长江日报记者10月8日从华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心获悉，该中心在全球首创的大型电机“无磁装配—整体充退磁技术”在20兆瓦级永磁风力发电机上获得成功。这是继2021年开发出兆瓦级直驱风力发电机整体充退磁技术后，我国在风力发电机整体充退磁技术上再次实现重大突破。
9月29日，在中车永济电机有限公司风力发电机生产现场，高1米的永磁风力发电机转子被放置在旋转台上，一旁由充磁电源、充磁线圈和推进系统组成的充磁装置“身躯”同样庞大，长5米、宽4米、高3米。随着电闸合拢，强大的电流发出“吱吱”声，瞬间便完成一个磁极的充磁。1小时后，这座20兆瓦全球最大单机功率风力发电机转子所有磁极完成充磁。
中车永济电机有限公司副总经理、总工程师戴碧君非常自豪地说:“此次成功实现20兆瓦半直驱永磁风力发电机转子的整体充磁，表明我国已在大型永磁风力发电机高性能制造方面处于国际领先水平。这也是校企产学研合作的标志性成果。”
华科大整体充退磁技术团队在中车永济电机有限公司风力发电机生产现场。国家脉冲强磁场科学中心供图
永磁磁极是永磁风力发电机的关键核心部件，由众多磁钢拼装而成。传统“先充磁、后组装”制造技术，因磁钢带有磁性，相互间存在巨大的排斥力，导致磁极组装难度大、装配精度低，电机的电磁和机械性能难以精确控制，且制作的完整过程中存在比较大的安全隐患。
国家脉冲强磁场科学中心李亮教授团队在国际上首次提出大型永磁电机“无磁装配—整体充退磁”方法，实现永磁电气装备无磁力装配和无磁性动平衡校验及整体原位充磁，在提升永磁电机电气和机械性能的同时，大幅度提高生产效率和生产安全性，降低了生产成本。
李亮说：“我们开发的整体充退磁一体化装备不仅能推动永磁电气装备的高效、高性能制造，还能让‘退役’的永磁风电机组实现低能耗快速退磁，对实现绿色再制造起到极其关键的作用。”
国家能源局提供的多个方面数据显示，截至今年6月底，我国风电装机总容量达3.89亿千瓦。在风电装机容量一直增长的同时，早期投运的风电机组将迎来大规模“退役潮”。整体充退磁技术在“退役”的永磁风电机组绿色再制造方面也具有广阔的应用前景。
据悉，传统退磁采用热退磁，需要将数百吨转子加热到300℃以上，并需要保持12小时之后，不仅能耗巨大，而且磁极的报废率达到40%。采用新的退磁技术后，不仅能耗一下子就下降，退磁时间也从12小时之后缩短到100毫秒，磁极的报废率下降至1%。
目前，整体充退磁技术已在湘潭电机有限公司、中车永济电机有限公司等多家单位成功应用。
国家脉冲强磁场科学中心副研究员吕以亮和记者说，目前国际上普遍采用先分块充磁、再带磁性组装或采用分段充磁方法，整体充磁只能应用于部分型号小型电机。他们已成为全世界唯一能对兆瓦级永磁风力发电机全系列机型整体充退磁的技术团队。
“整体充磁可以让电机设备性能更好、运行更安静。”小组成员、国家脉冲强磁场科学中心教授丁洪发表示，整体充退磁技术可大范围的应用于高铁驱动电机、电动汽车、磁悬浮列车、永磁核磁共振成像仪、飞轮储能电机、轮船驱动电机、其他航空航天高速电机上。
据悉，国家脉冲强磁场科学中心创造了64特斯拉脉冲平顶磁场等多项磁场参数世界纪录。截至今年8月，其设施已为国内外125家科研单位开展实验1800多项，有力地推动了我国凝聚态物理、材料科学、生命科学等前沿基础学科的研究和发展。
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