以下為演講實錄：

 

　　想想也很巧，大概20多年前也是在電工技術(shù)學(xué)會關(guān)于風(fēng)電的研討會上，我提出了當(dāng)時叫無齒輪箱永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的概念研究，今天在退休的時候又提出了這樣一個大型雙氣隙永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究。

 

　　這樣的背景其實大家都知道，風(fēng)電發(fā)電機(jī)做得越來越大，當(dāng)越來越大的時候，直驅(qū)電機(jī)都很大，那實際上現(xiàn)在直驅(qū)比如這是一個轉(zhuǎn)子，這是一個電子，外轉(zhuǎn)子這樣去轉(zhuǎn)。我們想如果我同樣的這樣技術(shù)不變在外面再加一個定子，里面一個定子，雙定子這樣去轉(zhuǎn)，這就是雙氣隙，也就是說我把它的容量基本上增加了一倍。簡單地說就是這樣的效果，當(dāng)然你也可以說相變機(jī)組，相變機(jī)組是內(nèi)轉(zhuǎn)子，是這樣轉(zhuǎn)的，你也可以在里面給它加上一個，簡單地講就是這樣的過程。因為在大型電機(jī)的時候，我們在有效的氣隙內(nèi)部有相當(dāng)大的空間實際上是浪費掉了，我也一直在想怎么樣利用這塊空間，我們在電動機(jī)領(lǐng)域，比如說西門子船上的時候就把里面的空間都放上了變流器，總是要利用這個空間。

 

　　為什么我們這樣一個空間存在著，前些年我們沒有提出這樣的問題。這有另外一個研究，就是搞電機(jī)設(shè)計的時候會知道，電機(jī)設(shè)計長寬高和體積有關(guān)系，就是我們講的立方L，就是發(fā)電機(jī)的容量是和直徑的平方成正比。這種情況下，要把容量做大的時候它就跟著做大了，直驅(qū)為什么大？肯定是你的轉(zhuǎn)速太低了，你要想達(dá)到這樣的容量不得不把它放大。其實我要講還有另外一個原因，是我們要故意地把它放大。當(dāng)然第一個是主要原因，講一下第二個原因就是我剛才說的立方L這件事情，因為面積做大的時候，你是增加直徑，它的容量是按照平方的關(guān)系來增加，可是你去想，當(dāng)你的電機(jī)做大的時候，真正電機(jī)容量轉(zhuǎn)化有效的部分就是在電機(jī)氣隙，我們經(jīng)常講有效部分，有效部分就是氣隙，也就是說銅、絕緣材料，當(dāng)然最重要的是永磁材料。當(dāng)然不是說其他都是無效的，沒有別的制成它也就完了，機(jī)器上也制成不了，當(dāng)你的電機(jī)做大的時候，我們說容量是和立方成正比，但是真正的有效部分實際上就是氣隙，我認(rèn)為也就是一圈與它成正比。與這一圈成正比的原因是什么？其實它有兩個，為什么直徑成正比？因為直徑大了以后，銅體就多了，這是一個正常的狀態(tài)，另外直徑大了，實際上線速度大了，是兩個原因造成的。這樣造成容量和立方成正比，但是消耗的材料特別是有效材料是和壁（音）成正比，這種情況下當(dāng)然愿意把電機(jī)做大，扁一些，大一些，主要是這樣的原因。為什么我們搞直驅(qū)的，只是直驅(qū)的第一家，德國的Areca（音），他甚至做成一個環(huán)形電機(jī)就是這樣的原因。

 

　　基于這樣的原因，所以我們做的時候，第一件事情我做1.5MW的時候就去選，怎么選呢？也不是做很大，很大的時候支承也要很大，肯定有這么一個點去優(yōu)化。怎么樣來選這個東西？其實除了你在技術(shù)上之外還有很多其他方面的約束都考慮進(jìn)來，比如運輸?shù)膯栴}，運輸又多了一個限制，是的，多了一個限制，但是反過來講，也多了一個簡化，當(dāng)我一看運輸?shù)臅r候去查，根據(jù)我們多年運輸設(shè)備大大小小的事情來說我們知道4.2米這樣一個高度，2.4米的長度，這樣一個運輸是全國各地都能運到的。所以這個設(shè)計很簡單我在1.5MW的時候其實我在找600千瓦的時候一直把這個直徑搞到了4.2米，從那之后就沒有變化。當(dāng)然到了后來1.5已經(jīng)不行了，再后來再大的時候4.2米已經(jīng)打不住了，但是我們也沒有往下去做，但是按照我們的慣性思維，我們就走了另外一條路，就是我們的大型發(fā)電設(shè)備特別是水電都是分部件，到了組裝起來，從那個角度解決這樣的問題。實際上這是不全面的，因為如果是總裝起來整體發(fā)運不用現(xiàn)場組裝這是最好的，另外模塊化組裝的時候還得增加一個比如你除了加工增加一些重量等等。那金風(fēng)做了很好的事情，大量運輸之后突破了4.2米，但是金風(fēng)給我們帶來了一個好處不是他突破了4.2米，而是他做到5米左右，后來5.1米，5.2米，但是量太大了，當(dāng)在大量運輸?shù)臅r候他發(fā)現(xiàn)了一個問題，什么問題？這樣運輸?shù)臅r候其實突破了4.2米，已經(jīng)超寬了，你是能運輸，但是你超寬了，總之有一點麻煩的。但是他發(fā)現(xiàn)了一個其實5.1米，5.2米和5.5米對于運輸來講一樣。這個數(shù)非常重要，因為當(dāng)你知道了5.5能不能運出去的時候，按照我剛才講的原理，他就會自然而然把5.1的這個東西同樣的容量，他就會做到5.5米，沒有運輸?shù)膯栴}，而其他帶來的問題剛才講了有效利用又出來了。

 

　　我今天要說了如果我們繼續(xù)再放大，5.5也擋不住，怎么辦？今天講的6MW、8MW甚至10MW，當(dāng)然跑到海上去了，那是另外一回事，當(dāng)?shù)亟▓龅膸资f千瓦都到當(dāng)?shù)亟◤S。我們要把我們的15米的列車搞到現(xiàn)場，到現(xiàn)場加工，都已經(jīng)做到這樣，當(dāng)然這不是我們發(fā)明的。你這樣去做的時候，一個風(fēng)電的量比較大，如果我能運出去呢？怎么能運出去？這個時候我就把我剛剛說的雙氣隙的問題就拿過來了。

 

　　我們算了一下，10MW大概是8米多一點，金風(fēng)的大概8米，老實說按照我現(xiàn)在做的從5.5米雙氣隙之后，我能夠折算過去的現(xiàn)在能做到的是7.5米，還差了一點，但是你容量再稍微降一點，還要繼續(xù)做下去。現(xiàn)在像6MW、7MW這些都一點問題沒有了。當(dāng)然，我講的所有這些都是在長度不變的情況下去說的，如果長度稍微提升一點點也就能夠去運輸了。也就是說我今天講的除了這些技術(shù)問題你要去算和優(yōu)化之外，很重要的一個問題就是有幾個約束，幾個限制，把這些問題考慮進(jìn)去，在什么情況下才是最實用的，也不是雙氣隙。當(dāng)然也有一個技術(shù)問題，比如你在做雙氣隙的時候，當(dāng)你做軸相雙氣隙的時候，軸相中心的距離和外面的距離最好大于70%是最好的，要不然也是不劃算的。

 

　　雙氣隙相當(dāng)于就是兩個了，兩個變頻器，里面一個電機(jī)，外面一個電機(jī)，可以這樣去考慮，但是把兩個轉(zhuǎn)子都弄沒了，減輕了重量。我剛才說體積大概減少了一半，但是重量肯定沒有這么多，略微降低，而有效材料其實一點也沒有降低。

 

　　我們的主要研究內(nèi)容還是放在前置式，上邊那個是徑向，下面那個是軸向的。除了直驅(qū)的之外，剛才我講了幾個一個是容量尺寸降低，重量減輕。其實分?jǐn)?shù)槽我剛才問了王總他們已經(jīng)用了，分?jǐn)?shù)槽除了下線快捷，還有其他的方面。我一直堅持自然風(fēng)直接冷卻，為什么自然風(fēng)直接冷卻？實際上我們做的電機(jī)剛才說4.2也好，5.5也好，一個是立方L上一定要撐到頂，第二個撐到頂?shù)臅r候就要利用外部的風(fēng)自然冷卻。既然是雙氣隙相當(dāng)于兩個電機(jī)，我也按照3000V來做，一個壞了另外一個照樣發(fā)電，另外還有一個不壞另外一個也發(fā)電，為什么？這個時候關(guān)掉它，效率提高的。特別我們在試驗的時候，后來我做了一個樣機(jī)，這臺樣機(jī)找軸連接節(jié)，什么都不用，就這一個電機(jī)，另外一個當(dāng)發(fā)電機(jī)。運輸、吊裝、運行，可能在運輸、吊裝運行上更重要一些，不一定是講海上，海上大家講了很多的觀點，海上那么大的空間，反倒沒關(guān)系，你在陸上多去考慮一下，反倒是有好處。

 

　　這個轉(zhuǎn)子過來，內(nèi)定子、外定子，兩個，另外我們有一個風(fēng)道，內(nèi)部把風(fēng)打進(jìn)去。這個圖實際上就是我說的不要爭論內(nèi)外轉(zhuǎn)子好了，就這樣來，我看挺好。

 

　　我們設(shè)計了3MW和10MW的徑向和軸向的設(shè)計，軸承結(jié)構(gòu)還是按照3MW的，10MW的基本上結(jié)合我說的4.2米差不多，一會兒我會談到軸承，其實我不會設(shè)計軸承。東方的那個軸承選的是MVG的專門給他做的嘛，待會兒我會說一下軸承的事。參數(shù)我這都有了。

 

　　分?jǐn)?shù)槽集中繞組設(shè)計，我剛才說20多年前就到了烏魯木齊，給他們介紹的就是分?jǐn)?shù)槽繞組，今天又分?jǐn)?shù)槽繞組，但是多了兩個字，叫分?jǐn)?shù)槽集中繞組。我們做了25千瓦的模型。

 

　　這個是中間設(shè)計的過程，大家搞電機(jī)的都知道，就不多說了。這是空載磁密的介紹。我們把半開口槽和開口槽進(jìn)行了對比。這是負(fù)載計算的情況。這個就是軸向軸承的。這是定子部分。這個是轉(zhuǎn)子部分的仿真計算，那邊是轉(zhuǎn)子盤。這是通風(fēng)冷卻計算，右邊那個是溫度計算。

 

　　軸承。我們現(xiàn)在用的軸承是3MW不到3米，實際上就是新強(qiáng)聯(lián)做的那個。當(dāng)你做軸向疏通的時候整個電機(jī)結(jié)構(gòu)全都變了，不是用疊片，而是卷的。怎么去卷成那樣大的電機(jī)。這個是10MW雙氣隙風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，用了這么大，我問東方你怎么選到的，他說我們搞到最大的了，我就用這個，這個是實測的過程。

 

　　最后結(jié)論和展望。

 

　　說是展望我們已經(jīng)做了這樣的東西，我們也在做半直驅(qū)，我覺得在做半直驅(qū)的時候。做這樣一個電機(jī)的時候，為什么要這樣去做？海上我還是不太贊成，當(dāng)然我不是搞齒輪箱的，我是做不好這樣一個東西，但是陸上我覺得可以研究。但是為什么可靠？故障維修是一個問題。另外我在80年代到現(xiàn)在這么多年來一直擔(dān)心一件事情就是永磁材料太稀有了，我一臺直驅(qū)電機(jī)用的量太大了，成噸來用這個永磁材料，如果減少永磁材料的用量肯定半直驅(qū)是一個好的方式。但是現(xiàn)在半直驅(qū)的基礎(chǔ)都不太注重我剛才說的立方L的問題，你既然用了半直驅(qū)的基礎(chǔ)，你把永磁材料大量地減少了，你為什么不把它用到極限呢？

 

　　所謂極限就是我剛才說的立方L，就是我們做的半直驅(qū)的在發(fā)電機(jī)的部分照樣把發(fā)電機(jī)一定也要把它做成一個大直徑，原因我剛才已經(jīng)介紹過了，就是我們的半直驅(qū)的這種，外徑4.2米，這個時候做3MW，這個時候整個有效長度就這樣，你會省多少，線速也會更高。前幾天有一個公司說我們能不能做10MW300多轉(zhuǎn)的，那肯定是兩壁齒輪箱，上面那個圖這是10MW的，我就把它基本上做成了4.2米的，電機(jī)的外機(jī)是4.2米，大概是這樣的情況。就是你做的時候一定要做到底，但是所有的有效材料都省的。所以通過這樣的模型，我們覺得無論是徑向還是軸向都是很好的發(fā)展。

 

　　（內(nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）