“九五”期間軍用稀土永磁電機(jī)發(fā)展展望
李鐘明 李聲晉（西北工業(yè)大學(xué)西安710072）
【摘 要】從航空、航天、航海電機(jī)的特殊應(yīng)用要求出發(fā)，結(jié)合國(guó)內(nèi)稀土永磁電機(jī)的應(yīng)用研究及“九五”期間軍工研究的配套需要，簡(jiǎn)述稀土永磁電機(jī)“三航”應(yīng)用的發(fā)展前景。
【敘 詞】／九五永磁電機(jī)稀土永磁材料／軍用展望
1 稀土永磁電機(jī)是新一代“三航”用電機(jī)的重要發(fā)展方向
20多年前，當(dāng)?shù)谝粔K稀土永磁體在世界上誕生時(shí)，美國(guó)道爾頓大學(xué)教授stnat曾預(yù)言，稀土永磁老才料的出現(xiàn)，意味著電機(jī)工業(yè)面臨革命性的變化。稀土永磁電機(jī)在眾多領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛�，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外專家都認(rèn)為，稀土永磁電機(jī)是新．代航空、航天和航海用電機(jī)的重要發(fā)展方向。
1.1體積小重量輕
體積小、重量輕是航空、航天和航海對(duì)各類電機(jī)的基本要求。在現(xiàn)代高空、高速飛行中，每lkg的設(shè)備重量大約需要20kg的輔助重量支持，在航空、航天飛行器設(shè)計(jì)中．要求沒(méi)計(jì)人員為減輕0. oolkg的重量而努力。稀土永磁體的高矯頑力（特別是高的內(nèi)稟矯頑力）和高磁能積可以使稀土永磁電機(jī)（在相同的條件下）較一般電機(jī)更小、更輕。
1.2高可靠性
高可靠性是航空、航天飛行器對(duì)各類電機(jī)的又一基本要求。與稀土永磁電機(jī)柏比較．常規(guī)的電勵(lì)磁電機(jī)存在著勵(lì)磁繞組短路、斷路、絕緣被擊穿、連接脫落等一系列可能發(fā)生的故障，使得其勵(lì)磁可靠性大大降低。
1.3抗去磁性強(qiáng)
為縮小體積、減輕重量，航空、航天和航海用電機(jī)往往把電機(jī)釣電磁負(fù)荷（as和&）取得很大（見(jiàn)表1），這就使電機(jī)總是工作在具有極大的去磁磁場(chǎng)的動(dòng)態(tài)場(chǎng)合。稀土永磁體具有極大的矯頑力，最不怕去磁，最適合在強(qiáng)的去磁場(chǎng)下的動(dòng)態(tài)工作。
1.4適應(yīng)高轉(zhuǎn)速
適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)的體積重量可以做得越小，故航空、航天用電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速往往要比地面電機(jī)高（見(jiàn)表1）。稀土永磁電機(jī)的某些轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)（見(jiàn)附圖），與實(shí)心轉(zhuǎn)子相似，適宜予高速運(yùn)行。國(guó)外已制成功率為lookw的稀土永磁發(fā)電機(jī)，其額定工作轉(zhuǎn)速達(dá)60000r/min。這對(duì)于常規(guī)電機(jī)是無(wú)法想象的。
由于稀土永磁體的價(jià)格昂貴，一般民用電機(jī)是不宜采用的，而航空、航天和航海用電機(jī)主要著眼于性能、體積重量，價(jià)格往往放至l第二位考慮。
2航空航天用稀土永磁電機(jī)的發(fā)展
2.1飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展
目前，國(guó)內(nèi)飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)主要是低壓直流系統(tǒng)(28v)和恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)(400hz．115/208v)，變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)(vsc.f)的研制工作剛剛開始。為適應(yīng)主機(jī)供電系統(tǒng)的需要，變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)將在“九五”期間投入實(shí)際使用。一種性能更為優(yōu)越的飛機(jī)高壓矗流發(fā)電系統(tǒng)( hvdc)，可能在“九五”期間列入預(yù)研。以美國(guó)f-14飛機(jī)為例．三種飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的性能比較如表2所示。
新一代飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展都是以稀土永磁發(fā)電機(jī)為申心的。國(guó)內(nèi)曾研制過(guò)30kva和40kw的稀土永磁高壓直流發(fā)電機(jī)，在比較好地解決永磁發(fā)電機(jī)的調(diào)壓及短路保護(hù)這兩個(gè)問(wèn)題之后，可望在國(guó)內(nèi)飛機(jī)電源系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。
“八五”期間，兩種小功率稀土永磁航空發(fā)電機(jī)在國(guó)內(nèi)小型飛機(jī)上得到理想的應(yīng)用，西北工業(yè)大學(xué)已投入小批量生產(chǎn)，并與小型飛機(jī)配套�！熬盼濉逼陂g，這種體積小、高轉(zhuǎn)速的性能先進(jìn)的稀土永磁發(fā)電機(jī)，將可能作為以交流供電為主的先進(jìn)飛機(jī)上的小功率直流發(fā)電枧，或者設(shè)計(jì)更高轉(zhuǎn)速，用在性能先進(jìn)鶴無(wú)人飛機(jī)上，作為主電源發(fā)電機(jī)。
少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始對(duì)全電飛機(jī)的研究和論證，這種飛機(jī)上的二次能源全部采用電能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)和使用方便。由于機(jī)上的液壓能源和氣動(dòng)能源全部由電能取代，故機(jī)上電源容量大增，有人估計(jì)可達(dá)數(shù)千千瓦之多。美國(guó)宇 |
