永磁电机成熟可让国产潜艇性能重大突破变神器?

2017-11-05 07:43:00 新华网 分享
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  新华社北京11月3日电(陈虎)前几天中国第一台完全自主知识产权的永磁电机试车成功,引起了很多媒体和军迷网友的关注,大家都在关心永磁电机技术突破之后,潜艇会有哪些性能上的提升。

  有些军迷网友和媒体说永磁电机和传统的励磁电机相比噪音更小,永磁电机的使用将使中国的潜艇更加安静。

  安静性是潜艇最关键的指标,如果永磁电机真的使潜艇的噪音大幅度降低,这无疑是一个巨大的进步。可是这真的能实现吗?这就要从永磁电机本身说起了。

  学过中学物理的人都知道,电机能够运转是因为两个磁场相对的作用,这里头就包括了定子和转子,也就是定子要有一个磁场,转子上也要有一个和定子相反的磁场,转子的磁场怎么产生呢?我们知道电可以生磁,所以说传统的电机是在转子上绕上一大堆电线,术语叫做线圈绕组,通过线圈产生磁场,因为这个原理,这种传统的电机又被叫做励磁电机。而永磁电机用大型的永磁磁体替代了线圈绕组,转子的磁场不是通过电机产生的,所以叫永磁电机。

  

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。

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责编:范辰言