李偉業(yè)：中車專家引領軌道列車高效能動力革命
李偉業(yè)，襄陽中車電機技術有限公司副總經理、總工程師。長期從事軌道列車永磁電機基礎技術研究及推廣應用工作，帶領 100余人團隊，運用多學科交叉理念，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計方法，先后主持省部級科研項目３項，累計經費1830萬元，核心參與５項國家項目，授權發(fā)明專利23項，發(fā)表論文33篇。獲湖北省科學技術進步一等獎、中國機械工程學會科技進步二等獎、湖北省科學技術進步二等獎、中國中車科學技術二等獎，以及中國電工技術學會科技進步二等獎。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”，帶領團隊獲評“湖北省創(chuàng)新團隊”。研究成果應用于全球首列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。永磁電機轉子具有強磁性，須采用全封閉結構，導致電機散熱效率低、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)提出了融合結構應力、變形量和安全系數的多指標結構強度優(yōu)化設計方法，發(fā)明了一種多通道、內外雙循環(huán)復合冷卻結構，攻克了全封閉條件下永磁材料高溫失磁世界性技術難題。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)華院士領銜的專家團隊評價“軌道列車永磁同步電機高功率密度設計技術達到國際領先水平”。
攻克軌道列車運行“能耗高”技術難題
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頻率逆變器供電，諧波豐富，且載荷復雜多變，導致電機諧波損耗大、效率提升困難。為此，李偉業(yè)構建了低開關頻率供電、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撲結構，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荷高、運行速度高，在全轉速范圍內實現(xiàn)低噪聲運行是學術界公認的世界性難題。李偉業(yè)建立了電磁力波與結構模態(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、鋸齒狀風扇葉片結構，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）。由丁榮軍院士領銜的專家團隊評價“永磁牽引電機降噪技術居國際領先”。
