영구 자석 풍력 발전기는 고온에서 자기 손실을 피하기 위해 충분히 높은 보자력을 갖는 고 자기 성능 소결 네오디뮴 철 붕소 영구 자석을 채택합니다. 자석의 수명은 모재와 표면 부식 방지 처리에 따라 다릅니다. NdFeB 자석강의 부식 방지는 제조부터 시작해야 합니다.
1. 소개

직접 구동 영구 자석 풍력 발전기는 팬 임펠러를 채택하여 발전기를 직접 구동하여 기존의 AC 여기된 이중 공급 비동기식 풍력 발전기에 필요한 속도 증가 기어 박스를 제거하고 기어 박스의 오작동 및 유지 보수를 방지합니다. 작동 중. 동시에 영구 자석 풍력 발전기는 영구 자석 여기, 여자 권선 없음, 회전자에 슬립 링 및 브러시 없음을 채택합니다. 따라서 구조가 간단하고 작업이 신뢰할 수 있습니다. 1993년부터 독일 Enercon GmbH까지 최초의 대규모 직접 구동 영구 자석 풍력 터빈을 개발했습니다. 풍력 터빈과 영구 자석 풍력 터빈의 개발이 상승세에 있습니다. 중국 영구 자석 풍력 터빈의 전반적인 수준은 세계 최전선에 있습니다.

풍력 터빈의 작업 환경은 매우 가혹하며 고온, 혹한, 바람과 모래, 습도 및 염수 분무의 테스트를 견딜 수 있어야 합니다. 풍력 터빈의 설계 수명은 일반적으로 20년입니다. 현재 소결된 네오디뮴 철 붕소 영구 자석은 소형 풍력 터빈과 메가와트 영구 자석 풍력 터빈 모두에 사용됩니다. 따라서 NdFeB 영구자석의 자기 매개변수 선택과 자석의 내식성에 대한 요구 사항이 매우 중요합니다.
2. 영구자석 풍력발전기에 사용되는 NdFeB 소결체의 대표적인 자기특성

네오디뮴 철 붕소 영구자석은 3세대 희토류 영구자석으로 불리며 지금까지 가장 높은 자기성능을 가진 영구자석 소재입니다. 소결된 NdFeB 합금의 주상은 금속간 화합물 Nd2Fe14B이며 포화 자기 분극(Js)은 1.6T입니다. 소결된 NdFeB 영구자석 합금은 주상 Nd2Fe14B와 입계상으로 구성되어 있고 Nd2Fe14B의 결정립 방향은 공정 조건에 의해 제한되기 때문에 현재 자석 잔존율은 최대 1.5T에 도달할 수 있습니다. 독일 진공 제련 회사(Vacuumschmelze GmbH)는 최대 자기 에너지 제품(BH)이 57MGOe인 NdFeB 자석을 생산했습니다. 국내 NdFeB 제조업체는 최대 자기 에너지 제품이 53MGOe인 N50 등급 자석을 생산할 수 있습니다(참고: 이 기사는 2010년에 게시되었습니다. 기술의 발전으로 시장에는 이미 N54 등급 자석이 있으며 가장 높은 자기 에너지 제품은 최대 55MGOe입니다. 합금의 주상 비율을 높이고 결정 입자의 방향과 자석의 밀도를 높이면 자석의 최대 에너지 곱을 증가시킬 수 있습니다. 그러나 단결정 Nd2Fe14B의 최대 에너지 곱에 대한 이론적인 값인 64MGOE를 초과하지 않습니다. Jinluncicai.com은 NdFeb 자석 및 재료 공급 시리즈의 선두 제조업체이자 공장입니다. 결정립의 방향과 자석의 밀도를 높이면 자석의 최대 에너지 곱이 증가할 수 있습니다. 그러나 단결정 Nd2Fe14B의 최대 에너지 곱에 대한 이론적인 값인 64MGOE를 초과하지 않습니다. Jinluncicai.com은 NdFeb 자석 및 재료 공급 시리즈의 선두 제조업체이자 공장입니다. 결정립의 방향과 자석의 밀도를 높이면 자석의 최대 에너지 곱이 증가할 수 있습니다. 그러나 단결정 Nd2Fe14B의 최대 에너지 곱에 대한 이론적인 값인 64MGOE를 초과하지 않습니다. Jinluncicai.com은 NdFeb 자석 및 재료 공급 시리즈의 선두 제조업체이자 공장입니다.

실온에서 NdFeB의 소자 곡선은 직선과 유사합니다. 따라서 영구자석 모터를 설계할 때 높은 공극 자기 밀도를 얻기 위해 고급 네오디뮴 철 붕소(즉, 재료의 높은(BH) max)를 선택하는 경우가 많습니다. 모터가 운전 중일 때 교번소자계의 존재와 부하가 갑자기 변할 때 순간적인 대전류의 감자 효과로 인해 충분히 높은 보자력을 가진 네오디뮴 철 붕소 자석을 선택해야 합니다.

합금에 디스프로슘(테르븀)과 같은 원소를 추가하면 네오디뮴 철 붕소의 고유 보자력(jHc)이 증가하지만 그에 따라 자석의 잔류물(Br)이 감소합니다. 따라서 풍력 터빈 발전기에 사용되는 고성능 NdFeB 자석은 보자력과 잔류성을 고려합니다.
3. NdFeB 영구자석의 온도안정성

풍력 발전기는 광야에서 작동하며 무더위와 추위의 시험을 견뎌냅니다. 동시에 모터 손실은 모터 온도 상승으로 이어집니다. 위의 표에 나와 있는 소결된 NdFeB 자석은 120°C에서 작동할 수 있습니다. NdFeB 영구자석 합금의 퀴리 온도는 약 310℃입니다. 자석의 온도가 퀴리점을 초과하면 강자성에서 상자성으로 변한다. 퀴리 온도 이하에서 NdFeB의 잔류는 온도가 증가함에 따라 감소하며 잔류 온도 계수 α(Br)는 -0.095~-0.105%/℃입니다. NdFeB의 보자력도 온도가 증가함에 따라 감소하며 보자력의 온도계수 β(jHc)는 -0.54~-0.64%/℃이다. 적절한 강제력을 선택하고, 자석은 모터 설계의 최대 작동 온도에서 여전히 충분히 높은 보자력을 가지고 있습니다. 그렇지 않으면 자화 손실이 발생합니다.

NdFeB 영구 자석 재료의 잔류성과 보자력은 상호 보완적입니다. 합금에 무거운 희토류 원소인 디스프로슘(Dy)과 테르븀(Tb)을 추가하면 자석의 보자력이 크게 증가할 수 있습니다. 보자력이 증가함에 따라 잔류 및 최대 자기 에너지 곱이 그에 따라 감소합니다. 분명히 풍력 터빈용 고 보자력 자기 강재의 선택은 잔류성과 최대 자기 에너지 제품을 희생해야 합니다.

4, 풍력 NdFeB 자석의 자기 특성의 일관성

NdFeB 자석은 특수한 분말야금공정을 이용하여 제조되며, 주요 제조공정은 보호분위기 또는 진공상태에서 완료됩니다. 네오디뮴 철 붕소 녹색 몸체는 매우 강한(~1.5T) 자기장에 눌려 있습니다. NdFeB 자석의 크기는 이러한 특수 공정 조건에 의해 제한됩니다.

대형 영구 자석 풍력 발전기는 일반적으로 수천 개의 네오디뮴 철 붕소 자석을 사용하며 로터의 각 극은 많은 자석으로 구성됩니다. 회전자 극의 일관성은 치수 공차 및 자기 특성의 일관성을 포함하여 자성강의 일관성을 필요로 합니다. 소위 자기 특성의 일관성은 단일 자석의 자기 특성의 균일성뿐만 아니라 다른 개인 간의 자기 특성의 작은 편차를 포함합니다.

자기에는 겉보기 자기와 고유 자기의 두 가지 유형이 있습니다. 자성강의 소위 겉보기 자성은 개방 회로 자속과 표면 자기장 강도로 측정할 수 있습니다. 자석의 겉보기 자기는 자석의 모양 및 자화 상태와 관련이 있습니다. 자성강의 고유 특성은 샘플의 감자 곡선을 측정하여 테스트합니다. 소자 곡선은 영구 자석 재료의 자화 반전 특성을 반영하는 히스테리시스 루프의 일부입니다. 샘플이 측정 전에 포화 자화되어야 하는 경우 자성 강철 샘플의 감자 곡선을 측정합니다.

단일 자석의 자기가 균일한지 여부를 감지하려면 자석을 여러 개의 작은 조각으로 자르고 자기 소거 곡선을 측정해야 합니다. 생산 과정에서 자석로의 자기가 일정한지 확인하려면 소결로의 다른 부분에서 자석을 샘플링하여 샘플의 감자 곡선을 측정해야 합니다. 측정 장비는 매우 고가이고 측정할 각 자성강 조각의 무결성을 보장하는 것이 거의 불가능하기 때문입니다. 따라서 모든 제품을 검사할 수 없습니다. NdFeB의 자기 특성의 일관성은 생산 장비 및 공정 제어에 의해 보장되어야 합니다.

5. NdFeB의 내식성

NdFeB 합금에는 활성 희토류 원소가 포함되어 있어 산화 및 녹이 발생하기 쉽습니다. 응용 분야에서 NdFeB가 캡슐화되어 공기와 물과 격리되지 않는 한 NdFeB의 표면은 부식 방지 처리가 필요합니다. 일반적인 부식 방지 코팅은 전기도금된 니켈, 전기아연도금 및 전기영동 에폭시 수지입니다. 표면 인산염 처리는 NdFeB가 비교적 건조한 환경에서 짧은 시간 동안 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.

희토류 금속간 화합물은 특정 압력 및 온도에서 수소와 반응할 수 있습니다. NdFeB는 수소를 흡수한 후 열을 방출하여 분해됩니다. NdFeB 생산에서 수소 분쇄는 이 기능을 이용합니다. 사용의 관점에서 NdFeB의 수소 조각은 유해합니다. 엄밀히 말하면 NdFeB의 부식은 처리에서 시작됩니다. 절단 및 연삭 후 탈지, 전기도금 전 산세척 및 전기도금 공정은 모두 NdFeB의 표면층에 영향을 미칩니다. 부적절한 처리 공정은 핀홀 등의 불량한 코팅 품질을 유발할 수 있으며, NdFeB 표면층과 코팅층의 접착력이 약합니다.

다른 제조업체에서 생산한 동일한 브랜드의 NdFeB 자석의 자기 특성은 기본적으로 동일하지만 합금 구성, 특히 자석의 미세 구조에 차이가 있을 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 우수한 성능과 우수한 내식성을 가진 자성강은 미세하고 균일한 입자와 높은 자석 밀도의 특성을 가지고 있습니다. 소결된 NdFeB 자석의 다음 두 개의 금속 조직 사진에서 왼쪽에 있는 자석은 미세하고 균일한 입자를 가지고 있고 오른쪽에 있는 자석은 크고 고르지 않은 입자를 가지고 있습니다.
6. NdFeB 자석의 신뢰성 테스트

풍력 터빈 발전기의 설계 수명은 20년이며 이는 자성강을 20년 동안 사용할 수 있고 자성 성능이 크게 약화되지 않으며 자성강이 부식되지 않음을 의미합니다. 다음 시험 및 검사 방법은 풍력 자성강의 제조업체 및 사용자가 자석을 평가 및 검사하는 방법으로 사용할 수 있습니다.

무중력 시험: 10mm×10mm×12mm 사각 흑판을 시료로(높이 12mm는 착자 방향), 2기압, 습도 100%, 120℃ 환경에 놓고 48시간 후 꺼내서 산화막을 제거한다. , 체중 감소는 0.2 mg/cm2 미만입니다.
열적 감자 시험: 120℃×4hr, 개방 회로 자속 손실은 3% 미만입니다.
열 충격 테스트: -40°C ~ 120°C의 고온 및 저온 3주기 후 개방 회로 자속 손실은 3% 미만입니다.
염수 분무 시험 및 온습도 시험은 전기도금 및 기타 방식도료를 평가하는 방법이다.
열팽창 계수, 열전도율, 전기 저항 및 기계적 강도와 같은 기타 물리적 특성은 모두 자성강의 사용성과 신뢰성에 다양한 정도의 영향을 미칩니다.

요약
1. 이 기사에서는 메가와트 풍력 터빈용 네오디뮴 철 붕소 영구 자석의 자기 매개변수를 소개합니다.
2. 고 보자력 소결 NdFeB는 자석이 고온에서 자기의 고온 손실을 피하기 위해 여전히 충분한 보자력을 갖도록 할 수 있습니다.
3. 풍력 모터의 자성 강재의 내식성은 자석의 표면 코팅 처리뿐만 아니라 기판의 내식성에도 달려 있습니다.

4. 자석 신뢰성의 시험방법에는 무중력시험, 열소자시험, 코팅내식성시험 등이 있다.