福州西门子数控系统代理商 操作人性化稳定度高

上海西齐机电设备有限公司

公司主要从事工业自动化领域设备的研发、销售、维修和承接自动化工程及技术服务等，集产品销售、自动化控制工程、设备维修为一体，销售西门子PLC、触摸屏、变频器、SITOP电源、数控系统(840D、802S/C、802SL、828D?801D)、伺服数控V20/V90/V80V60、软启动、备件等各系列产品。
我们在价格上有较大优势,更注重售后服务，现有大量现货销售，欢迎您来电咨询。?



本公司所有销售中产品均为西门子原装正品，质保一年，假一罚百！?



?企业主要业务经营范围：
??????为工业企业提供智能制造整体解决方案顶层设计咨询和规划服务；
??????西门子软启动一级代理商
??????为工业企业数字化工厂产线设计、建设、互联互通等提供专业的产品、技术和服务。
??????为工业企业提供远程数据采集、监控、调试运维及工业大数据平台解决方案和服务。
??????为工业企业和政府提供电气自动化控制、传动整体解决方案及项目集成、实施应用。
??????为工业企业提供西门子工业软件及数字化工厂解决方案和实施服务。
??????为工业企业提供西门子自动化控制、网络通讯、变频电机、低压元器件、智能仪表等电气控制、传动产品及高、中、低压、西门子8PT配电产品、能源集团自动化等产品、技术和服务。
??????为工业企业智能装备层面提供自主知识产权的自动导引车、RFID、传感器、数据采集智能网关、低压配电柜、智能配电柜及电抗器、滤波器及快速布线端子板等产品。
监测电气化公路受电弓
西门子正在开发自动监测受电弓的系统。这个系统最初是为电气化公路上行驶的电动和混合动力卡车而设计的，采用摄像头和传感器来检查受电弓工况，防止接触导线损伤。电气化列车有时使用类似但更加复杂的系统。




图中所示为德国Gro??D?lln电气化公路延长测试段上的行驶场景。
电气化公路系统是西门子专为繁忙的货运路线而开发的低排放解决方案。电动和混合动力卡车利用受电弓，从高架导线获得电能，这样一来，它们在行驶过程中几乎不排放任何废气。电气化公路上行驶着众多车主的车辆，尤为重要的是对受电弓进行监测，以防止因高架导线受损而致使道路封闭。电气化公路系统是一套廉价的紧凑型系统，可以沿道路广泛部署，还可以同时检测车辆是否得到授权。在不久前举办的2014年度?Innotrans贸易展上，西门子推出了这套解决方案，并演示了如何将之用于电气化列车。


不论是在卡车还是列车上，受电弓都会在运行过程中发生磨损。特别是碳接触片，会因与高架导线接触而磨损。如果未能及时检测出已磨损或新近受损的接触片，那么，凹槽、裂痕或不均匀磨损等会导致接触问题，从而损坏高架导线的接触导线。极端情况下，高架接触导线甚至可能断裂。




这个系统最初是为电气化公路上行驶的电动和混合动力卡车而设计的，采用摄像头和传感器来检查受电弓工况，防止对高架接触导线造成损害。电气化列车有时使用类似但又复杂得多的系统。
特殊摄像头监视接触片


该系统通过两种方式监测受电弓：摄像头监视接触片的碳表面；特殊算法评估磨损程度或初发损伤。一旦各种系统提供了足够的测量数据，该解决方案也将尝试预测碳接触片的更换时间。这样一来，便可以根据磨损状态进行维护，尽可能延长接触片的使用时间。此外，传感器将记录高架接触导线的垂直偏转。据此可以推断出接触导线承受的压力。如果受电弓对接触导线施加的压力太大，那么，碳层和高架接触导线都会产生过度磨损。如果压力太小，接触则会断开，并且可能发生电弧，这也会对连接两侧构成应力。


该系统设计独到，可以安装在高架导线的电线杆和桥上，以便沿着道路在尽可能多的地点进行测量。这样就可以得出更多关于高架导线状况的信息，譬如，高架接触导线的悬挂情况。就电气化列车而言，火车站或车辆段入口都是进行测量的合适位置。受电弓工况数据会被发送至控制中心、维护工程师或卡车上的车载装置。目前，西门子正在其电气化公路试验场运行这套监测系统，并优化自动分析功能，包括评估接触片的过程。此后，公司计划制造出一个功能齐备的原型。

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印度的“摇钱牛”
令乳品工厂更加高效和高产的新技术将让印度的数百万奶农增收。


印度西部古吉拉特邦的Karanjveri镇终年炎热干旱，尘土飞扬。在火辣辣的阳光炙烤下，气温高达50摄氏度，酷热难熬。37岁的Kaushikaben?Deshmukh和她的丈夫以及16岁的儿子和15岁的女儿生活在这里的一个部落社区里。她家养了8头奶牛，每个月通过向村里的牛奶合作社供应约1,650升鲜奶，可以净赚2.5万卢比，约合460美元。对于短短10年前还没有土地、曾为雇农的Deshmukhs而言，这是一笔巨额财富。


马哈拉施特拉邦和古吉拉特邦的小镇和村庄里广泛流传着这样一种说法。数以千计的家庭都要感谢“瓦尔萨德县合作社奶场联合有限公司（Valsad?District?Cooperative?Milk?Producers’?Union?Ltd.，简称Vasudhara）”为他们带来了固定收入，帮助他们改善了生活条件。



Vasudhara合作社从周边地区收购鲜奶，并借助全自动设备加工生产琳琅满目的乳制品。
从1973年开始营业，Vasudhara下辖370多个村庄合作社，覆盖了约10万户奶场和奶农。这些村庄合作社不仅向奶农收购牛奶，而且帮助他们在牛奶生产中使用新技术，实施专业化管理。在位于Alipur、Nagpur和Boisar等地的Vasudhara乳制品加工厂，这些牛奶不是被包装销售，就是被进一步加工制成诸如酸奶、低脂凝乳、奶酪、白干酪、印度奶酪（奶油干酪）、黄油、冰激凌或印度酥油（已除去杂质的黄油）等乳制品。据印度国家奶业发展委员会（NDDB）发布的数据，全国消费的所有牛奶中只有35%左右经过加工，所以乳品加工业还有很大发展空间。


NDDB发起的“洪流行动（Operation?Flood）”计划是全球规模最大的农村发展计划之一。印度成为全球最大的牛奶生产国，该计划被誉为功不可没。1970年启动的这个计划的目标是增加牛奶产量，提高农民收入，向消费者提供价廉物美的牛奶。1990年，Vasudhara与另外12家合作社共同成为了古吉拉特邦合作社牛奶营销联盟（GCMMF）的正式成员。GCMMF是印度最大的食品营销组织，在Alipur、Boisar和Maharashtra等地均开办了工厂。



Vasudhara乳业公司Boisar工厂的总经理Darshan?Mehta表示，“我们不止是为了盈利，同时也是为了向奶农提供可靠的收入。这听起来有点陈词滥调，但只有当奶农富裕起来，我们的业务才能蒸蒸日上。”如今，Boisar工厂每天要向印度的金融重镇孟买供应30万升牛奶。


Vasudhara生产的乳制品均以流行品牌“Amul”销售，必须始终如一地符合GCMMF制定的高质量标准。合作社的竞争对手既有大型私营乳制品企业，也有小规模地方乳制品厂，因此，它必须坚持不懈地投资于效率更高的生产过程。自动化设施是其提高效率的重要途径之一——在这方面，西门子发挥了举足轻重的作用。



西门子提供的全集成自动化解决方案贯穿部署于Vasudhara乳业公司的各个经营环节。从奶罐接收站，到牛奶加工、包装和交付，该技术将生产线上使用的所有硬件和软件合为一体。归功于TIA博途，Vasudhara乳业公司能够安全地运输牛奶，可靠地管理奶罐，追踪材料流动情况，同时一以贯之地满足产品技术规范要求。一个专为满足牛奶加工过程的要求而量身定制的过程控制系统，为乳制品企业的经营提供了最先进的数字工具。从清洁和分离脱脂乳和乳脂，到设定脂肪含量、巴氏杀菌、均质化、消毒和冷藏，加工过程中涉及的每一道工序都通过联网仪表设备进行控制。


质量创造效益。与此同时，每一罐牛奶都要接受14道质量控制检验。变质或脂肪含量低于规定的牛奶将被拒收。奶农也乐于提供高质量牛奶，因为牛奶收购实行了按质论价政策。利用条码标识符，收奶站的自动化设备可以评估单个奶农供应的牛奶的脂肪含量，然后在24小时内将相应金额的款项打入该奶农的银行账户。而先前的系统只能按月结账。



西门子工业自动化集团南亚地区负责人Bhaskar?Mandal说：“西门子有一个部门专门负责打造满足食品和饮料行业要求的解决方案。过去15年来，该部门提供的解决方案已经成为印度乳制品行业不成文的标准。得益于我们的技术，Vasudhara乳业公司已经降低了经营成本，确保了更加稳定的产品质量，并且能够灵活扩张产能。消费者和奶农都能从这些进步中受益。”?Darshan?Mehta补充道，“拜自动化技术所赐，我们节省了资金。然后，我们将节省的资金再投资于扩张产能和对加工设备进行现代化改造。同时，我们能够生产出足够多的牛奶，以满足整座城市的需求。”


在“2015之旅”项目下，Vasudhara乳业公司打算在不久的将来将其产能扩张至110万升/天。对于该公司，对于印度的千百万户奶农，这都将是一段了不起的成功传奇。


Bijesh?Kamath

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无碳渡轮
西门子携手挪威的Fjellstrand造船厂，开发出全球第一艘电动渡船，用于车辆的跨海峡摆渡。这艘将于2015年投入运行的电动船不会排放任何二氧化碳，这在一定程度上是得益于挪威的电力构成。


仿佛一条巨鳄，这个庞然大物悄无声息地朝岸边缓缓靠拢。它张开数米宽的“血盆大口”。突然，一阵引擎轰鸣打破了这片宁静，车流人流从中涌出。Odd?Moen是西门子挪威的一名船舶解决方案销售工程师。看着眼前这一幕，他的嘴角露出了满意的微笑。如果一切按计划顺利进行的话，到2015年初，这个利用电动渡船在挪威的峡湾两岸往返运送乘客和车辆的愿景将成为现实。这艘渡船几乎不会发出任何声音，更绝对不会造成任何排放，将是全球第一艘同时也是唯一一艘同类渡船。



全球第一艘电动渡船将于2015年在挪威的锁格纳峡湾投入运行。它将能运载360名乘客和120辆汽车，并且不排放任何废气
Moen指出，“一个多世纪以来，曾出现过不少采用电池作为动力源的纯电动潜水艇。由此我们联想到，为什么不将这种传动系统技术用于在水面上航行的船舶呢？”早在1999年，就有专家沿着这条思路进行研究和开发，但在那个时候，所需技术对市场而言依然过于超前，Moen回忆道。然而，从那以后，技术取得了长足的进步，生命周期评价问题已经变得越来越重要。事实上，正是该项目在环境方面的优势，使之博得了负责监管全国航道的挪威交通部的鼎力支持。


两年前，挪威交通部开展了一项竞赛活动，向全国征集最环保的渡船设计。挪威交通部宣布，优胜者将获得锁格纳峡湾地区Lavik村与Oppedal村之间的摆渡航道的经营特许权。目前，在这条摆渡航道上航行的仍然是以柴油为燃料的船舶，但其特许执照将于2015年到期。挪威交通部决定采用低噪声、低排放的船舶，以尽可能减轻对如田园诗般优美的周边环境的干扰。


Moen解释道，“我们携手Fjellstrand造船厂和船东Norled，沿着一条老套的思路，开辟出一片新天地。我们各展所长——Fjellstrand造船厂充分运用了其在建造高能效船舶方面的知识，西门子则发挥我们在电动推进系统方面的技术专长。”其结果是一个举世无双的拥有无出其右的环保性的尖端解决方案。“正是凭着这一点，我们才最终说服了挪威交通部的官员，”Moen如是道。


合作的结晶是一艘全电动渡船，它将每天往返这个宽6公里的峡湾34次，每趟航行需用时20分钟左右。这艘长80米的渡船将配备两台输出功率为450千瓦的锂离子电池电源电机，运行时，将由其中一个电机提供动力。这些电池的合并蓄电量高达1,000度（kWh），足以在两个峡湾渡口之间往返数趟。电量用完后，需要更换电池。


Fjellstrand造船厂和西门子的工程师想出了一个简单的办法来解决渡船电池的续航距离问题。Moen解释道，“我们想在每趟航行之后在码头为电池充电。”然而，渡船经营者只能在乘客和汽车下船的10分钟内进行充电。


问题是，该地区的电网性能相对较为薄弱，因为其设计初衷是仅向几个小村庄供应电力。Moen解释道，“在短时间内从中压系统消耗如此大量的电力为渡船电池充电，将造成该区域内的所有家庭的洗衣机停止运行。显然，我们不能对当地居民做这样的事。”


因此，西门子的专家计划在每个码头安装一个锂离子电池，以用作缓冲器。这个蓄电量达260度的装置将在渡船停靠期间向其输送电力。然后，该电池将缓慢地从电网重新获取电力，直至渡船再次回到码头时，趁着乘客下船的空挡为电池充电。充电站将被安置在一个报刊亭大小的小小建筑物内。夜间，当渡船停止工作时，其电池将直接从电网充电。这个解决方案既简单又巧妙。Moen表示，“在当时的条件下，这是建造并运行电池动力渡船的唯一可行的方法。否则，我们将不得不扩建整个电网，但这种项目耗资巨大，因此是不可能的。”


环保电力构成。这艘新渡船杰出的环境友好性能不只归功于它的传动系统。当然，它的电机几乎是在默默无闻地工作，并且不会燃烧任何矿物燃料。它们也不会产生任何污染物。相形之下，在同一航道上航行的传统渡船每年要消耗约100万升柴油，排放出2,680吨二氧化碳和37吨氮氧化物。


尽管如此，实现这种积极的环境平衡的真实原因是电力构成。Moen说：“该地区使用的电力全部来自水电站。因此，这艘渡船使用的电力比柴油更便宜。这也意味着，这艘渡船连一克二氧化碳也不会排放，不论是直接排放还是间接排放。”


项目专员也采用了新的渡船设计方法。要知道，与大多数电动汽车不同的是，这艘渡船是完全从新设计的电动船舶。这一点对其重量的影响尤为显着。尽管其电池重量达10吨，并且能够承载360名乘客和120辆汽车，这艘渡船的重量将仅为传统渡船的一半。这是因为它将完全采用轻质铝材来建造，而不是通常用于建造船舶的钢板。这艘渡船的铝质结构具有良好的耐蚀性，这也意味着它不要求用于保护钢质船舶免受腐蚀的特殊涂层。Moen说，其强健的铝质船体的维护要求将低得多。这也降低了渡船的运行成本。此外，这艘渡船的设计者精心挑选了市场上能效最高的系统。当这艘渡船在2015年投入运行时，它将配备诸多技术尖端的设备，如精密的LED灯和换热器等。


Moen认为，现在已经到了开始挖掘电动船舶的巨大潜力的时候。他说：“仅挪威就有50条适于航行电池动力渡船并能盈利的航道。我们预计，今后5年，电池的效率将显着提高，价格也会便宜得多。”他同时也指出，挪威人非常热衷于创新。


在这方面，现年54岁的Moen亦不例外，他每个星期骑电瓶车上班三次，冬季喜欢玩单板滑雪。然而，虽然他满腔热情地追求进步，Moen也喜欢做事情一以贯之。譬如，他已经在西门子效力达30年之久。他还经常泡在自家的车库里，亲自动手维修老爷车。至少，这些汽车依然被允许保留它们的内燃机。


Florian?Martini


电动船：早已有之




轻声低吟的电动船已经哼着轻柔的调子在湖泊、河流和峡湾上航行了很长时间。大概130年前，西门子在柏林市中心的Spree河上试验了其打造的第一艘电动船。这艘电动船旨在充当某种水上出租车，以解决这座国际大都会在1886年时面临的交通问题。Elektra（左图）能够以14公里/小时的速度运载25名乘客。25年后，一艘名为“Akkumulator号”的电动小船开始在上巴伐利亚的K?nigssee（王者之湖）（中图）湖面上运载乘客航行。西门子出品的这艘电动船长12米、宽2米，可以承载38名乘客。这艘电动船的船体和船舱均采用红木制成。动力来自铅酸蓄电池，续航距离为100公里。1965年，当西门子在爱尔兰根研究中心附近的一个水塘，揭开欧洲第一艘以燃料电池为动力源的电动船（右图）的神秘面纱时，电动船迎来了发展高潮。
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随需获取信息
随着机器乃至整座工厂变得越来越复杂，维修服务提供商和现场技术人员需要获取专门的信息。西门子正在开发未来的维修服务模式，以最大限度地提高效率。




西门子的研究人员正在开发用于诊断和维修复杂系统的新工具。图中，技术人员的视野中出现的是三维信息。
这是生产经理的梦魇：装配生产线突然停止运行，电子系统发出此起彼伏的报警声，所有设备统统失灵。需要进行快速危机管理，因为停产的每一分钟都会导致收入损失。任何一家企业都承受不起这样的停工，特别是如果它面临着全球竞争，不得不以最高效率和很短的交付周期制造出产品。因此，维修服务行业的主动维护是一个快速增长的市场。


西门子早已涉足这个市场。譬如，当供电企业向西门子购买燃气轮机时，它也可以签订针对其独特需求量身定制的服务合同。然后，西门子将负责进行定期检查、维护工作，处理任何与技术相关的紧急状况，同时保持设施完全正常运行。客户则可以高枕无忧。Bruno?Ratkovic是位于慕尼黑的西门子公司标准与规程部门开展的“西门子服务尽展其能”计划的项目管理负责人，他解释道，“我们不再只是向客户提供组件；我们还提供确保其设备正常运行的服务。”


之所以能够提供这种水平的服务，在很大程度上要归功于智能化产品。配备了计算机智能和传感器的复杂系统，如燃气轮机，可以持续不断地提供关于其当前运行状态的数据，从而得到全天候监测。通过互联网，服务中心的技术专家可以利用这些信息来远程诊断故障和支持客户，譬如，帮助确保及时更换缺陷组件。


所有这一切还将带来另一个计划之外的好处。随着时间的推移，从安装在世界各地的设备收集的数据将构成一个庞大的信息库，表明诸如哪些组件在什么时候、什么地点、什么负荷条件下表现出不正常情况。通过分析这些数据，西门子将获得宝贵的经验信息，从而精确预计特定组件的磨损和使用寿命。这些数据也为提供增值服务——换句话说，立足所积累的知识为客户创造长期价值的服务——奠定了基础。






从本质上讲，这是一个收集数据，借助功能强大的软件来分析数据，并根据分析结果开发个性化服务的过程。许多行业都呈现出这种朝着“大数据分析”——亦称“数据黄金”——发展的趋势。这一领域的专家已经在讨论一场将在服务行业掀起的革命。他们认为，不只是向客户销售产品，而是为客户提供符合其独特需求的量身定制的解决方案的补充型服务，将是未来一个快速增长的重要市场。因此，企业正日益从有形商品的制造商变身为同时提供产品与服务的机构。


西门子也在施行这种被称为“服务化”的战略转型。譬如，西门子研究人员正在一个名为“2025年备件物流未来图景”的计划之下，开发交付替换部件的创新服务方案。这里仅举一例为证，他们已开发出一个可让客户就像在亚马逊上网购一样，随时随地订购各式各样产品的门户网站。目前，这个流程还只是一个美好的构想，但到2025年，它将可以像下面描述的这样运作：在工厂中，一个系统组件在其集成式传感器的帮助下，发现其或许即将发生故障，并发送有关报告。于是，维修服务人员利用移动终端给这个组件拍照。一个专门的应用程序将自动登记所涉及的究竟是哪一个组件并将其物料编号发送给服务中心。然后，服务中心将安排交付适当的替换部件。Ratkovic解释说，“这样一个流程有助于在适当的时间将适当的部件运送至适当的地点。”


理想情况下，工厂可以提供所需的替换部件。但如果它不能提供，则可以利用激光熔化技术快速生产出该部件。最后，维修服务人员将在客户的生产设备例行关闭期间——如夜间，送达并安装替换部件，以确保连续生产。根据Ratkovic的构想，整个流程仅需一天时间。他说：“客户将在10秒钟内检测出问题，他将在一款应用程序的帮助下在3分钟内订购适当的替换部件，我们将在10个小时内生产出成品组件，并在24小时内完成安装。”


备受瞩目的增强现实。位于新泽西州普林斯顿的西门子美国研究院的研究人员，正在探索服务行业更长远的未来。譬如，科学家Terrence?Chen和Gianluca?Paladini正在研究可以实时将信息叠加到现实世界的技术（增强现实），从而帮助技术人员在复杂的环境中找到目标设备并执行维修。其思路是，利用云计算基础设施，出现部件故障的设备可以请求帮助。利用连接至该云计算系统的平板电脑或数据眼镜，技术人员能够在虚拟世界里检查该设备，存在问题的目标部件将被突出显示。该部件的维修记录以及上一次执行维修的技术人员留下的评注等信息也将出现在该技术人员的视野中。此外，如果该技术人员要求专业协助，那么，他可以与场外专家共享这些数据，以获得分步协助。未来的这种分散式的廉价数字化服务蕴含着无限潜力。


Michael?Risel
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提高功率密度
电机诞生于150年前。现在，西门子正完全从头开始，重新设计适用于电动汽车的新型电机。西门子此举着眼于提高功率密度。


这听起来就像是发明家的梦想：一台几乎可以将能量百分之百转换为动能，平稳地加快车辆行驶速度的电机，其外形竟如此之小巧，因此无需发动机舱，而只要安装在轮轴或车轮上。然而，这并非梦想；采用电机而非内燃机提供动力的汽车已经快要将之变成现实。


西门子工业电动汽车内部系统业务部的开发负责人Karsten?Michels博士表示，“电机堪称完美的动力总成。”尽管如此，开发电机不是件容易事。虽然西门子迄今已拥有约150年的电机制造历史，但绝不可能随随便便将一款现货供应的工业电机安装到已经投产的汽车上。汽车制造商的要求十分苛刻，电机必须适于通过高度自动化的生产流程，安装到成千上万辆汽车中。这样的电机必须具备很高的输出功率，同时又要尽可能地轻巧。它们还必须实现尽可能最高的运行效率，并且哪怕在极端温度波动条件下也能保持正常运行。


决定应当将哪个开发目标列为重中之重，取决于汽车制造商独一无二的需求。就像汽油和柴油引擎一样，电机也有多种不同类型。目前，汽车中使用的几乎每一款电机都要么是电励磁异步电机，要么是永励磁同步电机。较之于具备同样输出功率的同步电机，异步电机的重量和体积增加了10%到15%左右，因而其功率密度相对略低。然而，异步电机的战略优势在于其不要求永磁体，因为电流的流动本身就形成了磁场。不需要永磁体就意味着不需要稀土金属如钕。这样一来，制造异步电机的企业就不必依赖于稀土金属的主要供应国中国，同时也无需担心关键材料价格飙升。


异步电机的一个特有特征是，当转速很高时，其扭矩下降幅度大于同步电机。对于未来的异步电机，主要目标是进一步提高其功率密度。譬如，研究人员正致力于采用具备更好的磁性和机械性能的新型金属薄板来制造电机，以及优化其散热系统。同燃烧引擎不同的是，电机的最高输出功率比平均输出功率高得多。譬如，一台50千瓦电机可以轻而易举地在短时间内产生高达120千瓦的功率。这种“电动增压”特性的持续时间长度在很大程度上取决于所用散热系统的类型。如今的电机都包裹着一层水外套。更好的散热方法或许是直接在电机内部吸收额外的热量。而在旋转的电机中蛇形盘绕水管的想法，并不像听起来那么危险。Michels说：“我们执行的电机试验表明，可以在电动汽车中做到这一点。”?异步电机将受益于这种方法，因为这能更有效地为其载流转子散热。




Furtive?eGT采用的电机具备刷新纪录的效率。Tilo?Moser和Franz?Wagner正在试验床上对其动力总成进行性能检验。
高达近97%的效率。毫无疑问，永励磁同步电机是性能最优的电机。其能效已经接近于97%。在同步电机中，转子的运动总是与定子形成的磁场保持精确一致，这意味着不会产生转差率。其电损耗也低于异步电机。因此，只要能最大限度地减少其稀土金属使用量，这种电机就能赢得开发工程师的青睐。实现这一点的途径之一是，利用能够在部分负荷下像永磁电机那样运行，同时亦能利用磁场的单独励磁满足较高输出功率要求的混合型电机。


电动汽车内部系统业务部不仅想要开发新的电机技术，他们也想优化整个动力总成。其目标是，通过针对汽车的要求，改良成熟的工业传动系统技术，开展客户定制项目。用于将电池输出的直流电转换为电机运行所需的交流电的换流器，特别适合这种开发方式。换流器还为储蓄电机在发电机模式下工作时将制动能量转换而得的电能创造了可能。Michels指出，“在这一点上，工业应用与汽车应用的要求差距甚至比对电机的要求差距还要大。”


首先，电动汽车所配备的沉重的电池，令每一公斤重量和每一升容量都成为了一个主要问题。汽车换流器的使用寿命约为8,000个小时，比工业换流器的使用寿命短，并且汽车换流器必须既能承受低温，又耐得住酷热。工业换流器通常采用风冷散热，但汽车应用所需的功率密度只能靠水冷解决方案来实现。Michels解释道，“不管怎样，工业换流器都为我们打下了很好的基础，特别是就控制准确度和总体精确度而言。我们还能充分发挥西门子多年来在调节多轴机床方面积累的广博的电机控制技术专长。”


当电动汽车内部系统业务部在开发适于大规模用于电动汽车的动力总成的同时，慕尼黑西门子中央研究院（CT）的Tilo?Moser博士也在试验动力总成技术的局限性。Moser是Furtive?eGT的动力总成的开发者之一。这辆由法国Exagon公司制造的电动汽车，已经在赛道上展示了这个凝结着他的无数心血的动力总成的非凡性能——实现了高达300千瓦的输出功率和500牛米以上的扭矩。这样的性能归功于安装在后车轴上的两台电机，而燃烧引擎若要实现类似的性能，则需要一台大型8缸汽油引擎。动力单元的最高限速为250公里/小时，这并非由于它不能以更快的速度推进汽车，而是因为这样做能延长电池的使用寿命。


开始时，Moser和他在西门子中央研究院的同事将其完整的电动动力总成装配到一辆原型车上。这辆汽车高达2.6千瓦/公斤的功率密度令Exagon公司深为震撼，因此该公司请西门子为这款已经投产并计划于2013年底发布的汽车开发组件。


现在，电动汽车内部系统业务部与西门子中央研究院正在密切合作，Moser担任技术项目经理，Franz?Wagner博士则负责监管整个项目。Wagner解释道，“在这方面，我们的优势是，该项目让我们有机会将当今的技术推向极致，哪怕同时要确保投产汽车的质量。”不仅永磁电机的功率密度将大幅提高，动力总成的能效也将得到进一步提升，达到96%左右。西门子的开发人员通过综合采取多项举措，包括使用特殊磁性材料，以及以最大限度地减轻能量损耗为出发点，调整其形状和布局方式等，实现了这个刷新纪录的性能值。



在未来的项目中，电动汽车内部系统业务部将采取其他新思路。譬如，现在他们正在研究面向感应式电池充电的无线解决方案——就像当今的电动牙刷所使用的技术那样。西门子中央研究院开发了这些解决方案的基础技术，并已在试验成功之后，将这些技术传给了电动汽车内部系统业务部。未来，功率电子元件和电机也将被用于打造紧凑式电机/动力总成装置。Michels说：“我们面临着许多选择，需要逐一考察。”


凡是能够减轻电动汽车的重量，提高其效率，改善其舒适度的技术，都有利于电动汽车在市场上更快取得成功。据国际能源署预测，到2030年，汽车生产量将达到1.2亿辆以上，其中半数为电动汽车。这相当于电机的全球销量将达到至少6,000万台，何况许多汽车实际将配备不止一台动力总成电机。


Johannes?Winterhagen

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??????为工业企业提供西门子自动化控制、网络通讯、变频电机、低压元器件、智能仪表等电气控制、传动产品及高、中、低压、西门子8PT配电产品、能源集团自动化等产品、技术和服务。
??????为工业企业智能装备层面提供自主知识产权的自动导引车、RFID、传感器、数据采集智能网关、低压配电柜、智能配电柜及电抗器、滤波器及快速布线端子板等产品。
断电之忧?日渐淡去
飞轮蓄电系统能防止数据中心停运，它们甚至可以为起重机提供动力。迄今为止，类似蓄电装置均要求进行繁复的维护。西门子新推出的解决方案，将很快改变这种状况。


过去，如果数据中心运营商想要保护其服务器不受断电影响，那么，他需要一台柴油发动机和大量电池，后者是一种名为“不间断电源（UPS）”设备的组成部分。发动机启动需耗时15秒左右。在此期间，电池可为机房持续供电。但是，尽管电池是很好的蓄电装置，但它们并不能储蓄大量电能，而服务器的能耗却很高。目前，电池依然是首选解决方案。但西门子中央研究院的Matthias?Gerlich博士认为，飞轮蓄电系统是合理的替代方案。他指出：“它们能快速输出很高的功率，无需占用太大空间，也不要求带空调的机房。”


飞轮蓄电系统由沉重的转子——即飞轮——和亦可用作发电机的电机构成。电机驱动飞轮以额定运行速度旋转，从而储蓄动能。反过来，飞轮可以将旋转动能传递至电机/发电机，由后者将动能转换为电能。这种装置可以在短时间内产生数千千瓦的电能。


以前飞轮蓄电系统的问题在于，它们通常价格高昂，并且要求进行繁复的维护。然而，Gerlich和他的团队研发了一个运行成本更低的可靠系统。目前他们正在对原型机进行试验。




电机被安装到飞轮蓄电系统中。
260公斤重的飞轮以每分钟9,000转的速度运行


西门子的这个系统能提供持续15秒、功率125千瓦的电能。这个系统高约一米，直径60厘米。其核心是一个重达260公斤的钢制飞轮，在全真空环境中，它在磁悬浮轴承的作用下悬浮于空，并以每分钟9,000转的速度旋转。Gerlich解释道，“飞轮在磁悬浮轴承的作用下旋转，因而几乎无需任何维护。”


飞轮上方，安装了一台配有电力电子系统的西门子电机。Gerlich指出：“这些电机经专门设计，可运行很长时间，此外，得益于大批量生产，其成本不是很高。”电机本身不是在真空中，而是在大气压力下运行。Gerlich的团队面临的挑战是将处于真空状态的飞轮，与在大气压力下运行的电机连接起来。他们的解决方案是使用带两个转子的磁阻耦合器——这支团队已向德国慕尼黑专利局申报这项发明的专利。


在这个系统中，一个陶瓷板充当了将飞轮与电机分隔开的真空隔板。此外，有两个齿形离合器片，它们分别位于距陶瓷板三毫米处。一个连接到飞轮上，另一个安装在电机轴承上。为了从飞轮蓄电系统获得电能，电机在开启后将以9,000?rpm的转速运行，这也是飞轮的旋转速度。然后，使用电磁体来产生磁场，在两个离合器片之间形成牵引力。因其磁中性，真空隔板不会妨碍这个过程。牵引力可使系统啮合，此时，电机就充当了发电机，提供所需电能。




装配前，飞轮蓄电系统被打开。



陶瓷板将飞轮与电机分隔开来。



安装已获得专利的磁阻耦合器。



电机安装精度必须达到毫米级。



对飞轮蓄电系统进行功能试验。
低维护设计，降低运行成本


电磁体接通，系统啮合；电磁体关断，系统分离。这个过程十分简单，但其开发过程却十分漫长。工程师不得不为电机开发一个足够厚的、不会在系统啮合时发生弯曲的离合器片。与此同时，离合器片必须足够轻，以保证电机能尽快达到设计转速。工程师开发的离合器片厚仅7毫米，因而，电机可在短短150毫秒内达到9,000?rpm的转速。换句话说，这个系统能在转瞬之间输出电能。这意味着，当发生断电时，这个系统也能用于在柴油发电机开始供电之前，维持电源稳定。


为设计这个系统而付出的努力没有白费，正如Gerlich在报告中所指出的，西门子飞轮系统的维护要求低于竞争对手的解决方案。Gerlich说：“在我们的系统中，仅当必须让飞轮以设计转速运行时，或者发电时，电机才会工作。”另一方面，在常规飞轮系统中，电机和飞轮被牢牢地连接在一起，电机会随飞轮不停运行。这意味着必须更加频繁地维护电机。此外，西门子飞轮系统不要求任何昂贵的特殊组件。相比而言，竞品的电机也是在真空中运行，“但在真空中运行的电机成本不菲，”Gerlich解释道。


对超级电容器构成竞争


价格实惠的标准组件、低维护设计、低运行成本。有了这样的卖点，西门子推出的飞轮蓄电系统或许很快将对超级电容器构成竞争。Gerlich表示，“我们想打造一个价位与超级电容器相当的系统。”?工业企业一般采用超级电容器来在短时间内提供大量电能。然而，超级电容器的缺点在于其充电次数有限。而西门子的飞轮系统可以根据需要无限次运行。需要更换的只有电机——在其运行数千小时之后。


未来，这个系统可能被用于各式各样的应用。譬如，它可以在断电时用作备用系统。不过，工业企业也可以使用这个系统。Gerlich还认为，起重机可以使用这个系统。这是因为升举重物要在短时间内耗用大量电能，飞轮系统可以提供这样的电能。当载荷降低时，它可以重新获得电能，以用于再次加快飞轮转速。电动汽车也能受益于飞轮蓄电系统。Gerlich说：“目前尚未计划任何汽车应用，但不能排除其可能性。”