帶著巨大驢頭的抽油機不緊不慢一上一下運動著，是人們腦海中典型的油田景觀。隨著采油機的緩速運動，石油從地底處被提出，成為人類現(xiàn)代生活必不可缺的重要能源。但抽油機本身也是一架大胃口的吃電機器，據(jù)統(tǒng)計，僅大慶油田，傳統(tǒng)抽油機一年的耗電費用是600個億。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”的普及使用而降低50%。
“三維永磁電機”發(fā)明人，浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院教授葉云岳介紹說，抽油機是油田生產(chǎn)的主要設(shè)備, 抽油機的驅(qū)動都是通過大速比的減速器來實現(xiàn)。從設(shè)備成本上分析，因為要實現(xiàn)緩速直線運動，減速箱、皮帶輪、20余米長的游梁、驢頭，都是必不可缺的機械部件，而其中僅減速箱一項，就已經(jīng)與電動機等價；從運動成本上算，因為省去了種種中間環(huán)節(jié)，“三維永磁電機”無功損耗下降92.5%，有功耗電量下降了50%以上。不僅如此，因為機械結(jié)構(gòu)的改變，一臺機器減少占地面積近一畝。
要說明“三維永磁電機”的原理，要從傳統(tǒng)電機與直線電機的區(qū)別說起。1821年，英國科學(xué)家法拉第證明了電力可以轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。此后，直流電機和交流電機相繼問世，但它們在工作時都是轉(zhuǎn)動的，適用于用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的工具，比如汽車、螺旋漿等等。但如果需要做直線運動，比如傳輸帶、起重機等，就需要增加把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本�運動的一套裝置。幾十年前，科學(xué)家研制出一種專門用于直線運動的電機——直線電機，并在郵局、機場等得到應(yīng)用，磁懸浮列車就是用直線電機來驅(qū)動的。與旋轉(zhuǎn)電機相比，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�運動的機械能。
浙江大學(xué)電氣學(xué)院教授葉云岳的名字，始終與中國直線電機的發(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�！肮雀琛币幌隆叭~云岳”，出現(xiàn)的條目無不與“直線電機”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)直線電機與現(xiàn)代驅(qū)動研究所研究團隊成為了我國頂級的直線電機研究機構(gòu)。在他的指導(dǎo)和參與下，誕生了我國最大的直線電機生產(chǎn)企業(yè)并成為在納斯達克上市的公司。作為項目負責(zé)人，他除了完成、參與完成了多項國家863項目和浙江省、貴州省重大專項外，還誕生了多個第一：世界首臺直線電機沖壓機，世界首臺超節(jié)能復(fù)式永磁電機抽油機；國內(nèi)首條國產(chǎn)化高速郵政包刷分揀機，國內(nèi)第一條自行研制的同步直線電機磁浮試驗線，國內(nèi)第一條直線電機地鐵試驗線。
但葉云岳說，普通的直線電機也并不能滿足抽油機等大型設(shè)備的效率要求，主要的難題是體積要小，功率卻要大，這與普通電動機的基本原理是相悖的。2005年，北京一家研究機構(gòu)帶著難題慕名來到浙江大學(xué)直線電機與現(xiàn)代驅(qū)動研究所找葉云岳，此后，葉云岳開始研制專門用于驅(qū)動抽油機等大力距直線運動機械的電動機。一年后，他采用外轉(zhuǎn)子電機與盤式電機結(jié)構(gòu)復(fù)合, 充分利用電機結(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復(fù)合式達到了設(shè)計要求的“三維永磁電機”并已在中原油田試用了一年，效果盡如人意。 |
