“麒麟”项目动力系统的技术路线之争尘埃落定,全电驱动的方向得到明确。陈北玄深知,这将是一场比“沙漠之狐”和Vdb-1.0总线控制器更加艰苦卓绝的攻坚战。而这场战役的第一个堡垒,便是电驱动系统的核心——高功率密度永磁同步电机。
理论是丰满的,现实却无比骨感。当陈北玄带领着新成立的电传动核心技术攻关小组(成员包括从动力组抽调的两名有电机维修经验的老师傅,以及小张、小李等电子实验室骨干)开始着手第一台原理样机的设计时,第一个看似基础却又无比棘手的难题便横亘在面前——电机绕组的制造。
陈北玄设计的这台目标功率150千瓦的永磁同步电机,对绕组提出了极其苛刻的要求:需要采用利兹线(Litz wire)以减小高频下的趋肤效应损耗;绕线方式需要精确控制,确保三相电阻和电感平衡;绝缘等级要求达到h级(180c)以上,以承受电机内部的高温;更重要的是,绕组的端部需要特殊的成型和固定工艺,以抵御车辆恶劣工况下的剧烈振动。
这些要求,对于719厂现有的条件而言,几乎是不可完成的任务。
厂里原有的电机维修车间,只能处理普通异步电机的重绕,使用的都是普通的漆包圆铜线,绕线靠老师傅手摇绕线机,绝缘处理也就是刷一层绝缘漆,精度和性能完全无法满足要求。
“陈工,这利兹线……咱们听都没听过啊!去哪里搞?”一位姓钱的老师傅看着图纸上对导线的要求,愁容满面。利兹线是由多股极细的、彼此绝缘的导线绞合而成,专门用于高频场合,在国内市场上极为罕见。
“还有这绕线模具,精度要求这么高,咱们厂的车床根本做不出来!”另一位老师傅补充道。
“绝缘材料也是问题,普通的绝缘漆耐温不够,需要专门的云母带或者耐高温薄膜……”小张查看着资料,眉头紧锁。
没有材料,没有设备,没有工艺。电传动攻关的第一步,就陷入了僵局。实验室里,那台计划用来测试电机性能的测功机(还是从大学淘换来的二手货)空空荡荡地等着它的“心脏”,而“心脏”却连最基本的“血管”都造不出来。
陈北玄面对困境,再次展现了他那超越常人的问题解决能力。他没有坐等,而是立刻兵分几路:
一路,解决材料问题。 他亲自起草报告,向周卫国说明利兹线和特种绝缘材料的紧迫性和不可替代性,申请动用“麒麟”项目的特别经费,通过林雪那条线和其他一切可能的外贸、科研渠道,不惜代价寻找和采购样品。同时,他也没有放弃自力更生的尝试,安排钱师傅尝试用多股极细的普通漆包线手工绞合,模拟利兹线的效果,虽然性能会打折扣,但至少可以用于前期的原理验证。
另一路,攻克绕线工艺。 没有高精度的自动绕线机,他们就“土法上马”。陈北玄根据电机定子铁芯的尺寸和槽型,亲自设计了绕线模具的图纸,要求公差控制在0.1毫米以内。这几乎达到了厂里现有加工能力的极限。王师傅亲自出马,带着最好的车工和钳工,凭借几十年积累的经验和手感,在普通机床上进行“微雕”般的加工,反复测量、修整,花了整整五天时间,才勉强做出了第一套符合要求的模具。
绕线过程更是对耐心和细心的极致考验。由于是手工绕制,力度不均匀会导致线圈松紧不一,影响最终的电磁性能。陈北玄要求小张和小李,跟着钱师傅,一个槽一个槽地手动绕线,每绕完一匝都要用特制的塑料刮板进行整理和压实,确保线圈在槽内紧密整齐。这个过程极其缓慢,而且枯燥至极。一天下来,手臂酸麻,眼睛发花,也未必能完成一个极相组的绕制。
第三路,探索绝缘处理。 在特种绝缘材料到位之前,他们尝试使用厂里能找到的性能最好的F级绝缘漆,并采用了多次浸渍、烘烤的工艺,试图提升耐温等级。陈北玄甚至设计了一个简易的局部加热装置,模拟电机运行时绕组的热点,对处理后的线棒进行加速老化测试。
日子在一次次失败和摸索中流逝。第一套用手工绞合“伪利兹线”绕制的绕组,在初步的电阻和电感测试中,三相参数不平衡度远超标准。拆掉重来!
第二套绕组,在浸漆烘干后,发现局部有漆瘤,可能导致运行时放电击穿。小心剔除,局部修补!
第三套绕组,在端部成型时,由于固定不牢,在模拟振动测试中发生了松动。重新设计端部绑扎方案!
实验室里弥漫着绝缘漆和汗水混合的气味,地上堆满了废弃的线头和失败的线棒。每个人的脸上都写满了疲惫,但眼神却依旧执着。他们都知道,这是在为“麒麟”打造一颗强有力的“中国心”,每一步都至关重要,没有捷径可走。
就在特种材料采购迟迟没有进展,大家几乎要对手工绕制失去信心的时候,钱师傅在一次尝试中,偶然调整了手工绞线的节距和张力,绕制出的新一组线圈,其交流电阻测试结果竟然有了明显改善!
这个微小的突破,让所有人精神一振。陈北玄立刻抓住这个现象,组织大家系统性地试验不同绞合参数对性能的影响,逐渐摸索出了一套虽然效率低下,但能够满足基本原理样机要求的手工绕制工艺规范。
当第一台完整的、闪烁着新漆光泽的定子绕组终于制作完成,并通过了基本的电气性能和初步的绝缘耐压测试时,实验室里爆发出了一阵压抑已久的欢呼!
这看似只是电传动万里长征中微不足道的一小步,却标志着719厂成功突破了全电驱动首个核心部件的工艺壁垒。它不仅仅是一个绕组,更是一种信念的象征——证明即使没有现成的条件,依靠智慧和汗水,他们同样能够叩开尖端技术的大门。
陈北玄抚摸着那台凝聚了无数心血的定子铁芯,知道更严峻的考验——磁钢安装、转子动平衡、电机总装与测试——还在后面。但至少,他们已经在迷雾中,踏出了坚实的第一步。电机绕组的困境,被他们用最原始也最坚韧的方式,强行凿开了一道缝隙。
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