Windkraft

I. Die Kernpositionierung und der Branchenwert von Sinterd Ndfeb -Magneten für die Windkraft

Gesinterte Ndfeb -Magnete für Windkraft sind Schlüsselkomponenten, die das Upgrade von Windkraftanlagen in Richtung größerer Größen, höherer Effizienz und leichteres Gewicht unterstützen. In Direktantriebs- und Halbgericht-Windkraftanlagen dienen diese Magnete als Kernmagnetelement des Rotors. Ihr hoch magnetisches Energieprodukt erzeugt ein stabiles und starkes Magnetfeld, das traditionelle elektrische Anregungssysteme ersetzt und eine effiziente Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie erreicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Erregergeneratoren können permanente Magnet-Windkraftanlagen mit gesinterten NDFEB-Magneten für die Windkraft die Anregungsverluste um 30%bis 50%senken und die Effizienz der Einheiten um 5%-8%erhöhen. Darüber hinaus beseitigen sie gefährdete Komponenten wie Schlupfringe und Kohlenstoffbürsten und senken die Betriebs- und Wartungskosten. Sinterte NDFEB -Magnete für Windkraft sind zu einem Kernmaterial in der Mainstream -Technologie -Pipeline der globalen Windkraftindustrie geworden.

Aus der Sicht der Branche wächst die Nachfrage nach Sinterndfeb -Magneten für die Windkraft mit der Weiterentwicklung der globalen Politik der erneuerbaren Energien und des fortgesetzten Wachstums der Kapazität der Windkraft in massivem Maßstab. Laut Branchendaten benötigt jeder 1,5-MW-Windkraftanlage ungefähr 0,8-1,2 Tonnen dieser Magnete, während eine 3 MW-Einheit 1,5-2,0 Tonnen benötigt. Große Einheiten von 5 MW und über 2,5 Tonnen benötigen. Der globale Markt für Sintered NDFEB -Magnete für die Windkraft hält eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von über 15%, wodurch es zu einem wichtigen Wachstumstreiber für Sintered NDFEB -Anwendungen ist.

Ii. Anwendungsszenarien und Leistungsanforderungen für Sintered NDFEB -Magnete im Windkraftsektor

(I) Kernanwendungsszenarien

Direktantrieb Windturbinenrotoren: Dies ist das Kernanwendungsszenario für gesinterte NDFEB-Magnete für Windkraft. Direktantriebseinheiten beseitigen die Notwendigkeit eines Getriebes. Die Magnete sind direkt auf dem Generatorrotor -Hub montiert. Sie müssen stabil und langfristig bei niedrigen Geschwindigkeiten (typischerweise 10 bis 20 U / min) und einem hohen Drehmoment arbeiten. Magnete werden häufig in einer Bogen- oder Sektorform ausgelegt, wobei mehrpolige Magnetisierung (typischerweise 20-40 Pole) verwendet werden, um ein gleichmäßiges Magnetfeld zu erzeugen, wodurch der stabile Generatorausgang gewährleistet ist. Beispielsweise kann ein 3 MW-Windkraftanlagen-Rotor einen Durchmesser von 3 bis 4 Metern erreichen, der Hunderte von ARC-förmigen gesinterten NDFEB-Magneten zur Windkraft erfordert. Jeder Magnet misst typischerweise 300-500 mm (Länge) x 80-120 mm (Breite) x 30-50 mm (Dicke). Hochfestes Klebungsbindung und mechanische Befestigung verhindern das Ablösen während der Hochgeschwindigkeitsrotation.

Semi-Direktantrieb Windkraftanlagen halten ein kleines Getriebe mit Magneten auf dem Hochgeschwindigkeitsgenerator-Rotor. Die Betriebsgeschwindigkeiten (100-300 U / min) sind höher als die von Direktantriebsturbinen, wodurch höhere Anforderungen an den Widerstand des Magneten gegen Zentrifugalkräfte gestellt werden. Rechteckige oder Trapez -Sinter -NDFEB -Magnete für die Windkraft werden typischerweise verwendet, die über eine Interferenzgepassung in die Rotorkernschlitze eingeführt werden, um die strukturelle Stabilität unter zentrifugalen Kräften zu gewährleisten. Sie erfordern auch eine hohe magnetische Gleichmäßigkeit, um Betriebsgeräusche und Vibrationen zu verringern.

Windkraftanlagen und Giersysteme: In Windturbinen-Mischmotoren (die Klingenwinkel steuern) und Giermotoren (die die Ausrichtung der Gondel anpassen) werden miniaturisierte Sinterndfeb-Magnete für die Windkraft (typischerweise 20-50 mm Größe) verwendet, um die Reaktionsgeschwindigkeit der Motoren zu verbessern und die Genauigkeit zu steuern. Zum Beispiel müssen die Pitchmotoren die Blattwinkel als Reaktion auf wechselnde Windgeschwindigkeiten schnell einstellen. Die hohe Zwangskraft der Magnete sorgt für ein stabiles Drehmoment bei häufigen Motorstarts und stoppt und verhindert Effizienzverluste, die durch die Verzögerung der Klingenanpassung verursacht werden.

(Ii) wichtige Leistungsanforderungen

Ultrahohe magnetische Energieprodukt und Zwangskraft: Direktantrieb Turbinenrotoren sind groß und erfordern gesinterte NDFEB-Magnete für die Windkraft, um ein hohes magnetisches Energieprodukt ((BH) max ≥ 380 kJ/m³) zu besitzen, um ein starkes Magnetfeld innerhalb eines begrenzten Raums zu erzeugen und die Magnetenverbrauch zu verringern. Sie benötigen auch eine hohe intrinsische Zwangskraft (HCJ ≥ 1800 ka/m), um der Entämagnetisierung zu widerstehen, die durch komplexe Magnetfeldinterferenz und Temperaturschwankungen an Windkraftstellen verursacht wird, um eine magnetische Leistungsabbaurate von ≤ 10% gegenüber der 20-jährigen Turbinen-Konstruktionsdauer zu gewährleisten.

Hervorragende Stabilität mit niedriger Temperatur: Die Windkraftstellen befinden sich häufig in hohen Höhen und Breiten, in denen die Wintertemperaturen um -40 ° C auf -30 ° C sinken können. Dies erfordert, dass Magnete eine Abbaueigenschaften mit niedrigen Temperaturen aufweisen, wobei eine Remanenz (BR) -Zerfallsrate von ≤ 3% bei -40 ° C und keine signifikante Abnahme der intrinsischen Zwangskraft (HCJ), um zu verhindern, dass niedrige Temperaturen eine erhöhte Sprödigkeit oder einen plötzlichen Abfall der Magnetleistung verursachen. Hohe mechanische Festigkeit und Wetterbeständigkeit: Große Windturbinenmagnete können jeweils bis zu 5-10 kg wiegen und sind während der Montage und des Transports erheblicher mechanischer Spannung ausgesetzt. Diese Magnete müssen eine Biegefestigkeit von ≥ 28 mPa und eine Druckfestigkeit von ≥850 mPa besitzen, um den Bruch zu verhindern. Sie müssen auch heftigen Umgebungen wie hoher Luftfeuchtigkeit (80% -95% relativer Luftfeuchtigkeit), Salzspray (für Küstenwindparks) und Sandstürmen an Windkraftanlagen standhalten. Die Oberfläche muss mit einer dicken Epoxidharzbeschichtung (≥ 50 μm) oder einer Nickel-Kupfer-Nickel-Plattierung (≥ 20 μm) beschichtet sein. Sie müssen einen neutralen Salzspray -Test für 1000 Stunden ohne Korrosion und einen feuchten Wärmetest (40 ° C, 95% RH) für 2000 Stunden ohne Leistungsverschlechter bestehen.

Dimensionsgenauigkeit und Konsistenz großer Magnete: Magnete, die in Einheiten mehr als 3 MW verwendet werden, über die Länge von 400 mm und erfordert dimensionale Toleranzen von ± 0,05 mm. Gekrümmte Magnete müssen eine Krümmungstoleranz von ≤ 0,02 mm haben. Andernfalls tritt eine ungleichmäßige Rotor -Magnetfeldverteilung auf, wodurch die Beeinigung Vibration und Rauschen erhöht wird. Die magnetische Leistungsabweichung von Magneten innerhalb derselben Stapel muss ≤ ± 2% betragen, um eine stabile Leistungswellenform zu gewährleisten und zu verhindern, dass Stromschwankungen das Leistungsnetz beeinflussen.

III. Herstellungsprozess und technische Schwierigkeiten von gesinterten NDFEB -Magneten für Windkraftanwendungen
(I) Kernherstellungsprozess
Herstellung von hohen Rohstoffen mit hoher Purity, hohe Püre-Seltenerdelemente (ND-Reinheit ≥ 99,5%, Dy-Reinheit ≥ 99,9%), elektrolytischem Eisen mit kohlenstoffarmen (C-Gehalt ≤ 0,005%) und hoher Purity-Ferrobor (B-Gehalt 20 ± 0,5%) werden nach einer optimierten "ND-B-B-B-B-B-B-B-B-DY" -Armele gemischt. Legierte Legierungen großer Größe (jeweils bis zu 50 bis 100 kg) werden in einem Vakuuminduktions-Schmelzofen von 1000 kg Klasse hergestellt, wodurch die ungleichmäßige Zusammensetzung vermieden wird, die mit kleineren Idlers verbunden ist. Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd. nutzt international fortgeschrittene Dauermagnetproduktionsgeräte, um große Idleroten zuverlässig zu produzieren und eine Grundlage für die Herstellung von Magneten in großem Maßstab. Präzisionspulver- und gerichteter Magnetfeldorientierung: Die Legierung wird unter Verwendung eines Wasserstoffquetschungsprozesses (HD) verspritzt und dann durch eine große Strahlmühle (Kapazität ≥ 500 kg/h) verarbeitet, um ein gleichmäßiges Pulver von 2-4 μm zu erzeugen. Der Sauerstoffgehalt des Pulvers wird unter 300 ppm kontrolliert, um zu verhindern, dass Sauerstoffverunreinigungen die magnetischen Eigenschaften beeinflussen. Während der Magnetfeldorientierungsstufe wird eine große Multi-Pole-Orientierungspresse (Arbeitstabelle Größe ≥ 1000 mm × 500 mm) verwendet, um ein Richtungsfeld von 2,0 bis 2,5 t anzuwenden, um sicherzustellen, dass die magnetischen Domänen des großgradigen Pulvers entlang der Rotorrotation ordnungsgemäß ausgerichtet sind. Großes Magnetform und Sintern mit niedrigem Temperatur: Für komplexe Formen wie Bögen und Sektoren wird zum Formen eine servogesteuerte großflächige Formpresse (maximaler Druck ≥ 20.000 kN) verwendet. Die inszenierte Druckung (Vordrückung mit niedrigem Druck gefolgt von Hochdruckverdichtung) sorgt für eine gleichmäßige Dichte (≥ 5,9 g/cm³) für große Grünkörper. Das Sintern wird in einem großen Vakuum -Sinterofen (Ofenabmessungen ≥ 1500 mm × 800 mm × 800 mm) durchgeführt. Die Temperatur wird zwischen 1020 ° C und 1080 ° C kontrolliert, wobei eine Erwärmungsrate auf 3 ° C/min und eine Haltezeit auf 8-10 Stunden gesenkt wird. Dies reduziert die ungleiche Schrumpfung beim Sintern großer Magneten und erhöht die Dichte auf ≥ 7,6 g/cm³. Präzisionsbearbeitung und verstärkte Oberflächenbehandlung: Große Magnete werden unter Verwendung einer CNC-Gardermühle (Bearbeitungsbereich ≥ 2000 mm × 1000 mm) viel facettenreich gemacht, wobei eine dimensionale Genauigkeit von ± 0,03 mm erreicht wird. Die Oberflächenbehandlung verwendet eine automatisierte Sprühbeschichtungslinie, wodurch eine Abweichung der Epoxidharzbeschichtungsdicke von ≤ 5 & mgr; m und eine Beschichtungsadhäsion von 5B (kein Schälen in einem Kreuzkut-Test) erreicht wird. Schließlich gewährleistet eine 100% ige Inspektion unter Verwendung eines großen Magnetleistungstesters (Messmagnete ≤ 10 kg) und einer dreidimensionalen Koordinatenmessmaschine (Messbereich ≥2000 mm) die Produktqualität.

(Ii) technische Schwierigkeiten und Durchbrüche
Kontrolle der Sinterverformung in großen Magneten: Magnete über 400 mm lang sind anfällig für das Sintern mit "Mitte prall" oder "Kantenschrumpfung". Durch die Einbeziehung einer elastischen Stützstruktur in das Sinterwerkzeug und kombiniert sie mit inszenierter Kühlung (1000 ° C bis 800 ° C bei einer Geschwindigkeit von 2 ° C/min) kann die Verformung innerhalb von 0,1 mm gesteuert werden. Durch die Optimierung von Sinter -Werkzeugen hat Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd., eine stabile Produktion großer Magnete von 500 mm × 120 mm × 50 mm mit einer Deformationsrate von weniger als 0,05%erreicht.
Ausgleich von Niedertemperatur-Verspritzungsresistenz und magnetischen Eigenschaften: Das Hinzufügen von Dyprosium (DY) verbessert die Stabilität der niedrigen Temperatur. Dies erhöht jedoch die Kosten und verringert das magnetische Energieprodukt. Die Branche verwendet einen kombinierten Prozess der "Korngrenze-Infiltration mit niedrigem Temperatur". Dies beinhaltet die Infiltration einer Spurmenge von DY (1-2%) auf die Magnetoberfläche, gefolgt von einer zweistündigen niedrigen Temperaturtemperatur bei 600 ° C. Dies gewährleistet einen HCJ ≥ 1900 ka/m bei -40 ° C, wobei ein (BH) max ≥ 370 kj/m³ ein (BH) beibehält. Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd. hat mit diesem Prozess ein Gleichgewicht zwischen niedrigen Kosten und hoher Leistung erreicht. Konsistenzkontrolle in der Massenproduktion: Bestellungen für große Windturbinenmagnete sind in Tausenden häufig zahlreich und erfordern automatisierte Produktionslinien, um die Parameter während des gesamten Prozesses zu überwachen - Meldung, Pulverherstellung, Form und Sintern. Dies beinhaltet die Einführung eines KI-angetriebenen visuellen Inspektionssystems (mit einer Inspektionsrate von 50 Magneten pro Stunde) und Online-Magnetleistungsprüfungsausrüstung, um defekte Produkte in Echtzeit zu beseitigen. Ningbo Jinlun Magnetic Materials Technology Co., Ltd., der seinen Umfangvorteil einer jährlichen Produktionskapazität von 8.000 Tonnen nutzt, sorgt für eine Konsistenzabweichung von ≤ ± 1,5% innerhalb derselben Magnete.