首页 > 校友通讯 > 内容

我系校友高跃在中国首台艇用永磁推进电机研究中做出突出贡献

据环球网军事10月25日报道(环球时报特约记者张亦驰,环球时报记者刘扬):“我国首台潜艇用永磁推进电机动车成功,具有完全自主知识产权。”适逢十九大召开之际,中国造船工业传出重磅消息。据“中船重工”微信公众号23日报道,10月18日上午,由中船重工七一二所首套实艇安装的永磁推进电机动车成功,各项性能指标均满足技术要求,主任设计师为七一二所研究员高跃(2007毕业于清华大学电机工程与应用电子技术系,获博士学位,导师,李永东教授)。据军事专家介绍,永磁电机将对潜艇特别是核潜艇的静音性能带来很大提高,这标志着中国核潜艇将有望成为世界上最安静的潜艇之一。

中国首台艇用永磁推进电机

中船重工微信公众号报道称,为满足时间节点要求,七一二所于9月29日赶赴三亚,开始连续20天夜以继日的调试工作。相继完成设备单机恢复、设备通电检查、设备间通信等工作后,10月8日,整个分系统功能基本恢复。10月16日晚,完成静态报检,永磁推进电机具备了动车条件。10月18日上午11时,螺旋桨缓缓运转,逐渐达到规定转速,永磁推进电机动车成功。至此,我国首台拥有完全自主知识产权的艇用永磁推进电机动车成功,为后期试验奠定了基础,向十九大献上了一份厚礼。

中船重工并未透露永磁电机安装的潜艇型号以及其基本性能。但专家认为,一般是按照功率由小到大,安装对象由简单到复杂的原则进行试验,尽管三亚部署有核潜艇和引进自俄罗斯的636型潜艇,但作为首台艇用永磁推进电机,应该是安装在常规动力潜艇上,而且相对来说,改装国产潜艇要比改装进口潜艇更顺手一些。通常而言,常规潜艇使用的永磁推进电机功率有几兆瓦,但尚不能确定此次装机试验型号的确切功率。
永磁电机优势巨大

常规潜艇是军用舰船中首先开始全电力推进的。早期的潜艇受限于蓄电池容量,为节省电能,在水面或者通气管状态航行时,采用柴油机直接推进。随着技术进步,上世纪60年代以后设计的常规潜艇几乎全都采用全电力推进,即水下水面都用电动机推进。不过,最初各国常规潜艇的全电力推进以交-直流推进为主,也就是在水面或者通气管状态时,柴油机带动交流发电机发电,经整流器整流后直接驱动直流推进电机。直流推进电机易于制造、坚固耐用,但体积大、重量大、控制响应慢而且极限功率小、维护费用高、机械换向噪声大,可靠性低,这促使人们把目光转向总体性能更为优越的交流电机。

上世纪70年代,带桥控整流和含空气-海水热交换器的闭式循环冷却系统的自激式同步交流电机开始装艇。后来这类同步电机经过优化,成为由海水直接冷却电机机壳。但这些交流电机需要由铜线绕组的叠片铁芯、集电器或滑环等,结构复杂,能量损失较大。而永磁技术将消除可能的故障源和能量损失。通过程序设备的匹配,经过电子、电气设备的控制可很容易地优化能量输出,更利于提高舰艇航程。总体上看,永磁同步电机体积小、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,其转子比普通电机轻,结构振动小;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。
大幅提高核潜艇静音性

正是由于永磁电机的优势巨大,上世纪80年代以来,德美英法等国积极研制永磁电机,并已装艇使用。
专家表示,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用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级潜艇的永磁电机功率达到6.5兆瓦,体积和重量与209级3.6兆瓦电机相差不多。永磁推进电机对核潜艇的静音效果提高更显著。传统核潜艇通过核反应堆驱动汽轮机,汽轮机又通过减速箱向螺旋桨输出动力,机械振动噪音较大,能量损失也较大。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。

一位中国军事专家表示,我国上世纪90年代开始推进永磁电机的研制工作,中船重工公布的消息表明,我国在艇用永磁电机研制方面取得突破性进展。从世界范围来看,永磁电机未来将向大功率方向发展,以满足核潜艇全电推进的需求。

附:高跃校友基本情况

男,研究员,硕士生导师,电气工程博士。2007年博士毕业于清华大学电机工程与应用电子技术系,导师:李永东教授。同年入职中船重工712所,专注于大功率电气传动系统和设备的研发。主要从事船舶电力推进系统及关键设备的研究和开发工作,先后负责多型电力推进关键设备的研究开发工作,包括水面及水下舰船永磁电力推进系统的研究、系列化推进变频器的研发,担任主任设计师。作为主要技术负责人完成大型永磁电机推进系统的研发,主持完成3MW级以下船用系列化变频器,为国内首个该类自主产品,并取得CCS认证。主持完成国内首次大型矿用挖掘机电气系统及关键设备国产化开发,并产业化。

承担的多个项目获得国防科技进步奖一等奖(排名1)一项、中船重工集团科技进步三等奖(排名1)一项,先后荣获集团公司有突出贡献专家、集团公司装备预先研究先进个人、集团公司优秀青年科技工作者、湖北青年五四奖章等荣誉称号。中国电工技术学会电控系统与装置专业委员会委员、湖北省青联委员。
已申请7项发明专利,发表论文8篇,已授予多项发明专利,发表多篇论文。