2015年5月16日,长沙地铁1号线使用的永磁同步电机成功交付。这是国内首次将永磁同步电机装载在整列地铁车辆投入装车应用。

中国工程院院士、株洲所总经理丁荣军透露,目前,株洲所已研发出可用于时速500公里的高铁动车的690kW永磁牵引系统,即将小批量生产。这标志着我国成为继德、日、法等国之后,世界上少数几个掌握高铁永磁牵引系统技术的国家之一。

“中国具有完全自主知识产权的永磁牵引系统已经迈开产业化步伐,中国轨道交通的‘永磁牵引时代’终于来临了。”丁荣军表示。

从“地铁用”到“高铁用”:“爬完衡山又去登珠峰”

牵引传动系统在业内被称为“列车之心”,其性能在某种程度上决定了列车的动力品质、能耗和控制特性,也影响着列车的经济性、舒适性与可靠性,是节能升级的关键。

世界轨道交通车辆牵引系统的第一代是直流电机牵引系统,第二代是起步于20世纪70年代的交流异步电机牵引系统,为当前的主流技术。

株洲所副总经理冯江华介绍,“对轨道交通牵引技术来说,永磁牵引系统是一场革命,谁拥有永磁牵引系统,谁就拥有高铁的话语权。”

永磁牵引系统是列车的动力系统,由变流器和电机两大部分组成,其中变流器相当于列车的心脏,电机好比是列车的肌肉,电机主要负责传达动力,完成电能到机械能转变,带动列车平稳行驶。

目前,西门子、庞巴迪等国际设备制造商均将永磁牵引系统作为其研发方向。在这个新兴领域,中国并没有输在起点。

2003年,有关永磁牵引系统的阐述第一次传入冯江华的耳朵。当时,该项技术尚处于理论研究阶段。然而,冯江华察觉到,永磁牵引系统必将取代交流异步电机牵引系统,必须迅速研发。当年,株洲所率先组建了国内第一支永磁牵引系统研发团队,“从零起步”。

株洲所基础与平台研发中心副主任许峻峰称,在交流异步电机牵引系统研发阶段,我国比国外落后了20来年;在更先进的永磁同步领域,“我们就像是没有车灯的汽车,在黑灯瞎火的山路上摸索,方向稍有把握不准,后果不仅仅是跑偏”。

“电机控温是项目进展最大的瓶颈。”许峻峰介绍,为避免水、灰尘、铁屑等腐蚀电机内部永磁体,电机采用全封闭结构,但由于电机功率太大,发热过高,永磁材料在高温、振动和反向强磁场等条件下,可能发生不可恢复性失磁的严重风险。“如果列车在高速运行时失磁,后果不可想象。”

冯江华回忆,“没有任何可以借鉴的资料,也缺少研发测试用的相关设备”,株洲所只能“摸着石头过河”,不少数据仍要依靠比较原始的笨办法。“比如说,电机升温试验一做就是五六个小时,电机温控数据就人工全程蹲守来记录,这样来慢慢积累。”冯江华称。

研发团队成立8年后,也就是2011年底,株洲所永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车,实现了国内轨道交通领域的首次应用,结束了中国铁路没有永磁牵引系统的历史。株洲所也成为我国唯一掌握自主永磁牵引系统全套技术的企业。截至2015年5月底,沈阳地铁2号线已无故障载客运营7万公里。

(来源：中国经济周刊）