大國重器排隊做實驗，惠斯通電機默默扛輻射

比太陽亮一萬億倍的“超級顯微鏡"背后，那些扛得住輻射的電機正在默默工作

北京懷柔，雁棲湖畔。一座銀灰色的巨型環形裝置靜臥于群山疊翠之間。從空中俯瞰，它形似一個超級放大鏡。這里是中國高能量同步輻射光源——高能同步輻射光源（HEPS）。

2025年12月3日，HEPS正式開始用戶實驗。截至2026年4月底，這臺“超級顯微鏡"已支撐107個單位、295個課題，服務用戶1026人次。2026年3月，首期線站面向全球用戶啟動正式運行的首輪課題征集，不到兩個月就收到課題申請1740個。

HEPS的儲存環周長1360.4米，約合20余個足球場。電子束流能·.量為6GeV，可發出比太陽亮1萬億倍的X射線。它具備納米級空間分辨、皮秒級時間分辨和毫電子伏特級能·.量分辨能力。航空葉片內部缺陷檢測、3D打印過程動態結構捕捉、高鐵車輪踏面殘余應力表征、液態和固態電池原位工況檢測——這些關乎產業命脈的難題，都在這里找到了答案。

然而，在HEPS耀眼的光芒背后，有一群不被看見的“幕后工作者"。

數千臺電機，在你看不見的地方精密運轉

HEPS的每一座光束線站，都是一個由數千臺電機驅動執行器構成的精密系統。單色器的晶體需要以微弧度的精度旋轉來篩選特定能·.量的X射線；K-B聚焦鏡需要以納米級的步進精度將光束壓縮至微米焦點；樣品臺需要在真空腔體內完成多維度的精·.確位移。

HEPS采用基于EtherCAT現場總線的分布式運動控制系統。數千臺電機驅動器在同步指令下協同動作，將電子束流產生的同步輻射光精·.準·地送到每一個實驗樣品上。

但HEPS對電機的要求，遠不止“精密"二字。

三重極限挑戰：真空、輻射、熱

在同步輻射光源中，電機面臨的是普通工業電機終生不會遭遇的“三重極限"。

挑戰一：超高真空——10?? Pa的潔凈度紅線

同步輻射光在空氣中會被吸收，因此整個光束線都處于超高真空狀態。普通電機中的絕緣漆、潤滑脂、密封膠等有機材料在真空中會持續釋放水汽和碳氫化合物——這種現象叫“出氣"。一個電機釋放的微量氣體，就可能污染整條光束線的真空環境，導致實驗數據失真。

挑戰二：電離輻射——10? Gy的累積劑量

同步輻射本身是高能X射線，散射的輻射會在電機所在區域形成持續的電離輻射場。普通有機絕緣材料在高劑量輻照下會迅速發生分子鏈斷裂或交聯。絕緣性能斷崖式下降、密封件硬化龜裂、潤滑脂碳化結焦——一臺普通電機在這樣的環境中，壽命可能以小時計算。

挑戰三：真空散熱失效——無對流的“熱積累"

在真空中，空氣對流消失，電機熱量只能通過傳導和輻射散逸。同樣的負載，在真空中的溫升速率比大氣中快數倍。如果電機設計未考慮真空散熱特性，繞組溫度可能在短時間內突破絕緣極限。

惠斯通防輻射電機：為“大國重器"扛住三重極限

江蘇惠斯通機電科技有限公司針對同步輻射光源、粒子加速器等大科學裝置的極·.端環境，開發了全系列防輻射真空電機。其核心技術覆蓋了上述三重挑戰的每一個維度。

低出氣材料體系——守住10?? Pa的潔凈紅線

惠斯通防輻射電機的定子繞組采用聚酰亞胺薄膜繞包線，摒棄傳統有機漆包線。絕緣系統選用無膠粘劑聚酰亞胺薄膜，引出線選用聚酰亞胺或聚四氟乙烯絕緣層。所有材料在裝配前經過真空烘烤預處理，將出氣率降至可接受的水平。軸承選用低蒸氣壓潤滑脂或固體潤滑涂層，避免潤滑劑揮發污染真空腔體。

耐輻射絕緣體系——抵御10? Gy的累積劑量

惠斯通防輻射電機采用耐輻射絕緣體系：電磁線選用聚酰亞胺復合絕緣，其分子結構中的芳香環具有天然的輻射穩定性。浸漬樹脂選用耐輻射型改性環氧，經配方優化后可在累計吸收劑量10? Gy級別下保持介電強度。繞組引出線和連接器選用耐輻射材料，確保整機在輻射場中的長期可靠性。

寬溫域潤滑與散熱設計——破解真空熱積累

針對真空環境的無對流散熱特性，惠斯通電機在電磁設計上預留了充足的熱裕度。軸承選用全陶瓷或混合陶瓷軸承配合固體潤滑涂層，在-196℃至+300℃的寬溫域內保持正常運轉。殼體散熱結構經熱仿真優化，在真空條件下最·.大限度地利用熱輻射路徑散逸熱量。

不只是HEPS：惠斯通電機正在更多“大國重器"中服役

在同步輻射光源、粒子加速器、聚變反應堆診斷系統以及核材料研究等前沿科研真空實驗平臺中，惠斯通防輻射真空電機已逐步獲得應用。從同步輻射束線設備的精密驅動，到核聚變診斷系統的運動控制，再到空間環境模擬裝置的動力核心——這些“大國重器"對可靠性的要求沒有妥協的余地，而惠斯通電機正在用每一個穩定的運轉周期，回應著這份信任。

當HEPS的X光穿透航空葉片、高鐵車輪和電池隔膜時，惠斯通電機正在真空與輻射中默默轉動

HEPS的每一次實驗，都意味著數千臺電機的同時協作。當那束比太陽亮一萬億倍的X光穿透航空葉片、照亮電池內部、揭示材料演變的每一個瞬間——在光束線的真空腔體里、在單色器的精密旋轉機構中、在樣品臺的多維位移平臺上，惠斯通防輻射電機正在真空與輻射的雙重極限中，用每一個穩定的運轉周期，支撐著中國大科學裝置向微觀世界更深處探索。

江蘇惠斯通機電科技有限公司

二十余年深耕特種電機領域，產品覆蓋防輻射真空電機、防爆伺服電機、高溫電機、防鹽霧電機等特種應用。公司通過ISO 9001及IATF 16949質量體系認證，為同步輻射光源、粒子加速器、核聚變診斷系統、空間環境模擬等大科學裝置提供極·.端環境驅動解決方案。