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最新編輯時(shí)間：2022年11月3日 06:30

如果要跑到600km/h：? ??

? ? ? ?首先是減重。周老先生希望繼續(xù)做軸箱內(nèi)置式轉(zhuǎn)向架，構(gòu)架采用碳纖維或鈦合金，這樣可以大幅減重，碳纖維也可以用于取代一系彈簧的模式。

? ? ? ?對(duì)于周老先生的介紹，筆者的理解就是目前先發(fā)展碳纖維彈簧，到遠(yuǎn)期，取消一系彈簧。川崎的efWING外支撐轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架外觀跟下圖所示的接近，但是一系彈簧由碳纖維制成。efWING已經(jīng)應(yīng)用于JR四國的eco 7200系電動(dòng)車組和熊本電鐵列車；唐山的“弓系”內(nèi)支撐轉(zhuǎn)向架的一系彈簧也用碳纖維，只是與其搭配的新型快軌列車尚未在大興機(jī)場(chǎng)至雄安R1線進(jìn)行商業(yè)運(yùn)營。面對(duì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，長客也在與時(shí)俱進(jìn)，CW500的一系復(fù)合材料彈簧就是一個(gè)例子。

? ? ? ?下圖是一種內(nèi)支撐轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)圖，其來源是：https://www.mobility.siemens.com/global/en/portfolio/rail/rolling-stock/components-and-systems/bogie-technology.html

? ? ? ?其次，周老先生的設(shè)想是：轉(zhuǎn)向架想跑到600km/h，需要三個(gè)“動(dòng)”，分別是轉(zhuǎn)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)。

? ? ? ?首先是轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)是輪對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的核心是軸承。

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? ? ??動(dòng)車組的軸箱、牽引電機(jī)和齒輪箱都需要軸承。

? ? ? 對(duì)于比較重要的軸箱軸承，筆者在這里嘗試拋磚引玉：

? ? ? 法國人沖擊574.8km/h的世界紀(jì)錄時(shí)，V150動(dòng)車組的軸箱軸承都是雙列圓錐軸承，型號(hào)是FC-12790 S06。該軸承的外形尺寸為d（軸承內(nèi)徑）x D（軸承外徑） x B（軸承內(nèi)圈寬度） = 150mmx250mmx180mm，重量大約為40kg。在列車沖高時(shí)，F(xiàn)C-12790 S06的轉(zhuǎn)速達(dá)到了3000rpm，但軸承溫度只升高了大約10℃，所以性能非常好。

? ? ? 3000rpm是什么概念呢？CRH3C型動(dòng)車組以300km/h運(yùn)行時(shí)，軸承的轉(zhuǎn)速約為1730rpm。（參考文獻(xiàn)：高速鐵路軸承概述，楊曉蔚，《軸承》2011年第10期）

? ? ? ? ?上述例子也反映，對(duì)于250km/h以上的速度等級(jí)，圓錐軸承相比圓柱軸承確實(shí)有優(yōu)勢(shì)。圓錐軸承具有低摩擦力矩和低摩擦溫度，而且圓錐軸承在列車高速運(yùn)行期間能同時(shí)承擔(dān)軸向和徑向的載荷。由于圓錐軸承的滾子和車軸間成一個(gè)小角度，因此軸承受到的軸向力是滾動(dòng)體和滾道之間的壓力的軸向分力。而圓柱軸承受到的軸向力完全由滾子端面引起，由滾子和軸承之間的滑動(dòng)摩擦力來平衡，這會(huì)產(chǎn)生較大的滑動(dòng)摩擦力，影響軸承的使用壽命。所以面對(duì)同樣的垂向載荷，圓錐滾子軸承的軸向承載能力強(qiáng)于圓柱軸承。 高速列車普遍用圓錐軸承，簡(jiǎn)單來說就是分擔(dān)載荷，只要滾動(dòng)，減少滑動(dòng)。

? ? ? ?使用圓錐軸承的高速動(dòng)車組有：

? ? ? ?500系、700系、N700系(含N700系、N700系3000番臺(tái)、N700系7000番臺(tái))、CRH2A、CRH2C、CRH3C（用FAG02軸承）、CRH380A、CRH380B（部分車底也用圓柱軸承）、CR400AF、CR400BF、V150、AGV等。

? ? ? ?使用圓柱軸承的高速動(dòng)車組有：

? ? ? ?300系、ICE 3、E2系1000番臺(tái)、Zefiro 380、Zefiro 360等。

? ? ? ?從龐巴迪的角度來說，高速鐵路曲線半徑大，軸箱軸承主要是承擔(dān)徑向的載荷，橫向的載荷很小。圓柱軸承承擔(dān)徑向載荷的能力強(qiáng)，同樣是低摩擦滾動(dòng)、低摩擦溫度和長油脂使用周期，用在高速動(dòng)車組也沒有問題。

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? ? ? ?周老先生認(rèn)為，如果圓錐軸承太難（做）了，可以嘗試用球軸承。（球軸承的軸向承載能力低于圓錐軸承，高于圓柱軸承。）球軸承還可以做成三列球軸承來提高承載能力。在內(nèi)支撐轉(zhuǎn)向架里，如果軸承不易卸下來檢修，可以把它放進(jìn)車輪里，這就成了獨(dú)立輪對(duì)。獨(dú)立輪對(duì)若要再轉(zhuǎn)成傳統(tǒng)的整體輪對(duì)，車軸可以做成兩根軸，一根是靜止承載軸，和軸承作用；另一根軸是旋轉(zhuǎn)軸，和車輪作用。雙空心軸配以球軸承，不但可以應(yīng)對(duì)軸承難以檢修的麻煩，還能應(yīng)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速過快的問題。

? ? ? ?第二是驅(qū)動(dòng)。周老先生提出：我們可以嘗試永磁直驅(qū)技術(shù)或直線電機(jī)技術(shù)。筆者認(rèn)為永磁直驅(qū)技術(shù)（Permanent Magnet?Gearless Traction Drive/ Direct Drive）是目前轉(zhuǎn)向架要推進(jìn)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

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? ? ? ?筆者在這里對(duì)于永磁直驅(qū)技術(shù)作以下論述，如您發(fā)現(xiàn)不準(zhǔn)確之處，敬請(qǐng)斧正：

? ? ? ?永磁同步電機(jī)的定子繞組和異步電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子目前常以釹鐵硼為永磁體，永磁體會(huì)產(chǎn)生固定的磁場(chǎng)，且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的時(shí)候非常安靜。轉(zhuǎn)子的銅繞組不產(chǎn)生損耗，定子的銅繞組和鐵質(zhì)部件在工作時(shí)有少量渦流損耗，總的損耗不多。相較于更早的釤鈷永磁體，釹鐵硼磁體的好處是高磁能積，成本更低。永磁同步電機(jī)無勵(lì)磁損耗，不僅是效率處在95%-97%的高水平，而且其損耗（losses）只有相同額定功率的感應(yīng)電機(jī)（IM）的一半，其額定輸出功率也能達(dá)到相同質(zhì)量的感應(yīng)電機(jī)的大約兩倍。由于效率高，損耗低，輸出轉(zhuǎn)矩大，永磁電機(jī)可以只裝配小型冷卻風(fēng)扇，甚至省略冷卻風(fēng)扇。這樣一來，永磁電機(jī)的體積可以做得很小，使其重量減少的同時(shí)大幅降噪，減小風(fēng)阻。為了避免磁性粉塵和鐵屑進(jìn)入機(jī)器，永磁電機(jī)一般是全密封的，不需要人工清潔風(fēng)道，避免粉塵堵塞冷卻風(fēng)道造成機(jī)器快速溫升，這樣又可以減少維護(hù)成本。永磁同步電機(jī)既適合用于高速動(dòng)車組，也適用于低地板輕軌列車（LRV）和可變軌距列車，并擴(kuò)展用于汽車、家電和其它工業(yè)設(shè)備。

? ? ? ?傳統(tǒng)的異步電機(jī)間接驅(qū)動(dòng)，是通過減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)/三爪萬向軸等部件，將電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞到輪對(duì)，形成驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)動(dòng)的力。這種傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，效率低、成本高、噪音大，故障多。永磁直驅(qū)則是：取消齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)/三爪萬向軸，永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩直接傳遞到輪對(duì)上。如果永磁電機(jī)采用抱軸式懸掛，軸盤制動(dòng)裝置就很難安裝在車軸上，所以永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架一般采用輪盤制動(dòng)、踏面制動(dòng)、電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)。而永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架的一系定位，目前主要是轉(zhuǎn)臂式定位和橡膠堆式定位。二系懸掛仍然有空氣彈簧，但是能不能取消抗側(cè)滾扭桿和抗蛇行減振器，這就需要進(jìn)行驗(yàn)證。

? ? ? ?相較于異步電機(jī)間接驅(qū)動(dòng)，永磁直驅(qū)的好處在于：發(fā)揮了永磁同步電機(jī)能在低轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩牽引、低損耗、重量低和體積小的優(yōu)勢(shì)，取消齒輪箱后的驅(qū)動(dòng)裝置的效率更高，減小了驅(qū)動(dòng)裝置的重量和體積，消除了齒輪箱工作發(fā)出的聲音，消除了維護(hù)齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)/三爪萬向軸的工作，消除了齒輪箱油泄露或廢棄造成的環(huán)境污染，而且永磁直驅(qū)使整車的重量下降了，列車運(yùn)行的磨耗和成本也都降低了。

? ? ? ?對(duì)于市域電動(dòng)車組，永磁間接驅(qū)動(dòng)的能耗比異步電機(jī)間接驅(qū)動(dòng)的能耗低11%，對(duì)于永磁直驅(qū)，這一百分比會(huì)變成15%（參考文獻(xiàn)：永磁同步電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 松岡光一（Koichi Matuoka）2006.11）。

? ? ? ?21世紀(jì)以來，對(duì)于永磁直驅(qū)技術(shù)，中車株洲所、中車青島四方、中車時(shí)代電氣、中車南京浦鎮(zhèn)、中車唐山和中車大同等也做了大量的工作，比如中車大同在2018年成功將一臺(tái)HXD2D型電力機(jī)車進(jìn)行了永磁直驅(qū)技術(shù)改造。這臺(tái)機(jī)車采用撓性疊片聯(lián)軸器和獨(dú)立軸控變流器進(jìn)行直驅(qū)。

? ? ? ?現(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)商用的永磁直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)品有（括號(hào)內(nèi)為負(fù)責(zé)牽引系統(tǒng)的公司）：JR東日本103系動(dòng)車組（東芝）、Syntegra轉(zhuǎn)向架（西門子）、15T型有軌電車（斯柯達(dá)）、青島城陽有軌電車、佛山南海有軌電車和佛山高明有軌電車（四方車輛）、徐州地鐵1號(hào)線列車（0103號(hào)車）（時(shí)代電氣）、蘇州地鐵3號(hào)線列車（0312號(hào)車）（江蘇經(jīng)緯）等。順便說一句：斯柯達(dá)和西門子、阿爾斯通一樣，也是工業(yè)領(lǐng)域的歐洲巨頭，除了經(jīng)營汽車（后來被大眾公司收購）、也經(jīng)營電氣、軌道交通設(shè)備、自行車，機(jī)床等。

? ? ? ?但是用在機(jī)車、城際列車和高速列車的永磁直驅(qū)技術(shù)還處在試驗(yàn)階段。尤其在高速列車方面，截至本專欄投稿日期，只有德國根據(jù)ICE3（BR403）的轉(zhuǎn)向架和牽引電機(jī)的技術(shù)規(guī)格，進(jìn)行過永磁同步直驅(qū)電機(jī)的試驗(yàn)，相關(guān)的成果由達(dá)姆施塔特理工大學(xué)的兩名研究人員發(fā)表。第一作者的姓名是Andreas Binder，他供職于該大學(xué)的電能轉(zhuǎn)換研究所（鏈接：https://www.doc88.com/p-6187672440014.html）。第二作者是T.Koch，他的姓名不好查。筆者查閱了ACM數(shù)字圖書館，發(fā)現(xiàn)達(dá)姆施塔特理工大學(xué)里姓名符合T.Koch的作者只有Thomas Koch。如果您能確認(rèn)第二作者的姓名，可以在評(píng)論區(qū)告知筆者。

? ? ? ?ICE 3安裝有16臺(tái)額定功率為500kW的鼠籠式異步電機(jī)（squirrel cage asychronous motors，和鼠籠式電機(jī)相對(duì)的是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)更高，已經(jīng)在交流傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展過程中被淘汰的繞線式電機(jī)），冷卻方式為風(fēng)冷，由齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩，每4臺(tái)異步電機(jī)由一個(gè)GTO（可關(guān)斷晶閘管）逆變器控制。在這種牽引方式下，牽引電機(jī)制造成本低，弱磁性能好。1997年到1998年，作者設(shè)計(jì)了兩種符合ICE3的技術(shù)規(guī)格的永磁同步電機(jī)，分為A電機(jī)和B電機(jī)。A電機(jī)為永磁體表面式（surface mounted）轉(zhuǎn)子電機(jī)，長定子槽；B電機(jī)為永磁體內(nèi)置式（buried）轉(zhuǎn)子電機(jī)，短定子槽。兩種同步電機(jī)的冷卻方式都是水冷，而且都采用更先進(jìn)的IGBT（絕緣柵雙極晶體管）逆變器進(jìn)行控制。

? ? ? ?兩種參與試驗(yàn)的永磁同步電機(jī)都采用撓性聯(lián)軸器直驅(qū)，一臺(tái)同步電機(jī)由一個(gè)IGBT逆變器進(jìn)行控制。兩種同步電機(jī)的額定功率都是500kW，額定轉(zhuǎn)速都是617rpm，最大轉(zhuǎn)速都是2110rpm，額定轉(zhuǎn)矩都是7700N·m，最大轉(zhuǎn)矩都是8600N·m，外徑最大值都是590mm，軸向最大長度都是900mm，極對(duì)數(shù)取12（2p = 24）。作者采用有限元法進(jìn)行仿真研究，認(rèn)定A電機(jī)有效質(zhì)量（active weight）為466千克，更輕，正弦供電下的總損耗更小，于是選擇生產(chǎn)A電機(jī)的樣機(jī)來進(jìn)行線路試驗(yàn)。

? ? ? ?在線路試驗(yàn)中，異步電機(jī)還是用齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng)，A電機(jī)通過柔性聯(lián)軸器抱在車軸上進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)。試驗(yàn)線是當(dāng)時(shí)尚未開通的法蘭克?！坡「咚俪请H鐵路——德國第一條速度等級(jí)是300km/h的鐵路，而且是客運(yùn)專線。當(dāng)然，這條線路當(dāng)時(shí)只有靠近法蘭克福的部分區(qū)段竣工，只能是德國鐵路公司提供線路數(shù)據(jù)來幫助模擬ICE3在這條新線的牽引和制動(dòng)。A電機(jī)通過IGBT逆變器來控制，電機(jī)在達(dá)到額定功率之后，在額定轉(zhuǎn)速下，逆變器采取PWM控制（了解相關(guān)理論可閱讀https://www.bilibili.com/read/cv19092225?spm_id_from=333.999.0.0），在最大轉(zhuǎn)速下，逆變器采取六步(six-step)控制。在總運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，異步電機(jī)模擬的能耗是19.5kW·h/km，A電機(jī)模擬的能耗是16.4kW·h/km，按列車運(yùn)行一年的能耗來看，A電機(jī)的節(jié)能效果是很優(yōu)異的。

? ? ? ?另外，德國鐵路公司還以技術(shù)研究為目的，在1997~1998年委托過相關(guān)的公司研發(fā)符合ICE3（BR403）的永磁牽引電機(jī)。它們分別是Starnbeng磁性電機(jī)公司研發(fā)的有源轉(zhuǎn)子式永磁同步牽引電機(jī)，和布倫瑞克科技大學(xué)（也就是布倫瑞克工業(yè)大學(xué)，舊文獻(xiàn)譯作“科技大學(xué)”）研發(fā)的永磁橫向磁通無源轉(zhuǎn)子式電機(jī)。兩種電機(jī)的額定功率都是500kW，最大轉(zhuǎn)速都是2300rpm，效率都達(dá)到94.5%，都可以安裝在ICE3的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上。臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了兩種永磁電機(jī)的額定功率和效率（參考文獻(xiàn)：永久磁鐵勵(lì)磁的牽引電動(dòng)機(jī)，T.Klockow）。

? ? ? ?筆者至今沒有見過ICE3型動(dòng)車組實(shí)裝抱軸式永磁牽引電機(jī)。總之，德方當(dāng)時(shí)的結(jié)論是永磁牽引電機(jī)和永磁直驅(qū)技術(shù)值得繼續(xù)研究。

? ? ? ?筆者認(rèn)為文獻(xiàn)《Permanent Magnet Gearless Traction Drive for German High Speed Train ICE 3》和《永久磁鐵勵(lì)磁的牽引電動(dòng)機(jī)》描述的永磁牽引電機(jī)不同，因?yàn)閮善恼旅枋龅挠来烹姍C(jī)的重量不同。

? ? ? ?將永磁直驅(qū)和軸箱內(nèi)置結(jié)合起來的轉(zhuǎn)向架，目前除了Syntegra被運(yùn)用在慕尼黑的地鐵列車，還有中車唐山的新型快軌列車所用的“弓系”轉(zhuǎn)向架（正在石家莊地鐵1號(hào)線列車裝車運(yùn)用）。

? ? ? ?筆者今年在國內(nèi)有關(guān)永磁直驅(qū)技術(shù)的推送底下見過這樣的評(píng)論：

? ? ? ?認(rèn)為永磁直驅(qū)不應(yīng)該往前發(fā)展，就像筆者曾以為德國發(fā)展速度等級(jí)只有250km/h的ICE4在技術(shù)上是開歷史的倒車，絕對(duì)是錯(cuò)誤的，但這些聲音也引出了減重問題。對(duì)于地鐵列車這種速度較低的軌道車輛，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的剛性抱軸式直驅(qū)就可以了。

? ? ? ?以Syntegra為例，它采用剛性抱軸式直驅(qū)，軸距是1.6米，輪徑是690mm/630mm，軸重是14噸，永磁電機(jī)的冷卻方式為水冷。它采用小直徑車輪，柔性構(gòu)架采用均衡梁結(jié)構(gòu)，側(cè)梁與橫梁采用鉸接結(jié)構(gòu)，軸箱內(nèi)置并和電機(jī)軸承相融合，這種輕量化設(shè)計(jì)是非常不錯(cuò)的?！肮怠鞭D(zhuǎn)向架也是抱軸式直驅(qū)。

? ? ? ?彈性抱軸式直驅(qū)也可以有，相比剛性抱軸式直驅(qū)，簧下質(zhì)量稍有下降，但是結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)子存在偏心，運(yùn)行過程中產(chǎn)生動(dòng)載荷，會(huì)限制車輛提速。

? ? ? ?對(duì)于高速列車，可以采用彈性架懸式直驅(qū)模型，電機(jī)和輪對(duì)間的聯(lián)軸器只負(fù)責(zé)傳遞轉(zhuǎn)矩，比如采用彈性懸掛空心軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，相比抱軸式直驅(qū)能顯著降低轉(zhuǎn)向架的簧下質(zhì)量。注意：聯(lián)軸器和聯(lián)軸節(jié)的結(jié)構(gòu)完全不同。

? ? ? ?減重只是發(fā)展永磁直驅(qū)技術(shù)要解決的問題之一。實(shí)現(xiàn)永磁直驅(qū)技術(shù)，宏觀上要做三項(xiàng)工作：直驅(qū)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、高轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、永磁直驅(qū)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

? ? ? ?從高轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)來說：由于速度等級(jí)為350km/h及以上的動(dòng)車組傳動(dòng)比較低，一般是2.5左右（CRH2C二階段和CRH3C二階段的傳動(dòng)比都不足2.5），永磁電機(jī)就要求有非常大的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的提升必然導(dǎo)致電機(jī)重量的提升，一方面宜將牽引電機(jī)進(jìn)行彈性架懸，一方面宜通過多極化設(shè)計(jì)、增加減重孔等方式對(duì)電機(jī)減重，一方面提高牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度?？赡苡腥苏f，我們能不能學(xué)新干線列車，通過在編組中提高動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的比例，來降低對(duì)牽引電機(jī)的額定功率的指標(biāo)要求？當(dāng)然可以！但是從維護(hù)成本來說，4動(dòng)4拖是比較理想的配置（某個(gè)知乎上的“日吹”對(duì)小輪徑輪對(duì)和動(dòng)力高分散的迷戀，那是他的自由）。再說冷卻：列車長時(shí)間運(yùn)行后，永磁電機(jī)可能會(huì)溫升過高，這就會(huì)引起牽引電機(jī)失磁故障和牽引電機(jī)軸承故障，需要通過冷卻來抑制這種溫升。當(dāng)傳動(dòng)裝置取消齒輪箱后，傳動(dòng)比下降到1，永磁直驅(qū)電機(jī)的轉(zhuǎn)速只有普通帶齒輪箱的電機(jī)的幾分之一，更要有顯著保證電機(jī)工作可靠性的冷卻結(jié)構(gòu)，就不宜采用僅有自帶同軸風(fēng)扇的冷卻結(jié)構(gòu)。強(qiáng)迫水冷是一種可行的冷卻結(jié)構(gòu)，因?yàn)镮CE3已經(jīng)實(shí)踐過。另外，筆者比較感興趣的是復(fù)合型冷卻結(jié)構(gòu)，它可以在使永磁電機(jī)的體積和重量均與轉(zhuǎn)向架適配的情況下，顯著改善永磁電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的冷卻效果。比如JR西日本公司開發(fā)的235kW永磁電機(jī)，它采用帶有內(nèi)部冷卻器的風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的熱量通過同軸內(nèi)風(fēng)扇傳導(dǎo)到冷卻器，經(jīng)過冷卻器冷卻后，向外輻射（參考文獻(xiàn)：軌道交通車輛用永磁同步牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，何思源，劉雄，李偉業(yè)，劉凡夢(mèng)）。

? ? ? ?筆者在瀏覽器上搜索適用于CR450的TQ800永磁同步電機(jī)，搜索結(jié)果總是說其“采用新型風(fēng)冷結(jié)構(gòu)”。但是，筆者搜索到了TQ800的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)——晏才松團(tuán)隊(duì)的開發(fā)一種永磁牽引電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)的資料，資料所提及的正是一種復(fù)合型冷卻結(jié)構(gòu)。筆者將該型結(jié)構(gòu)標(biāo)注于下圖。當(dāng)然，筆者不是相關(guān)領(lǐng)域出身，只能“外行看熱鬧”了（參考資料：一種永磁電機(jī)及其散熱控制方法，專利號(hào)為CN111697745A）。

? ? ?? 另外，從永磁電機(jī)控制來說，能否在既有的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上有所突破呢（直接轉(zhuǎn)矩控制的專利被ABB買斷了？）？或者從永磁電機(jī)變流控制來說，除了抑制永磁電機(jī)的反電勢(shì)，再看一個(gè)更直觀的東西——半導(dǎo)體。對(duì)于高電壓大功率變流裝置，GTO電力電子開關(guān)已經(jīng)過時(shí)了，Si IGBT（硅基絕緣柵雙極晶體管）電力電子開關(guān)也面臨性能發(fā)展的極限。通過提高半導(dǎo)體器件工作頻率實(shí)現(xiàn)牽引變流器體積重量減小、諧波水平和噪聲改善，一直是牽引變流裝備的重要發(fā)展方向。新的SiC MOSFET電力電子開關(guān)具有低損失和高溫動(dòng)作的特征，功率密度大，轉(zhuǎn)換效率高。由于SiC MOSFET是電子導(dǎo)電的單極器件，關(guān)斷過程沒有少子復(fù)合時(shí)間，開關(guān)速度僅取決于柵極輸入電容的充放電時(shí)間，所以開關(guān)頻率更高，將這種器件應(yīng)用在鐵道車輛的主電路系統(tǒng)，可降低牽引變流器和電機(jī)損耗，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)主電路系統(tǒng)節(jié)能化、輕量化。SiC器件作為最新一代寬禁帶半導(dǎo)體器件的典型代表，近5年來從材料特性、芯片工藝、封裝技術(shù)等多方面取得重大進(jìn)步，已經(jīng)逐步在工業(yè)、新能源以及軌道交通領(lǐng)域推廣應(yīng)用。蘇州地鐵3號(hào)線永磁直驅(qū)試驗(yàn)車就采用SiC MOSFET。雖然SiC器件在牽引系統(tǒng)輕量化、節(jié)能方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但其開關(guān)頻率高，在驅(qū)動(dòng)方面針對(duì)器件過電壓、過電流等保護(hù)，橋臂高頻串?dāng)_抑制，死區(qū)效應(yīng)補(bǔ)償?shù)刃枰攸c(diǎn)關(guān)注（參考文獻(xiàn)：我國鐵路機(jī)車／動(dòng)車組牽引技術(shù)現(xiàn)狀及展望，錢銘，宋永豐）。長客的董事長在受訪時(shí)談及CR450，也表示中車將“研制基于永磁牽引電機(jī)和高功率器件（SiC）的牽引系統(tǒng)，提升牽引鏈效率”。日本的SiC MOSFET廠商有三菱、日立，富士等，東芝在搞IGET，美國的SiC MOSFET廠商有Cree，我們的SiC MOSFET研制單位有鐵科院、株洲電機(jī)，株洲所等多家單位或企業(yè)。

? ? ? ?從直驅(qū)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)來說，如果將永磁直驅(qū)和軸箱內(nèi)置結(jié)合起來，轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)可以更緊湊，軸距就可以縮短。雖然軸距下降了，蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性會(huì)減弱，但是構(gòu)架的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小后，蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性又會(huì)增加，因此可通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、使轉(zhuǎn)向架的蛇行運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性保持在合理的范圍。而且，內(nèi)支撐永磁直驅(qū)轉(zhuǎn)向架具有良好的長大坡道和曲線通過性能以及輕量化水平，應(yīng)該說應(yīng)用前景非常好。對(duì)于高速動(dòng)車組，筆者還是傾向于一系采用轉(zhuǎn)臂式定位。

? ? ? ?周老先生的設(shè)想是，永磁直驅(qū)不算太復(fù)雜，因?yàn)槲覀冇幸欢ǖ难邪l(fā)基礎(chǔ)。如果不把牽引電機(jī)的質(zhì)量作為簧下質(zhì)量，可以用恒力彈簧，直接把電機(jī)掛到構(gòu)架上。如果我們用直線電機(jī)，把線圈鋪在線路上，車輛上只剩感應(yīng)板，也可以將車輛的重量降下來。

? ? ? ?第三是制動(dòng)。周老先生指出，“一戰(zhàn)”時(shí)的飛機(jī)沒有制動(dòng)，后來發(fā)展出盤片制動(dòng)，到現(xiàn)在全都是盤盤制動(dòng)。盤盤制動(dòng)用碳陶或者碳碳（制動(dòng)盤），重量低。如果像上面說的，車軸采用雙空心軸，就有希望采用盤盤制動(dòng)，將整車的重量降低8到10噸。

? ? ? ? 綜上，周老先生總結(jié)出新一代高速列車轉(zhuǎn)向架的一些個(gè)人的研發(fā)設(shè)想，其中的一系彈簧直接不要了，用側(cè)梁來代替，另外，“底部包覆技術(shù)是應(yīng)用感應(yīng)板”。

? ? ? ?筆者本人對(duì)周老先生這次報(bào)告的總結(jié)是，交通強(qiáng)國，鐵路先行。我們發(fā)展高速鐵路，首先在institution方面是有優(yōu)勢(shì)的，其次是技術(shù)儲(chǔ)備充足。高速鐵路的發(fā)展為我們創(chuàng)造了很多機(jī)遇，今年一些有關(guān)CR450的消息也足以使我們振奮。但是從更高的速度等級(jí)來說，高速磁懸浮有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，愿高速磁懸浮能和高速鐵路一樣，取得更多的發(fā)展成果！

? ? ? ?高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架技術(shù)——周殿買高工主題報(bào)告，總結(jié)完畢。

周殿買高工主題報(bào)告：@高速列車走行部技術(shù)微信公眾號(hào)https://mp.weixin.qq.com/s?t=pages/video_detail_new&scene=23&vid=wxv_2160561816656019458&__biz=Mzg5MjExMzY4Nw==&mid=2247485343&idx=3&sn=bc0623a645e9a05ca336e119e65ee606&vidsn=#wechat_redirect?