由于需要在公用事业规模的直接驱动风力涡轮机中消除昂贵的稀土磁体,Sandia国家实验室的研究人员开发了一种全新的旋转电触点。Sandia现在准备与可再生能源行业合作开发下一代直接驱动风力涡轮机。
Sandia的Twistact技术采用了一种新颖的方法,在固定和旋转框架之间,或在两个具有不同速度或旋转方向的旋转组件之间传输电流,非常适合应用于风力涡轮机。
Sandia研究科学家和工程师杰夫·科普洛(Jeff Koplow)说:“Twistact起源于向我们自己提出一些真正具有挑战性的问题。”。“我们知道,如果我们能找到一种方法来绕过传统旋转电触点有限的使用寿命,这可能会改变游戏规则。”
Koplow说:“我开始认为,可能还没有想到所有可能的旋转电接触结构。”。“我们花了很多时间考虑是否还有其他可行的方法。”
由此产生的创新技术Twistact使用纯滚动接触装置沿超低电阻路径传输电流。该技术证明有利于降低成本、提高可持续性和减少维护。
消除对稀土金属的依赖
Koplow说,目前大多数公用事业规模的风力涡轮机都依赖于稀土磁体。这些材料的初始成本较高,容易受到供应链不确定性的影响。
例如,2011年,发生了一场稀土材料供应链危机,导致钕和镝这两种广泛用于此类磁铁的稀土元素价格飙升。这有可能阻碍风电行业的发展。Sandia团队当时开始开发Twistact,以保护不断增长的风电行业免受未来干扰。
“当你考虑到稀土金属一直供不应求,稀土金属的开采因其对环境的不利影响而臭名昭著,以及电动汽车等竞争应用也对稀土金属产生了需求,Twistact的价值主张就变得清晰了,”Koplow说。
无维护或更换成本
此外,Sandia的Twistact技术解决了高维护电刷或滑环组件常见的两种物理退化过程鈥攕盖接触和电弧。这些限制因素降低了传统旋转电触点的性能,并导致短操作寿命和高维护或更换成本。
另一方面,Twistact已通过实验室测试证明,能够在无需维护或更换的情况下,在多兆瓦涡轮机的整个30年使用寿命内运行。
该技术的其他潜在应用包括同步电机和发电机、电气化铁路和雷达塔。Twistact也可用于替换现有应用中的电刷或滑环。