李偉業(yè)：中車專家引領(lǐng)軌道列車高效能動力革命
李偉業(yè)，襄陽中車電機技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、總工程師。長期從事軌道列車永磁電機基礎(chǔ)技術(shù)研究及推廣應(yīng)用工作，帶領(lǐng) 100余人團隊，運用多學(xué)科交叉理念，創(chuàng)新提出電—磁—力—熱—聲多物理場耦合理論模型和材料盡限設(shè)計方法，先后主持省部級科研項目３項，累計經(jīng)費1830萬元，核心參與５項國家項目，授權(quán)發(fā)明專利23項，發(fā)表論文33篇。獲湖北省科學(xué)技術(shù)進步一等獎、中國機械工程學(xué)會科技進步二等獎、湖北省科學(xué)技術(shù)進步二等獎、中國中車科學(xué)技術(shù)二等獎，以及中國電工技術(shù)學(xué)會科技進步二等獎。入選湖北省“青年拔尖人才”計劃， 享受湖北省政府特殊津貼，牽頭組建“軌道交通永磁牽引電機湖北省工程研究中心”，帶領(lǐng)團隊獲評“湖北省創(chuàng)新團隊”。研究成果應(yīng)用于全球首列350ｋｍ／ｈ 商業(yè)運營永磁高速列車、CR450高速列車以及北京、深圳等全國20余城市的地鐵項目。
解決軌道列車“跑得快”技術(shù)難題
“更高速度”是軌道列車發(fā)展的不懈追求，列車速度的提升受限于牽引電機功率密度。永磁電機轉(zhuǎn)子具有強磁性，須采用全封閉結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電機散熱效率低、功率密度提升困難，國際上僅法國阿爾斯通實現(xiàn)了320ｋｍ／ｈ永磁高鐵運行。為此，李偉業(yè)提出了融合結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形量和安全系數(shù)的多指標(biāo)結(jié)構(gòu)強度優(yōu)化設(shè)計方法，發(fā)明了一種多通道、內(nèi)外雙循環(huán)復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)，攻克了全封閉條件下永磁材料高溫失磁世界性技術(shù)難題。成功研制我國首款高速列車永磁電機，功率密度達1.1ｋＷ／ｋｇ，相比法國阿爾斯通ＡＧＶ永磁電機提升10％，實現(xiàn)永磁高速列車350ｋｍ／ｈ 世界最高商業(yè)運營速度，核心技術(shù)成果助力時速400公里CR450高速列車研制成功。由桂衛(wèi)華院士領(lǐng)銜的專家團隊評價“軌道列車永磁同步電機高功率密度設(shè)計技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平”。
攻克軌道列車運行“能耗高”技術(shù)難題
在軌道列車中牽引電機是“耗能大戶”，提升牽引電機運行效率對降低軌道列車能耗、實現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義。軌道列車牽引電機由低開關(guān)頻率逆變器供電，諧波豐富，且載荷復(fù)雜多變，導(dǎo)致電機諧波損耗大、效率提升困難。為此，李偉業(yè)構(gòu)建了低開關(guān)頻率供電、時空諧波交叉耦合作用下的諧波損耗精確計算模型，發(fā)明了具有諧波損耗抑制能力的磁路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了基于線路工況的全局損耗均衡匹配方法，有效提升了電機運行效率。研發(fā)的高速列車永磁電機額定效率≥97.9％，高于國外先進水平97.0％，綜合運行能耗下降10％；研發(fā)的地鐵列車永磁電機額定效率97.4％，高于國外先進水平96.5％，實現(xiàn)地鐵列車綜合運行能耗下降33.11％，單列車年節(jié)電超300萬度，在北京、深圳等全國28個地鐵項目批量應(yīng)用，節(jié)能效果顯著。
突破軌道列車運行“噪聲大”難題
牽引電機噪聲是軌道列車噪聲的主要來源之一，電機降噪對于降低整車噪聲、提升乘客舒適度具有重要作用。軌道列車永磁牽引電機電磁負(fù)荷高、運行速度高，在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實現(xiàn)低噪聲運行是學(xué)術(shù)界公認(rèn)的世界性難題。李偉業(yè)建立了電磁力波與結(jié)構(gòu)模態(tài)耦合作用下的電磁噪聲抑制方法，發(fā)明了基于BDF錯峰機理的非等距分布、鋸齒狀風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)，有效降低了電磁噪聲和氣動噪聲，實現(xiàn)高速列車永磁電機全域噪聲≤107ｄＢ（Ａ），地鐵列車永磁電機全域噪聲為 ≤106ｄＢ（Ａ），遠低于噪聲限值115ｄＢ（Ａ）。由丁榮軍院士領(lǐng)銜的專家團隊評價“永磁牽引電機降噪技術(shù)居國際領(lǐng)先”。
