常溫超導(dǎo)!科幻片里面的場(chǎng)景要實(shí)現(xiàn)了?看電機(jī)行業(yè)人士如何說(shuō)?

如果你需要從廣州乘坐綠皮火車前往西藏，那么便會(huì)經(jīng)歷一段長(zhǎng)達(dá)52個(gè)小時(shí)的旅途。我們時(shí)常想象，如果火車能變得像飛機(jī)一樣快，那將是多么理想的狀態(tài)。

而現(xiàn)在，這不僅有可能實(shí)現(xiàn)，甚至有機(jī)會(huì)達(dá)到比更快的速度。

最近，中美俄的實(shí)驗(yàn)室同日復(fù)現(xiàn)出了LK-99超導(dǎo)晶體。這意味著，未來(lái)一小時(shí)飛行兩千公里的磁懸浮列車不再是遙不可及的夢(mèng)想。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以用于制造宇宙飛船，加速我們對(duì)宇宙的探索速度。

超導(dǎo)體與普通導(dǎo)電體材料相比最大的不同就是具有“零電阻”和“完全抗磁性”兩個(gè)特性，當(dāng)電流通過(guò)它，無(wú)論超導(dǎo)材料有多長(zhǎng)，都不會(huì)在超導(dǎo)材料內(nèi)發(fā)生任何損耗，實(shí)際應(yīng)用的潛力非常可觀。

如果常溫超導(dǎo)技術(shù)能夠得以廣泛應(yīng)用，所有電氣化的設(shè)備和工藝都將迎來(lái)一次爆炸性的革命，意義堪稱第四次工業(yè)革命——電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備都將由此產(chǎn)生深刻的變革。

常溫超導(dǎo)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將會(huì)對(duì)電機(jī)技術(shù)帶來(lái)怎樣的革新?

電機(jī)作為電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源，對(duì)人類的發(fā)展起到了重要的作用。如果常溫超導(dǎo)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，將直接促進(jìn)電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，有助于提高電機(jī)效率，實(shí)現(xiàn)更大的功率以及降低電機(jī)成本。

目前，電機(jī)的損耗主要由定子銅耗、轉(zhuǎn)子銅耗、鐵損耗、風(fēng)摩損耗和雜散損耗組成。定子銅耗是指流過(guò)定子繞組的電流在導(dǎo)線電阻上產(chǎn)生的損耗。轉(zhuǎn)子銅耗是指流過(guò)轉(zhuǎn)子繞組的電流在導(dǎo)線電阻上產(chǎn)生的損耗，通俗的說(shuō)，就是轉(zhuǎn)子電阻的熱損耗。鐵損耗是指在發(fā)電機(jī)中電樞鐵心在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，硅鋼片中的渦流與磁滯損耗。風(fēng)摩損耗主要指轉(zhuǎn)子和空氣接觸摩擦，軸承摩擦等損耗。雜散損耗包括空載和負(fù)載雜散損耗。

常溫超導(dǎo)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)零損耗，從而提高電機(jī)效率。據(jù)了解，超導(dǎo)線材具有抗磁性特點(diǎn)，定子采用去鐵芯設(shè)計(jì)，并在超導(dǎo)線上外鍍17種微量元素合金膜，以實(shí)現(xiàn)高頻電流通過(guò)時(shí)形成的集膚效應(yīng)，呈現(xiàn)高頻超導(dǎo)特性。因此，定子沒(méi)有銅損耗、渦流損耗、磁滯損耗和磁飽和損耗。而轉(zhuǎn)子采用高內(nèi)阻的超強(qiáng)永磁體，以保持不失磁狀態(tài)，因此也沒(méi)有轉(zhuǎn)子的渦流損耗、諧波損耗和勵(lì)磁損耗。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，電機(jī)損耗占比大概為鐵耗為26%，定子I^2R損耗為33%，轉(zhuǎn)子I^2R損耗為16%，風(fēng)摩耗為15%，雜散耗為10%。

如果常溫超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用到電機(jī)上，可以輕松做到溫升低、噪音小、扭矩比同功率電機(jī)大，效率曲線近似于水平直線，效率值可穩(wěn)定在97%-99%以上——也就是說(shuō)超強(qiáng)性能的磁懸浮列車和宇宙飛船不再是夢(mèng)想。

常溫超導(dǎo)技術(shù)怎么使電機(jī)效率提高到99%?大洋電機(jī)直流無(wú)刷技術(shù)部經(jīng)理朱小康表示：“超導(dǎo)材料可以實(shí)現(xiàn)零損耗，室溫超導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)了在室溫下導(dǎo)電材料的阻抗為0，不受磁場(chǎng)影響。常溫超導(dǎo)如應(yīng)用在電機(jī)上，可以將效率提高到99.9%及以上。帶來(lái)的效益是電機(jī)體積小了、功率比大大提高、熱量小了、更省電了等等。常溫超導(dǎo)材料替代電機(jī)中的線圈將會(huì)給電機(jī)效率帶來(lái)極大優(yōu)勢(shì)。”

記者通過(guò)隨后通過(guò)采訪德昌電機(jī)等行業(yè)人士，也得到了同樣的答案。多位業(yè)內(nèi)權(quán)威人士多表明，常溫超導(dǎo)材料要是實(shí)現(xiàn)了，常溫超導(dǎo)材料會(huì)在電機(jī)繞組產(chǎn)生替代。

常溫超導(dǎo)能否實(shí)現(xiàn)?行業(yè)教授與業(yè)內(nèi)人這么說(shuō)

關(guān)于常溫超導(dǎo)體材料能否實(shí)現(xiàn)，浙江大學(xué)教授、博導(dǎo)盧琴芬表示：“目前，這個(gè)常溫超導(dǎo)材料還未被完全驗(yàn)證。就算某些實(shí)驗(yàn)，常溫超導(dǎo)材料的樣本量也很小，從理論上來(lái)講，常溫超導(dǎo)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是片面的，所以還是存在很多的不確定性。對(duì)于這個(gè)技術(shù)還是處于觀望狀態(tài)。”

臥龍電氣電機(jī)本體及配件研發(fā)工程師楊品也表示：”如果說(shuō)這個(gè)超導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了的話，肯定是具有時(shí)代意義的，因?yàn)槌爻瑢?dǎo)技術(shù)不止應(yīng)用在電機(jī)上，在其他傳導(dǎo)方面都將會(huì)有一個(gè)很大的變革。作為應(yīng)用端的話，常溫超導(dǎo)技術(shù)要是能實(shí)現(xiàn)，那就是希望可以用。但是現(xiàn)階段的話，這個(gè)常溫超導(dǎo)技術(shù)還存在未知。”

總的來(lái)說(shuō)，常溫超導(dǎo)技術(shù)有可能引發(fā)電動(dòng)機(jī)和磁懸浮列車等領(lǐng)域的革命性變化，但常溫超導(dǎo)技術(shù)目前還屬于一個(gè)實(shí)驗(yàn)階段，需要經(jīng)過(guò)更多的研究和驗(yàn)證才能普及。我們對(duì)未來(lái)充滿信心，同時(shí)也需要警惕科技進(jìn)步可能帶來(lái)的挑戰(zhàn)。讓我們期待科學(xué)家們?cè)谶@方面取得更多突破，為我們的生活帶來(lái)更大的便利和效率。

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審核編輯：湯梓紅