高性能烧结的NDFEB磁铁在风力涡轮机发电机中的应用

永久性磁铁生成器采用高磁性性能烧结的霓虹硼硼永久磁铁，该磁铁具有足够高的高强化性，可以避免在高温下的磁性损失。磁铁的寿命取决于基本材料和表面抗腐蚀处理。 NDFEB磁铁钢的抗腐蚀应从制造业开始。
1。简介

直接驱动的永久磁发电机采用风扇叶轮直接驱动发电机旋转，从而消除了传统的AC激发双喂养异步风发电机所需的速度增强齿轮箱，并避免了操作过程中齿轮盒的故障和维护。同时，永久性磁力发生器采用永久性磁铁激发，没有激发缠绕，并且在转子上没有滑环和刷子。因此，结构很简单，并且操作是可靠的。从1993年到Enercon GmbH，德国开发了第一个大规模直接驱动的永久磁力涡轮机。风力涡轮机和永久磁力涡轮机的发展是在上升的。中国永久磁力涡轮机的整体水平一直处于世界的最前沿。

风力涡轮机的工作环境非常苛刻，它必须能够承受高温，严重的冷，风和沙子，湿度甚至盐喷雾的测试。风力涡轮机的设计寿命通常为二十年。目前，小型风力涡轮机和兆瓦的永久磁力涡轮机都使用烧结的北硼硼。因此，选择NDFEB永久磁铁的磁参数以及对磁体腐蚀性的要求非常重要。
2。永久磁力涡轮机发电机中使用的烧结的NDFEB的典型磁性特性

Neododymium Iron Boron永久磁铁称为第三代稀土永久磁铁，它是迄今为止具有较高磁性性能的永久磁铁材料。烧结的NDFEB合金的主要阶段是金属间化合物ND2FE14B，其饱和磁极化（JS）为1.6T。由于烧结的NDFEB永久磁铁合金由主相ND2FE14B和晶界相组成，并且ND2FE14B的晶粒方向受过程条件的限制，因此当前的磁铁透镜可以达到1.5T。这家德国真空冶炼公司（真空吸尘器GmbH）最大程度地生产了NDFEB磁铁。磁能产物（BH）最大为57mgoe。国内NDFEB制造商可以生产最大的N50级磁铁。 53mgoe的磁能产品（注：本文于2010年发表。随着技术的发展，市场上已经有N54级磁铁，并且较高的磁能产品高达55mgoe）。增加合金的主相比率，增加晶粒的方向和磁体的密度可以增加最大值。磁铁的能量产品；但它不会超过最大值的64mgoe的理论值。单晶ND2FE14B的能源产品。 Jinluncicai.com是指导制造商和工厂的NDFEB磁铁和材料。

NDFEB在室温下的电磁曲线类似于直线。因此，在设计永久磁铁电动机时，通常会选择高级北极铁硼（即材料的高（BH）最大值）以获得高气隙磁密度。当电动机运行时，由于存在交替的电磁场和瞬时大电流的电磁效应，当负载突然变化时，需要选择具有足够高的过量性的Neodymium Iron Boron磁铁。

在合金中添加诸如dybrosium（Terbium）之类的元素会增加硼硼的固有性胁迫（JHC），但磁铁的Remanence（BR）将相应降低。因此，在风力涡轮机发电机中使用的高性能NDFEB磁铁考虑了其的固定性和延误。
3。NDFEB永久磁铁的温度稳定性

风力发电机在旷野工作，并忍受热量和寒冷的测试；同时，运动损耗还指导运动温度升高。上表中给出的烧结的NDFEB磁体可以在120°C下工作。 NDFEB永久磁铁合金的库丽温度约为310℃。当磁体的温度超过库丽点时，它会从铁磁学转变为promagnetism。在居里温度以下，NDFEB的re否随温度的升高而降低，其remanenceα（BR）的温度系数为-0.095〜 -0.105％/℃。 NDFEB的强制力也随温度的升高而降低，其强制性的温度系数β（JHC）为-0.54〜 -0.64％/℃。选择适当的胁迫力，磁铁仍具有最大的高强制力。电机设计的工作温度；否则，将发生磁化损失。

NDFEB永久磁铁材料的延迟和强化是互补的。在合金中添加沉重的稀土元素不良元素（DY）和tb（TB）可以显着提高磁体的固定性。随着胁迫的增加，避孕和最大。磁能产物相应减少。显然，风力涡轮机的高恢复磁性钢的选择必须以剩余和最大为代价为代价。磁能产品。

4，风能NDFEB磁铁的磁性特性的一致性

NDFEB磁铁是使用特殊粉末冶金工艺制造的，主要的制造工艺是在防护氛围或真空下完成的。北硼硼绿体被压在一个非常强（〜1.5T）的磁场中。 NDFEB磁铁的大小受这些特殊过程条件的限制。

大型永久性磁铁发电机通常使用数千枚新卫生硼磁铁，并且转子的每个极点由许多磁铁组成。转子杆的一致性需要磁性钢的一致性，包括尺寸公差和磁性特性的一致性。所谓的磁性特性的一致性包括不同个体之间磁性的较小偏差，以及单个磁体的磁性特性的均匀性。

有两种类型的磁性：明显的磁性和内在的磁性。所谓的磁性钢的明显磁性可以通过其开路磁通量及其表面磁场强度来测量。磁铁的明显磁性与磁铁的形状和磁化状态有关。通过测量样品的消灭曲线来测试磁性钢的固有特征。脱电曲线是磁滞回路的一部分，它反映了永久磁体材料的磁化反转特性。测量磁性钢样品的去磁性曲线，前提是在测量之前需要将样品饱和饱和。

为了检测单个磁铁的磁性是否均匀，有必要将磁铁切成几个小块并测量其脱离曲线。在生产过程中，要检查磁铁炉的磁性是否一致，有必要采样来自烧结炉的不同部分的磁铁，以测量样品的灭绝曲线。因为测量设备非常昂贵，因此无法确保每件磁性钢的完整性是不可能的。因此，无法检查所有产品。必须通过生产设备和过程控制来保证NDFEB磁性的一致性。

5。NDFEB的耐腐蚀性

NDFEB合金包含活跃的稀土元素，易于氧化和生锈。在应用中，除非将NDFEB从空气和水中封装并分离，否则NDFEB的表面需要用抗腐蚀处理。常见的抗腐蚀涂层是电镀镍，电钙化和电泳环氧树脂。表面磷酸处理可以防止在短时间内在相对干燥的环境中生锈。

稀土金属间化合物可以在一定压力和温度下与氢反应。 NDFEB吸收氢后，它会释放热并断裂。 NDFEB生产中的氢粉碎利用了此功能。从使用的角度来看，NDFEB的氢碎片有害。严格来说，NDFEB的腐蚀始于其处理。切割和磨削后的脱脂，电镀前的腌制以及电镀过程都对NDFEB的表面层产生影响。不正确的处理过程可能会导致不合格的涂料质量（例如针孔），并且NDFEB表面层的粘结和涂料层的粘结不强。

值得注意的是，尽管由不同制造商生产的同一品牌的NDFEB磁铁的磁性基本相同，但合金的组成部分会有所不同，尤其是磁铁的微观结构可能非常不同。具有良好性能和良好耐腐蚀性的磁性钢具有细晶粒和磁铁密度高的特征。在接下来的两张烧结的NDFEB磁体的金理照片中，左侧显示的磁铁具有细晶粒，右侧显示的磁铁具有较大且不均匀的谷物。
6。ndfeb磁铁的可靠性测试

风力涡轮机发电机的设计寿命为20年，这意味着磁性钢可以使用20年，其磁性性能不会显着减弱，并且磁性钢未腐蚀。以下测试和检查方法可以用作风磁钢制造商和用户评估和检查磁铁的方法。

失重测试：使用10mm×10mm×12mm矩形黑板作为样品（12mm高度为磁化方向），将其置于2个标准的大气压，纯湿度，120°环境中，在48h后取出，并取出氧化物层去除，重量损失小于0.2 mg/cm2。
热消电测试：120×4小时，开路磁通量损耗小于3％。
热休克测试：在3个循环高温和低温后，从-40°C到120°C，开路磁通量损耗小于3％。
盐喷雾测试，温度和湿度测试是评估电镀涂层和其他抗腐蚀涂层的方法。
其他物理特性（例如热膨胀系数，导热率，电阻率和机械强度）对磁性钢的可用性和可靠性都有不同程度的影响。

概括
1。本文介绍了兆瓦风力涡轮机的北极铁硼永久磁铁的磁参数。
2。高顽固性烧结的NDFEB可以确保磁铁在高温下仍具有足够的固定性，以避免磁性的高温损失。
3。风电机的磁性钢的耐耐性不仅取决于磁体的表面涂层处理，还取决于底物的耐腐蚀性。

4。磁铁可靠性的测试方法包括失重测试，热消电器测试，涂料腐蚀性测试等