模块化力矩电机的第一套试验段,只制造六块定子。
对应完整圆周的四分之一。
转子则采用与正式结构相同半径的弧形磁钢。
试验目标不是达到两万牛米。
而是测量模块接缝对扭矩波动的影响。
第一版定子采用平直边缘。
两块模块之间保留三毫米安装间隙。
通电后,弧形转子缓慢移动。
只要磁钢经过模块连接处,输出力便明显下降。
扭矩波动达到百分之七点二。
比旧样机还高。
“把接缝缩小到一毫米?”
北川电机工程师提出方案。
“安装误差和热膨胀无法保证。”
林浩说道,“二十四块定子全部工作以后,线圈温度会升高。”
“间隙太小,模块可能互相挤压。”
“那就让接缝不要同时出现。”
周野将原本平直的模块边缘改成斜向。
相邻两块定子呈交错拼接。
转子磁钢经过连接区域时,不会同时离开整条磁极作用范围。
第二版试验段制造完成。
扭矩波动下降到百分之三点八。
仍然高于一点五的目标。
赵启明观察磁场分布后说道:“机械接缝只有一个。”
“电磁接缝却可以错开。”
“线圈边缘不必与定子铁芯边缘重合。”
第三版结构中,定子铁芯按照斜向交错。
线圈位置则向两侧延伸。
两种接缝分散到不同角度。
扭矩波动下降到百分之二点四。
继续优化磁极宽度后,最低达到百分之一点九。
再往下,单纯依靠机械结构已经很难改善。
“剩下的用控制补偿。”
林浩在六组定子上安装独立电流传感器。
当转子进入模块接缝区域时,相邻线圈电流提前增加。
离开接缝以后,电流缓慢恢复。
不是所有定子始终使用相同电流。
而是根据转子角度,对每一组模块进行微调。
第四版测试。
百分之一点七。
百分之一点四。
经过十一轮参数调整,扭矩波动最终降到百分之一点一。
达到要求。
可电流补偿也产生了新问题。
接缝附近线圈负载更高。
连续运行以后,这几组线圈温度比其他模块高六度。
如果温度差继续积累,b轴仍会产生热变形。
“每个定子独立冷却,本来就是我们的优势。”
宋守义重新设计冷却歧管。
二十四个模块不再串联。
主冷却液进入环形总管。
再同时进入二十四条等长支路。
每个出口安装温度和流量传感器。
控制器根据线圈实际发热量,调节对应支路流量。
补偿电流增加,冷却流量也同步增加。
第六小时连续测试结束。
六组定子最大温差,从六度下降到一点八度。
模型换算到完整圆周,预计温差不超过二点六度。
【模块化力矩电机试验段完成】
【定子模块数量:6】
【扭矩波动:1.1%】
【模块最大温差:1.8摄氏度】
【连续运行时间:6小时】
【设计完成度提升至86%】
试验段成功后,完整二十四模块电机正式制造。
定子铁芯由国内电工钢片叠压。
线圈采用扁铜线绕制。
每组线圈单独浸漆、固化和绝缘检测。
转子磁钢被分成四十八块弧形单元。
任何一块出现损坏,都可以独立更换。
第一阶段资金开始快速消耗。
电机材料与制造,一百八十万元。
大型回转轴承修复,九十万元。
冷却与测试系统,一百二十万元。
驱动和控制模块,两百三十万元。
加上人员、场地和其他试验费用,项目第一个月已经投入近七百万元。
但每一笔钱,都对应一个能够验证的部件。
完整电机装入一号样机主体铸件时,十一年自然时效的价值开始体现。
b轴轴承安装面圆度只需轻微修整。
整体基准没有明显变化。
如果重新制造同等尺寸铸件,仅时效和稳定处理就可能需要一年以上。
这套曾经被当成失败品放进仓库的外壳,反而成了最稳定的试验基础。
二十四组定子完成安装。
四十八块磁钢进入转子。
气隙调整到一点五毫米。
二十四套冷却支路接通。
十二组驱动模块与控制器建立通信。
低压通电测试开始。
b轴第一次转动一度。
五度。
十五度。
完整圆周旋转。
没有擦碰。
没有异常电流。
随后进入扭矩试验。
五千牛米。
一万牛米。
一万五千牛米。
达到连续设计值。
保持两小时,线圈最高温度六十三点七摄氏度。
圆周最大温差二点四度。
峰值测试继续。
一万八千牛米。
两万牛米。
两万两千牛米。
最终峰值输出,两万二千四百牛米。
超过项目目标百分之十二。
【国产模块化重型力矩电机制造完成】
【峰值输出扭矩:牛米】
【连续输出扭矩:牛米】
【额定扭矩波动:1.2%】
【圆周最大温差:2.4摄氏度】
【模块国产化比例:96%】
【第一阶段核心驱动目标完成】
【奖励重构点:2000】
【当前重构点:】
b轴终于拥有属于自己的动力。
可当项目组把主轴系统装入铣头,进行高速试验时,新的问题出现了。
主轴从零转提升到四千转。
运行二十分钟。
刀具锥孔向外伸长零点零九毫米。
运行一小时。
热伸长达到零点一九毫米。
项目要求的最大热伸长,只有零点零二毫米。
扭矩问题解决了。
主轴却像一根受热膨胀的钢尺,越转越长。
……