從驗證室出來的時候,陽光正好。
呂辰伸了個懶腰,骨頭哢哢響了幾聲。
新的驗證台搭了三天,總算是弄利索了。
接下來就是等新版晶片回來,到時候一插,就知道那兩個月的修改有冇有白費。
“走,去控製中心看看。”諸葛彪把煙掐滅,往兜裡一揣,“聽說高頻脈衝電機的樣機已經在裝了。”
錢蘭合上筆記本:“我也去。光看晶片不行,得知道電機到底長什麼樣。”
三個人下了樓,穿過主樓前麵的空地,往自動化控製中心走。
二月的風還帶著寒意,但陽光曬在身上,已經有了春天的意思。
自動化控製中心外麵停著幾輛平板車,車上碼著木箱,有幾個工人在卸貨。
呂辰推門進去,一樓大廳裡人來人往,有人抱著圖紙,有人推著小車,車上是各種零件。
三個人上了二樓,往電機專案的房間走,還冇走到,就聽見房間裡傳出來的聲音。
不是一個人在說話,是好幾個人同時在說,而且聲音都不小。
“……你那個鐵氧體,矯頑力多少?你給我說清楚!”
“矯頑力高有什麼用?溫度係數呢?你考慮過溫度係數冇有?”
“溫度係數可以補償!你那個稀土鈷,加工性為零!你拿什麼加工?用手摳嗎?”
“我怎麼不能加工?我用線切割!我用磨床!”
“線切割?你切一個我看看!你切出來全是裂紋!”
呂辰停下腳步,看向諸葛彪。
諸葛彪眨眨眼:“這是……吵起來了?”
錢蘭抿著嘴,冇說話,但嘴角有點往上翹。
三個人走到門口,往裡一看。
房間裡擺著好幾張大繪圖桌,桌上鋪滿了圖紙。
七八個人圍在一張桌子旁邊,有站著的,有坐著的,有兩個已經站起來了,臉對臉,誰也不讓誰。
旁邊還站著幾個,手裡拿著圖紙,臉上表情各異。
有皺眉頭的,有看熱鬨的,有低頭翻資料的。
“你們這是……”呂辰開口。
那兩個人同時轉過頭來。
一個是四十來歲的中年人,戴個眼鏡,頭髮梳得一絲不苟,臉上帶著一股書卷氣,這是自動化控製中心的李老師。
另一個年紀差不多,但穿著工裝,袖子挽到手肘,手上還有機油印子,這是西安電機廠的張工。
“小呂!”李老師看見呂辰,眼睛一亮,“你來得正好!你來評評理!”
“對!”張工也往前走了一步,“呂工你是專案牽頭人,你說句話!”
呂辰冇有回答,問到:“趙老師呢?”
李老師道:“老趙忙著軸承分廠的自動化改造,已經快一個月冇來這裡了。”
呂辰無語,還冇說話,李老師就說了起來。
“你彆打岔,我是主張定子用鎳鐵合金的!鎳鐵合金導磁率高,損耗低,頻率特性好!高頻脈衝電機,就是要高頻!你那個極薄矽鋼片,頻率一上去,損耗就上來了!”
“你那個鎳鐵合金加工性差!”張工直接懟回去,“我拿什麼做?拿手捏嗎?極薄矽鋼片怎麼了?我疊起來,一片一片疊,損耗是高一點,但我能做出來!你那個鎳鐵合金,你做出來給我看看!”
“轉子也是!”李老師又說,“我主張用稀土鈷合金!磁能積高,矯頑力高,體積小!高頻電機就是要體積小!”
“稀土鈷?”張工冷笑一聲,“你那是實驗室裡用的!你知道稀土鈷多少錢嗎?你知道它多脆嗎?一轉起來,離心力一大,碎了怎麼辦?鐵氧體怎麼了?鐵氧體便宜!穩定!能用!”
“你那鐵氧體剩磁低!同樣體積,功率出不來!”
“功率可以加大體積!你那個稀土鈷,碎了就是碎了!”
兩個人越說越激動,臉都紅了。
旁邊站著的人開始勸。
“老張,老李,都彆吵了……”
“對對對,坐下說,坐下說……”
但兩個人誰也不肯坐下。
呂辰站在那裡,看著這一幕,突然覺得頭有點暈。
他轉頭看向諸葛彪。
諸葛彪也在看他,眼神裡寫著一句話:這什麼情況?
錢蘭輕輕拉了拉呂辰的袖子,小聲說:“他們好像……完全冇考慮光刻機的事兒。”
呂辰點點頭。
他深吸一口氣:“李老師、張工,先停一下。我問個問題。你們在設計這個電機的時候,有冇有想過,它最後要裝在什麼地方?”
兩個人都愣了一下。
李老師說:“裝在什麼地方?裝在很多地方啊。機床、車間、生產線……”
張工也點頭:“對啊,高頻脈衝電機,應用場景多了去了。我們考慮的是通用性。”
呂辰沉默了兩秒,小心翼翼道:“光刻機呢?”
“光刻機?”李老師推了推眼鏡,“那個……光刻機不是隻有一個嗎?”
呂辰看著他,冇說話。
李老師繼續說:“星河計劃光刻機要用,但那東西就一台吧?我們這電機,以後是要批量生產的,用在機床上的。光刻機那種特殊場合,專門做一個就行了吧?”
張工也點頭:“就是,光刻機是特殊情況。我們現在考慮的是通用電機,大批量用的。”
呂辰轉頭看向諸葛彪。
諸葛彪的臉有點僵。
錢蘭低下頭,不知道在想什麼。
旁邊有個年輕一點的,這時候開口了:“呂工,你彆怪我們。這事兒我們也討論過。光刻機那個環境,太苛刻了。真空、潔淨、熱穩定、振動……我們這通用電機,確實做不到那個程度。要做,得專門設計。”
呂辰點點頭。
他明白了。
不是這些人不努力,是他們的目標根本就不是光刻機。
他們要的是一台能用在機床上的、能批量生產的、能通用的高頻脈衝電機。
光刻機?那是特殊用途。一台就夠了。專門做一個就行。
呂辰在心裡苦笑了一下。
專門做一個?
問題是,那“專門做一個”,誰來做?
他?
他看著房間裡那些圖紙,那些爭論,那些認真的臉,忽然覺得自己有點多餘。
“小呂,”李老師又開口了,“你來得正好,你給評評理。定子材料,到底是用鎳鐵合金,還是用極薄矽鋼片?”
“對對對!”張工也說,“你說用哪個,我們就用哪個!”
呂辰看看他,又看看另一個。
兩個人都在等他的答案。
房間裡安靜下來,所有人都看著他。
呂辰沉默了幾秒,然後開口:“我支援鎳鐵合金加稀土鈷合金。”
李老師眼睛一亮:“你看!我就說……”
張工臉色一變:“呂工,你這……”
“聽我說完。”呂辰擺擺手,“我支援這個方案,是因為這個方案的效能上限更高。高頻脈衝電機,就是要追求高頻、高精度、高響應。鎳鐵合金導磁率高,稀土鈷磁能積高,這兩個組合,理論上能做出效能最好的電機。”
他頓了頓,看著張工道:“但是張工說得也對。稀土鈷脆,加工性差,批量生產有問題。鎳鐵合金加工難度也大。這個方案,做出一台兩台樣機可能行,但要批量生產,要推廣到機床上,確實有困難。”
兩個人都不說話了。
呂辰繼續說:“所以我的意見是,如果要追求極致效能,就用鎳鐵合金加稀土鈷。如果要考慮可生產性,就用極薄矽鋼片加鐵氧體。”
他看著李老師和張工:“你們吵的,根本就不是一個問題。你們是在爭兩個不同的目標。一個要效能,一個要生產。這兩個目標,本來就不一樣。”
房間裡又安靜了幾秒。
李老師推了推眼鏡,若有所思。
張工也撓了撓頭,也冇再說話。
過了一會兒,李老師開口:“那……小呂,你說我們到底用哪個?”
呂辰苦笑了一下。
他看了一眼諸葛彪。
諸葛彪聳聳肩,意思是:你自己惹的,你自己解決。
他又看了一眼錢蘭。
錢蘭低著頭,肩膀輕輕抖著,好像在憋笑。
呂辰深吸一口氣:“這樣吧。你們先彆吵了。兩個方案,都往下走。鎳鐵合金加稀土鈷的,做一台樣機。極薄矽鋼片加鐵氧體的,也做一台樣機。都做出來,都測。測完了,資料說話。”
他頓了頓:“至於光刻機用的那個,我另外想辦法。”
房間裡的人互相看看,都點了點頭。
李老師說:“行。那就兩個都做。”
張工說:“好。我這邊先準備鐵氧體。”
一場爭論,總算是平息了。
呂辰三個人從房間裡出來,順著走廊往外走。
走到樓梯口,諸葛彪終於忍不住了,笑出聲來。
“哈哈哈哈哈……”
他笑得彎下腰,扶著牆,肩膀直抖。
錢蘭也笑了,但笑得斯文,用手捂著嘴。
呂辰站在那裡,看著他們倆,一臉無奈。
“笑什麼?”
“笑你!”諸葛彪直起腰,“你剛纔那句話,我支援鎳鐵合金加稀土鈷,然後兩邊都不討好!你看見他們臉上的表情冇有?”
呂辰歎了口氣:“我看見了。”
“你是真敢說啊!”諸葛彪拍拍他肩膀,“你那一句話,把兩個人都得罪了!”
“我那是實話。”呂辰說,“鎳鐵合金加稀土鈷,效能確實好。但老李說得也對,加工性差,批量生產難。”
錢蘭收了笑,輕聲說:“可是他們根本冇考慮光刻機的事。”
呂辰沉默了幾秒。
“對啊。”他說,“他們根本就冇考慮。”
三個人順著樓梯往下走。
走到一樓大廳的時候,呂辰忽然停下來。
“咱們自己做。”他說。
諸葛彪看著他:“做什麼?”
“光刻機用的電機。”呂辰說,“他們不做,咱們自己做。”
諸葛彪愣了一下,然後點點頭:“行。”
錢蘭也點頭:“可以。”
三個人出了自動化控製中心,往研究所主樓走。
陽光照在身上,暖洋洋的。
但呂辰心裡,卻有一種說不出的沉重。
不是生那些人的氣。
他們冇錯。他們要的是通用電機,要的是能批量生產、能用在機床上的電機。光刻機?那東西全國就一台。為一個特殊用途,投入那麼多精力,確實不劃算。
可問題是,光刻機那台,誰來弄?
趙老師嗎?他管著整個自動化控製中心,還要改造軸承分廠,哪有時間。
宋顏教授會弄嗎?他要管整合電路實驗室,還要盯著星河計劃。
謝凱?他忙著驚雷專案,近炸引信的事還冇完。
吳國華?忙著崑崙工程。
算來算去,也就隻有自己三人了。
呂辰苦笑了一下。
冇辦法,自己挖的坑,自己填。
回到辦公室,三個人坐下來。
諸葛彪拿出煙,點上,抽了一口:“說吧,怎麼弄?”
呂辰拿起筆,在紙上畫了一個簡單的圖。
一個圓筒,中間一根軸,外麵繞線圈。
“光刻機用的電機,要求就幾條。”他說,“第一,振動要小。光刻機曝光的時候,振動一微米都不能有。”
諸葛彪點點頭。
“第二,熱形變要小。電機轉起來會發熱,發熱就會膨脹,膨脹就會變形。變形了,精度就冇了。”
錢蘭在本子上記下來。
“第三,要能適應真空和潔淨環境。”呂辰說,“光刻機裡麵是真空的,而且特彆乾淨。電機在裡麵轉,不能放氣,不能掉顆粒,不能用潤滑油。”
諸葛彪彈了彈菸灰:“這要求夠高的。”
“所以不能用鐵芯。”呂辰說。
諸葛彪看著他:“不用鐵芯?那用什麼?”
“無鐵芯空心杯轉子。”呂辰說。
他在紙上畫了一個剖麵圖。
“轉子不要鐵芯,就一個空心杯,用蜂窩狀繞組。冇有鐵芯,就冇有磁滯損耗,就冇有齒槽效應。電機轉起來,理論上零振動。”
諸葛彪皺起眉頭:“蜂窩狀繞組?那怎麼做?用手編?”
“用模具。”呂辰說,“先用模具繞出形狀,然後固化。這個工藝得自己摸索。”
錢蘭在旁邊問:“那定子呢?”
“定子用永磁。”呂辰說,“高磁能積的稀土鈷。放在外麵,形成一個均勻的磁場。轉子在裡麵轉,切割磁感線,產生轉矩。”
他頓了頓:“這種結構,叫空心杯永磁直流電機。冇有鐵芯,冇有齒槽,理論上可以做到極低的振動和極高的平穩性。”
諸葛彪盯著那張圖看了一會兒,然後點點頭:“理論上可行。但實際做出來,問題一大堆。冇有鐵芯,磁路怎麼走?磁場均勻性怎麼保證?散熱怎麼辦?”
“散熱用水冷。”呂辰說。
他在圖上又加了幾筆。
“定子外麵,做一層水冷套。通迴圈水,把熱量帶走。這樣電機本身的溫升就能控製住。”
諸葛彪想了想:“水冷套會加大體積。光刻機裡麵空間有限,不一定放得下。得就用微通道。在定子外殼上刻微細通道,通水冷卻。體積不會太大。”
呂辰點點頭:“水冷能解決熱的問題。但就算溫度控製住了,材料本身的熱膨脹係數也得考慮。”
錢蘭道:“這個好辦,用碳化矽陶瓷。電機的主要結構件,比如外殼、支架,用碳化矽陶瓷。碳化矽導熱好,膨脹係數低,比金屬穩定得多。而且陶瓷不放氣,不掉顆粒,適合真空環境。最主要的是,工業陶瓷中心就有,算是就地取材。”
呂辰點點頭:“我也是這樣想的,我們先用石墨做模具,成型後燒結。燒結完了,用金剛石磨具精加工。精度可以做到微米級。”
諸葛彪把煙掐滅,盯著那張圖看了半天。
然後他抬起頭,看著呂辰:“這個難度有多大,你知道嗎?”
“知道。”
“時間有多緊,你知道嗎?”
“知道。”
“那你還?”
諸葛彪沉默了幾秒,然後歎了口氣:“行。乾吧。”
錢蘭在旁邊輕輕笑了一聲。
呂辰看著她:“笑什麼?”
“冇什麼。”錢蘭說,“就是覺得,跟你們倆乾活,挺有意思的。每次都覺得乾不成,但每次都能乾成。”
諸葛彪瞪了她一眼:“彆拍馬屁。乾活。”
三個人開始分工。
呂辰負責總體方案和結構設計。諸葛彪負責繞組工藝和電磁計算。錢蘭負責材料選型和工藝協調。
接下來幾天,三個人基本上就泡在辦公室裡了。
圖紙畫了一張又一張,算了一筆又一筆。
蜂窩狀繞組怎麼做?
先用模具繞出單個線圈,然後拚起來,再用環氧樹脂固化。關鍵是模具的精度,還有繞線的張力,要均勻,要一致。
永磁體怎麼選?
稀土鈷,磁能積越高越好。但加工確實難。得用線切割,慢慢切,切完還得磨。一不小心就裂了。
水冷係統怎麼設計?
微通道,0.5毫米寬,0.5毫米深,刻在定子外殼上。用數控銑床加工,然後蓋上一層蓋板,鐳射焊接。通水測試,不能漏。
碳化矽陶瓷怎麼加工?
先找湯教授,用他的高溫爐燒結。燒結完了,送到精密機床實驗室,用金剛石砂輪磨。磨完測尺寸,不行再磨。
每一天都在解決問題,每一天都在遇到新的問題。
第四天下午,呂辰正趴在桌上畫圖,門被推開了。
謝凱走進來:“聽說你們在閉關?”
呂辰抬起頭,揉了揉眼睛:“你怎麼來了?”
謝凱在他旁邊坐下:“驚雷專案那邊暫時告一段落。聽說你們要自己搞光刻機電機,過來看看。”
他拿起桌上的圖紙,一張一張看。
看了半天,他抬起頭,看著呂辰。
“這是你設計的?”
呂辰點點頭。
謝凱沉默了幾秒,然後說:“你這腦子,平時很活,怎麼到了現在,就死軸了?”
呂辰不解。
謝凱輕笑道:“空心杯、蜂窩繞組,其實有人已經做出來了,而且做出來好幾年了。”
“誰?”
“成飛!”
“成飛?”
“對,他們用在飛機的儀表上,懂了吧。”
呂辰三人驚呆了,特彆是呂辰和錢蘭,當時他們還去成飛參觀過,雖然隻是在外圍。
錢蘭道:“可是成飛不好打交道啊,他們畢竟是……”
謝凱嘿嘿笑道:“是什麼?你們彆忘了,這東西造出來用在哪裡?”
呂辰晃然大悟:“丘書記!”
“對了,丘書記,他背景深,能力大,一個申請下去,從成飛請個師傅來幫忙也不是不可能。”謝凱把圖紙放下,正色道:“況且,這東西要是做出來,不光是光刻機能用。以後精密機床、測量儀器、航天裝置……都能用。”
呂辰點點頭:“你說的對,得去找丘書記幫幫忙。”
謝凱站起來,拍拍他肩膀:“有什麼需要幫忙的,說話。”
說完就走了。
呂辰當即就去6305廠,找到丘岩。
丘岩一個加密電話打到四機部,果然成飛有這種技術。
答應派出一個師傅支援。
第六天晚上,三個人終於把方案定下來了。
一張總裝圖,五張零件圖,三張工藝流程圖。
空心杯轉子,蜂窩狀繞組,稀土鈷永磁定子,微通道水冷,碳化矽陶瓷外殼。
錢蘭把圖紙一張一張疊好,收進檔案袋裡。
諸葛彪靠在椅子上,點了一根菸,長長地吐了一口。
“總算弄完了。”
呂辰也靠在椅子上,看著天花板。
這幾天太累了。每天隻睡四五個小時,剩下的時間都在畫圖、計算、討論。
但心裡是踏實的。
這個方案,是他們三個人一點一點磨出來的。每一個細節,都想過無數遍。每一個尺寸,都算過無數遍。
也許做出來還會有問題。也許還要改很多遍。
但至少,這是一條正確的路。
錢蘭把檔案袋抱在懷裡,輕聲說:“明天,咱們就去找湯教授,商量陶瓷加工的事兒。”
呂辰點點頭。
諸葛彪抽完最後一口煙,把菸頭掐滅。
“走,吃飯去。餓死了。”
三個人站起來,關了燈,走出辦公室。
紅星所裡,依然燈火通明。
加班的,不止他們三個。