用於多兆瓦直接驅動風力渦輪機應用的雙通道 Twistact 設備，由桑迪亞國家實驗室設計。圖片來源：桑迪亞國家實驗室

由於需要在公用事業規模的直接驅動風力渦輪機中消除昂貴的稀土磁體，桑迪亞國家實驗室的研究人員開發了一種全新的旋轉電觸點。桑迪亞現在準備與可再生能源行業合作開發下一代直接驅動風力渦輪機。

桑迪亞的 Twistact 技術採用一種新穎的方法在靜止和旋轉框架之間或在具有不同速度或旋轉方向的兩個旋轉組件之間傳輸電流，非常適合在風力渦輪機中的應用。

“Twistact 起源於問自己一些真正具有挑戰性的問題，”桑迪亞研究科學家和工程師 Jeff Koplow 說。“我們知道，如果我們能找到一種方法來繞過傳統旋轉電觸點的有限使用壽命，那可能會改變遊戲規則。”

“我開始認為，可能還沒有考慮到所有可以想象的旋轉電接觸架構，”Koplow 說。“我們花了很多時間考慮是否有另一種可行的方法。”

由此產生的創新 Twistact 使用純滾動接觸裝置沿超低電阻路徑傳輸電流。事實證明，該技術有利於降低成本、提高可持續性和減少維護。

消除對稀土金屬的依賴

Koplow 說，目前大多數公用事業規模的風力渦輪機都依賴於稀土磁體。這些材料的初始成本很高，並且容易受到供應鏈不確定性的影響。

例如，在 2011 年，一場稀土材料供應鏈危機導致釹和鏑這兩種廣泛用於此類磁鐵的稀土元素的價格暴漲。這有可能阻礙風電行業的發展。桑迪亞團隊當時開始開發 Twistact，作為保護不斷髮展的風能行業免受未來干擾的對沖。

“當你權衡稀土金屬一直供不應求，它們的開採因其對環境的不利影響而臭名昭著，以及電動汽車等競爭性應用也對稀土金屬提出了需求時，價值Twistact 的提議變得清晰，”Koplow 說。

無需維護或更換成本

此外，Sandia 的 Twistact 技術解決了高維護電刷或滑環組件常見的兩種物理退化過程——滑動接觸和電弧。這些限制因素降低了傳統旋轉電觸點的性能，並導致使用壽命短和維護或更換成本高。

另一方面，Twistact 已通過實驗室測試證明能夠在多兆瓦渦輪機的整個 30 年服務時間內運行，無需維護或更換。

該技術的其他潛在應用包括同步電動機和發電機、電氣化鐵路和雷達塔。Twistact 還可用於替換現有應用中的電刷或滑環。