・
电机尺寸小、＂Ｉｔ－ｌ－轻，与同容簧的常规直流推进电机相比较，永磁电机的总重 量和有效体积可减少４０％。
・
敲率高。在额定功率和额定转述时．其损耗（包括逆变器的损耗）大约比直流屯 机降低２０％，在２０％额定转速和夫约ｌＯ％额定功率时损耗大约比直流电机低４０
％。
・
永磁同步电动机转矩正比ｒ电枢电流和磁通，因而可用调节电流的办法凋整转 矩，所以驱动控制比较容易且容易实现自动控制。
变一交受！频 装 置
多相交流 推进电动机
厂～二：：二：：＝：：二：：＝：：＝－一一＝：：＝：：＝：：二
薹捡电装釜Ｈ蓄电池组Ｈ逆变器
柴油 发电 充电 机组
多相永 电 动
机电一体化永碰同步推进电机
耋电翥电器ｆ ｆ姜㈣茎Ｈ遥控装置
控 制
板Ｉ
ｌ装
置Ｉ
‘一
圈２
交一交电力推进系统系统框图
１．３需突破的关键技术
交一交电力推进系统技术及系统最佳配置研究；
汽轮机驱动交流发电机．经交一直一交挚流逆变装置给交流永磁同步推进电机供 电。通过调节交一直一交整流逆变装置输出及发电机的励磁来调诲推进电机的转
速。由于系统容晕太夫，交流发皑ＨＬｔ殳交流永磁同步推进电机均垃汁为多相电机。
６．２．２
系统框图
永磁同步电力推进系统系统积到她幽３。
｝■ｆ
一鲁电／Ｊ推进系统 幽３
参考文献
１、７１２所有关情报资料． ２、尹斌传等《国外核潜艇推进方式的现状及其发展方向》，《船电技术》，ｉ９９３年第一期。 ３、尹斌传等《潜艇交流永磁同步电力推进系统应用研究》，《规船科学技术》，１９９８年第五期．
综
述
ＣＡＶＤ，９９
核潜艇推进系统研究
第七一二研究所 尹斌待 高级工程师 武汉４ ３００６４
摘要：本文提出ｒ核潜艇推进系统发展的新恩患
展方向的两种方案．并对这两种方案的基本原理、
对孩潜艇推进系统进行ｒ研究，提出了其发 框图等进行ｒ研究。
关键词：潜艇
核潜艇推进系统永磁电机
１前言
核潜艇是世界各国的重要的海上力量，各发达国家已投入大量的人力物力进行 其关键技术特别是推进系统关键技术的攻关工作。人们发展核潜艇的初衷在于利用 核动力的大功率获得潜艇的高航速，利用其不依赖空气潜航获得隐蔽性。但是隐蔽 性仅仅靠长时问潜航是远远不够的，它更多地取决于潜艇的安静性。因此，核潜艇 同样需要降噪，其中降低其推进系统的噪声是核潜艇降噪的重要手段之一。同常规 潜艇一样，减小核潜艇推进系统设备体积、降低设备重量、提高系统效率也是核潜 艇对推进系统设备的客观要求。总之核潜艇推进系统芨展趋势是追求体积小、重量 轻、大马力、高航速、低噪声、高效率。
●
４核潜艇推进系统发展方向
４．１近期发展方向 众所周知，由丁－现代水Ｆ探洲妓术和遥感技术的匕速发展，对核滞艇的噪声要 求越米越高。但直接推进有减速齿轮箱等主要噪声源，使其战斗力受剑严重影嗣，
综
述
ＣＡＶＤ’９９
为了克服这一致俞缺点，各国发展混合推进，使其既具高速又具安静性。 ４．１．１近期发展方向为巡航永磁同步电力推进系统．即巡航电力推进采用永磁 同步电力推进系统。
ｔ。磁同步电力推进系统系统框幽
６．２．３需趸破的关谴技术
・ ● ・ ・ ● ・
人存旨永嫩鬯力推进系统技蕾蹙系统最佳配置研究 人驰水儆多相同步【皂动Ⅳｉ，：乏７戋电帆改计技术研宄： 水磁电机特性研究： 人拜鼙永磁电力推进系统笠制觇律研究： 人齐蛙永嵫电力推进系统翘．萋造程岍宄： 人容鞋永融电力推进系统涠逑硬控制技术研究；
世界上该功率等级的交流电动机及其交一交变频控制系统如ＡＢＢ公司及西门子公司
等有成套产品，其技术较成熟，并且有在水面船舶使用的例子。但要使该技术用于 核潜艇电力推进系统还有很多Ｌ作要做，有许多关键技术需突破。
４．２．３发展永磁同步电力推进系统可行性
由于永磁同步电力推进系统的优点，永磁同步电力推进系统仍是全电力推进系 统的发展方向。随着永磁电机及其控制系统技术的发展，在现有千千瓦级的基础上 进行万千瓦级的研究Ｉ．作，有良好的发展前景。该研究［作虽然有一定的技术基础， 但在永磁电机技术、人功率电力电子技术、系统技术、控制技术等方面有人鼙的技 术关键需突破，近期实现的可能性根小。
综
述
ＣＡＶＤ’９９
・ ● ● ●
大功率交流装置技术研究； 系统电磁兼容性能研究； 永磁电机与控制装置机电一体化结构研究；水冷结构的研究 永磁电机及系统适应船用条件研究。
７发展前景
核潜艇的推进系统发展方向是，近期可以发展巡航永磁同步电力推进系统，而
全电力椎进系统则为中长期发展方向，首先发展变一交电力推进系统，而由于永磁
・
推进囊统噪声低。因为电机额定转速可降低从而可降低螺旋桨转速，降低螺旋 桨的噪声：由于使用永碰转ｆ，转ｊ二部分不要；令却装置，可采用定子水冷，无 风机噪声；无常规真流电机的也刷摩擦噪声：由于采用电力电子技术，减少了 机械开关的噪声。 维修方便。因为是交流电机，维护｝作量小，电力电子设备是组件式．＿邕潜艇 有效空间内可以拆卸和搬运，也能经哈口将其逗到岸上修理：当某些组件发ｔ 故障时，可降低功率运行，纠”的维修可推迟到ｒ一次大修朗进行，从而提高 了潜艇的可靠性、安全性卡１１维修性。
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・ ・ ・ ●
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● ・ ・
６核潜艇全电力推进系统研究
葭潜艇全电力推进系统的辅助应急电力推进系统玎芪Ｊ衷理、戈踺技术等同巡航 水跳同步电力推进系统，本肯下良论述，
６．１
交一交电．力推进系统 基本原理
６．１．１
由ｉ汽轮机驱动交流发电｝凡，经交～交变频装置给交流推进电机供电。通过凋
综
述
ＣＡＶＤ，９９
５核潜艇巡航永磁同步电力推进系统研究
５．１基本原理
ＣＡｙＤ’９９
综
述
核潜艇巡航永磁同步电力推进系统仍然由蓄电池供电．经逆变器给推进电机供 电。其中永磁电机为多相电机，每相绕组由一个逆变器供电。通过调节逆变器的输 出来调节推进电机的转速。 ５．２系统框图 巡航永磁同步电力推进系统系绕框图见图１。
｝『乙电～体化水斑｜刊步推进电帆
』＝容量多相交流发电机及推进电动机设计技术研究
交一交电力推进系统控制规律研究； 交一交电力推进系统动态过程研究： 交一交电力推进系统调速及控制技术研究； 犬容量交一交变频装置技术研究；
系统电磁兼容性能研究； 电机及系统适应船用条件研究。 ２永磁同步电力推进系统
ＣＡＶＤ，９９
综
述
６．２．１基本原理 本系统采ｊ＿｝ｊ交一直一交电乐喇白控频率调压涧速系统的控制方案。由主
３
３．１
永磁电机用于核潜艇电力推进是最为理想的推进电机
国内外发展简况 德国两ｆ Ｊ子公司纽伦堡电机厂１９８６年仞研制一台１ｌＯＯｋＷ、２３０ｒ ７ｍｉｎ的
５ｍ２Ｃｏｌ７（钐钴２：１７）六娟永磁同步推进电动机并装船作对比航行试验。试验表明，
竺垒婴：！！
堡
姿
！！
永磁同步电动机作为船舶推进驱动是ｉＦ常成功的。 瑞士勃萝一鲍弗利（ＢＢＣ）公司与德国磁电机公司一起于１９８６年为瑞典满艇设计 丁一台功率为ｌｆｉ００千瓦的永磁同步电动机。其运行电压范围为直流２８５～６５０伏， 其速度范围为０～１８０转分。 法国的热蒙～旌奈德（Ｊｅｕｍｏｎｔ—Ｓｃｌｍｅｉｄｅｒ）公司于１９８７年制造了第一台１００
４．２．１
中长期发展方向为全电力推进系统．而全电力推进系统的发展分为交一
交电力推进系统和永磁同步电力推进系统。
４．２．２发展交一交电力推进系统的可行性
核潜艇主动力功率在２００００ＫＷ左右。其推进电机只能采用交流电动机，而采用 交流电力推进系统其重量、体积、维护保养等方面较直流电力推进系统有许多优势。
Ｆ
瓦永磁电动机样机，转速为５００转分．２５相。法国拟将永磁电动机作为新型战略 导弹核潜艇“Ｌｅ Ｔｒｉｏｍｐｈａｎｔ”的府急推进：１９９０年义研制了１８００ｋＷ、３００ｒ ｍｉｎ的 １３相径向磁场永碰同步电动机，１９９６年完成了实验室试验。 永磁同步电机，尤其是丈容餐的７Ｋ娃同步电动机的研究稳ｆ制造，庄国内己开暖 了～些研究Ｊ．作，国内研制了一些啦磁发电机，怍为大型发电机的副励磁ｄＬ，永域 同步推进电动机，特删是机电～体化技术也仅仅是起步。七一二研究所在这方面敞 了夫餐研究［作，取得了一系列科ｔＫ成果，为我国永磁电机应甩于常规潜艇和核港蜒 电力推进系统奠定了基础。 ３．２永磁电机用于核潜艇电力推进的优点 现代核潜艇要求采用先进技术、控制自动化、设备体积小、重量轻、噪声低、 效率高。而先进的永磁电机Ｊ甜丁核潜艇电力推进完全具备这些优点。
４．ｔ．２发展巡航永磁同步电力推进系统的可行性
巡航电力推进系统作为核潜艇的辅助推进系统，虽然许多国家根据自身情况还 应用于巡航Ｃ况，但其推进功率基本在１０００ＫＷ左右，世界上许多国家已致力丁二潜 艇电力推进系统用永成电机及其控制系统，丽所研制的功率等级基本在１０００ＫＷ左 右。可以说，原目标在于常规潜艇电力推进系统的永磁同步电力推进系统的研究ｆ 作，在核潜艇巡航电力推进系统中的应用显得现实得多，而永磁同步电力推进系统 的优点在核潜艇巡航电力推进系统的应用均可得以实现。 ４．２中长期发展方向 为了使核潜艇在高速和低速时均可获得安静性，各国也致力于发展全电力推进 系统。全电力推进系统由于取消了减速齿轮箱，彻底消除了减速齿轮箱带来的噪声， 避免了汽轮机的冲击、振动传到螺旋桨上：电动机可过载快速启动，增加了核潜艇 的机动性：发电机和推进电动机之间为电气连接．因而系统设餐在潜艇上的布置灵 活，给总体布置带来了方便；可以方便的实现远距离控制，可提高控制的自动化程 度。但是，为了避免核动力故障或遭到攻击而不能工作，通常还须装备一套辅助电 力推进系统，作为应急推进之用。而辅助电力推进系统由于其功率不大仍然可采用 永磁同步电力推进系统。
图１
巡航永磁同步电力推进系统系统榧图