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中年|合作创新，串起电机“葫芦娃”


“电机就像我们孩子一样 。 当我们用画笔在图纸上描绘出电机最初的设计雏形时 ， 就是它出生的那一刻 。 接下来 ， 我们会把它养大成人 ， 直到听到它搭载着火箭升空的消息 。 这一刻 ， 我们热泪盈眶 。 ”这是中国电子科技集团第二十一所电机事业部的电机设计师们的共同心声 。
中年|合作创新，串起电机“葫芦娃”
本文插图

从北斗一号开始 ， 一直到北斗三号 ， 这支团队在20年里坚持不懈 ， 参与其中 。 这支团队里 ， 既有经验丰富 ， 一路陪伴北斗走来的资深设计师；也有意气风发 ， 敢于挑战高难度创新要求的新锐设计师 。 他们之间团结协作 ， 共同养育出了北斗电机的7个“葫芦娃” 。
克服重重困难的“大娃”
“最初 ， 我是跟着老师开始感应子式永磁步进电动机的研发 。 ”现在已经是全国三八红旗手的张洪岩设计师回忆说 ， “当时提出的要求就很高 ， 中间的研发、改进、定型经历不少波折 。 ”
感应子式永磁步进电动机是北斗卫星能展开太阳能帆板的动力元件 ， 这就要求电机不仅体积小、重量轻、功耗小、出力大 ， 更要能平稳运行、可靠性高 。 与地面的情况不同 ， 太空中的电机面临剧烈的温差变化 ， 这又对电机金属材料的强度、随温形变及应力变化 ， 都提出了更为苛刻的要求 。

张洪岩选择了铝合金作为电机的机壳 ， 而不是一般的钛合金或是特种钢 。 这是由于铝合金重量轻、散热好、强度可靠 。 但铝合金在对抗温度变化时就没有那么给力 ， 很容易出现卡死的情况 。
从老师的手里接过科研接力棒 ， 到成为项目带头人 ， 张洪岩带领团队通过多种轴系配合方案的对比分析 ， 从结构、尺寸精度、零部件装配、轴承预载控制上设置上进行优化对比 ， 形成了一套成熟、量化的轴系装配工艺 。
而这套工艺所要求的加工精度是前所未有的 。 “我们给电机留下的气隙只有0.04毫米 ， 相当于人的头发丝的一半 。 ”张洪岩说 。 为了确保这样的精度 ， 她和团队伙伴们用放大镜一寸一寸地查找 ， 确保没有材料表面的金属毛刺会影响气隙 。 有时候 ， 看的时间长了 ， 一阵阵头晕目眩袭来 。 然而 ， 一想到北斗卫星对可靠性的要求 ， 他们就继续一丝不苟地坚持下来 ， 不放过任何一根毛刺 。

技术上的困难只是一方面 ， 还有设备的拦路虎 。 刚开始 ， 由于检测设备和加工设备的精度还不够高 ， 制作出来的100个电机齿轮里只有10多个能达标 。 面对困难 ， 张洪岩没有低头认输 ， 她带领团队对加工环节进行一项项摸索 ， 找出导致成品率低的各种问题 ， 再针对性地进行改进 。 同时 ， 二十一所还克服困难 ， 引入了高精度的齿轮加工设备和检测设备 ， 最终实现了自主加工齿轮和测试 ， 并使齿轮的成品率有了大幅度提升 。
从北斗一号、北斗二号到北斗三号 ， 感应子式永磁步进电动机是北斗电机“葫芦娃”开发最早、应用时间最长 ， 成为当之无愧的领头“大娃” 。
团队协作不断创新
在微特电机领域 ， 无刷电机逐渐兴起 。 这种结构简单的电机在汽车、航空航天领域有着广泛的应用 。 在北斗卫星上 ， 无刷电机的使用需求也越来越多 。 而一群年轻人的加入和大胆创新 ， 给二十一所北斗卫星电机研发团队注入了新的活力 ， 也造就了“葫芦娃”里各具特色的“小娃娃”们 。

“85”后设计师王永艳负责研制的两型无刷电机用于驱动卫星数传分系统的激光粗指向机构 ， 是北斗三号导航系统在瞄准和跟踪目标时的关键元器件 ， 对产品的技术指标要求极为严苛 ， 尤其要求转矩波动控制在2%以内 ， 一般电机为5% ， 给研发人员带来了很大的挑战 。
让人感动的是 ， 承担此项目时王永艳刚刚怀孕 ， 正是需要修养的时候 。 但她为了不影响加工进度 ， 将怀孕的事隐瞒了下来 。 “时间紧、任务重 ， 我实在是离不开 。 ”她回忆起当时做决定的心情 ， “领了任务就一定要做完 。 而且在我们团队里 ， 挺着大肚子干活的女设计师们很正常 。 ”王永艳不仅在加工过程中紧盯着每一道工序 ， 还与工人一同绘制线切割图形 ， 最终确保了电机的顺利诞生 。


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