英飞凌代理商新世纪福音战士新剧场版:序 这部电影中最高潮的屋岛作战,为了保证试做型阳电子炮的超高压放电,动用了全日本的电力,可以说这场作战成败的关键在于超导电力与存储系统。
超导技术在很多人的印象里还停留在科幻片与实验室阶段,但是技术实用化的速度越来越快,很多技术已经从科幻片中走进了现实。
超导磁储能系统(Superconductor Magnetics Energy Storage)
2014年2月,住友电工的世界最大级别5千安超导电缆已经运行了1年半的时间。 这种材料采用钇、钡、铜等制成,实验中电缆没有发现劣化等现象,证实了其耐久性可达30年以上。古河电工能源与系统研究所副所长向山晋一说:“研究阶段可以说已经结束。今后要做的,是逐一攻克成本等实用化道路上的个别课题”。现在,超导电缆的价格大约是传统电缆的10倍左右。该公司将以开发高效量产技术、使1条电缆可通过更大电量以节约线材等,力争使超导送电的价格向传统电缆看齐。
超导电缆的电阻的确为零,但维持超导状态需要在液氮的循环过程中对其进行不断冷却,这就需要使用冷冻机和泵。而冷冻机和泵会耗电,因此,严格来说,输电损耗并不为零。
因为超导输电需要让液氮循环,所以一般采用的是平行设置往返两条电缆的方式。但考虑到远程使用和设置的自由度,采用多层构造的保温管,设计出了可让液氮在一根保温管中往返的构造。
除此之外,超导技术在汽车方面也有很多进展,前一段时间,住友电气工业展示了配备超导马达的试制车。
超导试验车
配备超导马达的丰田皇冠试制车,制造费用约折合10万美元,在85km/h的车速下,液氮冷却可以维持2小时。
住友电气工业是重要的汽车线束制造与光纤通信电缆制造商,从1960年开始进行超导研究。该公司表示,争取10年内将超导电机搭载到业务用车。
该公司此次试制配备超导马达的电动汽车的理由是,在以线性马达车等铁路车辆为首,超导电缆及船舶用超导马达等逐步迈向实用化的情况下,让人们知道超导的应用其实离现实生活非常近。
超导电动机及其冷却系统
爪极型直流超导马达,定子采用超导线圈,转子采用铜线。另外,定子的超导线圈中虽然可通100A以上的电流,但考虑到安全因素,目前最大只通到40A的电流。超导线圈采用的是该公司已上市的铋(Bi)类线材“DI-BSCCO”,总长240m,线材尺寸为宽4mm×厚0.2mm。
马达上部配备有容积4L的液态氮容器,用来冷却定子,以产生超导状态。利用4L液态氮,可在超导状态下行驶2小时左右。超导线圈由热电偶和电流传感器监控,可以在温度上升破坏超导状态前,切断供电。
在发动机部分配备马达
此次的原型车为丰田汽车的“Comfort”。在拆掉发动机后空出的部分设置了马达,并使其与手动变速器连接起来。马达的输出功率为31kW(3000rpm时),外形尺寸为直径约300mm×长400mm。电源由12个12V的铅蓄电池串联而成,电压提高到了144V。由于电动机在转速很低的状态下也具有扭矩,因此试运行时,将手动变速器固定在了5档上(图3)。
首先配备于业务用车
住友电气工业表示,超导马达用于船舶动力正在接近实用化。预计在陆上运输领域也存在需求。希望今后将在混合动力车、插电式混合动力车及电动汽车等电动车辆中配备超导马达,以实现马达的小型化及低电压化。
关于超导马达的实用化,该公司表示在使用频率不高的乘用车进行配备还为时尚早,不过将力争10年内能够配备于大巴等业务用车。如果是业务用车的话,可以设想出这样的行驶模式:暂时不安装冷冻机,而是配备可供行驶一天所需的冷却用液态氮。将来冷冻机改进后,小型冷冻机将达到能够配备于乘用车的尺寸,便利性也将得到提高。
另外,超导电机与配备液氢的氢燃料电池车可以说是完美搭配,液氢取代液氮,可以进一步降低电机温度,提高承受电流。在目前技术条件下,利用液态氮冷却,只能通200A左右的电流,而利用液态氢使其冷却至20K(-253℃),则可以通高达1000A的电流。这样,可以进一步减小马达尺寸,简化整车结构,提高输出功率。
本文改编自 日经技术在线