罗克韦尔公司的目标是1000马力及以上的大型工业高温超导电机,该技术预计将具有成本效益。位于俄亥俄州欧几里得的罗克韦尔高级开发实验室的瑞来斯电机高级技术主管里克•希弗尔表示:“我们希望在未来三到四年内将(高温超导)电机投入工业应用试点。”希弗尔说,在那之后的一两年内,商业版本可能会上市。所以不是下周,但相对来说很快。”
乐观的一个原因是罗克韦尔实验室最近成功演示了7.5马力的高温超导电机,其线圈由超级电力公司提供的第二代(2G)超导电线制成。www.igc.com/superpower罗克韦尔公司正在与美国能源部的超导工业合作伙伴(SPI)项目合作,在HTS电机项目上与超级电力公司合作。
在联邦政府资助的倡议下,罗克韦尔已经建造并演示了使用更早的第一代1G HTS电线的高达1600马力的电机。但是1G导线现在被认为过于昂贵,无法应用在汽车上。Schiferl说,2G线由陶瓷材料制成,可以使用厚膜沉积工艺制造,这种工艺比1G线使用的粉末生产方法劳动强度更小,成本更低。在大容量
从生产的角度来看,2G线的价格最终有望比1G线便宜三到四倍。据Schiferl说,这应该足以生产出与传统电动机相比具有成本竞争力的大型高温超导电机。
所有事物都是相对的,当涉及到“高温”这个术语时,情况当然如此,因为它与超导电动机有关。
超导——或某些材料以接近零电阻传导电流的能力——实际上发生在非常低的温度下。1911年,荷兰物理学家h·k·昂内斯首次发现了这种现象,他用元素汞制成的金属丝冷却到4开尔文,或大约零下268摄氏度,即液氦的温度。
但“高温超导”一词诞生于1987年,当时人们发现了一类可以在高达90k的温度下超导的陶瓷材料。这意味着77 K (-196 C)的液氮可以用作冷却剂,这使得超导在包括电机在内的一系列拟议商业应用中更加实用。Schiferl说:“新材料一发现,我们就在1988年启动了一个项目。”
保持凉爽
在罗克韦尔最近展示的7.5马力电机中,液氮被引入转子中心以冷却超导线圈,然后作为氮气通过电机框架排出。但是在大马力的商用高温超导电机中,冷却剂将在一个闭环系统中被回收、再冷却和再循环。
Schiferl预计,随着超级电力公司提高其生产长度超过目前100米的2G电线的能力,高输出HTS电机将迅速取得进展。在这样的长度下,大功率电机将需要太多的电线接头,从而影响性能。Schiferl说:“但是当这种金属丝的长度达到1000米左右时,我们就能制造出一个相当大的马达,到那时就能真正节省能源了。”
事实上,HTS电机的能量损失预计约为传统电机的一半。Schiferl说,这意味着目前典型的大马力电机97%的效率范围可以通过HTS电机提高到98.5%。他指出,如果一台5000马力的HTS电机连续运行,根据加州的能源价格计算,每年可以节省约5万美元。他补充说,高温超导电机的尺寸和重量也将是传统电机的一半左右。
其他公司包括总部位于德国的西门子(Siemens AG . n:行情)。www.siemens.com),也在研究大马力HTS工业电机。最初的应用预计将在公用事业,石油化工和其他依赖大型电机连续运行的行业。