Penerapan magnet NdFeB sinter berkinerja tinggi pada Generator Turbin Angin

Generator angin magnet permanen mengadopsi magnet permanen boron besi neodymium sinter kinerja tinggi, yang memiliki koersivitas yang cukup tinggi untuk menghindari hilangnya magnet pada suhu tinggi. Masa pakai magnet tergantung pada bahan dasar dan perlakuan anti korosi permukaan. Anti korosi baja magnet NdFeB harus dimulai dari produksi.
1. Pendahuluan

Generator angin magnet permanen penggerak langsung mengadopsi impeler kipas untuk menggerakkan generator secara langsung agar berputar, menghilangkan gear box penambah kecepatan yang diperlukan oleh generator angin asinkron pengumpan ganda AC tradisional, dan menghindari kerusakan dan pemeliharaan gear box selama pengoperasian. Pada saat yang sama, generator angin magnet permanen mengadopsi eksitasi magnet permanen, tidak ada belitan eksitasi, dan tidak ada cincin selip dan sikat pada rotor; oleh karena itu, strukturnya sederhana dan pengoperasiannya dapat diandalkan. Dari tahun 1993 hingga Enercon GmbH, Jerman mengembangkan turbin angin magnet permanen penggerak langsung berskala besar yang pertama. Perkembangan turbin angin dan turbin angin magnet permanen sedang naik daun. Tingkat keseluruhan turbin angin magnet permanen Tiongkok berada di garis depan dunia.

Klik untuk mengunjungi produk kami: Magnet NdFeB Sinter

Lingkungan kerja turbin angin sangat keras, dan harus mampu tahan terhadap uji suhu tinggi, suhu dingin yang parah, angin dan pasir, kelembapan, dan bahkan semprotan garam. Umur desain turbin angin umumnya dua puluh tahun. Saat ini, magnet permanen boron besi neodymium sinter digunakan untuk turbin angin kecil dan turbin angin magnet permanen megawatt. Oleh karena itu, pemilihan parameter magnet magnet permanen NdFeB dan persyaratan ketahanan korosi magnet menjadi sangat penting.
2. Sifat magnetik khas NdFeB sinter yang digunakan pada generator turbin angin magnet permanen

Magnet permanen boron besi neodymium disebut sebagai magnet permanen tanah jarang generasi ketiga, dan merupakan bahan magnet permanen dengan kinerja magnet tertinggi sejauh ini. Fase utama paduan NdFeB yang disinter adalah senyawa intermetalik Nd2Fe14B, dan polarisasi magnetik saturasinya (Js) adalah 1,6T. Karena paduan magnet permanen NdFeB yang disinter terdiri dari fase utama Nd2Fe14B dan fase batas butir, dan orientasi butir Nd2Fe14B dibatasi oleh kondisi proses, remanensi magnet saat ini dapat mencapai hingga 1,5T. Perusahaan peleburan vakum Jerman (Vacuumschmelze GmbH) telah memproduksi magnet NdFeB dengan kapasitas maks. produk energi magnetik (BH) maks 57MGOe. Produsen NdFeB dalam negeri dapat memproduksi magnet grade N50 dengan maksimal. produk energi magnetik 53MGOe (Catatan: Artikel ini diterbitkan pada tahun 2010. Dengan berkembangnya teknologi, sudah ada magnet kelas N54 di pasaran, dan produk energi magnetik yang lebih tinggi hingga 55MGOe). Meningkatkan rasio fase utama paduan, meningkatkan orientasi butiran kristal dan kepadatan magnet dapat meningkatkan maks. produk energi magnet; tapi itu tidak akan melebihi nilai teoritis 64MGOe untuk maks. produk energi kristal tunggal Nd2Fe14B. Jinluncicai.com memandu produsen dan pabrik dalam rangkaian pasokan magnet dan material NdFeb.

Kurva demagnetisasi NdFeB pada suhu kamar mirip dengan garis lurus. Oleh karena itu, ketika merancang motor magnet permanen, boron besi neodymium bermutu tinggi (yaitu, bahan maks (BH) tinggi) sering dipilih untuk mendapatkan kerapatan magnet celah udara yang tinggi. Saat motor berjalan, karena adanya medan demagnetisasi bolak-balik dan efek demagnetisasi arus besar sesaat ketika beban berubah secara tiba-tiba, maka diperlukan pemilihan magnet boron besi neodymium dengan koersivitas yang cukup tinggi.

Menambahkan elemen seperti disprosium (terbium) ke dalam paduan meningkatkan koersivitas intrinsik (jHc) boron besi neodymium, tetapi remanensi (Br) magnet akan menurun. Oleh karena itu, magnet NdFeB berkinerja tinggi yang digunakan pada generator turbin angin memperhitungkan koersivitas dan remanensinya.
3. Stabilitas suhu magnet permanen NdFeB

Generator tenaga angin bekerja di hutan belantara dan tahan terhadap ujian panas terik dan dingin; pada saat yang sama, kehilangan motor juga menyebabkan kenaikan suhu motor. Magnet NdFeB sinter yang diberikan pada tabel di atas dapat bekerja pada 120°C. Suhu Curie dari paduan magnet permanen NdFeB adalah sekitar 310℃. Ketika suhu magnet melebihi titik Curie, maka magnet berubah dari feromagnetisme menjadi paramagnetisme. Di bawah suhu Curie, remanensi NdFeB menurun seiring dengan meningkatnya suhu, dan koefisien remanensi suhu α (Br) adalah -0,095~-0,105%/℃. Gaya koersif NdFeB juga menurun seiring dengan kenaikan suhu, dan koefisien suhu β (jHc) dari gaya koersifnya adalah -0,54~-0,64%/℃. Pilihlah gaya koersif yang sesuai, magnet masih memiliki gaya koersif yang cukup tinggi secara maksimal. suhu kerja desain motor; jika tidak, hilangnya magnetisasi akan terjadi.

Remanensi dan koersivitas bahan magnet permanen NdFeB saling melengkapi. Menambahkan unsur tanah jarang yang berat disprosium (Dy) dan terbium (Tb) ke dalam paduan dapat meningkatkan koersivitas magnet secara signifikan. Ketika koersivitas meningkat, remanensi dan maks. produk energi magnetik menurun. Jelas sekali, pemilihan baja magnet berkoersivitas tinggi untuk turbin angin harus mengorbankan remanensi dan maks. produk energi magnetik.

4, konsistensi sifat magnetik magnet NdFeB tenaga angin

Magnet NdFeB diproduksi menggunakan proses metalurgi serbuk khusus, dan proses pembuatan utama diselesaikan dalam atmosfer pelindung atau dalam kondisi vakum. Badan besi boron hijau neodymium ditekan dalam medan magnet yang sangat kuat (~1,5T). Ukuran magnet NdFeB dibatasi oleh kondisi proses khusus ini.

Generator angin magnet permanen berukuran besar biasanya menggunakan ribuan magnet boron besi neodymium, dan setiap kutub rotornya terdiri dari banyak magnet. Konsistensi kutub rotor memerlukan konsistensi baja magnet, termasuk konsistensi toleransi dimensi dan sifat kemagnetan. Yang disebut konsistensi sifat kemagnetan mencakup penyimpangan kecil sifat kemagnetan antara individu yang berbeda, serta keseragaman sifat kemagnetan suatu magnet.

Ada dua jenis magnet: magnet semu dan magnet intrinsik. Apa yang disebut magnet semu dari baja magnet dapat diukur dengan fluks magnet rangkaian terbuka dan kekuatan medan magnet permukaannya. Sifat magnet yang tampak pada magnet berhubungan dengan bentuk dan keadaan magnetisasi magnet. Karakteristik intrinsik baja magnetis diuji dengan mengukur kurva demagnetisasi sampel. Kurva demagnetisasi merupakan bagian dari loop histeresis, yang mencerminkan karakteristik pembalikan magnetisasi bahan magnet permanen. Ukur kurva demagnetisasi sampel baja magnetik, asalkan sampel tersebut perlu dimagnetisasi jenuh sebelum pengukuran.

Untuk mendeteksi apakah kemagnetan suatu magnet seragam, magnet perlu dipotong menjadi beberapa bagian kecil dan diukur kurva demagnetisasinya. Selama proses produksi, untuk memeriksa apakah kemagnetan tungku magnet konsisten, perlu mengambil sampel magnet dari berbagai bagian tungku sintering untuk mengukur kurva demagnetisasi sampel. Karena alat ukurnya sangat mahal, dan hampir tidak mungkin menjamin keutuhan setiap potongan baja magnet yang akan diukur. Oleh karena itu, semua produk tidak dapat diperiksa. Konsistensi sifat magnetik NdFeB harus dijamin oleh peralatan produksi dan pengendalian proses.

5. Ketahanan korosi NdFeB

Paduan NdFeB mengandung unsur tanah jarang aktif yang mudah teroksidasi dan berkarat. Dalam aplikasinya, kecuali NdFeB dienkapsulasi dan diisolasi dari udara dan air, permukaan NdFeB perlu diberi perlakuan anti korosi. Pelapis anti korosi yang umum adalah nikel berlapis, resin epoksi elektrogalvanis dan elektroforesis. Perlakuan fosfat permukaan dapat mencegah NdFeB berkarat di lingkungan yang relatif kering dalam waktu singkat.

Senyawa intermetalik tanah jarang dapat bereaksi dengan hidrogen pada tekanan dan suhu tertentu. Setelah NdFeB menyerap hidrogen, ia melepaskan panas dan pecah. Penghancuran hidrogen dalam produksi NdFeB memanfaatkan fitur ini. Dari sudut pandang penggunaan, fragmen hidrogen NdFeB berbahaya. Sebenarnya korosi NdFeB dimulai dari pengolahannya. Degreasing setelah pemotongan dan penggilingan, pengawetan sebelum pelapisan listrik, dan proses pelapisan listrik semuanya berdampak pada lapisan permukaan NdFeB. Proses perawatan yang tidak tepat dapat menyebabkan kualitas lapisan yang tidak memenuhi syarat (seperti lubang kecil), dan ikatan lapisan permukaan NdFeB dengan lapisan pelapis tidak kuat.

Perlu dicatat bahwa meskipun sifat kemagnetan magnet NdFeB dengan merek yang sama yang diproduksi oleh produsen berbeda pada dasarnya sama, akan terdapat perbedaan komposisi paduannya, terutama struktur mikro magnet yang mungkin sangat berbeda. Baja magnetik dengan kinerja yang baik dan ketahanan korosi yang baik memiliki karakteristik butiran halus dan seragam serta kepadatan magnet yang tinggi. Dalam dua foto metalografi magnet NdFeB sinter berikut, magnet di sebelah kiri memiliki butiran halus dan seragam, dan magnet di sebelah kanan memiliki butiran besar dan tidak rata.
6. Uji reliabilitas magnet NdFeB

Umur desain Generator Turbin Angin adalah 20 tahun, yang berarti baja magnetis dapat digunakan selama 20 tahun, kinerja magnetnya tidak melemah secara signifikan, dan baja magnetis tidak terkorosi. Metode pengujian dan inspeksi berikut dapat digunakan sebagai metode bagi produsen dan pengguna baja magnet angin untuk mengevaluasi dan memeriksa magnet.

Uji tanpa bobot: gunakan pelat hitam persegi panjang 10mm×10mm×12mm sebagai sampel (tinggi 12mm adalah arah magnetisasi), letakkan di 2 tekanan atmosfer standar, kelembapan murni, lingkungan 120℃, keluarkan setelah 48 jam dan keluarkan lapisan oksida Penghapusan, penurunan berat badan kurang dari 0,2 mg/cm2.
Uji demagnetisasi termal: 120℃×4 jam, kehilangan fluks magnet sirkuit terbuka kurang dari 3%.
Uji kejut termal: Setelah 3 siklus suhu tinggi dan rendah dari -40°C hingga 120°C, kehilangan fluks magnet sirkuit terbuka kurang dari 3%.
Uji semprotan garam serta uji suhu dan kelembapan adalah metode untuk mengevaluasi pelapis berlapis listrik dan pelapis anti korosi lainnya.
Sifat fisik lainnya, seperti koefisien muai panas, konduktivitas termal, resistivitas listrik, dan kekuatan mekanik, semuanya memiliki tingkat pengaruh yang berbeda-beda terhadap kegunaan dan keandalan baja magnetik.

Ringkasan
1. Artikel ini memperkenalkan parameter magnetik magnet permanen boron besi neodymium untuk turbin angin megawatt.
2. NdFeB sinter koersivitas tinggi dapat memastikan bahwa magnet masih memiliki koersivitas yang cukup pada suhu tinggi untuk menghindari hilangnya magnet pada suhu tinggi.
3. Ketahanan korosi baja magnet motor angin tidak hanya bergantung pada perlakuan pelapisan permukaan magnet, tetapi juga pada ketahanan korosi pada substrat.

4. Metode pengujian keandalan magnet meliputi uji tanpa bobot, uji demagnetisasi termal, uji ketahanan korosi lapisan, dll.