国内首台套大型永磁电机整体充磁装备研制成功

2021-06-18

永磁风力发电机的转子可谓是一个庞然大物,直径超过4.3米,高度达1.5米,共有84个永磁磁极,每个磁极由20多个磁钢块拼装而成。传统制造工艺,是将已充磁的磁钢块由人工拼装成大的磁极,由于磁钢块间存在巨大的排斥力,拼装难度大、工艺复杂、操作危险、生产效率低。而基于整体后充磁技术,磁极可由未充磁的磁钢块拼装而成,通过脉冲强磁场装备对磁极整体充磁,降低了组装难度,提高了装配精度,生产效率相比传统制造工艺提高了8倍以上,安全性也得到了保证。


“与国外同类型产品分段多次充磁相比,该装备一次即可实现整极充磁,避免了分段充磁过程中的局部退磁,技术更先进。”华中科技大学副研究员吕以亮介绍。


据了解,整体充磁技术由强磁场中心主任李亮教授率先提出,是强磁场技术面向国家重大需求的一个重要应用。在李亮教授的带领下,吕以亮、丁洪发、施江涛、谢剑峰等团队成员分别负责电磁系统设计与充磁线圈、脉冲电源系统、控制、监测系统研制。


团队历时8年,先后克服了异形高场脉冲磁体的结构稳定性和高效冷却等问题,掌握了脉冲磁场下永磁材料的磁化与退磁特性,在国内首次完成了百千瓦级高矫顽力高速永磁电机转子的整体充磁,以及某型号电磁设备大型拼装磁极的整体充磁。


此次永磁风力发电机整体充磁系统的研制始于2019年底,科研团队和湘潭电机股份有限公司共同开展实验合作。“很多技术难点在图纸上可以实现,但在实际操作时会遇到新问题。”吕以亮介绍,在湘潭做测试时,大家常常通宵修改方案,早上起来买材料再加工,为了解决一个技术问题日夜连轴转。


研发期间,团队克服了疫情等多重困难,解决了充磁过程中极间相互干扰、涡流去磁效应等问题,最终研制了高性能的内水冷线圈及高重复频率的大功率脉冲电源系统,实现了永磁风力发电机磁极的高质量、高效率充磁。


据了解,整体充磁技术可广泛应用于各种类型永磁电机,因功率密度高等优势,永磁电机在风力发电、电动汽车、家用电器、工业驱动与控制等领域市场潜力巨大。此次实现永磁风力发电机转子的整体充磁,将对大功率风力发电机产业带来重要影响,风机整体充磁将会有大的发展。


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