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摘要：在高溫粉料螺旋輸送機(jī)超導(dǎo)材料發(fā)現(xiàn)和研究近20年的時(shí)間里，高溫超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用取得了令人矚目的成就。尤其在艦船電力推進(jìn)領(lǐng)域，兆瓦級(jí)甚至數(shù)十兆瓦級(jí)高溫超導(dǎo)同步交流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)或即將交付海軍使用。新型的高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)正在研發(fā)之中。可以展望，在不久的將來，高溫超導(dǎo)全電力艦船將出現(xiàn)在人們的視野中。
關(guān)鍵詞：船舶 電力推進(jìn) 高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī) 高溫超清理篩導(dǎo)發(fā)電機(jī)

1 高溫超導(dǎo)旋對(duì)輥粉碎機(jī)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

因必須維持低溫超導(dǎo)材濕料粉碎機(jī)料在超低溫環(huán)境工作所遇到的能量消耗和制冷系統(tǒng)的復(fù)雜性等問題，低溫超導(dǎo)技術(shù)對(duì)其在船舶推進(jìn)領(lǐng)域中的應(yīng)用，始終沒有樂觀的評(píng)估。

提高超導(dǎo)材料臨界溫度是超導(dǎo)技術(shù)廣泛應(yīng)用的必由之路。目前，新一代超導(dǎo)材料不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了77K液氮禁區(qū)，而且電性能和機(jī)械性能等特性都得到極大的提升，使用SH系列回轉(zhuǎn)篩高溫超導(dǎo)材料而要考慮的制冷功率額定值要比低溫超導(dǎo)材料低得多。與此同時(shí)，相對(duì)簡單、費(fèi)用較低、更高效率的制冷系統(tǒng)的研發(fā)也獲得重大進(jìn)展。因此，這些因素使高溫超導(dǎo)線材在電機(jī)商業(yè)開發(fā)和應(yīng)用中，無論在技術(shù)上，或者在經(jīng)濟(jì)上都呈現(xiàn)出其適用性與可行性。

長期以來，許多國家對(duì)高溫超導(dǎo)技術(shù)的研究一直給予極大的關(guān)注和支持。早在1987年，美國能源部就委托Rockwel螺旋給料機(jī)l自動(dòng)化/Reliance電氣公司就高溫超導(dǎo)技術(shù)在工業(yè)電機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用的可能性進(jìn)行研究。其目標(biāo)鎖定在研發(fā)1000馬力以上的超導(dǎo)交流同步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)技術(shù)，并使之商品化。

依據(jù)美國能源部的評(píng)估，1000馬力電動(dòng)機(jī)功率等級(jí)是工業(yè)應(yīng)用最普遍的功率等級(jí)，這種功率等級(jí)的電動(dòng)機(jī)耗能占了全美電能消耗的30%以上。從技術(shù)上看，這些電動(dòng)機(jī)中的70%非常適合使用高溫超導(dǎo)技術(shù)。如果由超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電動(dòng)機(jī)，估計(jì)每年將節(jié)約6億多美圓。對(duì)于全球，這種功率等級(jí)的高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)市場份額估每年計(jì)高達(dá)提升機(jī)3億美圓以上。

因此，1000馬力的高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)就成了高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)市場化應(yīng)用的里程碑。而且從技術(shù)層面上看，獲得1000馬力的高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，將預(yù)示著掌握了進(jìn)入大功率高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)大門鏈斗式輸送機(jī)的金鑰匙。

在美國能源部的支持下，Rockwell/Reliance公司的高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)項(xiàng)目迅速進(jìn)入經(jīng)濟(jì)可行性顎式破碎研究階段。1993年，建造了世界第一臺(tái)2馬力和5馬力使用高溫超導(dǎo)線圈的交流同步電動(dòng)機(jī)演示機(jī)。

1996年，美國能源部正式組建SPI項(xiàng)目組，研發(fā)1000馬力以上的大型高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)年3月，SPI完成125馬力旋轉(zhuǎn)高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組交流同步電動(dòng)機(jī)的制造和演示。該電動(dòng)機(jī)輸出功率達(dá)到200馬力，比設(shè)計(jì)指標(biāo)高出60%。2000年5月，SPI項(xiàng)目組完成了首臺(tái)1000馬力高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的研制、工廠試驗(yàn)，以及技術(shù)論證工作。最近獲悉，通用電氣公司已獲得了一個(gè)為DoE-SPI設(shè)皮帶運(yùn)輸機(jī)計(jì)和開發(fā)100MVA高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的合同。

從1996年到2001年，SPI項(xiàng)目總投資達(dá)2050萬美圓，私人和政府投資各占一半。從SPI125馬力和1000馬力電動(dòng)機(jī)的制造和運(yùn)行試驗(yàn)分析，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)與當(dāng)前工業(yè)界使用的td75皮帶輸送機(jī)同額定功率等級(jí)的高效感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，損耗僅為50%，尺寸上也要小得多，適用于任何需要大功率電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行的場合的使用。

ZG系列慣性振動(dòng)器美能源部的SPI開發(fā)工作使人們清楚地看到了高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用前景。隨后，美國超導(dǎo)體公司與美國海軍合作，開始船用推進(jìn)高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的研發(fā)。2003年，由該公司設(shè)計(jì)、用于船舶推進(jìn)的5MW/230rpm高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)（模型）建造完畢，并成功地進(jìn)行了無負(fù)載工廠試驗(yàn)。該電動(dòng)機(jī)是為了論證用于建造25MW/120rpm高溫超導(dǎo)全尺寸船用推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)工藝而進(jìn)行的中間論證環(huán)節(jié)。在此之前，美國超導(dǎo)體公司已建造了用于工業(yè)領(lǐng)域的5000HP/1800rpm工業(yè)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)前，美國超導(dǎo)體公司已進(jìn)入36.5MW/180RPM高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)和50MW/3600rpm高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。其中前者將于2006年年中交付海軍使用。

西門子公司對(duì)高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用方向是多方面的，并于2001年成功建造了一臺(tái)550HP/1800rpm電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)。目前，西門子公司已經(jīng)就開發(fā)4MW船用高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)展開了全面的工作。韓國國家科學(xué)技術(shù)部“21世紀(jì)前沿研發(fā)計(jì)劃”組織數(shù)所大學(xué)和實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)國家高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作，其高溫超導(dǎo)同步電動(dòng)機(jī)的理論研究和概念設(shè)計(jì)依托建造一臺(tái)100HP/1800R埋刮板輸送機(jī)PM高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)，已于2003年完成。韓國的最終目的是研發(fā)3000HP的高溫超導(dǎo)同步電動(dòng)機(jī)。法國和日本的研發(fā)工作也在各自的計(jì)劃框架內(nèi)進(jìn)行，其目標(biāo)都是將高溫超導(dǎo)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)做為常規(guī)船用電動(dòng)機(jī)推進(jìn)替代產(chǎn)品來研發(fā)的。

2 高溫超導(dǎo)螺旋輸送器電動(dòng)機(jī)技術(shù)

2．振動(dòng)臺(tái)1 高溫超導(dǎo)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)拓?fù)?BR>
圖1為一臺(tái)個(gè)6極（3對(duì)）高溫超導(dǎo)船用推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。它使用空心電樞繞組和第一代HTS線材（BSCCO-2223）勵(lì)磁繞組。

圖1 典型6極高溫超導(dǎo)船用推進(jìn)電動(dòng)機(jī)拓?fù)?/P>高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子完全不同，其勵(lì)磁繞組由高溫超導(dǎo)材料制成，運(yùn)行在封閉的低溫（35-40K）環(huán)境中。轉(zhuǎn)子總成包括高溫超導(dǎo)勵(lì)磁繞組、支架結(jié)構(gòu)、冷卻回路、低溫恒溫器和電磁屏蔽。該低溫制冷裝置模塊設(shè)置在一個(gè)固定的構(gòu)架上，氦氣用來冷卻轉(zhuǎn)子上的部件。

定子繞組是經(jīng)過改進(jìn)的銅質(zhì)導(dǎo)線繞組。定子總成包括交流定子繞組、機(jī)座鐵芯、定子繞組支架、軸承和機(jī)殼。定子繞組不放在常規(guī)的鐵心齒中，因?yàn)樗鼈冇筛邷爻瑢?dǎo)繞組產(chǎn)生的強(qiáng)磁場而處于飽和狀態(tài)。定子由淡水冷卻。

2．2 能量轉(zhuǎn)換效率和功率密度

高溫超導(dǎo)電性的出現(xiàn)為大型電機(jī)的技術(shù)進(jìn)步創(chuàng)造了先機(jī)，戲劇性地改變了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)行效率。

眾所周知，機(jī)械/電力能量轉(zhuǎn)換效率是一個(gè)被公認(rèn)的變量函數(shù)，變量包括電機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)、鐵心在轉(zhuǎn)子中出現(xiàn)與否、轉(zhuǎn)子繞組的線材成分等等。而諸多因數(shù)中，影響最大的變量是轉(zhuǎn)子繞組的材料。

高溫超導(dǎo)電機(jī)之所以如此高效，是因?yàn)楦邷爻瑢?dǎo)線材可承載比相同尺寸和重量的銅導(dǎo)線高140倍的電流。更大的電流意味著更大的磁通密度和更強(qiáng)大的磁場，這直接地增加了電動(dòng)機(jī)的磁剪切應(yīng)力（σ=電樞周圍電流載荷A×中間氣隙磁通密度峰值B），它意味著單位質(zhì)量能提供更大的轉(zhuǎn)矩（Ta）。盡管超導(dǎo)材料在維持低溫環(huán)境時(shí)需要消耗能量，但低溫冷卻系統(tǒng)所需的功率卻相當(dāng)?shù)停蠹s為常規(guī)轉(zhuǎn)子銅損的10%左右。

船用推進(jìn)高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩可參考下式得出：

Ta=σD/2Kh

式中，D為中間氣隙直徑，K和h則為材料的重量密度和徑向高度的乘積。由此可見磁剪切力對(duì)低速推進(jìn)電動(dòng)機(jī)所起的作用。

重要的是，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)在其整個(gè)運(yùn)行的功率范圍內(nèi)，都始終保持極高的效率。大型高溫超導(dǎo)電機(jī)在全負(fù)載工況運(yùn)行時(shí)的效率高達(dá)99%以上。圖2為一臺(tái)典型的高溫超導(dǎo)同步船用電機(jī)效率/輸出功率曲線。該計(jì)算結(jié)果包含了高溫超導(dǎo)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)的功率損耗。曲線顯示高溫超導(dǎo)電機(jī)幾乎有效地接近于最大值工況運(yùn)行，而完全不用顧及船舶的航速。研究還顯示，在一些假定情形下，高溫超導(dǎo)電力推進(jìn)系統(tǒng)甚至可以達(dá)到與柴油機(jī)直接推進(jìn)船舶一樣的燃料和滑油消耗水平。

圖2 典型的船用HTS電機(jī)運(yùn)行效率

2．3 技術(shù)先進(jìn)性

新穎的高溫超導(dǎo)體轉(zhuǎn)子

高溫超導(dǎo)電機(jī)的新穎之處在于它使用高溫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)子部分，這也是高溫超導(dǎo)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)所在。

首先，緊湊的HTS勵(lì)磁繞組具有較高的B磁場，使電樞繞組區(qū)域的磁通密度達(dá)到2倍于常規(guī)永磁體的磁通密度，強(qiáng)度接近2.0特斯拉。它使電動(dòng)機(jī)具有較高的電流密度。電機(jī)所產(chǎn)生的高氣隙磁通密度將直接轉(zhuǎn)換成剪切力（σ）。

另外，轉(zhuǎn)子周圍由非磁性低熱導(dǎo)材料組建構(gòu)成，最大限度地阻隔了傳向HTS線材的熱，基于高溫超導(dǎo)線材電機(jī)幾乎無轉(zhuǎn)子I2R損耗。

電樞繞組與噪聲

高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)電樞繞組是一個(gè)改良空心電樞繞組，雖然有限地增加了電樞繞組里銅的使用量，但它由此提高了定子電流載荷（A），增加了磁剪切力。

高溫超導(dǎo)電機(jī)沒有磁齒，不存在在常規(guī)電機(jī)上因此而引起的主要電機(jī)損耗和振動(dòng)噪聲源。由于在電機(jī)的磁路里沒有或只有很小的鐵芯，所以電源畸變很小，且來自電動(dòng)機(jī)的噪聲反饋亦很小。這些優(yōu)點(diǎn)可簡化對(duì)供電系統(tǒng)的要求，并使電機(jī)做得格外安靜（電學(xué)和聲學(xué)兩方面），較輕的電機(jī)轉(zhuǎn)子也使噪聲變得很小。因此，高溫超導(dǎo)電機(jī)是一種相當(dāng)安靜的電力終端設(shè)備。

低功率因數(shù) 與常規(guī)電機(jī)相比，高溫超導(dǎo)電機(jī)可在較低的功率因數(shù)下運(yùn)行。這種特性可以提供超前或滯后VAR一直到其額定負(fù)載值。高溫超導(dǎo)電機(jī)具有低同步電抗(0.32-0.53)的特點(diǎn)，瞬態(tài)和次瞬態(tài)電抗類似于傳統(tǒng)電機(jī)。這種較低的同步電抗使高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)非常適合于在較低負(fù)載角工作，給電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行提供了較大的同步空間。電機(jī)在滿負(fù)荷和無負(fù)荷運(yùn)行之間轉(zhuǎn)換，不會(huì)出現(xiàn)較大的電壓差，使控制變得極為簡單。

控制

高溫超導(dǎo)電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)和控制裝置沒有特別的要求。高溫超導(dǎo)電機(jī)可使用現(xiàn)有的同步變頻器、周波變頻器或者PWM變換器，雖然為了獲得較低畸變的優(yōu)點(diǎn)，有可能的對(duì)這些系統(tǒng)做一些簡化。

2．4 經(jīng)濟(jì)性

降低能源費(fèi)用

高溫超導(dǎo)電機(jī)可以較高效率方式和低功率因數(shù)方式運(yùn)行（超前功率因數(shù)和滯后功率因數(shù)）。與常規(guī)電機(jī)相比，一臺(tái)100MVA的高溫超導(dǎo)電機(jī)因效率因素，年節(jié)約費(fèi)用就可能高達(dá)
近百萬美圓，因此，高溫超導(dǎo)電機(jī)的運(yùn)行成本相對(duì)比常規(guī)電機(jī)低，從而在其生命周期中節(jié)約了能源費(fèi)用。

降低制造和安裝費(fèi)用

由于高溫超導(dǎo)電機(jī)的功率密度大，可以做得非常緊湊（僅為常規(guī)電機(jī)的1/3左右），因此，降低了建造費(fèi)用安裝費(fèi)用。如在艦船上應(yīng)用，則可縮短造船周期，節(jié)約建造費(fèi)用。同樣，小尺寸也降低了運(yùn)輸成本。

降低維護(hù)維修修費(fèi)用

高溫超導(dǎo)電機(jī)采用全新的轉(zhuǎn)子和輸出軸設(shè)計(jì)、制造概念，在其運(yùn)行中，幾乎不需要進(jìn)行日常的維修。

“伊麗莎白女王2號(hào)”豪華郵輪是一個(gè)典型的例子。該船的電力推進(jìn)系統(tǒng)使用兩臺(tái)44MW常規(guī)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)重400多噸/臺(tái)。她的姊妹船“瑪麗女王2號(hào)”于2004年完成了她的處女航，“瑪麗女王2號(hào)”的推進(jìn)功率為84MW。如果這樣的郵輪使用現(xiàn)在正在建造的36.5MW電動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的話，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率正好滿足她對(duì)動(dòng)力的要求，而重量卻只有常規(guī)電動(dòng)機(jī)的1/5。僅僅推進(jìn)電動(dòng)機(jī)一項(xiàng)，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)將會(huì)給船舶運(yùn)營商帶來多大的經(jīng)濟(jì)效益！

美國海軍估計(jì)，使用高溫超導(dǎo)推進(jìn)電動(dòng)機(jī)，美國海軍DDG-51型電力船在正常運(yùn)行狀態(tài)下每年每船可節(jié)約450 000美圓的運(yùn)行。

3 超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)與常規(guī)電動(dòng)機(jī)技術(shù)比較

比較美國超導(dǎo)體公司的5MW高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)和其它等值功率的大型電動(dòng)機(jī)，可以發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)效率高于常規(guī)同步電動(dòng)機(jī)和先進(jìn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。尤其是在低功率輸出時(shí)，其效率依然很高，幾乎沒有什么變化（圖4）。高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的這種特性，恰恰滿足了艦船推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行工況需求。

圖4 不同類型船用推進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率與效率關(guān)系曲線

圖5反映了高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)與目前常規(guī)電動(dòng)機(jī)的重量/功率關(guān)系比較。圖6反映了高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)與目前常規(guī)電動(dòng)機(jī)體積/功率關(guān)系比較，在這個(gè)比較中，還包含了維護(hù)的量值。基于設(shè)備本身的外型尺寸和其工作狀態(tài)，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)只需向外延伸1米，而常規(guī)電動(dòng)機(jī)則必須向外延伸2米。

圖5 高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)與常規(guī)電動(dòng)機(jī)重量/功率關(guān)系比較

推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的體積和重量對(duì)于船舶設(shè)計(jì)和建造具有重要影響。如果一臺(tái)新型電機(jī)具有與常規(guī)電動(dòng)機(jī)相同的功率，而其重量或體積僅為后者的一半或三分之一，對(duì)與軍船來說，它就意味著更快的速度，更長的續(xù)航力和更加強(qiáng)大的火力，乃至可靠的生命保障。而對(duì)于民船而言，則意味著更大有效艙容量和更大的經(jīng)濟(jì)利益。

高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)所具有的重量輕、體積小這樣的優(yōu)點(diǎn)，極有利于船舶吊艙推進(jìn)應(yīng)用。假如一艘500噸的輕量的集裝箱船可裝載40多個(gè)集裝箱，如果使用高溫超導(dǎo)吊艙推進(jìn)器，那么這個(gè)同樣大小的集裝箱船就可以多裝載2.5%到4%的集裝箱。

圖6 高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)與常規(guī)電動(dòng)機(jī)體積/功率關(guān)系比較

4 未來船舶電力系統(tǒng)配置

在船用推進(jìn)領(lǐng)域，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)所具備的輕重量，小尺寸，更大的功率密度，以及較高的部分負(fù)載效率等特性，對(duì)商船和軍船來說是非常重要的，符合這些船舶運(yùn)行工況特點(diǎn)。

另外，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組的內(nèi)在設(shè)計(jì)柔性直接惠及到船舶推進(jìn)系統(tǒng)的配置，船舶使命和運(yùn)行的各個(gè)方面。具體地說，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)既可以安裝在艙內(nèi)，也可以作為吊艙推進(jìn)系統(tǒng)配置。

根據(jù)美國超導(dǎo)體公司方案，未來的船舶電力系統(tǒng)，以及電力推進(jìn)系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)全電力系統(tǒng)，更是一個(gè)全高溫超導(dǎo)電力推進(jìn)系統(tǒng)。整個(gè)電力系統(tǒng)由高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)供電模塊，通用高溫超導(dǎo)工業(yè)電動(dòng)機(jī)用戶模塊和高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)模塊構(gòu)成（圖7）。

圖7 全高溫超導(dǎo)電力船動(dòng)力系統(tǒng)拓?fù)?/P>高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)與高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)具有類同的特性，各種損耗極小，包括冷卻系統(tǒng)的功率損耗，整個(gè)系統(tǒng)的損耗只是常規(guī)發(fā)電機(jī)的一半。這使超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的效率提高0.5%～0.8%（超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的效率高達(dá)99%）。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的同步電抗也很小，穩(wěn)定性好。由于省去了鐵芯，降低了電樞繞組對(duì)地絕緣的要求，因此可采取電樞繞組，省去升壓變壓器，可直接投入現(xiàn)有電網(wǎng)運(yùn)行。權(quán)威人士認(rèn)為，超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)是未來電站的主力。繼5000HP高溫超導(dǎo)工業(yè)電動(dòng)機(jī)和5MW高溫超導(dǎo)船用推進(jìn)電動(dòng)機(jī)之后，美國超導(dǎo)體公司目前正在設(shè)計(jì)開發(fā)高溫超導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)，旨在全電力船上得到應(yīng)用。

在船上，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)能與現(xiàn)有的軍船高電壓、低電流體系結(jié)構(gòu)相兼容。電動(dòng)機(jī)的控制完全可以利用現(xiàn)有的同步/循環(huán)，或PWM變頻器技術(shù)，而無須進(jìn)行新的研發(fā)工作。整個(gè)電力系統(tǒng)也非常安靜。

高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)可以作為船上電網(wǎng)無損效率峰化機(jī)組來使用。在未來的大型水面艦艇上，可能裝備各種電磁武器（電磁彈射、電磁炮等）設(shè)備，高溫超導(dǎo)發(fā)電機(jī)必定會(huì)發(fā)揮極為重要的作用。

4 高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用前景及建議

業(yè)內(nèi)專家稱，2002年用于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)裝備的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的全球市場總價(jià)值為四億美圓，而這個(gè)市場還會(huì)在今后十年中上升到20億美圓。從近十來年商業(yè)游輪、貨輪和軍船建造情況來看，人們更趨向于使用電力推進(jìn)方式。

根據(jù)超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的工作特性，其最初應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)等運(yùn)輸領(lǐng)域，尤其會(huì)被用于大型軍船、商船或海洋工程等的電力推進(jìn)系統(tǒng)。這是因?yàn)楦邷爻瑢?dǎo)電動(dòng)機(jī)在尺寸和重量和效率等方面固有的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)為提高船舶設(shè)計(jì)柔性提供顯著的成效，最能有效地體現(xiàn)各種艦船的運(yùn)行使命要求，也為船舶的生命周期費(fèi)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

隨著高溫超導(dǎo)材料工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，價(jià)格進(jìn)一步下降，高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)也將成為泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、增壓機(jī)，以及皮帶驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用途徑的理想動(dòng)力，特別是那些有連續(xù)工作需要的應(yīng)用領(lǐng)域，如軋鋼、制漿、造紙、化工、石油和天然氣精煉、采礦，以及其他重工業(yè)應(yīng)用。

由此可見，無論是國防工業(yè)的急迫需要，還是籍于長遠(yuǎn)的能源考慮，高溫超導(dǎo)電機(jī)的研究開發(fā)工作都應(yīng)該上升到國家能源戰(zhàn)略，以及21世紀(jì)先進(jìn)技術(shù)儲(chǔ)備的高度來考慮，統(tǒng)籌計(jì)劃，力爭早日獲得關(guān)鍵技術(shù)的突破。

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作者單位：中船重工集團(tuán)公司武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所 (