http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 01:04:22 來源:科技日報
導讀:電dian機ji涉she及ji到dao方fang方fang麵mian麵mian,從cong發fa電dian,到dao用yong電dian。任ren何he一yi點dian電dian機ji效xiao率lv的de提ti高gao對dui行xing業ye來lai講jiang都dou特te別bie重zhong要yao。中zhong國guo是shi世shi界jie上shang最zui大da的de電dian機ji生sheng產chan國guo,但dan是shi中zhong國guo電dian機ji的de出chu口kou和he整zheng體ti水shui平ping,跟gen國guo外wai還hai有you不bu少shao的de差cha距ju,特te別bie是shi效xiao率lv和he材cai料liao消xiao耗hao方fang麵(mian)。要(yao)想(xiang)最(zui)大(da)地(di)降(jiang)低(di)損(sun)耗(hao),最(zui)大(da)效(xiao)率(lv)利(li)用(yong)能(neng)源(yuan),高(gao)效(xiao)節(jie)能(neng)電(dian)機(ji)無(wu)疑(yi)是(shi)最(zui)好(hao)的(de)選(xuan)擇(ze)。但(dan)是(shi)由(you)於(yu)成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao),其(qi)市(shi)場(chang)普(pu)及(ji)率(lv)並(bing)不(bu)高(gao)。麵(mian)對(dui)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti),來(lai)看(kan)專(zhuan)家(jia)如(ru)何(he)回(hui)答(da)。
人類目前使用的絕大部分電能都是由發電機產生的,據統計,全世界工業用電動機消耗了總發電量的30%—40%,在我國,超過60%的年發電量被各種各樣的電動機所消耗,轉換為機械動力。
ruhezuidadijiangdizhezhongzishensunhao,zuidaxiaolvliyongnengyuan,gaoxiaojienengdianjiwuyishizuihaodexuanze。danshiyouyuchengbenjiaogao,qishichangpujilvbingbugao。mianduizhegewenti,zaidianjixingyezhuanxintanqiushushiniandequronghaijiaoshouyongyijuhualaihuida:“降低研發成本,降低材料成本,降低自身能源損耗,提高輸出效率”。而這,也正是這位務實專注的科學家一直在做的事情。
“心有多大,路有多遠。”有些人的人生曲線, 注定要與眾不同。
從cong意yi氣qi風feng發fa的de草cao原yuan兒er郎lang成cheng為wei上shang世shi紀ji八ba十shi年nian代dai的de清qing華hua驕jiao子zi,從cong求qiu學xue就jiu職zhi十shi多duo年nian的de水shui木mu清qing華hua再zai到dao大da洋yang彼bi岸an的de美mei國guo威wei斯si康kang辛xin大da學xue,從cong讓rang人ren夢meng寐mei以yi求qiu的deGE研發中心總部高級工程師到華中科技大學教授,他的腳步橫跨了半個地球,但是當你細細察看,每個腳印裏都隻有四個字:中國電機。
他就是華中科技大學電氣與電子工程學院副院長、博士、博士生導師曲榮海教授,國家“千人計劃”特聘專家,強磁場工程與新技術國家重點實驗室副主任,IEEE高級會員,IEEE多個會議和期刊審稿人,Sigma Xi會員,中國電工技術學會高級會員,擁有中國、美國、日本、歐盟等10個國家和地區的發明專利幾十項……盡管有這一長串成就,他卻始終給人一種如沐春風的感覺。走近他,他的儒雅有致、條理分明使得交流都成為一種學習和享受,那枯燥辛苦的科學探求之路也讓他以淺顯風趣的語言娓娓道來
遠渡重洋,漫漫電機探索路
對dui曲qu榮rong海hai來lai說shuo,當dang初chu深shen藏zang內nei心xin深shen厚hou的de清qing華hua情qing緣yuan遠yuan赴fu美mei國guo,隻zhi是shi為wei了le今jin天tian的de厚hou重zhong回hui歸gui。而er這zhe些xie年nian來lai的de辛xin苦ku求qiu學xue和he科ke研yan工gong作zuo,也ye都dou隻zhi有you一yi個ge目mu標biao,那na就jiu是shi振zhen興xing中zhong國guo電dian機ji產chan業ye,讓rang中zhong國guo有you能neng力li生sheng產chan出chu世shi界jie頂ding級ji電dian機ji,徹che底di擺bai脫tuo對dui於yu國guo外wai的de技ji術shu依yi賴lai。
在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong),他(ta)的(de)努(nu)力(li)也(ye)為(wei)他(ta)帶(dai)來(lai)了(le)一(yi)般(ban)人(ren)難(nan)以(yi)企(qi)及(ji)的(de)成(cheng)就(jiu)。數(shu)十(shi)年(nian)來(lai),曲(qu)榮(rong)海(hai)以(yi)高(gao)參(can)數(shu)複(fu)雜(za)電(dian)磁(ci)結(jie)構(gou)裝(zhuang)置(zhi)與(yu)係(xi)統(tong)為(wei)研(yan)究(jiu)對(dui)象(xiang),進(jin)行(xing)多(duo)種(zhong)新(xin)型(xing)特(te)種(zhong)電(dian)機(ji)的(de)設(she)計(ji)與(yu)研(yan)發(fa),先(xian)後(hou)提(ti)出(chu)了(le)多(duo)種(zhong)新(xin)原(yuan)理(li)和(he)新(xin)方(fang)法(fa),發(fa)明(ming)了(le)多(duo)種(zhong)新(xin)型(xing)電(dian)機(ji)拓(tuo)撲(pu),其(qi)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)處(chu)於(yu)國(guo)際(ji)領(ling)先(xian)水(shui)平(ping),在(zai)電(dian)磁(ci)場(chang)耦(ou)合(he)機(ji)電(dian)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)、大型永磁風力發電機、新型大功率海底永磁電機、高電磁參數電磁裝置等領域均取得了標誌性成果。
而他在電機領域的探索亦早已顯露出了非凡的天份。早在2003年,曲榮海剛剛進入美國GE公司全球研發中心總部,就一鳴驚人地根據多電磁場耦合機電能量轉換原理,發明了新型高功率密度雙側(雙轉子或雙定子)電機拓撲,並形成了完整的理論和設計方法。與普通單側電機相比,該電機功率密度提高了80%以上,成功排除了大型直驅式電機向更高功率發展的障礙。該技術後來應用在了由美國能源部支持的3.5兆瓦永磁直驅風電機組的研製中,是世界範圍內首次將雙側電機技術應用於風電領域。憑借這項發明,他榮獲了GE全球研發中心技術成就獎,發表的相關學術論文獲得2002年IEEE IAS電機委員會頒發的最佳論文獎。
2004nian,quronghaizaichuangxingao,fazhanlegaodiancicanshudiancizhuangzhideshejiheyunxinglilun,famingleduozhongchaodaodianjituopujiegou。chaodaofadianjishiyizhongcaiyongchaodaotitidaichangguidaotizhizaodedianji,youyuchaodaocailiaozhongkeyiliuguohendadedianliu,jianlihenqiangdelicicichang,yincitanengjidaditigaofadianjidegonglvmidu,shifadianjijiegougengjiajincou,tijihezhongliangxianzhujiangdi。zhideyitideshi,tazaifeiedingfuzaiqingkuangxiadexiaolvyejiaogao,zheyidianduiyugonglvsuifengsusuijibodongdefenglifadianjiyouweizhongyao。tongshi,chaodaofadianjihaijuyoudizhendong、低噪聲、電壓波形正弦性好等優點。
風力發電機的研發是提高風電機組技術水平和核心競爭力的關鍵。2003至2010年期間,曲榮海基於電磁結構與機械傳動結構一體化設計原理,成功研發了多種大型永磁風力發電機,包括高速、中速和直驅式永磁發電機,同時發明了多種電機拓撲結構、磁鋼保護方法、線圈繞製方法等,並應用於實際;在中速發電機中,曲榮海將變速箱和永磁發電機集成一體化,縮短了機組軸向長度,提高了機組效率,顯著降低了機組的製造、運輸和安裝成本。該技術是目前世界上風力發電機領域最先進的技術之一,代表著中高速風電機組的重要發展方向。
在航空及海底電機技術研究上,高可靠性對於航空電機、海(hai)底(di)電(dian)機(ji)等(deng)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao),對(dui)此(ci)他(ta)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)套(tao)在(zai)惡(e)劣(lie)工(gong)況(kuang)下(xia)提(ti)高(gao)電(dian)磁(ci)裝(zhuang)置(zhi)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)設(she)計(ji)原(yuan)理(li),並(bing)將(jiang)其(qi)應(ying)用(yong)於(yu)新(xin)型(xing)高(gao)容(rong)錯(cuo)能(neng)力(li)航(hang)空(kong)永(yong)磁(ci)發(fa)電(dian)機(ji)和(he)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)大(da)功(gong)率(lv)海(hai)底(di)永(yong)磁(ci)電(dian)機(ji)的(de)設(she)計(ji)當(dang)中(zhong)。
……
zaitakanlai,xianyoudechengjibingfeizhongdian,erzhishiyizhongzhunbei,yizhongweijinrisuozuoshiyedebijingguocheng。butongdeshi,guoqutashiyigerenzainuli,erxianzai,tazhengzhiliyushigengduoderenduizhegexuekegengjialejie、熱愛,與他並肩而戰。
人才建設,引領技術創新潮
“dianjishejidaofangfangmianmian,congfadian,daoyongdian。renheyidiandianjixiaolvdetigaoduixingyelaijiangdoutebiezhongyao。zhongguoshishijieshangzuidadedianjishengchanguo,danshizhongguodianjidechukouhezhengtishuiping,genguowaihaiyoubushaodechaju,tebieshixiaolvhecailiaoxiaohaofangmian。”
整個采訪過程中,他提到最多的是技術核心的原始創新:“我wo們men要yao做zuo就jiu要yao做zuo純chun粹cui中zhong國guo血xue統tong的de,要yao做zuo就jiu做zuo最zui好hao的de,當dang然ran也ye是shi最zui適shi應ying中zhong國guo市shi場chang的de。這zhe其qi中zhong最zui為wei關guan鍵jian的de,還hai是shi人ren才cai,我wo國guo這zhe方fang麵mian的de人ren才cai太tai稀xi缺que了le,現xian在zai人ren才cai梯ti隊dui建jian設she刻ke不bu容rong緩huan。”
為此,2010年8月中組部引進風電領域“千人計劃”向(xiang)他(ta)拋(pao)出(chu)橄(gan)欖(lan)枝(zhi)時(shi),他(ta)立(li)即(ji)放(fang)下(xia)蒸(zheng)蒸(zheng)日(ri)上(shang)的(de)事(shi)業(ye),離(li)開(kai)在(zai)美(mei)國(guo)的(de)妻(qi)子(zi)和(he)求(qiu)學(xue)的(de)孩(hai)子(zi),孤(gu)身(shen)飛(fei)回(hui)祖(zu)國(guo),全(quan)職(zhi)加(jia)入(ru)華(hua)中(zhong)科(ke)技(ji)大(da)學(xue)電(dian)氣(qi)與(yu)電(dian)子(zi)工(gong)程(cheng)學(xue)院(yuan)。作(zuo)為(wei)領(ling)軍(jun)人(ren),曲(qu)榮(rong)海(hai)依(yi)托(tuo)華(hua)中(zhong)科(ke)技(ji)大(da)學(xue)電(dian)氣(qi)與(yu)電(dian)子(zi)工(gong)程(cheng)學(xue)院(yuan),於(yu)2011年9月yue正zheng式shi成cheng立li華hua中zhong科ke技ji大da學xue創chuang新xin電dian機ji技ji術shu研yan究jiu中zhong心xin。該gai中zhong心xin定ding位wei於yu基ji礎chu和he應ying用yong研yan究jiu,立li足zu國guo際ji科ke技ji前qian沿yan,以yi滿man足zu國guo家jia重zhong大da戰zhan略lve需xu求qiu為wei出chu發fa點dian,力li爭zheng在zai電dian機ji設she計ji和he驅qu動dong控kong製zhi技ji術shu方fang麵mian成cheng為wei世shi界jie一yi流liu的de科ke技ji創chuang新xin研yan究jiu平ping台tai。
僅jin僅jin兩liang年nian的de時shi間jian,在zai學xue院yuan支zhi持chi和he他ta的de個ge人ren努nu力li之zhi下xia,中zhong心xin的de建jian設she已yi經jing初chu具ju規gui模mo。在zai基ji礎chu設she施shi方fang麵mian,搭da建jian了le三san個ge特te種zhong電dian機ji測ce試shi平ping台tai,購gou置zhi了le一yi係xi列lie相xiang關guan儀yi器qi設she備bei,為wei今jin後hou的de科ke研yan課ke題ti研yan究jiu打da下xia了le必bi要yao的de物wu質zhi基ji礎chu;在人才培養方麵,他正在培養十位碩士、八位博士研究生和一位博士後,同時正在引進海外電機人才,包括一名國家“青年千人計劃”專家、一名湖北省特聘專家等,並積極聯合院係內二十多位教師、十多位教授參與課題研發;在教學方麵,針對學生對電機設計知識的缺乏,計劃開設一門電機設計全英語課程,以推動教學質量的全麵提高;在學術交流方麵,具有長期海外工作經曆的他充分利用國際資源,開展了多次交流活動,包括邀請國外著名教授來訪考察、參加頂尖國際會議、受邀至國外高校發表學術報告等。
有夢想,才有可能成功!這些具體的工作,可謂繁重龐雜,但曲榮海卻樂在其中,因為,他離自己的夢想更近了。
“做最好的新型高效節能電機,爭取早日實現中國從電機大國向電機強國的跨越!”,這(zhe)看(kan)似(si)口(kou)號(hao)的(de)一(yi)句(ju)話(hua)卻(que)在(zai)曲(qu)海(hai)榮(rong)心(xin)中(zhong)響(xiang)了(le)二(er)十(shi)多(duo)年(nian)。對(dui)當(dang)年(nian)那(na)個(ge)青(qing)澀(se)的(de)清(qing)華(hua)學(xue)子(zi)來(lai)說(shuo),這(zhe)也(ye)許(xu)隻(zhi)是(shi)一(yi)個(ge)夢(meng)想(xiang),如(ru)今(jin),卻(que)已(yi)然(ran)成(cheng)為(wei)他(ta)的(de)事(shi)業(ye)理(li)想(xiang),也(ye)是(shi)他(ta)從(cong)未(wei)改(gai)變(bian)的(de)方(fang)向(xiang)。
對 話
問:我國在電機研發方麵,同國際先進技術相比有哪些方麵的差距?對行業影響有多大?
曲榮海:就中小型異步電機來說,跟國外的比,我國一個同等性能的電機多用10%—20%的材料,而中國的產量每年大約有1.3億千瓦,僅此一項每年就浪費了約10億多元。可是我們賣的價格還相對低,這樣利潤就會降低很多。我國的中小型電機的效率平均大約89%,而高效電機的效率平均可達94%,我國因此每年多耗電530yiduoqianwashi。zhehaizhishidazhongchanpin,suiranchengbenhengaodanhainengzuochulai,haiyouhenduoshizuobuchulaide。birushuozhongguodegaotiehenfadaba,gaotielideqianyindianjiyeshiguochande,danyuanshijishuqueshijinkoude。henduodejichujianshehedaxingshebei,womenweishenmebunengjinxingyuanshishejiyuanshichuangxin,yidingyaocongguowaiyinjin?tebieshiyixiejianduanjishu,zaiguojishangjishudoushifengsuode,womenyougaizenmeban?zhegewentikunhuolewohenduonian,yejililewohenduonian。
好hao在zai現xian在zai我wo們men國guo家jia已yi經jing意yi識shi到dao這zhe個ge問wen題ti的de嚴yan重zhong性xing,前qian段duan時shi間jian我wo看kan到dao國guo務wu院yuan一yi個ge文wen件jian就jiu是shi加jia快kuai改gai進jin,提ti高gao電dian機ji的de轉zhuan換huan效xiao率lv,這zhe方fang麵mian已yi經jing很hen迫po切qie了le。
問:如果國內的所有電機技術能更新,每年能節約多少能源?
曲榮海:如果都能提高一點,哪怕1%,那全國的整體效益非常大。很多人認為,電機就是個器械,我買了用就行,大家沒有在意,也許你的電機多花了15%,duohuadianqian,buzaiyi。dandajiameiyishidaodianjizaizhongguodegongyeliwusuobuzai,shejimiantaiguang。birubianpinkongtiaojishu,beipingweiguojiajijiang,weishenmetanengpingjiangne,jiushiyinweijieneng,nameduokongtiaodoutigao5%,能節省多少?規模效益,但是空調這種的電機在所有電機裏占的還是很小的一部分。我國中小型電機因為效率問題,每年多耗電530億多千瓦時,浪費相當驚人,任何運動的東西沒有不用到電機的,所以這個行業還有很多事情要做。我現在做的比如牽引電機、風電發電機、永磁電機和超導電機、伺服電機等,這幾個方向都是比較熱門的,也有很多的工作要做。
我現在正在作一個調研報告,各種電機和國際標準差多少,然後材料浪費了多少,但這個想做詳細、準確了很難,需要很多方麵的支持。我現在想做的就是把中國電機行業的整體水平調研出來。
問:在目前的研發過程中,您最重視的是什麼?您現在產業化方麵開始進行了嗎?有什麼想法?
曲榮海:優化。我經常說,你買國外設計,那是對他來說最好的產品, 但對你來說不一定是最好的。產品是怎麼設計的,要有很多優化。優化什麼?優化的目標是什麼?
shouxian,zaimanzugongnengdeqingkuangxia,jinliangjiangdizhonglianghechengben。birushuo,womenshejiyigedianji,benlaiyigedianjiyinggaishejichengzhijingdayixie,duanyixie,zheyangshejishizuiyouhuade,chanpinzuiqing,yongliaozuishao。danshiguowaidegaosugongluzhinengyunshu4米的長度,那運輸成本就漲上去了。對比一下,還不如設計成細一點長一點,運輸成本能降低很多,整體成本也會下降。在中國可能是4.2米,也可能是3.8米,這個結果是不同的。所以我們設計的時候要考慮到很精細的程度,這就是優化。
功能做到了,還有很多東西要細化。比如具體到每一個尺寸,做到什麼程度,是和生產加工工藝有關的。我們能加工到1毫米,那就設計1毫米。如果你設計的是1haomi,dannijiagongbule,najiushishejidebuhao,bushiyong,jiushiyizhonglangfei。zaizhefangmian,womenyidingyaoyouzuoshejidejingdaxisuan,zuijiandandelijiejiushizuishaotouruhezuidachanchu。
chanyehuamuqianhaimeiyou,yinweiwoxiwangxianzuohaojishu,genjuwoguodetedianshejichuhaochanpin,ranhouzaichanyehua。haodedongxizuochulaishibuchoushichangde。muqianlaijiang,xuyaoxiangmuchulailezaiquchanyehua,zheyangcaibijiaoyouyiyi。womenxianzaizuodedongxi,bujinjinshiyigefaxian,ershiyigexitonggongcheng,zhexuyaoyigeguochengheshijian。