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写在改版前夜的话   新的一期《新电气》就要和读者见面了。它很新,在走过了四个春秋后,它重新披上了新装。   在过去一千四百个日日夜夜里,它严正以待,跟踪了研究所取得的每一项成就,记录了科研人员探求真理的思想轨迹,展示了…… 详细内容 >>
 
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  岁月如歌

电工研究所微电机研究组的建立/ 韦文德
作者:韦文德  日期:2008-04-29     【背景色 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色) 】  【字体:
 

早在1956年,中央就拟成立原子能工业部和原子能工业设计院,指定地质部、科学院和各工业部分分别担负有关任务。1961年,根据国际形势的发展,周恩来再次明确提出:要集中力量,突破国防尖端,争取三年到五年过关。与此相应,科学院组成新技术局,电工所也组成二部,主要负责国防军工项目的研制。我所党委根据院党组书记张劲夫提出的“任务带学科”的办院方针,打算在二部内组建微电机研究组。不同型号的微电机可用于火箭、导弹的自动跟踪控制,也可用于原子能反应堆的远距离操作控制。

 

     我服从命令“改行”

当时我只是一个思想单纯、渴望工作的热血青年。19567月刚从上海交通大学电力工程系输配电专业毕业后,分配到中国科学院长春机电研究所电力研究室(我所前身)。学校毕业设计论文题目“远距离高压输电”。195712月底,留学苏联,学的亦是围绕和我国未来长江三峡大发电站相配套的“远距离高压输电”专业。回国时,回到了北京电工研究所筹委会。由于建设长江三峡大发电站的项目后延,我被分派到西安进行电弧加热器研究。

                          图:60年代韦文德

1960年底,正当我们第一次欢庆加热器喷出电弧时,我收到调令,把我从西安抽调回北京,分配给我了一个新任务——组建微电机小组,研究和制造国防军工尖端武器用的各种微电机。这个任务于我有些突然,实话实说,面对电机虽不是门外汉,但却不太专。和我同一届分配来所的上海交通大学同学中还有正统电机系的毕业生。让我组建电机研究组,大家都很不理解。还有人在我办公桌边的墙壁上贴了一副讽刺对联:“墙上芦苇,头重脚轻根底浅;山间竹笋,嘴尖皮厚腹中空”,嘲笑我不懂电机。我压力很大,深感自己有抢了人家位置之嫌。党委刘子固副书记、林沁贤所长先后找我谈心,我都是顾虑重重。可听林所长的语气,好像已经是所领导研究过的不容更改的决定。后来才知道,原来从事国防军工建设必须保密,而我恰恰是党员。

林所长懂得,让一个思想上有顾虑的人干工作,是不容易干好的。过了几天,他叫我跟他去三里河院部见科学院领导,分别见到了党组书记张劲夫和副秘书长裴丽生。张劲夫和蔼地说:“新中国要挤身于世界强国之列,必须要有自己的两弹一星(导弹、原子弹和人造地球卫星),这些国防项目中要用到微电机,我们就交给你们电工研究所了。”副秘书长裴丽生亦是和蔼地讲:“党组书记张劲夫说的很明确,你们电工研究所要研制微电机,而且这话是在接见你时的场合下说的,这是科学院领导寄于你的厚望。”

此后,副秘书长裴丽生又找过我一次,还是那样和蔼地问我:“你想通了没有!如果你始终认为,你干不合适,你推荐谁来干合适?你推荐不出来,那就自己来干”。又等了一回儿他继续说:“其实,现在是在打国防科技仗,党员亦同样应该站出来,冲锋在前,勇挑重担,你就该站出来挑这个担子,现国防科委五院提出导弹火箭项目中用的微电机和人造地球卫星项目中用的微电机各一个,要科学院帮他们研制,我们就交给你们电工研究所了。”等了一回儿,副秘书长裴丽生还是那样和蔼地补充说:“这是一个新科题,也是一个难题,即使用金钱,不用说去买实物样机,连图纸资料都买不到,只能自力更生,中国科技工作者自己研制,研制中须要买材料和仪器设备时,院里有经费支持你。”我被领导的谆谆教诲感动了,最后我眼睛含着眼泪,双手紧握院领导的手说:“我来干,全心全意干,保证干好!”

于是在196112月,我带领着电工所一帮新人一起组建了微电机研究组。新中国微电机事业就这样在电工所正式开始了。

 

     基准电压发电机初样问世

   我们最开始接到的任务是远程火箭和导弹用的基准电压发电机。所领导派罗振文同志和我直接联系,并和微电机用户见面。洽谈之后,我分轻重缓急,先选择“导弹火箭项目中用的微电机”来攻关,名为“基准电压发电机”。这个电机的要求很苛刻:电机的外形和几何尺寸要限定在直径36mm以下;电机结构一定要使用永磁转子,并且要求电机发出正弦电势信号。

   科技创新谈何容易,困难总是接踵而来。首先遇到的是电动势幅值的测量问题。通过理论分析和调研,我们采用能在均匀气体中产生正弦波分布磁场的圆柱形二级转子。前苏联的俄文文献资料中记载的二相发电机用的是凸极永磁转子。本机发出是功率很小的二相正弦波电动势,用常规电压表在测量基准电压是不合适的;而电子管电压表虽内阻很大,但测量精度差,亦不能用。紧要关头,本单位测量仪器仪表研究室主任那兆凤帮我找来小量程的、0.5级的静电电压表,其内阻为无穷大,这才及时解决了电动势幅值的测量问题。

紧接着而来的是二相电动势90度的矢量角的测量问题。我在科研试验中发现和创造了一种新方法。仍用0.5级的静电电压表,将基准电压发电机中的一相,改用截面减半细线,绕成匝数加倍并中心抽头的单相绕组,便制成相角互为90度的三相发电机。它有三个幅值相等的线电势,若线电势不等,便知90度相角误差不为零。后经基准电压发电机使用单位的多位专家学者讨论,准许应用本方法来计算“相角度测量精度误差”。

   如何适应苛刻的使用环境也是需要面对的难题。一般民用,工,农业用电机从生产厂家,经过野战公路运输,颠簸到营业销售部门卖出去,实行包修就可以了。当我第一次听到基准电压发电机使用单位说的那些苛刻使用环境时都楞住了,几乎认为找不到这样的环境试验条件和设备。

环境试验中有几件至今记忆犹新的事。一开始面临要进行“-100的低温试验”。当时我从德国期刊资料中查看到,德国能生产“-100的低温试验设备”。但外汇、时间都不等人了。我就提出问题:电机放的位置,是直接露天放,还是放在壳内?后经电机使用单位的多位专家学者讨论,改为只做“-60的低温试验”。

低温试验项目是测量电机轴的起动力矩。真要做低温试验时又出现了新问题:只要一开低温试验设备的门,低温试验条件就马上被破坏了。怎么办?我想啊想!终于想出了一个巧方法。在电机轴端左右二边,分别挂一根在轴上按各自的绕向缠绕多圈的细线,一根细线挂砝码,另一根细线的末端打一个死扣套在细熔断丝上。然后,将又短又细的熔断丝两端固定住,并用两根导线接到低温试验设备外面。这时砝码的重量完全吃在熔断丝上,电机轴是不会转的。当“-60的低温试验”满足技术条件要求后,就从外面加上几伏电源,使熔断丝熔断,看电机轴端挂的砝码下降不下降。看到下降了,就说明基准电压发电机的“-60的低温试验”合格。

轴承润滑油也是个问题。电机用的材料,除轴承润滑油之外,全是各种金属。金属不怕冻,但轴承润滑油怕冻。因为我曾经在苏联列宁格勒(俄罗斯彼得堡)的-40的低温气象下工作过,生活过,知道一般从市场上采购来的轴承润滑油,在气温下降不到- 60时就结成冰了。所以,我事前立项,申请了科学研究经费,委托石油工业部石油科学研究所,研制用于-60的低温下可靠工作的轴承润滑油,并及时提供了此种轴承润滑油。

此外,环境力学试验也是一难题。环境力学试验主要介绍振动、冲击和离心加速度试验中出现的问题和解决问题的办法。因为要做这些环境力学项目试验的是一种发电机,并且要求被试机器处在工作运行状态,所以还需另外找一个电动机拖动着它做。原以为考虑很周到,我一下子就准备了三种不同类型的电动机,来对拖发电机:一组作振动试验,一组作冲击试验,一组作离心加速度试验。不料,试验进程中发现三种不同类型的电动机都通不过试验,只能重新设计电动机。

从学校的书本知识与工作后的实践知识结合,才真正懂得很多道理是共通的。我们从直流电机可逆性联想到交流同步电机也应该是可逆的,交流同步发电机可以反过来做同步电动机用。根据此原理,我们想了很多办法,终于改制出一种电动机,空载起动成功了。

接着做负载环境力学试验,又出现了不能保证次次都能成功起动的新问题。于是又想了一招:用音频信号发生器,和经过功率放大器放大后,构成了输出可变频率的单相电源;自制了一个可变容量又能通过电功率的电容箱;然后用导线将两者连接成电容分相的环境力学试验中用的电源;最后人工操作,频率由低往高分级调,边调频率边调电容,我们将基准电压发电机的转速调至工作转速,这时,全部环境力学试验就可做了。

基准电压发电机全部试验合格后,在电工研究所展览馆楼二楼阳边方形办公室,召开了鉴定会。最后结论:按时保质保量完成任务;技术先进;电气技术性能指标-正弦波形精度已超过苏联同类电机产品的性能指标;以后可推广批量生产,供军工用。(此后军工部门的物资部转交上海微电机厂生产。)所长林心贤及时向院党组书记张劲夫做了汇报,没过几天,所长陪同张劲夫亲临我所实验室(展览楼二楼),观看基准电压发电机的演示。

图:林心贤与电机

 

领导关怀

   在北京电工研究所组建了微电机研究组之后,一直受到了院领导的关心和支持 。在1961年,科学院将开过国际工业展览会后留在北京的法国生产的精密仿形车床和国产的万能工具机床,调拨给我所工厂。为发展微电机事业需要,院领导特批相当于18万人民币的外汇购买日本的有力矩测量仪等。

    中国科学院第一任院长郭沫若,在中国科学院的一次院务会议上,听到电工研究所研制成功了超过苏联同类电机水平的基准电压发电机消息后,非常高兴,他要亲眼看看这个电机。于是党组书记张劲夫的秘书李克,就打电话给我,问:“有多余的发电机吗?郭沫若院长要一个基准电压发电机,放在他的写字台上亲眼看看。”我马上回答,做过全部环境力学试验的有,你要一个、二个都行。他放下电话,就来了。拿了一个基准电压发电机,回到三里河院部。此电机当年被评为中国科学院重大成果。这是中国科学院北京电工研究所得到的第一个中国科学院重大成果。

过了不到几年,苏联发射成功了世界上的第一颗人造地球卫星,此时我才领悟到原来在导弹,火箭和航天领域,苏联的科学技术,在当时世界上是第一流的和领先的。

    鉴定会开了,基准电压发电机亦交付使用单位使用去了, 我感到高兴的是我没有辜负科学院院领导对我的期盼和信任,我很好地完成了任务和我组建成了微电机研究组。

 



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