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學會關于風電的研討會上，我提出了當時叫無齒輪箱永磁風力發電機的概念研究，今天在退休的時候又提出了這樣一個大型雙氣隙永磁風力發電機的研究。

 

　　這樣的背景其實大家都知道，風電發電機做得越來越大，當越來越大的時候，直驅電機都很大，那實際上現在直驅比如這是一個轉子，這是一個電子，外轉子這樣去轉。我們想如果我同樣的這樣技術不變在外面再加一個定子，里面一個定子，雙定子這樣去轉，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，當然你也可以說相變機組，相變機組是內轉子，是這樣轉的，你也可以在里面給它加上一個，簡單地講就是這樣的過程。因為在大型電機的時候，我們在有效的氣隙內部有相當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，我們在電動機領域，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，就是搞電機設計的時候會知道，電機設計長寬高和體積有關系，就是我們講的立方L，就是發電機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，直驅為什么大？肯定是你的轉速太低了，你要想達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系來增加，可是你去想，當你的電機做大的時候，真正電機容量轉化有效的部分就是在電機氣隙，我們經常講有效部分，有效部分就是氣隙，也就是說銅、絕緣材料，當然最重要的是永磁材料。當然不是說其他都是無效的，沒有別的制成它也就完了，機器上也制成不了，當你的電機做大的時候，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，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，這種情況下當然愿意把電機做大，扁一些，大一些，主要是這樣的原因。為什么我們搞直驅的，只是直驅的第一家，德國的Areca（音），他甚至做成一個環形電機就是這樣的原因。

 

　　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化。怎么樣來選這個東西？其實除了你在技術上之外還有很多其他方面的約束都考慮進來，比如運輸的問題，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，當我一看運輸的時候去查，根據我們多年運輸設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。當然到了后來1.5已經不行了，再后來再大的時候4.2米已經打不住了，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，就是我們的大型發電設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運不用現場組裝這是最好的，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。那金風做了很好的事情，大量運輸之后突破了4.2米，但是金風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，當在大量運輸的時候他發現了一個問題，什么問題？這樣運輸的時候其實突破了4.2米，已經超寬了，你是能運輸，但是你超寬了，總之有一點麻煩的。但是他發現了一個其實5.1米，5.2米和5.5米對于運輸來講一樣。這個數非常重要，因為當你知道了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，沒有運輸的問題，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再放大，5.5也擋不住，怎么辦？今天講的6MW、8MW甚至10MW，當然跑到海上去了，那是另外一回事，當地建場的幾十萬千瓦都到當地建廠。我們要把我們的15米的列車搞到現場，到現場加工，都已經做到這樣，當然這不是我們發明的。你這樣去做的時候，一個風電的量比較大，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，金風的大概8米，老實說按照我現在做的從5.5米雙氣隙之后，我能夠折算過去的現在能做到的是7.5米，還差了一點，但是你容量再稍微降一點，還要繼續做下去。現在像6MW、7MW這些都一點問題沒有了。當然，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問題你要去算和優化之外，很重要的一個問題就是有幾個約束，幾個限制，把這些問題考慮進去，在什么情況下才是最實用的，也不是雙氣隙。當然也有一個技術問題，比如你在做雙氣隙的時候，當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。

 

　　雙氣隙相當于就是兩個了，兩個變頻器，里面一個電機，外面一個電機，可以這樣去考慮，但是把兩個轉子都弄沒了，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。其實分數槽我剛才問了王總他們已經用了，分數槽除了下線快捷，還有其他的方面。我一直堅持自然風直接冷卻，為什么自然風直接冷卻？實際上我們做的電機剛才說4.2也好，5.5也好，一個是立方L上一定要撐到頂，第二個撐到頂的時候就要利用外部的風自然冷卻。既然是雙氣隙相當于兩個電機，我也按照3000V來做，一個壞了另外一個照樣發電，另外還有一個不壞另外一個也發電，為什么？這個時候關掉它，效率提高的。特別我們在試驗的時候，后來我做了一個樣機，這臺樣機找軸連接節，什么都不用，就這一個電機，另外一個當發電機。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，反倒沒關系，你在陸上多去考慮一下，反倒是有好處。

 

　　這個轉子過來，內定子、外定子，兩個，另外我們有一個風道，內部把風打進去。這個圖實際上就是我說的不要爭論內外轉子好了，就這樣來，我看挺好。

 

　　我們設計了3MW和10MW的徑向和軸向的設計，軸承結構還是按照3MW的，10MW的基本上結合我說的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。參數我這都有了。

 

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

 

　　這個是中間設計的過程，大家搞電機的都知道，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行了對比。這是負載計算的情況。這個就是軸向軸承的。這是定子部分。這個是轉子部分的仿真計算，那邊是轉子盤。這是通風冷卻計算，右邊那個是溫度計算。

 

　　軸承。我們現在用的軸承是3MW不到3米，實際上就是新強聯做的那個。當你做軸向疏通的時候整個電機結構全都變了，不是用疊片，而是卷的。怎么去卷成那樣大的電機。這個是10MW雙氣隙風力發電機結構，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。

 

　　最后結論和展望。

 

　　說是展望我們已經做了這樣的東西，我們也在做半直驅，我覺得在做半直驅的時候。做這樣一個電機的時候，為什么要這樣去做？海上我還是不太贊成，當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年代到現在這么多年來一直擔心一件事情就是永磁材料太稀有了，我一臺直驅電機用的量太大了，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是一個好的方式。但是現在半直驅的基礎都不太注重我剛才說的立方L的問題，你既然用了半直驅的基礎，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的在發電機的部分照樣把發電機一定也要把它做成一個大直徑，原因我剛才已經介紹過了，就是我們的半直驅的這種，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，電機的外機是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展。

 

　　（內容來自現場速記，未經本人審核）