第296章 悬浮的定子（2/2）
首先映入眼帘的，是一个银白色、大约一元硬币大小的金属圆盘，厚度不过几毫米。
圆盘表面蚀刻出极其精细的花瓣形放射状沟槽，密密麻麻，肉眼粗略估计有几十个“花瓣”。
仔细看，每个“花瓣”状的沟槽里，都紧密地排列着比头发丝还细的漆包铜线，构成了精密的绕组图案。
绕组的走线异常复杂，显然经过精心设计，这应该是定子。
而在定子上方大约一毫米的空中，悬浮着一个更小的圆柱体，转子。
转子呈陀螺状，中间略鼓，两端稍尖，表面是暗沉的金黑色，像是某种金属。
它就那么静静地、稳稳地悬停在定子上方，没有任何物理接触。
“这……这是悬浮的？”谢凯瞪大了眼睛，几乎以为自己眼花了。
老陈的脸上焕发出一种近乎神圣的光彩，他小心地接通旁边的电源，调节了几个粗糙的旋钮。
只听一阵轻微的、高频的“嗡”声响起，极其微弱。
那枚悬浮的陀螺状转子，竟然开始缓缓旋转起来！
起初很慢，然后逐渐加速，越来越快，很快变成一片模糊的金黑色虚影。
但它始终稳稳地保持在定子上方那个位置，没有丝毫下坠或偏移的迹象。
“我的老天……”宋颜教授倒吸一口凉气，凑到最近处，死死盯着那旋转的虚影和下方精密的定子绕组。
吕辰只觉得头皮一阵发麻，心脏剧烈地跳动起来。
无刷直流电机？平面电机？磁悬浮电机？在这个年代，竟然有人用手工的方式，做出了这样一个原理验证模型！
“怎么做到的？”吕辰的声音有些干涩。
老陈激动地解释，语速很快：“原理其实……其实说起来也简单。定子绕组做成特殊的分布，通电后产生旋转磁场。转子是永磁体，跟着磁场转。关键是悬浮！”
他指着定子绕组图案：“我把绕组分成好几组，不光产生旋转的力矩，还同时产生一个向上的、托举的力。通过调节各组绕组的电流大小和相位，理论上就能让转子既转起来，又不掉下去。”
“但问题就出在这个‘调节’上！”老陈的语气转为苦恼，“要让转子稳稳悬浮，不上下左右乱飘，也不乱抖，需要根据转子实际位置，瞬间调整各组绕组的电流。这个检测、计算、反应的速度要求太高了！我用分离元件搭的电路，反应慢，不稳定，稍微有点干扰，或者转子负载一变，它就晃悠，甚至掉下来。现在这个模型，是在非常理想、静止无扰动的条件下，才能勉强悬浮旋转。”
他指着旁边木盒里那块布满电子管、继电器和飞线的控制板，苦笑道：“就这，已经是我能搞出来的最好电路了。要想真正能用，需要更快的检测元件、更灵敏的放大电路、更复杂的控制算法……我实在没辙了。厂里也觉得我这个想法太玄，不实用，不给更多资源。”
宋颜教授已经绕着工作台走了两圈，眼中精光闪烁：“检测转子位置……可以用霍尔元件，或者感应线圈检测磁场变化。快速计算和反应……这需要专用的控制电路，将来甚至可以用集成电路！”
他立刻看到了关键：“这不仅仅是悬浮，这是无刷直流电机和磁悬浮轴承的结合！陈师傅，你这个想法，价值巨大！如果成功，这意味着电机可以完全无机械接触，没有摩擦，没有磨损，理论寿命极长，转速可以做到非常高，维护需求极低！”
老陈连连点头：“对对对！我就是这么想的！没了轴承摩擦，转速就能上去！也没了磨损粉末污染环境，特别干净！”
吕辰从最初的震撼中冷静下来，思维飞速运转。
这种电机一旦成熟，应用场景将无比广阔：精密机床主轴、高速离心机、飞轮储能、甚至……未来光刻机的工件台和掩模台驱动！那需要的是纳米级定位精度和极高的运动速度，无摩擦、无迟滞的磁悬浮驱动，几乎是理想选择。
但是……
他的目光落在那个高速旋转、金黑色的转子上。
“陈师傅，这转子用的什么永磁材料？”吕辰问。
“铝镍钴。”老陈答道，“最好的那一小撮了，磁力还算可以，但……不够强，而且温度升高了磁力掉得厉害。”
吕辰的心沉了一下。果然。
“制约这个电机性能的，恐怕不只是控制电路。”吕辰缓缓说道，语气严肃，“更根本的，可能是转子的磁体材料。”
他想到了未来的钕铁硼永磁体，那是在八十年代才被发现的“磁王”。
在1962年，主流的永磁材料是铝镍钴、铁氧体，性能与钕铁硼相差甚远。
“铝镍钴的磁能积有限，温度稳定性也一般。”吕辰看着老陈，“如果想把这种电机做小、做精、做强，做到真正实用，必须要有性能跃迁的新型永磁材料。否则，控制电路再精巧，也像是用软弓射重箭，事倍功半。”
老陈愣了一下：“吕辰同志，你说到根子上了！我也觉得这磁铁差点意思，可咱们现在能用的就这些……，新材料，那得是材料研究所的事了。”
宋颜教授也从技术狂热中冷静下来，沉吟道：“小吕说得对。这是一个系统性问题。电机设计、控制电路、永磁材料，三者必须协同突破。”
他看向老陈，又看看吕辰和谢凯：“陈师傅，你看这样如何？我们红星所，全力协助你们解决控制电路问题。我们以你这个模型为基础，先不追求完美的悬浮，而是‘分步走’。”
“第一步，我们先做一个有轴的无刷直流电机原型。转子还是用铝镍钴，但我们给它加上机械轴承，先专注于实现精确的电子换向和转速控制。这一步，验证控制算法的可行性，把电路做稳定、做可靠。”
“接下来，我们尝试半轴或混合悬浮。比如，用一个机械轴承主要承受轴向力，用磁悬浮控制径向自由度，降低摩擦。这一步，积累磁悬浮控制的具体经验。”
“最后，才是完全无接触的全磁悬浮电机。每一步的成功，都为下一步奠定基础，降低风险。”
老陈连连点头：“好！这个法子稳当！一步一步来！”
宋颜教授点头：“关于新型高性能永磁材料的研究，回去后我立刻向所里汇报，建议将其列为重点预研课题，尽早开始探索。”
他总结道：“两条腿走路。控制电路和系统集成，我们与电机厂联合攻关。永磁材料，我们依托‘星河计划’的全国协作网络，发起攻坚。只有材料和系统双双突破，这个宝贝，才能真正变成驱动未来精密工业的强劲心脏。”
合作意向，在这个堆满杂物的车间小隔间里，以最务实的方式确定了。
下午，他们与电机厂技术科进行了一次简短的正式会谈，将上午与老陈达成的合作意向进行了通报，并敲定了初步的联络机制和资料交换方式。
厂领导对此表示支持，承诺为老陈的后续研究提供必要的条件。
傍晚，孙干事将三人送到西安火车站。
“宋教授，吕工，谢工，这次真是让你们见笑了，也多谢你们看得起老陈那个怪想法。”孙干事诚恳地说。
“不，孙干事，我们受益匪浅。”宋颜教授郑重道，“请转告陈师傅，我们回去后立刻开始工作。期待很快能带着初步的控制方案再来西安。”
“一定带到！”
汽笛长鸣，开往武汉的列车缓缓驶离站台。
西安古城墙的轮廓在车窗外逐渐后退，最终融入暮色。