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鄭州大學八旬教授鄧隱北 潛心20年研究電動汽車初獲成功

來源:中國文化新聞網 責任編輯:小洋 人氣: 發布時間:2018-09-06
摘要:鄭州大學八旬教授鄧隱北 潛心20年研究電動汽車初獲成功
鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  鄭州大學機電工程學院原院長鄧隱北教授

  這個傾注了我近20年心血的項目,在歷經數百次反復實驗、經過5次大的升級改造后,終于獲得了初步成功。”9月2日下午,在河南省鄭州市高新技術產業開發區一個企業總部大樓內,年逾八旬的老教授、鄭州大學機電工程學院原院長鄧隱北告訴記者。

  這個項目,就是先后獲得了5項國家專利的電動汽車用外轉子雙凸極永磁(DSPM)輪轂電動機,鄧隱北教授研制成功的2臺PMSM輪轂電機,在經過近兩年的實踐運用中,各項指標正常、性能良好,達到了節能、環保、高效的目標。

  身材單薄、面容消瘦、穿著簡單的鄧隱北教授,因為長期患有白內障眼疾,在接受記者采訪時,需要不停的擦拭眼晴,在談到這個項目的研發成功,將會帶來巨大的社會效益時,他喜悅的心情溢于言表。

鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  鄧隱北教授(右)和他的工作助手、項目組成員、河南匯德電氣股份有限公司總經理唐慶偉

  鄧隱北教授的工作助手、項目組成員、河南匯德電氣股份有限公司總經理唐慶偉告訴記者,電力驅動是未來汽車的發展方向,輪轂電機技術的最大特點就是創造性的將動力、傳動和制動裝置整合到輪轂上,實現了新能源汽車發動機、變速機構的一體化,既可減少80%的傳動部件,減輕30%的自身重量,又可極大程度提高電池能效,延長了續駛里程,是一個利國利民的好項目。

  獻身電力科技工作一甲子,獲得國家專利50余項

  1937年6月出生的鄧隱北教授,自1961年從華中理工大學電機工程系畢業、并當年參加工作以來,先后在中朝合辦云峰發電廠擔任助理工程師,河南大學外語系電化教研室主任、工程師,黃河大學科研教務處副處長兼電教中心主任、高級工程師,鄭州大學機電工程學院院長、教授。

鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  可以說,近60年來,鄧隱北教授的工作一直都圍繞在電力科技工作方面,正是這種專業、專注的工作態度,使他取得了豐碩的成果,發表科研論文900余篇,獲得國家專利50余項。

  自1963年始,鄧隱北教授翻譯了英、俄、日、德、法等五國文字的科技論文及實用先進技術累計900余篇,200多萬字,先后發表在本專業的30余種全國核心期刊上。

  鄧隱北教授還多次赴加拿大、日本、美國等國家和地區進行學術訪問、技術合作與交流,參加“第16屆國際電磁技術學術會議。”

  鄧隱北教授還受聘擔任中國電機工程學會河南院校聯合分會常務理事、中國水利工程學會河南省水力發電專委會副主任、河南省水利廳水電公司技術顧問,以及河南省科委高新技術專家、機電評審組副組長等職務。

  早在1960年代,鄧隱北教授在東北電力系統工作期間,因參加對蘇聯機組的質檢和索賠,為國家挽回經濟損失20余萬元(當時面值)。

  2001年9月,他主持并完成省科技攻關項目“JFY19—02永磁汽車發電機”的研制,又一次確認該成果屬國內領先水平。

  2008年3月至2011年2月,他受聘河南森源電氣股份有限公司(主板上市公司),任技術顧問,參加省自主創新資金項目《兆瓦級風電成套設備研發及產業化》的立項及評審,獲批經費300萬元。

  2012年,鄧隱北教授在廣東和河南兩家公司,負責風光互補供電系統中的永磁風力發電機設計及樣機制造,向國家知識產權局申報并授權了《伺服電機及永磁風力發電機》有關的實用新型與發明專利5項。

鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  這期間,他還發表《水電站微機實時監控系統》、《稀土永磁同步電動機》、《高能超導發電機》、《風力發電、太陽能》等論文500余篇,并獲得省、國家級優秀科技論文的多項獎勵。

  2013年至2014年,鄧隱北教授與廣東力好科技有限公司共同研制了《雙定子單轉子的無鐵芯風力發電機》2臺,已經投入實際運用。

  2018年,81歲的他還為河南“匯德電氣”和江西“森陽科技”兩家公司,研制了PMSM輪轂電機2臺樣機;為廣東“力好科技”和江西“誠正稀土”兩家上市公司的院士工作站承擔了PMSM電動汽車用輪轂電機的研發任務。

  老驥伏櫪志在千里,潛心研制電動汽車用輪轂電動機

  作為一個與電力科技打了半個世紀交道的科技工作者,鄧隱北教授認識到,以煤炭為主要能源的第一次工業革命,以石油和內燃機為代表的第二次工業革命,都給當時汽車的發展帶來了質的飛躍,現在第三次工業革命方興未艾,在發展過程中,新能源、自動駕駛等汽車相關的關鍵詞成了最近幾年的熱點話題。

鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  隨著汽車工業的快速發展,居民的收入水平不斷提高,購買力逐漸增強,對汽車的需求也不斷增加,汽車產業在帶來社會進步的同時,也消耗了大量能源,影響環境和生命健康,目前,節能、環保、減排已經成了汽車行業最熱門的詞匯,汽車行業也面臨著節能環保的強大壓力。

  在長期的工作實踐中,鄧隱北教授認為,電力驅動是未來汽車的發展方向,電力驅動將以解決新能源汽車成本、能耗、污染等問題,而具有廣闊的發展空間。

  眾所周知,對傳統汽車而言,離合器、變速器、傳動軸、差速器乃至分動器都是不可或缺的,而這些部件不僅重量不輕,讓車輛的結構更為復雜,同時也存在定期維護和故障率的問題。

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  如果采用電機直接驅動輪轂,那就可以大幅度減少整個傳動、制動等系統部件,使車輛結構更加簡單,同時提高了整車的傳動效率,節省了空間、減輕了重量。

  輪轂電機技術又稱車輛內裝電機技術,它的最大特點就是將動力、傳動(轉速、變速)以及制動、能量回收裝置與輪轂結合在一起,高度集成為一體,達到節能、減載的高效率化。

  輪轂電機具備單個車輪獨立驅動的特性,故無論是前驅、后驅、還是四驅形式,都能較輕松地實現;可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉,實現類似履帶式車輛的差動轉向,即所謂差速控制。

  隨著新能源汽車的發展,不少汽車都采用電力驅動的方式,減少尾氣排放和污染。而且可以用于提供起步、急加速的助力以及剎車時的制動力。同時,在新能源汽車領域還可實現能量的回收和利用等。

鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  輪轂電機必將成為電驅動汽車的終極解決方案,創造性的將動力、傳動和制動裝置整合到輪轂上,變中央式驅動為分布式驅動,省掉了傳動軸、差速器等傳動部件,實現了新能源汽車發動機、變速機構的一體化,既可減少80%的傳動部件,減輕了30%的自身重量,又可極大程度提高電池能效,延長續駛里程。具有高效、節能、輕量化、小型化等諸多優點。

  輪轂電機的另一特點是能解決低底板、而且是大通道。整個車輛內部通道寬敞,沒有發動機占位。由于是低底板,人的上下就能大流量,非常便捷。同樣是一個12m車,如果是低底板的大客車,能提高運行效率至少20%,對于我們最后1km來說,也即是一個大的智能環保的交通。

  就是在這樣的思想動機的支配下,鄧隱北教授從1998年開始,就開始了這個項目的研究。

  為了做好油電混合式輪轂電動汽車研制,完成好設計、制作、融資、立項等等工作,充分發揮好各類專家、工程技術人員的作用,他們成立了“油電混合式輪轂電動汽車研制項目組”,鄧隱北教授擔任項目總技術負責人,成員包括來自鄭州大學、河南工業大學、湖南大學等高校,以及河南匯德電氣股份有限公司、江西森陽科技股份有限公司、汕頭伺科科技有限公司、河南視通網絡技術有限公司、河南科誠節能環保檢測技術有限公司等企業。

  項目組的宗旨是,了解國內外較先進的汽車制造技術,研制成功輪轂電動機,用于汽車制造技術上,開發出適合我國國情的油電混合型汽車,并形成系列產品,適合各類人員和行業使用。

  歷經千辛萬苦,輪轂電機研制終獲多項國家發明專利

  在接受記者采訪時,鄧隱北教授思路清晰、表述簡明、邏輯嚴密、語言流暢、語氣誠懇,讓我們對這位孜孜以求、81歲高齡的科學家肅然起敬。

  以鄧隱北教授為主要工作人員的項目組,認真研究了國內外電動汽車的發展情況,和輪轂電機在汽車工業上的應用。

  早在1900年,德國保時捷就首先制造出前輪裝備電機的電動汽車,在20世紀70年代,這一技術在礦山運輸車等領域得到應用;國內也有自主品牌汽車廠商開始研發此項技術,2011年的上海車展展出的瑞麒X1-EV電動車就采用了輪轂電機技術。日本、美國等廠商對此研發較早,包括通用、豐田在內的汽車巨頭都對此技術有所涉足。

鄭州大學八旬教授鄧隱北,潛心20年研究電動汽車用輪轂電機初獲成功

  荷蘭將在2025年全部禁止生產、銷售柴油車和汽油車; 德國到2030年干脆不允許傳統內燃機汽車上路;《中國制造2025》、尤其是最近出臺的《節能和新能源汽車技術路線圖》,輪轂電機技術已被列入重點突破的關鍵項目之一。

  這一切均在表明:低碳化、信息化、智能化已將成為未來汽車技術的發展趨勢,新能源汽車取代內燃機汽車勢在必行,其勢不可擋。作為新能源汽車,純電動汽車動力傳動系統終極解決方案的輪轂電機技術,也必將迎來前所未有的利好,并在中國新能源汽車的配套市場贏得極大的機遇。

  他們先后到過湖南大學電氣工程學院、華中科技大學電機工程系、以及華科大的國家重點電機實驗室,還有首次將DSPM(雙凸極永磁電機)應用于風力發電和汽車輪轂電機的東南大學等全國知名高校(現均為國家雙一流大學,包括鄭州大學)并和權威電機教授一起進行調研、請教和討論。提出了用DSPM這種獨特的結構型式作為電動汽車用于直接驅動的輪轂電動機。

  與此同時,他們課題組的主要技術骨干,在參閱了國內、外大量有關輪轂電機資料的基礎上,與鄭州大學電氣工程學院齊歌博士等對輪轂電機初步確定的設計方案進行了多次的計算機仿真(模擬試驗),結果顯示,他們的初步設計基本滿足國家有關電動汽車運行的指標要求或處于容許的指標范圍以內。

  由于沒有足夠的科研經費,課題組的全體成員都本著一個共同的原則:少花錢多辦事,力求節省開支,把錢用在最需要的地方。

  他們在與湖南大學電氣學院4位博士和1位博導共同討論電機的結構設計時,對方提出制作樣機必須首先提出設計方案,一個方案包含全部加工生產圖紙的最低費用是5萬元。他們經過慎重考慮,沒有依賴外單位,一切獨立自主、群策群力、發揮本身優勢,結果在一個月的時間內完成了這一關鍵的初步設計任務。

  在湖南大學出差期間,湖大校內的聚賢賓館是專門接待校外人員住宿的地方,每晚的房價為每天280元,他們就到學校外面住進了價格低廉每天50至80元的小旅店,也有人寧愿多次換乘公交車、住在遠離湖大的親戚家。

  在江西贛縣公出時,為解決輪轂電機大量需要的釹鐵硼磁鋼,借助于贛州誠正稀土新材料股份公司的高性價比磁鋼優勢,利用工廠的生產、加工條件,制作樣機零部件并組裝成功。從來不住當地的高檔賓館,而是選住在縣內的30至50元一天的小旅店或公司的集體宿舍,為樣機的制作節省了大量的公出費用。

  在國家知識產權局的熱情推薦下,還發文邀請了課題負責人及第一發明人鄧隱北教授,參加了在北京舉行的第十一屆中國科學家論壇,會上將他們研究的“電動汽車用外轉子雙凸極永磁輪轂電動機”作為論壇的推介交流成果。

  他們第一次申報的實用新型專利是:電動汽車用雙凸極永磁輪轂電動機,專利號為ZL201320520701.9,從初審合格并批準授權用了不到一年;接著,他們又申報了該項目的發明專利,獲得批準,專利號為ZL201410528108.8。

  在采訪最后,鄧隱北教授告訴記者,盡管輪轂電機的研制過程異常艱難,可以說困難重重,但我們整個研發團隊信心百倍,堅定地邁步在崎嶇坎坷的科研道路上。

  鄧隱北教授就像一只排空而上的鯤鵬,翱翔在科技創新的碧空中。

責任編輯:小洋
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