编者按:俞军涛,机电与信息工程学院副教授,硕士生导师。中国机械工程学会流体传动与控制分会青年工作委员,新加坡VE机械工程学会委员。主持山东省重点研发计划项目1项,自然科学基金2项,参与多项山东省重点研发计划项目和国家重点研发计划项目,近几年来以第一作者或通讯作者发表SCI/EI论文10余篇,授权国家发明专利8项。2022年12月,被威海市授予“校地合作人才”称号。近年来围绕基于新型磁性材料的高速、高效电机优化设计及节能驱动控制开展研究,与地方企业开展产学研合作,致力于推动永磁电机全生命周期内的绿色节能,2023年获威海市绿色低碳高质量发展先进个人表彰。
知行南楼的转角处,窗明几净的实验室里,实验设备发出和谐而稳定的嗡嗡声,研究生们正在进行电机零件的组装测试。而俞军涛,正是这片学术净土中的主心骨。电脑显示屏上各色的曲线,工具盒里各样的零件,焊接中蹦出的火花,见证了俞军涛日日夜夜的精进。展柜上尺寸不一,用途各异的电机,于俞军涛而言,都是令他心生自豪的存在。在这里,他常常忘记时间,绘制永磁电机制造领域及绿色节能化工作的蓝图,于方寸之地潜心研究,汲取坚韧理性的科学精神,为威海市绿色低碳高质量发展贡献力量。
朝乾夕惕循心行 驰而不息事竟成
电机,这个在日常生活中经常出现却往往被大众忽视的机械心脏,对于非专业人士而言,鲜少有机会深入接触。然而,对于俞军涛来说,电机却是他专注研究的领域,他致力于揭开这个机器核心的奥秘,探寻其内在的运行机制,以推动技术的进步和应用的发展。
提到电机,俞军涛就如同被打开了话匣子。他取出几个电机实物,形态各异,大小不同,但其中都凝结着他数年来的研究心血。他详细地介绍了不同电机的性能和运行方式,机械零件在他手中仿佛成了一种新式艺术品,散发着属于工业的独特魅力。
他介绍到,目前市面上大多数机器采用的是传统感应电机,这种电机由于采用电励磁,结构尺寸庞大,调速区间窄,效率低。为了解决这些问题,俞军涛和他的团队把目光投向了新兴的永磁电机领域。俞军涛的研究开始于2018年,那一年,他与机电与信息工程学院材料、机械、控制的同事们合作,成立了先进磁性材料及下游电机开发和应用的课题组——一个学科交叉的团队,开始关注绿色低碳高质量发展并围绕这一方面展开研究。
相较于传统电机,永磁电机在运行能耗上展现出显著的优势,其独特的磁路设计使得能量损失大大降低,从而实现了高效能的能量转换。永磁电机调速区间宽,整个调速区间内工作效率也远高于传统电机,无论是启动、运行还是停止阶段,都能保持稳定的性能输出。除此之外,在制造和使用全过程中,永磁电机都体现了节能绿色化的特点。尤其是在当前国家工信部发布电机能效计划的大背景下,永磁电机更是有着难以估量的潜力。
无冥冥之志者,无昭昭之明;无惛惛之事者,无赫赫之功。世间万事没有一帆风顺可言,学术研究更是如此。对于作为学者、研究者的俞军涛来说,由于没有工程实操的经验,现实中理论和应用的差距巨如鸿沟。有的方案虽然在设计理论上是最优,但在工程实施上却不是。但他从未想过放弃,通过与企业合作来了解加工及工艺流程,不停地实验、不断地改进、不止地探索,一步步走出学术的象牙塔。同时,现实的成本问题也曾困扰着他。理论学术的研究怎样更好的契合企业的需求,既要提升性能又要兼顾成本,他在这方面下了不少功夫。俞军涛基于稀土材料的研究取得了战略性的成功,但他并不想止步于此,更在为今后大面积的推广蓄力。
应时而动抓先机 顺势而为谋发展
作为北方最大的电机生产基地,威海拥有产值过亿的企业十多家和较为齐全的产业链。然而,大部分企业仍使用传统的绕线感应型电机,永磁电机还是一片少有开发的“蓝海”,改造之路任重而道远。
2022年,威海市科技局组织了“双走进”产业链融合活动,旨在推动高校教师与企业之间的深度合作。在这一契机下,俞军涛参与深入走访了十余家本地电机企业,细致了解他们的真实需求,并从中汲取了宝贵的灵感。他敏锐地意识到,从下游需求端出发,与企业紧密合作,是推动永磁电机应用的关键。因此,俞军涛用心用情用力,切实解决企业关注问题,给他们吃下“定心丸”,积极与企业展开合作,推进校地合作的顺利进行。为了方便校地合作的进行,企业也将部分设备置于俞军涛的实验室,使双方能够更高效地交流与合作。
针对企业普遍担忧的电机改造成本高、停工时间长等问题,俞军涛提出了“再改造”方案:利用原有电机外壳,仅通过改变内部构造实现电机运作方式的转变,从而顺利将绕线感应式电机转化为永磁电机。这一举措不仅激发了企业的改造积极性,也为俞军涛的永磁电机应用提供了广阔的实验平台。目前,已有一家大型企业完成了全部永磁电机的替换工作,还有几家的“再改造”计划正在进行中。
对于俞军涛的学生们而言,校地合作为他们提供了更多社会实践的机会,帮助他们将理论知识与实际应用相结合。俞军涛还将产业界的实际问题引入课堂,通过案例分析、项目合作等方式培养学生的实践能力和创新意识,为未来的职业规划打下坚实基础。展望未来,俞军涛表示将继续深化校地合作,推动产学研用的深度融合,推动绿色节能永磁电机技术的创新与应用。他相信,在双方的共同努力下,一定能够为我国的绿色低碳高质量发展贡献更多力量。
道阻且长共发力 行则将至期未来
俞军涛积极参与产业界的研发项目,关注产业界的未来发展,推动产学研三方面的交流与合作,在解决技术难题的同时从实际问题中获得新的研究灵感,推动学术界的进步。他一直认可并践行山东大学六大战略之一的“服务山东战略”。他希望自己的研究能为威海市新能源产业孵化、产业链完善、技术的创新提供技术支持,能为威海市乃至山东省发展增值有所作为。
在俞军涛看来,威海市在推动绿色低碳产业发展方面潜力巨大,永磁电机的研究和应用这几年发展迅速,整个供应链都比较完善,下游企业陆续有需求。虽然部分企业比较传统,顾忌生产成本和市场稳定需求等问题,还在犹豫不决,但俞军涛并没有气馁,他看到了永磁电机广阔的发展前景,坚信永磁电机将成为大势所趋,认为研究推广永磁材料对于企业抢占新能源市场有着深远意义。
实验室里,他以身作则,与学生并肩作战,共同攻克难题。他的学生评价他时由衷说道:“别的老师都是指挥你干活,俞老师却是和我们一起干活。”课后,他也会前往各大企业进行实地调研,与企业经理商谈,细心倾听企业对电机的新想法之后再进行实验研发。他走访了许多高能耗企业,如荣成的成山轮胎厂、橡胶生产工厂等,希望基于实验室先进的技术和研究成果,实现对老生产线上电机的节能改造。“山岳虽高终可攀,江河虽阔亦能渡。”现在,永磁电机已经形成了一定的规模市场,需求也正逐步扩大,永磁电机的优势正逐渐被人发掘,这也为推动产业绿色低碳高质量发展奠定了基础。
行者常至,为者常成。在永磁电机这片“蓝海”中,俞军涛抓住了航行的锚点,凭借坚定的信念和不懈的努力,诉说了属于“山大人”的故事。未来,他也定能在波澜壮阔的航程中继续乘风破浪,愈行愈远。