节的速度航行,因此只能屈尊充当应急动力。

▲法国“热蒙”JEUMONT公司为军用舰艇生产的永磁推进电机

结合我们上文所说的,现在的直流电机不是功率做不高,只不过需要付出的结构重量和体积过于巨大,潜艇狭小的空间承受不了,所以就需要在推进电机领域进行金属革命。相较于比较成熟且“潜力低下”的直流电机来说,比较“新鲜”的技术是感应电机、永磁电机和高温超导电机

▲巴西海军核潜艇方案

潜艇用永磁电机

目前西方国家实际上早就在潜艇上实用了永磁电机,但是绝大多数都是用在常规潜艇和核动力潜艇上,核心问题依然是推挤功率。例如,德国西门子公司在上世纪八十年代就开始为海军研制舰艇用永磁电机,为潜艇开发了1FR6系列新型永磁电机,各型号功率从1.7MW-5MW不等,完全满足常规潜艇使用,但是对于核潜艇来说还远远不够,其开发的20MW径向磁通永磁电机重量高达84吨,对于核潜艇来说功率勉强够用,但过于笨重了;法国热蒙公司在1987年研制出了400KW的永磁电机,比同功率的直流电机体积减小40%,1997年热蒙公司为智利海军常规潜艇提供了3.3MW级别的永磁推进系统,后来又为“鮋鱼”级常规潜艇开发了3.5MW的永磁电机,未来热蒙公司还将为澳大利亚海军订购的“短鳍梭鱼”级潜艇提供更先进的永磁电机;俄罗斯也为用于出口的“阿穆尔”级潜艇开发了4.1MW的永磁电机。总体来说,现在世界各国的永磁电机技术,还不足以小型化到让核潜艇当做主要动力使用,满足常规潜艇倒是绰绰有余。英国罗罗公司在1997年开始设计3MW级别的横向磁通永磁电机,以满足皇家海军的需求,具体由皮皮布尔斯电机公司制造。美国就更不用说了,2007年都开始玩36.5MW级别的高温超导电机。

大功率永磁电机实用化能带来什么

从目前国际上的永磁电机技术发展来看,5MW以下的潜艇用低速永磁电机技术已经相当成熟,但是20-35MW级别的核潜艇用永磁电机还在持续研制当中。

倘若我国的小体积、大功率永磁电机开发成功,那么根据永磁电机的固有优势,可以带来以下有益的结果:

1、永磁电机功率密度高:由于高性能稀土永磁体的技术发展很快(不要忘了,我们可是稀土大国),同等功率下,这种永磁磁极体的体积和重量将明显降低,这就为核潜艇的艇内空间布置带来极大便利,亦或者为装备大功率推进电机提供了可能性。

2、特征信号小,有关核潜艇推进的特征信号包括电磁、噪声和热信号,永磁电机的转子重量比一般电机轻,结构振动小;同时永磁电机的转子不发热,定子可以使用水冷,这样热信号就低;同时,用于采用水冷,减少了通风冷却,就可以避免通风噪声。总体降低核潜艇的目标信号,提高隐蔽性。

3、永磁电机没有励磁损耗,效率比较高。

4、没有励磁绕阻、取消励磁电源,结构简单,维护工作量小,运行可靠。

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