中國中車稟賦洪荒之力JR電機，永磁電機創(chuàng)新成果絡繹不絕

時間：2019-11-04 13:00

　　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。

　　繼永磁動力技術成功應用于高鐵、風電、空調、新能源汽車等領域后，中車株洲電機公司又一次將永磁技術成功運用于大型機械重工領域，在全球尚屬首次，也標志著中車株洲電機公司在盾構機永磁驅動技術領域已經處于國際領先地位。

　　盾構機永磁同步電機實現轉載運行

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

　　中車株洲電機公司資料顯示，在盾構機上使用永磁驅動技術，既可以大幅節(jié)能，又能有效提升盾構機整體效能。此次應用于盾構機上的永磁同步驅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：一是更適應盾構機多電機協(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。

　　現階段在全國數百臺使用的盾構機中約85%為進口產品，該類產品多采用三相異步電動機驅動模式進行動力輸出。為對現有盾構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)”，在盾構機動力設計及研制上，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，借助于本公司在永磁技術領域所積累的專業(yè)技術和成功經驗，直接為盾構機動力轉型升級“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，中國中車已經有了多項永磁同步牽引技術投入應用。

　　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數據，耗資1億元，中國中車旗下株洲電力機車研究所有限公司攻克了第三代軌道交通牽引技術，即永磁同步電機牽引系統(tǒng)，掌握完全自主知識產權，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。這是國內首次將永磁同步電機裝載在整列地鐵車輛投入裝車應用。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。這標志著我國成為繼德、日、法等國之后，世界上少數幾個掌握高鐵永磁牽引系統(tǒng)技術的國家之一。

　　商用空調永磁高速直驅系統(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永磁高速直驅系統(tǒng)，成為國內外唯一一家中央空調永磁驅動系統(tǒng)的供應商。截至2015年4月底，株洲所永磁系統(tǒng)在中央空調上已應用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作為其高端產品推向市場，并已經裝進了人民大會堂。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動系統(tǒng)在中車株洲電機公司研制成功并順利下線，該驅動系統(tǒng)將改變新能源汽車過去所采用的中央電機集中驅動方式，直接由2臺安裝在電動汽車車橋兩側的永磁輪邊電機進行驅動，實現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變，成功將高鐵永磁技術運用于新能源汽車領域，助推新能源汽車“高鐵化”。

　　此次研制的輪邊永磁驅動系統(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、轉速、扭矩等各項技術指標優(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防護等級也適應各種復雜運行工況。

　　目前，我國第二代動力分散型驅動系統(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動系統(tǒng)采用了先進的永磁電機技術，通過以永磁高鐵核心動力技術經驗為支撐，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構簡單，單臺電機厚度僅為200mm，直徑僅為423mm，搭載后車內后橋通道寬度可達到700mm，達到國外同類產品先進水平，且與同樣是200mm厚度三相異步電機技術的輪邊電機相比，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。

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

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