中國中車稟賦洪荒之力 永磁電機創(chuàng)新成果絡(luò)繹不絕

【亞洲電機網(wǎng)訊】這回是盾構(gòu)機的永磁同步牽引電機投入應(yīng)用，這已經(jīng)不是中國中車的第一次創(chuàng)新。

再也無需置疑了，作為中國制造的“名片”，中國中車名副其實。把當前最好的磁體——釹鐵硼廣泛應(yīng)用于電機，當然是王者之道，中車定將傾盡洪荒之力。

繼永磁動力技術(shù)成功應(yīng)用于高鐵、風電、空調(diào)、新能源汽車等領(lǐng)域后，中車株洲電機公司又一次將永磁技術(shù)成功運用于大型機械重工領(lǐng)域，在全球尚屬首次，也標志著中車株洲電機公司在盾構(gòu)機永磁驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。

盾構(gòu)機永磁同步電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)載運行

2016年8月14日，中車株洲電機公司宣稱，全球首套盾構(gòu)機永磁同步電機在公司研制成功，并順利交付客戶，實現(xiàn)裝載試運行。

中國中車稟賦洪荒之力 永磁電機創(chuàng)新成果絡(luò)繹不絕

中車株洲電機公司資料顯示，在盾構(gòu)機上使用永磁驅(qū)動技術(shù)，既可以大幅節(jié)能，又能有效提升盾構(gòu)機整體效能。此次應(yīng)用于盾構(gòu)機上的永磁同步驅(qū)動裝備在繼承了永磁高鐵牽引電機節(jié)能、高效、可靠等優(yōu)異性能的同時，還兼具了三大優(yōu)勢：一是更適應(yīng)盾構(gòu)機多電機協(xié)同工作模式;二是永磁電機效率曲線更符合盾構(gòu)機工況波動大的實際運行狀況;三是同等功率下永磁電機較三相異步電機大大減輕重量，體積更小，維護更便捷。

現(xiàn)階段在全國數(shù)百臺使用的盾構(gòu)機中約85%為進口產(chǎn)品，該類產(chǎn)品多采用三相異步電動機驅(qū)動模式進行動力輸出。為對現(xiàn)有盾構(gòu)機動力輸出進行升級換代，打造更具競爭力的動力輸出系統(tǒng)升級版2.0，研制出性能更加優(yōu)異、更加可靠的“中國制造動力系統(tǒng)”，在盾構(gòu)機動力設(shè)計及研制上，中車株洲電機采取跨界思維，跨越了通用的三相異步電機技術(shù)，借助于本公司在永磁技術(shù)領(lǐng)域所積累的專業(yè)技術(shù)和成功經(jīng)驗，直接為盾構(gòu)機動力轉(zhuǎn)型升級“永磁化”發(fā)起強勢沖擊。通過整個項目團隊的攻堅克難，盾構(gòu)機永磁電機系統(tǒng)成功下線并投入實際運行。以此次投入試運行的直徑6m、總功率1056kW盾構(gòu)機為例，永磁同步電機搭配系統(tǒng)使用后比同功率異步電機效率將高出10%以上，每小時可省電100度以上，若以刀盤一天工作8小時計算，則掘進機每個工作日省電近千度，每天至少節(jié)約1000多元。如果根據(jù)實際過程中工況的變化，還能夠節(jié)省更多。

而在此之前，中國中車已經(jīng)有了多項永磁同步牽引技術(shù)投入應(yīng)用。

軌道交通永磁同步牽引系統(tǒng)

歷時11年，累計1000萬次試驗，積累150G數(shù)據(jù)，耗資1億元，中國中車旗下株洲電力機車研究所有限公司(下稱“株洲所”)攻克了第三代軌道交通牽引技術(shù)，即永磁同步電機牽引系統(tǒng)(下稱“永磁牽引系統(tǒng)”)，掌握完全自主知識產(chǎn)權(quán)，成為中國高鐵制勝市場的一大戰(zhàn)略利器。

2015年5月16日，長沙地鐵1號線使用的永磁同步電機成功交付。這是國內(nèi)首次將永磁同步電機裝載在整列地鐵車輛投入裝車應(yīng)用。2016年8月，首列“永磁地鐵”已在長沙地鐵1號線正式投入載客運營。

以長沙市軌道交通2號線為例，每年列車的總耗電量約為3721萬度，如果全部采用永磁牽引系統(tǒng)，僅以牽引能耗降低11.5%計算，則每年可節(jié)約電能428萬度，按0.7元/度的電費計算，長沙市軌道交通2號線一年就能節(jié)約運營成本約300萬元。由于永磁牽引系統(tǒng)的再生效率更高，反饋回電網(wǎng)的能量更多，如能充分吸收利用，則列車綜合節(jié)能效果更佳，如果按照綜合能耗降低30%計算，可節(jié)約的電費就更多了。

目前，株洲所已研發(fā)出可用于時速500公里的高鐵動車的690kW永磁牽引系統(tǒng)，即將小批量生產(chǎn)。這標志著我國成為繼德、日、法等國之后，世界上少數(shù)幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術(shù)的國家之一。

商用空調(diào)永磁高速直驅(qū)系統(tǒng)

自2009年啟動研發(fā)以來，株洲所成功研制了世界上第一套中央商用空調(diào)永磁高速直驅(qū)系統(tǒng)，成為國內(nèi)外唯一一家中央空調(diào)永磁驅(qū)動系統(tǒng)的供應(yīng)商。截至2015年4月底，株洲所永磁系統(tǒng)在中央空調(diào)上已應(yīng)用400多套。在今年4月的中國制冷展上，格力電器就將裝載永磁同步變頻熱泵離心機的中央空調(diào)作為其高端產(chǎn)品推向市場，并已經(jīng)裝進了人民大會堂。其制冷制熱更加迅速高效，比普通離心式冷水機組節(jié)能40%以上，高出國際先進水平10%-20%。

第二代新能源汽車輪邊永磁驅(qū)動系統(tǒng)

2016年4月22日上午，我國第二代新能源汽車輪邊永磁驅(qū)動系統(tǒng)在中車株洲電機公司研制成功并順利下線，該驅(qū)動系統(tǒng)將改變新能源汽車過去所采用的中央電機集中驅(qū)動方式，直接由2臺安裝在電動汽車車橋兩側(cè)的永磁輪邊電機進行驅(qū)動，實現(xiàn)了我國新能源汽車動力系統(tǒng)由第一代動力集中型向第二代動力分散型的革命性轉(zhuǎn)變，成功將高鐵永磁技術(shù)運用于新能源汽車領(lǐng)域，助推新能源汽車“高鐵化”。

此次研制的輪邊永磁驅(qū)動系統(tǒng)集成了永磁電機及控制器，整套系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、輕量化、小型化、高可靠性的特點，是新能源汽車未來發(fā)展的方向。該永磁電機額定功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等各項技術(shù)指標優(yōu)異，最高效率可達96%，電機控制器輸出頻率高達600Hz，具有控制性能優(yōu)異、響應(yīng)速度快、控制精度高等特點，提升了電動汽車運行的平穩(wěn)性與舒適性，采用的IP67防護等級也適應(yīng)各種復雜運行工況。

目前，我國第二代動力分散型驅(qū)動系統(tǒng)多依賴進口，且停留在三相異步電機的水平，而此次公司研制的第二代輪邊驅(qū)動系統(tǒng)采用了先進的永磁電機技術(shù)，通過以永磁高鐵核心動力技術(shù)經(jīng)驗為支撐，有效克服了永磁體失磁難題，保證了電機在各種極限條件下的磁體穩(wěn)定。為我國電動汽車趕超世界先進水平提供了極具競爭力的尖端動力。另外，其最先進之處則是扁平式的電機結(jié)構(gòu)簡單，單臺電機厚度僅為200mm，直徑僅為423mm，搭載后車內(nèi)后橋通道寬度可達到700mm，達到國外同類產(chǎn)品先進水平，且與同樣是200mm厚度三相異步電機技術(shù)的輪邊電機相比，功率超出20%，扭矩超出30%，空間也更為緊湊，其安裝車后與采用集中驅(qū)動的電動汽車相比，地板高度可以降低180～320mm，達到低地板水平。

產(chǎn)業(yè)前沿總結(jié)認為，釹鐵硼于電機的應(yīng)用具備高效、節(jié)能、減重、降容、抑躁等優(yōu)勢性特點，而電機是工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)辦公自動化中無處不在，也是主要的能耗和動力提供設(shè)備。

作為中國制造”名片“中車不斷創(chuàng)新，可謂電機技術(shù)創(chuàng)新的領(lǐng)頭羊。將永磁電機驅(qū)動技術(shù)進行到底，中國中車有這個實力和責任，亦稟賦洪荒之力。