http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 06:56:38 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。
如ru何he最zui大da地di降jiang低di這zhe種zhong自zi身shen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,在zai電dian機ji行xing業ye專zhuan心xin探tan求qiu數shu十shi年nian的de曲qu榮rong海hai教jiao授shou用yong一yi句ju話hua來lai回hui答da:“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。
congyiqifengfadecaoyuanerlangchengweishangshijibashiniandaideqinghuajiaozi,congqiuxuejiuzhishiduoniandeshuimuqinghuazaidaodayangbiandemeiguoweisikangxindaxue,congrangrenmengmeiyiqiudeGE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。
……
在(zai)他(ta)看(kan)來(lai),現(xian)有(you)的(de)成(cheng)績(ji)並(bing)非(fei)終(zhong)點(dian),而(er)隻(zhi)是(shi)一(yi)種(zhong)準(zhun)備(bei),一(yi)種(zhong)為(wei)今(jin)日(ri)所(suo)做(zuo)事(shi)業(ye)的(de)必(bi)經(jing)過(guo)程(cheng)。不(bu)同(tong)的(de)是(shi),過(guo)去(qu)他(ta)是(shi)一(yi)個(ge)人(ren)在(zai)努(nu)力(li),而(er)現(xian)在(zai),他(ta)正(zheng)致(zhi)力(li)於(yu)使(shi)更(geng)多(duo)的(de)人(ren)對(dui)這(zhe)個(ge)學(xue)科(ke)更(geng)加(jia)了(le)解(jie)、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”xiangtapaochuganlanzhishi,talijifangxiazhengzhengrishangdeshiye,likaizaimeiguodeqiziheqiuxuedehaizi,gushenfeihuizuguo,quanzhijiaruhuazhongkejidaxuedianqiyudianzigongchengxueyuan。zuoweilingjunren,quronghaiyituohuazhongkejidaxuedianqiyudianzigongchengxueyuan,yu2011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)。
jinjinliangniandeshijian,zaixueyuanzhichihetadegerennulizhixia,zhongxindejiansheyijingchujuguimo。zaijichusheshifangmian,dajianlesangetezhongdianjiceshipingtai,gouzhileyixiliexiangguanyiqishebei,weijinhoudekeyanketiyanjiudaxialebiyaodewuzhijichu;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!”,zhekansikouhaodeyijuhuaquezaiquhairongxinzhongxiangleershiduonian。duidangniannageqingsedeqinghuaxuezilaishuo,zheyexuzhishiyigemengxiang,rujin,queyiranchengweitadeshiyelixiang,yeshitacongweigaibiandefangxiang。
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。
haozaixianzaiwomenguojiayijingyishidaozhegewentideyanzhongxing,qianduanshijianwokandaoguowuyuanyigewenjianjiushijiakuaigaijin,tigaodianjidezhuanhuanxiaolv,zhefangmianyijinghenpoqiele。
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%,多(duo)花(hua)點(dian)錢(qian),不(bu)在(zai)意(yi)。但(dan)大(da)家(jia)沒(mei)意(yi)識(shi)到(dao)電(dian)機(ji)在(zai)中(zhong)國(guo)的(de)工(gong)業(ye)裏(li)無(wu)所(suo)不(bu)在(zai),涉(she)及(ji)麵(mian)太(tai)廣(guang)。比(bi)如(ru)變(bian)頻(pin)空(kong)調(tiao)技(ji)術(shu),被(bei)評(ping)為(wei)國(guo)家(jia)級(ji)獎(jiang),為(wei)什(shen)麼(me)它(ta)能(neng)評(ping)獎(jiang)呢(ne),就(jiu)是(shi)因(yin)為(wei)節(jie)能(neng),那(na)麼(me)多(duo)空(kong)調(tiao)都(dou)提(ti)高(gao)5%,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?
首(shou)先(xian),在(zai)滿(man)足(zu)功(gong)能(neng)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),盡(jin)量(liang)降(jiang)低(di)重(zhong)量(liang)和(he)成(cheng)本(ben)。比(bi)如(ru)說(shuo),我(wo)們(men)設(she)計(ji)一(yi)個(ge)電(dian)機(ji),本(ben)來(lai)一(yi)個(ge)電(dian)機(ji)應(ying)該(gai)設(she)計(ji)成(cheng)直(zhi)徑(jing)大(da)一(yi)些(xie),短(duan)一(yi)些(xie),這(zhe)樣(yang)設(she)計(ji)是(shi)最(zui)優(you)化(hua)的(de),產(chan)品(pin)最(zui)輕(qing),用(yong)料(liao)最(zui)少(shao)。但(dan)是(shi)國(guo)外(wai)的(de)高(gao)速(su)公(gong)路(lu)隻(zhi)能(neng)運(yun)輸(shu)4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1毫hao米mi,但dan你ni加jia工gong不bu了le,那na就jiu是shi設she計ji得de不bu好hao,不bu實shi用yong,就jiu是shi一yi種zhong浪lang費fei。在zai這zhe方fang麵mian,我wo們men一yi定ding要yao有you做zuo設she計ji的de精jing打da細xi算suan,最zui簡jian單dan的de理li解jie就jiu是shi最zui少shao投tou入ru和he最zui大da產chan出chu。
產(chan)業(ye)化(hua)目(mu)前(qian)還(hai)沒(mei)有(you),因(yin)為(wei)我(wo)希(xi)望(wang)先(xian)做(zuo)好(hao)技(ji)術(shu),根(gen)據(ju)我(wo)國(guo)的(de)特(te)點(dian)設(she)計(ji)出(chu)好(hao)產(chan)品(pin),然(ran)後(hou)再(zai)產(chan)業(ye)化(hua)。好(hao)的(de)東(dong)西(xi)做(zuo)出(chu)來(lai)是(shi)不(bu)愁(chou)市(shi)場(chang)的(de)。目(mu)前(qian)來(lai)講(jiang),需(xu)要(yao)項(xiang)目(mu)出(chu)來(lai)了(le)再(zai)去(qu)產(chan)業(ye)化(hua),這(zhe)樣(yang)才(cai)比(bi)較(jiao)有(you)意(yi)義(yi)。我(wo)們(men)現(xian)在(zai)做(zuo)的(de)東(dong)西(xi),不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)一(yi)個(ge)發(fa)現(xian),而(er)是(shi)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng),這(zhe)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)過(guo)程(cheng)和(he)時(shi)間(jian)。