□ 李红涛
随着“碳中和”等环保政策的落地,越来越多的环保概念为大众所熟知。然而在我国,仍有许多企业一味追求经济效益,节能减排对于他们而言,仅仅只是一个挂在嘴边的口号,实际行动之迟缓令人愤懑。
而在陕西省西安市高新区,有这样一家公司,研发人员数年如一日,顽强地在永磁涡流传动领域辛勤耕耘,用精益求精的态度不断开拓创新,在致力节能环保的同时做到了服务好每一个客户。它,就是西安巨舟电子设备有限公司。
行业痛点 隐痛百年
自从工业化以来,各类动力传动的场合,免不了要使用“联轴器”。随着材料技术的发展,各式各样的“联轴器”应运而生。然而,形式百变的“联轴器”依然是一副联结两轴的机械物件。
权威统计:同轴传动,50%以上机械故障,是因对中不良。我们可以想象,故障——停机——维护,对于工业系统而言,时常有着不堪承受之重。
其实,“对中不良”只是现象,而其本质是,轴与轴相互推挤。
20年前,出自美国波音公司的“创业者”,创立了一个“小微企业”,把非接触传动的产品——“永磁联轴器”(亦称“永磁耦合器”、简称“磁耦”)推向世界,给业界带来了惊喜和希冀……
磁力世界 潜能巨大
即便没有把玩过“吸铁石”,从初中物理老师那儿,我们也有了“磁”的概念。“指南针”的发明,率先把永磁的特性应用于人类生活,为我们中华民族赢得了永久的自豪。
从工业革命到信息革命,各行各业的新技术应用令人目不暇接。然而,永磁体运用到工业传动领域,却姗姗迟来。当然,这是因为强力永磁体于1983年方才问世。紧跟材料技术发展的步伐,1999年,波音员工创立的美国Magnadrive公司利用经典的物理机理,率先推出利用永磁涡流柔性的“永磁联轴器”产品。2002年,该技术被美国《工业周刊》评为“年度最佳传动技术”,并被美国海军大规模采购使用,认为是工业领域的一场“技术革命”。
所谓“永磁涡流柔性传动技术”,是以经典磁学基本理论为基础,利用永磁磁场与其感应磁场的磁力作用,实现力矩的无接触传动的新技术。适用于在高温、低温、潮湿、污浊、易燃易爆等各种恶劣环境下工作,隔离系统震动,且无污染、免维护。
我国“永磁涡流传动节能技术”传入国内进行节能推广应用,则是到了2008年。在此之前,占据国内传动市场更多的是弹性联轴器、和低效能、需耗材、有污染且故障率较高的液力偶合器。对于这项新兴技术,国内在很长一段时间处于迟疑,试用阶段。
据国家发改委2016年发布的《国家重点节能低碳技术推广目录》显示,永磁涡流传动节能技术市场渗透率不足1%,具有8%的渗透潜力。而美国Magna研发的相关技术在实际应用中存在着诸多弊端。那么,如何将这8%的潜力转化为实际生产力?又如何对这一舶来技术进行优化、创新并为我所用呢?
巨舟载物 灵动节能
2007年,马小安在陕西创立了西安巨舟电子设备有限公司(以下简称“巨舟公司”),专为客户设计定制电子、机电类非标产品,在机电、化工、兵器、航空等企业获得合格供应商资质。在业务拓展过程中,马小安偶然获悉有永磁涡流传动产品,几经试验,验证了技术进步的可行性之后,经过一番慎重考虑,得到科技界资深朋友的支持,2013年西安巨舟决定对企业进行业务转型,举全力专注于永磁涡流传动产品的开发。
永磁联轴器,工作机理经典,看上去不过是一组盘体飞轮,可以说机械结构并不复杂,网上的描述足以一读即懂。从两句书摘“一般地,运动电磁系统是一个三维非线性电磁场与机械、速度、温度相耦合的动力学系统。对这类系统的耦合动力学问题在国际上一直被列为本领域的研究难题。”可见,追求性能的超越,甚至技术性颠覆,并不能一蹴而就。
一面是自有资金捉襟见肘,一面要面对强大的竞争对手——原创者Magna公司,已经全球知名。倔强的马小安依然没有止步,因为他已经发现了原创专利的设计疏漏。而后,发现一个,改进一个,再发现,再改进,一年又一年……资料表明,Magna公司研发历时6年,先后投入3500万美元。
西安巨舟,以两项核心发明专利综合的“自馈式—无铁芯”架构,奠定了自有知识产权的基础,实现了产品性能的超越,而就技术实现的方法而言,或堪称颠覆。马小安说:“颠覆这个词似乎也没有量化标准,其实我们也只是更正了原创者走偏了的技术路线。”听上去,他似乎做的并不多。可是,Magna的第一个专利问世已经超过20年,纵观欧美中日,另辟蹊径设计产品寥寥无几,关于“转子互吸”的实在问题,要么被忽视,要么没有解决方案。
那么,巨舟的技术优势何在?
我们来看看巨舟人从一骑绝尘、“世界领先”的产品中发现了什么问题——
其一,自永磁传动的概念推广以来,“隔空”传力的现象直接误导人们,忽视了存在于轴与轴之间的,非接触推挤力的存在。殊不知,强磁吸力之大,超乎人们的想象……
美国技术的产品(现行的国标和行标,全架构移植)采用“互馈式”磁路架构,必然存在转子之间的交互力,对轴系具有损害性的轴向力无法避免。尽管起初做了对称设计,却显然没有考虑热膨胀因素,靠安装调整无法预置消除。
其二,基于磁路设计,必须配置馈磁铁板,必然产生铁损,发热多、出力少,直接降低能效。
其三,低效的间接式散热,温升大,继而铜损剧增,更低效。
其四,外凸的散热器,增加风阻风噪,降低能效。
其五,原创专利对其附加功能的设计,潜藏着因果倒置的弊端。
如上专利设计,虽经多年,实际产品,并无明显改进。
巨舟产品,基于“自馈式”架构,首先解决了转子互吸的问题。在单一轴侧自我建立闭合磁场,仅在旋转方向传输转矩,避免产生交互磁力,彻底消除轴间力。其次,“无铁芯”的导体转子配置,使得机器另一轴侧导体转子上不含铁磁材料,避免了被强磁吸引,进而杜绝了轴间力的产生。并且无铁损,直接减少损耗。
继而,采用直接散热,温升低,铜损小,风阻、风噪小,可以提高能效。
如上可见,美国人的原创设计,率先利用了足以质变的机理,却由于设计疏漏,只实现了产品性能的量变。巨舟人,凭借着一股执拗的劲头,攻坚克难,以独到的匠心,进行了一场“技术革命”,实现了更高能效的“无忧联轴”。
更高品质 更高标准
近年来,凭借着在永磁涡流传动领域的专业技术与匠心打造的优质产品,巨舟公司得以在工业领域占有一席之地。其多款系列永磁传动产品,广泛应用于电力、冶金、化工、水泥、煤炭、钢铁等众多领域的电机系统技改,并获得了良好口碑。
除了专利的技术进步,其实,关于涡流磁场的利用,还有自己的know-how,属于理论性进步。面对该领域的国内外技术现状,巨舟公司在理论上提出了“磁偶良品三要素”(即转子不互吸、柔性是刚需、能效胜真金)对于行业发展具有重要的指导意义。
工信部在淘汰落后产能方面,一直在做着不懈的努力,促进了电机能效的不断升级,促进行业追赶国际水平,功不可没。而与电机匹配的“永磁联轴器”在工业领域的地位弥足轻重,产品品质的差异远超电机的能效差异,新技术产品的直接节能和广义节能的效益足以引起重视。这既是巨舟人的呼唤,也是作者殷切期望。
2020年,巨舟公司获得陕西高新企业证书。2021年,鉴于巨舟公司创新业绩,央视为百年庆典设立的《崛起中国》节目组在“西安巨舟”研发生产基地和用户现场进行了实录采访。良好的用户的口碑,是对巨舟人事业的首肯。
巨舟人,正在着手建立新的永磁联轴器标准,以利普及推广优品概念,为节能减碳乃至广义节能事业做出更大的贡献。
科技助行,品质助赢。面对企业取得的骄人成绩以及未来发展,马小安表示,国外先声夺人的技术未必完美无缺,事实证明,可以超越,甚至颠覆。未来,企业将继续开拓创新,竭诚为客户提供更多的、更高品质的磁力机械应用产品,努力为打造民族品牌坚持不懈。
(本文配图由西安巨舟电子设备有限公司提供)