帶著巨大驢頭的抽油機(jī)不緊不慢一上一下運(yùn)動(dòng)著，是人們腦海中典型的油田景觀。隨著采油機(jī)的緩速運(yùn)動(dòng)，石油從地底處被提出，成為人類(lèi)現(xiàn)代生活必不可缺的重要能源。但抽油機(jī)本身也是一架大胃口的吃電機(jī)器，據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅大慶油田，傳統(tǒng)抽油機(jī)一年的耗電費(fèi)用是600個(gè)億。但這一持續(xù)了多年的駭人數(shù)字有望隨著浙江大學(xué)研制成功的“三維永磁電機(jī)”的普及使用而降低50%。
“三維永磁電機(jī)”發(fā)明人，浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院教授葉云岳介紹說(shuō)，抽油機(jī)是油田生產(chǎn)的主要設(shè)備, 抽油機(jī)的驅(qū)動(dòng)都是通過(guò)大速比的減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)。從設(shè)備成本上分析，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)緩速直線運(yùn)動(dòng)，減速箱、皮帶輪、20余米長(zhǎng)的游梁、驢頭，都是必不可缺的機(jī)械部件，而其中僅減速箱一項(xiàng)，就已經(jīng)與電動(dòng)機(jī)等價(jià)；從運(yùn)動(dòng)成本上算，因?yàn)槭∪チ朔N種中間環(huán)節(jié)，“三維永磁電機(jī)”無(wú)功損耗下降92.5%，有功耗電量下降了50%以上。不僅如此，因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)的改變，一臺(tái)機(jī)器減少占地面積近一畝。
要說(shuō)明“三維永磁電機(jī)”的原理，要從傳統(tǒng)電機(jī)與直線電機(jī)的區(qū)別說(shuō)起。1821年，英國(guó)科學(xué)家法拉第證明了電力可以轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。此后，直流電機(jī)和交流電機(jī)相繼問(wèn)世，但它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)都是轉(zhuǎn)動(dòng)的，適用于用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的工具，比如汽車(chē)、螺旋漿等等。但如果需要做直線運(yùn)動(dòng)，比如傳輸帶、起重機(jī)等，就需要增加把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本�運(yùn)動(dòng)的一套裝置。幾十年前，科學(xué)家研制出一種專(zhuān)門(mén)用于直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)——直線電機(jī)，并在郵局、機(jī)場(chǎng)等得到應(yīng)用，磁懸浮列車(chē)就是用直線電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，它不需要包括齒輪在內(nèi)的連桿等中間轉(zhuǎn)換裝置，就能把電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)樽髦本�運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。
浙江大學(xué)電氣學(xué)院教授葉云岳的名字，始終與中國(guó)直線電機(jī)的發(fā)展聯(lián)系在一起。從他的畢業(yè)論文算起，葉教授從事這一行，已經(jīng)有30年了。“谷歌”一下“葉云岳”，出現(xiàn)的條目無(wú)不與“直線電機(jī)”聯(lián)系在一起。幾十年的理論與應(yīng)用結(jié)合的研究，使他帶領(lǐng)的浙江大學(xué)直線電機(jī)與現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)研究所研究團(tuán)隊(duì)成為了我國(guó)頂級(jí)的直線電機(jī)研究機(jī)構(gòu)。在他的指導(dǎo)和參與下，誕生了我國(guó)最大的直線電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)并成為在納斯達(dá)克上市的公司。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他除了完成、參與完成了多項(xiàng)國(guó)家863項(xiàng)目和浙江省、貴州省重大專(zhuān)項(xiàng)外，還誕生了多個(gè)第一：世界首臺(tái)直線電機(jī)沖壓機(jī)，世界首臺(tái)超節(jié)能復(fù)式永磁電機(jī)抽油機(jī)；國(guó)內(nèi)首條國(guó)產(chǎn)化高速郵政包刷分揀機(jī)，國(guó)內(nèi)第一條自行研制的同步直線電機(jī)磁浮試驗(yàn)線，國(guó)內(nèi)第一條直線電機(jī)地鐵試驗(yàn)線。
但葉云岳說(shuō)，普通的直線電機(jī)也并不能滿足抽油機(jī)等大型設(shè)備的效率要求，主要的難題是體積要小，功率卻要大，這與普通電動(dòng)機(jī)的基本原理是相悖的。2005年，北京一家研究機(jī)構(gòu)帶著難題慕名來(lái)到浙江大學(xué)直線電機(jī)與現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)研究所找葉云岳，此后，葉云岳開(kāi)始研制專(zhuān)門(mén)用于驅(qū)動(dòng)抽油機(jī)等大力距直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)。一年后，他采用外轉(zhuǎn)子電機(jī)與盤(pán)式電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合, 充分利用電機(jī)結(jié)構(gòu)的空間，與范承志副教授等一起試制成功了世界上第一臺(tái)復(fù)合式達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的“三維永磁電機(jī)”并已在中原油田試用了一年，效果盡如人意。 |
