人們都知道，巨大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝起來(lái)很不方便。很多人不知道的是，它的核心永磁電機(jī)磁極安裝時(shí)還存在一定風(fēng)險(xiǎn)。10月8日，極目新聞?dòng)浾邚娜A中科技大學(xué)獲悉，9月29日，華中科技大學(xué)國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心李亮教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)20MW全球最大單機(jī)功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的整體充磁，成為全球唯一能對(duì)兆瓦級(jí)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)全系列機(jī)型整體充退磁的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

　　這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了永磁磁極先安裝再充磁，推動(dòng)永磁電氣裝備的高效、高性能制造，也使我國(guó)風(fēng)電綠色制造實(shí)現(xiàn)里程碑式高質(zhì)量發(fā)展。

　　“磁極由很多磁鋼組成，磁鋼簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是我們小時(shí)候玩的吸鐵石。大家都有印象，同極性吸鐵石是很難挨在一起的。”8日下午，華中科技大學(xué)國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心丁洪發(fā)教授和呂以亮副研究員代表該團(tuán)隊(duì)，詳細(xì)介紹了這一科研成果。呂以亮介紹，永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主力機(jī)型，其轉(zhuǎn)子磁極由眾多磁鋼拼裝而成。傳統(tǒng)技術(shù)都是磁鋼先充磁再組裝。此時(shí)，磁鋼因?yàn)閹в写判裕嬖诰薮蟮呐懦饬ΓM裝就很困難，還有人員受傷的安全隱患，組裝精度也會(huì)較難控制。

　　基于國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心技術(shù)積累，經(jīng)過(guò)10多年的科研攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出大型永磁電機(jī)“無(wú)磁裝配-整體充磁”方法，并于2021年6月研制出中國(guó)首臺(tái)(套)大型永磁電機(jī)整體充磁裝備，完成2.5兆瓦直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的整體充磁。今年，在中車永濟(jì)電機(jī)有限公司實(shí)現(xiàn)了20MW全球最大單機(jī)功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的整體充磁。

　　“這個(gè)研究涉及電、磁、熱、力等各種極端條件，我們要將這些極端條件統(tǒng)籌在一起開展研究，還要達(dá)到工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備長(zhǎng)壽命、高頻率的運(yùn)轉(zhuǎn)，難度是非常大的。”丁洪發(fā)說(shuō)。

　　從團(tuán)隊(duì)展示的中車永濟(jì)風(fēng)機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可以看到，整個(gè)裝置可分為三個(gè)部分組成，充磁電源、推進(jìn)系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，充磁電源長(zhǎng)寬高分別為5米、3米和4米，像是一排柜子排列在一起。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑約為3米，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子則像是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的泳池，其外圍裝備有諸多磁極，每個(gè)磁極的寬度約為0.3米，高約1米。

　　丁洪發(fā)教授介紹，在給這些磁極充磁時(shí)，只需操作推進(jìn)系統(tǒng)使得充磁線圈靠近磁極，給充磁電源充電，再給充磁線圈放電，這樣就完成了磁鋼的充磁。“一般一個(gè)小時(shí)就可以完成一個(gè)20MW單機(jī)功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子充磁，而且我們可以實(shí)現(xiàn)磁極的100%有效充磁。”丁洪發(fā)談到，使用該技術(shù)在磁鋼安裝過(guò)程中沒(méi)有任何排斥力，有效提高了裝備精度、裝備效率以及電機(jī)電氣和機(jī)械性能，還大幅提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性，降低了生產(chǎn)成本。

　　根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至今年6月底，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)3.89億千瓦，而在風(fēng)電裝機(jī)容量不斷增加的同時(shí)，早期投運(yùn)的風(fēng)電機(jī)組也將迎來(lái)大規(guī)模“退役潮”。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李亮教授介紹，該技術(shù)對(duì)于“退役”永磁風(fēng)電機(jī)組的綠色再制造也將起到極其關(guān)鍵的作用。目前，華科大團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功研發(fā)出了充退磁一體化裝備，且具備核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

　　據(jù)悉，我國(guó)許多重要裝備使用了永磁部件，如高鐵驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)汽車、磁懸浮列車、永磁核磁共振成像儀、飛輪儲(chǔ)能電機(jī)、艦船驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其他航空航天高速電機(jī)等。丁洪發(fā)教授介紹團(tuán)隊(duì)這一技術(shù)可應(yīng)用于以上諸多方面，提升這些裝備的性能。

　　呂以亮舉例，艦船對(duì)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲要求非常高，這就要求電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度要非常高。“如果充磁后再轉(zhuǎn)裝，由于它們都帶有磁性，會(huì)影響平衡精度，但我們的技術(shù)就不會(huì)存在這一問(wèn)題。”呂以亮說(shuō)。丁洪發(fā)教授補(bǔ)充，這一技術(shù)將給永磁風(fēng)電機(jī)的設(shè)計(jì)提供更多可能，給電機(jī)的性能提升帶來(lái)更大的空間，科學(xué)家就有望研發(fā)出更大容量更高性能的永磁電機(jī)，對(duì)于保持我國(guó)在風(fēng)電領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，也具有重要的戰(zhàn)略意義。

　　丁洪發(fā)介紹，下一步團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步深化與相關(guān)企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，一是全面推進(jìn)整體充退磁技術(shù)在現(xiàn)有永磁電機(jī)裝備生產(chǎn)中的應(yīng)用；二是基于整體充退磁技術(shù)，開展新型高性能永磁裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)，進(jìn)一步提升設(shè)備現(xiàn)有性能；三是推動(dòng)這一技術(shù)在“退役”永磁風(fēng)電機(jī)組綠色再制造上的應(yīng)用。

　　此項(xiàng)成果離不開國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)試驗(yàn)裝置的支持。該實(shí)驗(yàn)裝置可提供強(qiáng)磁場(chǎng)、極低溫、高靜壓等實(shí)驗(yàn)環(huán)境，是支撐物理、化學(xué)、材料和生物醫(yī)學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域科學(xué)研究的“國(guó)之重器”。截至今年8月，該裝置已累計(jì)開放運(yùn)行80626小時(shí)，支撐中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家的125家科研單位開展實(shí)驗(yàn)1804項(xiàng)，取得包括發(fā)現(xiàn)第三種規(guī)律新型量子振蕩等系列成果。Kaiyun 開云官網(wǎng)入口Kaiyun 開云官網(wǎng)入口開云 開云官方網(wǎng)站開云 開云官方網(wǎng)站