为什么小型船舶需要新一代紧凑型电机

电气化正在稳步重塑整个海事行业的船舶电力系统。从电池动力渡轮和混合动力海工船舶，到使用轴带发电机和功率输出系统的大型集装箱船，电机正成为现代船舶设计的核心组成部分。

然而，电气化背后的工程挑战因船舶尺寸和运营工况的不同而差异显著。在许多小型商船中，主要制约因素仅仅是机舱内可用空间的大小。

机舱可能极为紧凑，特别是窄船体设计的船舶。随着船东越来越多地采用混合动力推进系统、轴带发电机和其他电气化电力解决方案，设计人员需要既能提供高效率、又能适应有限安装空间的电机。这一挑战正是我们最新 PMM850M 永磁电机研发的主要驱动力之一。

一个被忽视的市场

在我们的永磁电机产品组合中，此前提供的最小机型是 PMM1000M。这些机型已被广泛采用，并积累了大量的运行经验。

然而，随着时间的推移，我们开始从船东和系统集成商的咨询中发现一个清晰的模式：对于某些船型，即使 PMM1000M 也可能过大。

在某些市场，这一点尤为明显。例如，日本拥有大量相对较小、船体狭窄的沿海船舶，设备尺寸很快成为机舱设计的限制因素。

客户希望获得一款既能提供永磁技术优势、又能适应这些狭小机械空间的电机。在许多情况下，所需功率水平也低于我们现有产品组合覆盖的范围。

为满足这一需求，更小的 PMM850M 专门设计用于约 500 kW 至 1.5 MW 的功率区间，填补了我们永磁产品组合在低功率端的空白。这一功率范围是许多从事区域运输和短途海运船舶的典型需求。可能的应用包括小型散货船、成品油船和沿海贸易船舶。

永磁电机为何如此普及

过去十年来，永磁电机已逐渐成为轴带发电机应用场景的标准选择。十年前，情况截然不同。当时，传统的感应电机和电励磁电机仍被广泛使用。向永磁技术的转变主要由效率驱动。

船舶很少在全功率下持续运行。相反，它们在大部分运行时间内处于部分负载工况。在这些条件下，永磁电机具有明显优势。与传统电机相比，它们在额定功率下通常可实现 2–4% 的更高电气效率——在低于全负载运行时，效率优势可达 10%。

原因在于电机内部磁场的产生方式。

传统电机需要电力来维持励磁。即使负载下降，这一需求依然存在，导致在低工况点效率降低。永磁电机不需要励磁功率。由于磁场由永磁体产生，电机可以在更宽的负载范围内保持更高效率。

这类改进可以在船舶全生命周期内转化为可观的燃油节省。更高的效率还有助于降低燃油消耗和减少 CO₂ 与 NOx 排放，帮助船东遵守日益严格的环境法规。

另一项优势是机械简洁性。永磁电机采用无刷设计，消除了传统电机中的多个磨损部件，有助于减少维护需求。

这一设计的坚固性在我们的运行经验中得到印证：海事应用累计运行超过 500 万小时，未发生任何导致船舶停机的故障。这一记录证明了其在严苛环境中的高可靠性。

冷却技术创新

效率是基础，但紧凑性在 PMM850M 的开发中同样重要。在我们更大的永磁电机中，带有外置风扇的空-液冷却单元安装在电机顶部。虽然有效，但这增加了物理尺寸和安装复杂度。

对于 PMM850M，一项关键设计决策是采用水套冷却 替代传统空冷。水套冷却中，冷却水通过直接集成在电机机壳内的流道循环，并接入船舶的淡水冷却系统。这使得外置冷却单元可以完全移除。结果是电机显著更加紧凑，能够更容易地适应受限的机舱布局。

移除外置冷却风扇还降低了维护需求。由于风扇通常需要定期更换，消除它们减少了系统中的维护项目。此外还具有声学优势。

外置冷却风扇会产生额外噪音，因此移除它们有助于确保更安静的运行。随着人们对水下辐射噪声和电力推进系统整体声学性能的关注日益增长，这一点越来越重要。

工程设计灵活性

PMM850M 可根据客户偏好和应用需求，选择带轴承或不带轴承交付。与我们的其他永磁电机一样，它可以轻松集成到现代船舶电力架构中。

其模块化设计允许根据所需功率等级调整电机的轴向长度，实现与特定运行需求的精准匹配，避免过度选型。这种可扩展性使其适用于推进和轴带发电机两种应用，并支持多种运行配置，如 PTI/PTH（动力输入/动力输出）。

迄今为止，我们向船舶客户供应的大部分永磁电机都用作轴带发电机，将主机的机械能转化为电能供船上系统使用。然而，随着电气化在更广泛的船型中普及，我们看到对直驱电力推进的兴趣正在增长。多个推进项目已在进行中，我预计这一趋势将在未来几年持续。

双向扩展产品组合

PMM850M 也体现了斯维奇船舶业务的更广泛战略。

过去十年，我们通过推出更大型机，逐步将永磁电机产品组合向更高功率方向扩展。这包括用于液化天然气运输船和高达 24,000 TEU 巨型集装箱船等严苛应用的 PMM1500M 和 PMM2000M。

随着 PMM850M 的推出，我们正将产品组合向相反方向延伸。

通过将功率下探至 2 MW 以下，我们能够支持更广泛的功率需求，并确保永磁技术可以应用于更多的航运细分领域。

依托可扩展平台，我们的永磁电机产品组合现已涵盖 70 多种变型，功率范围从约 500 kW 到 10 MW 以上。

随着电气化持续重塑船舶船上发电、配电和管理的方式，高效电机正成为现代船舶电力系统的核心组件。与此同时，紧凑、可靠的永磁电机在实现灵活、高效且面向未来的船舶设计中发挥着日益重要的作用。