中国时速600公里高速磁浮列车“动力装备”发布，填补行业领域空白- 大数跨境

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中国时速600公里高速磁浮列车“动力装备”发布，填补行业领域空白

今日电机

2019-09-18

导读：为切实贯彻落实党的十九大提出的建设“交通强国”目标，用实际行动向新中国成立70周年献礼，9月17日，中车株洲

为切实贯彻落实党的十九大提出的建设“交通强国”目标，用实际行动向新中国成立70周年献礼，9月17日，中车株洲电机公司组织开展升格十周年系列活动之“媒体进企业”活动，用尖端科技展示企业强劲研发制造实力。

第一部曲：磁浮动力，让速度与激情变成现实

召开时速600公里高速磁浮列车“动力心脏”发布会，宣布具有重大经济和技术意义的研发制造项目实现重大突破。该项目是国家科技体制改革试点以来首批定向由中国中车组织实施的重点专项项目，具有十分特殊的意义和很强的试点、示范效应。历时三年，该动力装备的发布意味着我国在高速磁浮核心关键技术领域走在了世界前列。

当前，我国高铁最高运营速度为每小时350公里，飞机为每小时800至900公里，时速600公里的高速磁浮可以填补高铁和航空运输之间的速度空白，对完善我国立体高速客运交通网具有重大的技术和经济意义。时速600公里高速磁浮相比轮轨，具备能效高、能耗低、安全性高、环境友好性强、速度高、可快起快停等7大优势。其快起快停技术优点，能发挥速度优势，也适用于中短途客运，可用于大城市市域通勤或连接城市群内的相邻城市，大幅提升城市通勤效率。

磁浮列车所利用的是物理学中“同性相斥、异性相吸”的电磁浮原理，利用位于轨道两侧线圈中流动的交流电，将线圈变为电磁体，与列车上的超导磁体进行相互作用，从而使列车开动。在运行过程中采用独特的“抱轨”方式，使列车没有脱轨的风险安全性高。600公里高速磁浮列车项目在世界轨道交通领域的先行者，项目自2016年启动以来，公司研发团队历经三年自主技术攻关，在三维仿真平台、有限元仿真平台、温度场仿真平台、试验验证、工艺验证等方面取得了阶段性成果，成功掌握高速磁浮系列关键核心技术。

无影腿——磁浮列车正常运行首先需要“浮起来”。利用电磁铁“两极相斥”的原理，列车悬浮在轨道上方，产生同极磁力的电磁铁好比是“无影腿”，时刻支撑着磁浮列车，只要控制好导向磁铁中的电流，就能控制列车运行，要开车就开车，要加速就加速，要刹车就稳稳地停住。与长沙机场磁浮列车不同的是，该电磁铁不仅具备电磁场作用，同时还具备带动转子转动的作用。

动力心脏——磁浮列车是个庞大的系统工程，车不仅仅要“浮起来”，更要安全平稳地“跑起来”。中车株洲电机研制的长定子直线电机作为强劲“动力心脏”，使其能在较短时间内平稳提速至600公里时速。长定子直线电机结构精简，定子和转子分别安装在磁浮轨道和磁浮列车上，仅依靠电磁力直接驱动电机动子运动，电能转化为列车前进的动能，实现了无接触传递力，引导推动列车前行，具有爬坡能力强、噪音小等特点。

“血液”供给系统——驱动直线电机少不了持续的稳定直流电力供给，磁浮变压器为磁浮列车提供稳定电力供给，就好比为列车“动力心脏”源源不断提供“血液”。在该高速磁浮列车中设计为输入油侵式变压器和输出干式变压器，将应用于磁浮列车沿线变电站为动力心脏提供源源不断的稳定“血液”。油侵式变压器采用轴向双分裂结构，具有容量大、自然冷却等特点；干式变压器频率高，具备电抗器、变压器两种工作模式，启动时为电抗器模式，运行平稳后为变压器模式。

第二部曲：永磁科技，用实力造就不凡

同一天，代表了永磁技术领域尖端实力的最新款永磁牵引动力装备——TQ800。该牵引动力将用于时速400公里高速动车组。标志着高速动车组永磁牵引电机产品技术在国内首次搭建起400km/h及更高速度等级动车组永磁牵引电机产品技术平台，打破了国外技术垄断，填补了国内技术空白，为我国轨道交通牵引传动技术升级换代奠定了坚实基础。

该款产品采用世界新型稀土永磁材料，有效解决了永磁体失磁的难题，全新的封闭风冷及关键部位定向冷却技术，有效确保电机内部冷却系统清洁干净，其绝缘技术结合了大功率机车和高铁牵引电机绝缘结构的优点，具备更高的绝缘可靠性，其高功率密度、高效率、高功率因数、转速范围宽、低温适应能力强、全寿命周期成本低等优点，将有效提升旅客在乘坐下一代高速动车在高速、安全、环保、经济、舒适、友好等方面体验感。

TQ-800型电机是该公司为国家重点研发计划400km/h跨国互联互通高速列车研制的永磁同步牵引电机。在围绕国家战略和市场需求，深化开展智能化、安全性、绿色化及互联互通等方面技术研究和创新的背景下，中车株洲电机公司凭借最可靠的产品品质、最强劲的技术实力、最稳定的动力输出，承担起了该项目的研制使命。承接该项目以来，该公司以最优的设计、最精的制造、最好的性能圆满完成了研制工作，各项性能指标居国际一流水平，对增强中国动车组产品海外竞争力具有深远的意义。

近年来，该公司站在行业技术前沿致力于牵引动力的研发制造，从最初的同步牵引电机、异步牵引电机、变压器，到将永磁技术成功嫁接到轨道交通、风力发电和高效特种电机产业领域，永磁产品已相继在高铁及城轨交通、新能源汽车、陆上及海上风电和多功能支持船(AHTU)等远洋船只、特殊装备等细分产业领域延伸，该产品的研制成功使其永磁产品“家谱”得到进一步优化和补充。

从无到有，从小到大，从陆上到空中，从空中走向海洋，中车株洲电机在永磁动力领域创造了一个又一个奇迹！在填补国内空白和打破国外技术垄断的同时，多项产品的性能表现均达国际领先水平。在国家知识产局和世界知识专利颁奖中，先后荣获中国专利金奖、银奖。

2009年，成功研制的泥浆泵用永磁同步驱动电机，取得了石油钻机动力的重大突破;

2011年，成功研制出转速达12000r/min商用空调高速永磁电机、转速达18000r/min蒸汽压缩机用永磁直驱高速电机系统，并研发出国际首台驱动大功率高速离心缩，经鉴定该技术处于国际领先水平;

2012年，公司研制的储能式轻轨车的TQ100永磁同步牵引电机顺利下线;

2014年，公司与格力合作，研制的空调用高速永磁电机进驻人民大会堂，以优异的整体性能成功打破多年来外资品牌长期“垄断”人民大会堂空调采购、安装和服务的局面;

2015年，公司研制的TQ-600永磁牵引电机装载在中国首列永磁高速动车组上，在大西线顺利通过试验考核，最高试运行速度达到385公里/时，成为目前世界上轨道交通领域，永磁牵引系统的最高运行速度，优异的性能赢得了高度认可;

2016年4月，新下线的轮边永磁驱动系统获中国工程院院士刘友梅的点赞，实现了我国新能源汽车动力系统由第一代动力集中型向第二代动力分散型的革命性转变，对汽车动力变革具有深远的影响;

全球首套盾构机永磁同步电机，成功研制并装载试运行，打破了原来动力驱动模式，是该机械领域“动力驱动”形式的一次重大技术变革与突破，并且使用后效率将高出10%以上，以1天工作8小时计算，每日省电近千度，每天至少节约1000多元。

2019年，公司研制的TQ-250永磁同步牵引电机装载于“未来地铁”上，在调试线成功试跑。该电机较传统异步牵引电机减重20%，额定点工作效率提升4%，功率密度、转矩密度大幅度提升。

该公司永磁研发负责人晏才松表示：“永磁技术在各领域的成功运用不仅凸显了该技术相比传统牵引动力技术的优势，同时也代表了未来先进牵引动力的主攻方向。”

第三部曲：解锁“通关密码” ，让高集成电驱系统诞生

此次亮相的A00-A0级乘用车“三合一”高集成电驱动系统电驱系统平台是行业内关注度较高的一款设计。该系统的集成化设计不仅使车辆结构布置更加合理，在节省大量空间的同时，增加了可承载电池数量，延长续驶里程。

近年来，随着电动汽车技术的不断演进，轻量化、集成化、低成本及高效化设计成为电驱系统供应商的共同追求。

从电机或者控制器，减速箱单个单元的提高已经无法满足市场的需求。中车株洲电机公司此次推出的A00-A0高集成电驱动系统通过整合电机、控制器、减速箱进行系统化的集成优化，通过共用部分壳体减少传动部件，减轻系统重量、缩减系统尺寸，有效提升电驱系统功率密度。零部件数量减少后，系统整体耐用度大大提高，系统NVH值得到有效控制，降低了制造成本，便捷车辆装备。

该体系具备了高性能、高集成、少稀土、高速化、轻量化、系统化、平台化等七大优势。

高性能：电机最高效率达96.5%，效率90%区间占比大于90%；正弦化设计，低气隙谐波THD含量，保证转矩运行的平稳性和优良的NVH性能；

高集成：电机与减速箱共壳体、控制器与电机直连等结构高度集成化设计技术，减少线束、接插件，水管、铝壳体等零部件的应用，系统降本近30%；

少稀土：采用少稀土高磁阻设计方案，通过多层转子拓扑，提升磁阻转矩能力，从而提升电机整体力能指标，单位磁钢出力222Nm/Kg，领先业内水平；

高速化：稀土含量减少，反电势降低，提升了系统的扩速能力。对控制器模块和电容的耐压要求降低，减少高压反电势冲击，提升系统整体寿命。

轻量化：高转矩/高功率密度电磁设计，结构集成加强筋等强度设计，更小的体积，减少整车重量，提高续航里程。

系统化：基于整个电驱动系统，结合整车的NEDC工况，优化工况点效率，提升续航里程。

平台化：该系统基于A00-A0乘用车用需求，在保持现有结构件不变的情况下，峰值功率从30KW扩展到90KW，峰值转矩（30S）从120Nm扩展到200Nm，转速9000rpm扩展到16000rpm，从而满足不同车型的需求。

据悉，电驱动系统发展经历了从分体式驱动单元、到简单的物理集成、再到多合一智能化集成的不同阶段。今天，电机、控制器和减速箱深度集成的“三合一”电驱系统将成为主流技术路线。中车株洲电机有限公司将以公司全球领先的电机技术以及超过50年的行业经验，由单一产品供应商向动力总成驱动方案提供者转型，与各汽车制造商携手引领汽车行业的创新发展，迈向更清洁、更环保的未来。