重注无穷动力

电气系统的创新工作如火如荼，其可提高全球成千上万台用于驱动风机、泵和压缩机的工业电机的能效。针对性改进将涉及全球相当大比例的总体能源使用。作为工业电机设计领域的长期领导者，TECO-Westinghouse继续深入研究，致力于生产具有更高转速和能效的突破性电机。

目前，正在运行的成千上万台工业电机在全球电网的能源需求中占有相当大的比重。

工业电机无处不在，为世界各地每个生产设施的工作提供源动力。电机可应用于所有工业领域，能够为超过68%的制造和加工装置提供电能。虽然，工业电机的基本技术与设计原则已经确立了数十载，并且一直广受认可。不过，为实现更可靠、更高能效、具有更高功率和更广泛性能的电机，旋转电气系统的设计人员和制造商面临着重重挑战。

作为电机设计与应用领域中已有100多年历史的领导者，TECO-Westinghouse有充分的理由大力投资新的创新型电机设计。目前，正在运行的成千上万台工业电机在全球电网的能源需求中占有相当大的比重。消费者、企业和政府监管部门都强烈要求实现更高的能效和更低的污染，因此，TECO-Westinghouse的设计中心和研发团队正在努力开展研发，致力于实现对全球能源使用和环境可持续性产生显著影响的巨大工程创新。

实现更高效率的驱动器

如何显著提高工业电机等已被大众接受的成熟产品设计的能效？答案显而易见：必须将产品性能提升到新台阶。即使是最基本的设计原则也需要重新审视，只有这样才能研发出一款能够改变产品能耗方式的突破性产品设计。

TECO-Westinghouse的宏伟设计目标是，推出一种能够显著影响机械能源需求、完全集成的高速兆瓦级电机和高频变速驱动系统。这种新一代大型电机可以将目前最高的转速从3600rpm提高到15000rpm，甚至是20000rpm，从而使其能够直接耦合到气体压缩机等高速机械中。

另外，变频驱动器使电机能够灵活适应不断变化的负载需求。此类变频驱动器采用新型功率转换器技术，能够以特定频率（如：60Hz）从电网获取能量，并将其转换成驱动高速电机所需的频率。

这些新型驱动器不但能够在目标频率下为电机提供所需动力，而且还能够为电网提供无功功率，从而为电网弹性提供支持。当更多的电力来自于非连续的可变能源时，如风力以及其它可再生能源，上述驱动器的特性就变得非常理想了。

复杂的设计权衡

在研发新一代工业电机方面，TECO-Westinghouse的领导地位一直备受业界认可，最近公司获得美国能源部的资金支持即是良好例证。TECO-Westinghouse与克莱姆森大学的研究人员展开合作，目前正在构建新型电机和变频驱动器的原型，并将于2018年秋季在克莱姆森大学杜克能源eGRID实验室中通过测功机进行全功率测试。如果测试成功，该产品可能将于2019年秋季上市。

TECO-Westinghouse设计与研发团队及其学术研究合作伙伴在研发周期内已经解决了一系列复杂的设计挑战。例如，如果转子以超高速旋转，将对电机冷却与温度产生什么影响？它如何影响转子中的应力？它会产生哪些新的动力学和物理现象，还有其如何影响振动、磨损和转子动力学行为？高频率将如何影响电机损耗？哪些取舍是可以接受的？哪些是无法接受的？

变频驱动器的设计是一项错综复杂的任务。工程师必须考虑诸多问题，如：高压时高开关频率的影响、功率损耗、驱动器如何处理故障并控制其影响等驱动器的热管理以及安全性问题。TECO-Westinghouse仅在这一项技术上就拥有22项专利，从中我们不难看出一点，设计新型变频驱动器需要实现高度的创新。

尽可能减少研发时间、风险及成本

与许多制造商一样，TECO-Westinghouse致力于快速推出这种颠覆性的产品创新，从而解决业界对设备能源需求日益加深的顾虑。此外，国际竞争对手的出现意味着他们需要维持较低的研发成本，以保持价格竞争力。

正如TECO-Westinghouse需要依靠先进技术重塑核心产品一样，公司的工程团队也依赖于一流的工程解决方案构建设计的原型。公司利用包括ANSYS仿真解决方案在内的先进设计与研发工具，在探索变频驱动器等产品创新过程中尽可能地减少时间、资金与风险。

例如，通过使用工程仿真，TECO-Westinghouse可以借助数字探索在早期阶段进行关键的性能取舍。通过在无风险的虚拟设计空间中应用物理力和复制实际工况，产品研发人员能够解决关于热管理、机械应力和电磁性能的关键问题。

利用ANSYS仿真工具，研发团队无需投资任何完整的物理原型，即可测试新型、非传统材料的性能。TECO-Westinghouse工程师甚至能够检验各种生产情景，以便提前了解和控制制造成本。

目前TECO-Westinghouse正在为克莱姆森大学的测试构建完整的电机原型，而且构建团队信心满满，因为他们已经在准确复制实际工况的仿真工作环境中反复测试并验证了相关设计方案。在2018年秋季测试原型时有望获得积极的性能结果。

利用ANSYS仿真工具，研发团队无需投资任何完整的物理原型，即可测试新型、非传统材料的性能。

在工业制造以外的影响

TECO-Westinghouse致力于为全球工业市场提供创新型电机。虽然公司不设计推进系统，但其研发团队所研发的高速转子、变频驱动器和其它创新产品对于汽车和航空航天等高度关注能效的行业而言具有重要影响。

电机，或者更广义地被称为旋转电机，目前是工业制造、电动与混合动力车辆以及多电飞机的核心组成部分。TECO-Westinghouse可以解决超高转速和变速控制等问题，我们也可非常合理地假设，这些创新也能够为其它行业的产品研发工程师带来灵感，从而实现除了工业环境以外的行业能效改进。

关于TECO-Westinghouse

总部位于德克萨斯州圆石市的TECO-Westinghouse继承了西屋电气一百年以上的设计及制造经验，已经成为电机制造业的全球领先者。公司生产的高质量机器被广泛应用于驱动泵机、风机、压缩机、轧钢机、研磨机、破碎机以及各种其它坚固应用。公司的电机和再生器被广泛应用于全球的石油、化学、纸浆、造纸、采矿、船舶推进系统、钢铁、电器设施等行业。

关于Paulo Guedes-Pinto

Paulo Guedes-Pinto在TECO-Westinghouse电机公司（TWMC）管理着一个由56名工程师与设计人员组成的团队，专门负责设计大型AC与DC机器、研发中压驱动器以及研发电机与电源转换器。Guedes-Pinto拥有32年的管理经验，负责领导技术团队设计、研发和制造高度复杂的产品。他在设计制造大型AC与DC电机、面向海底和陆地应用的轴向磁通永磁发电机与高速永磁电机以及中压驱动器方面拥有丰富的经验。他拥有与永磁机器及其适用的碳复合结构有关的8项专利。在过去的10年中，Guedes-Pinto一直负责管理复杂项目的研发团队，并利用工程仿真软件预测系统性能、发现技术风险和改进设计。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删