تطبيق مغناطيس ندفيب الملبد عالي الأداء في مولدات توربينات الرياح

يعتمد مولد الرياح ذو المغناطيس الدائم أداء مغناطيسي عالي على مغناطيس دائم من حديد النيوديميوم والبورون الملبد، والذي يتميز بإكراه عالي بما فيه الكفاية لتجنب فقدان المغناطيسية عند درجة حرارة عالية. يعتمد عمر المغناطيس على المادة الأساسية والمعالجة المضادة للتآكل السطحي. يجب أن تبدأ مقاومة التآكل للفولاذ المغناطيسي NdFeB من التصنيع.
1. مقدمة

يستخدم مولد الرياح ذو المغناطيس الدائم ذو الدفع المباشر دافعة المروحة لدفع المولد مباشرة للدوران، مما يلغي صندوق التروس الذي يزيد السرعة الذي يتطلبه مولد الرياح غير المتزامن التقليدي المتحمس بالتيار المتردد المزدوج، وتجنب خلل وصيانة صندوق التروس أثناء التشغيل. في الوقت نفسه، يعتمد مولد الرياح ذو المغناطيس الدائم إثارة المغناطيس الدائم، ولا يوجد لف إثارة، ولا توجد حلقة انزلاق وفرشاة على الدوار؛ ولذلك، فإن الهيكل بسيط والعملية موثوقة. منذ عام 1993، طورت شركة Enercon GmbH، أول توربين رياح ذو مغناطيس دائم واسع النطاق يعمل بالدفع المباشر. إن تطوير توربينات الرياح وتوربينات الرياح ذات المغناطيس الدائم آخذ في الصعود. كان المستوى العام لتوربينات الرياح ذات المغناطيس الدائم في الصين في طليعة العالم.

انقر لزيارة منتجاتنا: متكلس ندفيب المغناطيس

بيئة عمل توربينات الرياح قاسية للغاية، ويجب أن تكون قادرة على تحمل اختبارات درجات الحرارة المرتفعة والبرد الشديد والرياح والرمال والرطوبة وحتى رذاذ الملح. العمر التصميمي لتوربينات الرياح يبلغ عمومًا عشرين عامًا. في الوقت الحاضر، يتم استخدام مغناطيس البورون الدائم من حديد النيوديميوم الملبد لكل من توربينات الرياح الصغيرة وتوربينات الرياح ذات المغناطيس الدائم ميجاوات. لذلك، فإن اختيار المعلمات المغناطيسية للمغناطيس الدائم NdFeB ومتطلبات مقاومة المغناطيس للتآكل مهم جدًا.
2. الخصائص المغناطيسية النموذجية للندفيب الملبد المستخدم في مولدات توربينات الرياح ذات المغناطيس الدائم

يسمى المغناطيس الدائم لبورون حديد النيوديميوم بالجيل الثالث من المغناطيس الدائم للأتربة النادرة، وهو مادة المغناطيس الدائم ذات الأداء المغناطيسي العالي حتى الآن. المرحلة الرئيسية لسبائك NdFeB الملبدة هي المركب المعدني Nd2Fe14B، ويبلغ الاستقطاب المغناطيسي المشبع (Js) 1.6T. نظرًا لأن سبيكة المغناطيس الدائم NdFeB الملبدة تتكون من المرحلة الرئيسية Nd2Fe14B ومرحلة حدود الحبوب، واتجاه الحبوب لـ Nd2Fe14B محدود بظروف العملية، يمكن أن يصل بقاء المغناطيس الحالي إلى 1.5T. أنتجت شركة الصهر الفراغي الألمانية (Vacuumschmelze GmbH) مغناطيس NdFeB بحد أقصى. منتج الطاقة المغناطيسية (BH) بحد أقصى 57MGOe. يمكن لمصنعي NdFeB المحليين إنتاج مغناطيس من الدرجة N50 بحد أقصى. منتج الطاقة المغناطيسية 53MGOe (ملاحظة: تم نشر هذه المقالة في عام 2010. مع تطور التكنولوجيا، يوجد بالفعل مغناطيس من الدرجة N54 في السوق، ومنتج الطاقة المغناطيسية الأعلى يصل إلى 55MGOe). زيادة نسبة الطور الرئيسي للسبيكة، وزيادة اتجاه الحبيبات البلورية وكثافة المغناطيس يمكن أن يزيد الحد الأقصى. منتج الطاقة للمغناطيس. ولكنها لن تتجاوز القيمة النظرية 64MGOe للحد الأقصى. منتج الطاقة من بلورة واحدة Nd2Fe14B. يقوم Jinluncicai.com بتوجيه الشركة المصنعة والمصنع في سلسلة توريد مغناطيس ومواد NdFeb.

يشبه منحنى إزالة المغناطيسية لـ NdFeB في درجة حرارة الغرفة الخط المستقيم. لذلك، عند تصميم محركات ذات مغناطيس دائم، غالبًا ما يتم اختيار بورون حديد النيوديميوم عالي الجودة (أي الحد الأقصى (BH) للمادة) للحصول على كثافة مغناطيسية عالية لفجوة الهواء. عندما يعمل المحرك، نظرًا لوجود مجال إزالة المغناطيسية المتناوب وتأثير إزالة المغناطيسية للتيار الكبير اللحظي عندما يتغير الحمل فجأة، يلزم اختيار مغناطيس بورون حديد النيوديميوم بإكراه عالي بما فيه الكفاية.

تؤدي إضافة عناصر مثل الديسبروسيوم (التيربيوم) إلى السبيكة إلى زيادة القوة القسرية الجوهرية (jHc) لبورون حديد النيوديميوم، ولكن بقاء المغناطيس (Br) سينخفض ​​وفقًا لذلك. ولذلك، فإن مغناطيس ندفيب عالي الأداء المستخدم في مولدات توربينات الرياح يأخذ في الاعتبار قسره وبقائه.
3. استقرار درجة حرارة المغناطيس الدائم ندفيب

تعمل مولدات طاقة الرياح في البرية وتتحمل اختبار الحرارة والبرودة الحارقة؛ وفي نفس الوقت يؤدي فقدان المحرك أيضًا إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك. يمكن أن تعمل مغناطيسات NdFeB الملبدة الواردة في الجدول أعلاه عند درجة حرارة 120 درجة مئوية. تبلغ درجة حرارة كوري لسبيكة المغناطيس الدائم NdFeB حوالي 310 درجة مئوية. عندما تتجاوز درجة حرارة المغناطيس نقطة كوري، فإنه يتحول من المغناطيسية الحديدية إلى المغناطيسية المسايرة. تحت درجة حرارة كوري، يتناقص بقاء NdFeB مع زيادة درجة الحرارة، ويكون معامل ثبات درجة الحرارة α (Br) هو -0.095~-0.105%/°C. تتناقص القوة القسرية لـ NdFeB أيضًا مع زيادة درجة الحرارة، ويكون معامل درجة الحرارة β (jHc) لقوتها القسرية -0.54~-0.64%/°C. اختر القوة القسرية المناسبة، لا يزال المغناطيس يتمتع بقوة قسرية عالية بما فيه الكفاية عند الحد الأقصى. درجة حرارة العمل لتصميم المحرك. وإلا، سوف يحدث فقدان المغنطة.

إن بقاء وإكراه مواد المغناطيس الدائم NdFeB متكاملان. يمكن أن تؤدي إضافة العناصر الأرضية النادرة الثقيلة إلى الديسبروسيوم (Dy) والتيربيوم (Tb) إلى السبيكة إلى زيادة قوة المغناطيس بشكل كبير. مع زيادة الإكراه، فإن البقاء والحد الأقصى. وينخفض ​​منتج الطاقة المغناطيسية تبعاً لذلك. من الواضح أن اختيار الفولاذ المغناطيسي عالي القوة لتوربينات الرياح يجب أن يكون على حساب الثبات والحد الأقصى. منتج الطاقة المغناطيسية

4، واتساق الخصائص المغناطيسية لمغناطيس ندفيب طاقة الرياح

يتم تصنيع مغناطيس ندفيب باستخدام عملية تعدين المساحيق الخاصة، وتكتمل عملية التصنيع الرئيسية في جو وقائي أو تحت فراغ. يتم ضغط الجسم الأخضر من حديد النيوديميوم والبورون في مجال مغناطيسي قوي جدًا (~ 1.5T). يقتصر حجم مغناطيس NdFeB على ظروف العملية الخاصة هذه.

عادةً ما يستخدم مولد الرياح ذو المغناطيس الدائم الكبير آلافًا من مغناطيس البورون الحديدي النيوديميوم، ويتكون كل قطب من الدوار من العديد من المغناطيسات. يتطلب اتساق أقطاب الجزء الدوار اتساق الفولاذ المغناطيسي، بما في ذلك اتساق تفاوتات الأبعاد والخصائص المغناطيسية. يتضمن ما يسمى باتساق الخواص المغناطيسية الانحراف البسيط في الخواص المغناطيسية بين الأفراد المختلفين، بالإضافة إلى توحيد الخواص المغناطيسية لمغناطيس واحد.

هناك نوعان من المغناطيسية: المغناطيسية الظاهرة والمغناطيسية الجوهرية. يمكن قياس ما يسمى بالمغناطيسية الظاهرة للفولاذ المغناطيسي من خلال التدفق المغناطيسي للدائرة المفتوحة وقوة المجال المغناطيسي السطحي. ترتبط المغناطيسية الظاهرة للمغناطيس بشكل المغناطيس وحالته المغناطيسية. يتم اختبار الخصائص الجوهرية للفولاذ المغناطيسي عن طريق قياس منحنى إزالة المغناطيسية للعينة. يعد منحنى إزالة المغناطيسية جزءًا من حلقة التباطؤ، وهو ما يعكس خصائص انعكاس مغنطة مادة المغناطيس الدائم. قم بقياس منحنى إزالة المغناطيسية لعينة فولاذية مغناطيسية، بشرط أن تكون العينة ممغنطة مشبعة قبل القياس.

لاكتشاف ما إذا كانت مغناطيسية مغناطيس واحد موحدة أم لا، من الضروري قطع المغناطيس إلى عدة قطع صغيرة وقياس منحنيات إزالة المغناطيسية الخاصة بها. أثناء عملية الإنتاج، للتحقق مما إذا كانت مغناطيسية فرن المغناطيس متسقة، من الضروري أخذ عينات من المغناطيس من أجزاء مختلفة من فرن التلبيد لقياس منحنى إزالة المغناطيسية للعينة. لأن معدات القياس باهظة الثمن، ومن المستحيل أيضًا ضمان سلامة كل قطعة من الفولاذ المغناطيسي المراد قياسها. لذلك، لا يمكن فحص كافة المنتجات. يجب ضمان اتساق الخصائص المغناطيسية لـ NdFeB بواسطة معدات الإنتاج والتحكم في العمليات.

5. مقاومة التآكل من ندفيب

تحتوي سبيكة NdFeB على عناصر أرضية نادرة نشطة، والتي يسهل أكسدتها وصدأها. في التطبيقات، ما لم يتم تغليف NdFeB وعزله عن الهواء والماء، فإن سطح NdFeB يحتاج إلى المعالجة بمادة مضادة للتآكل. الطلاءات الشائعة المضادة للتآكل هي النيكل المطلي بالكهرباء، والمجلفن كهربائيًا، وراتنجات الإيبوكسي الكهربي. معالجة الفوسفات السطحي يمكن أن تمنع ندفيب من الصدأ في بيئة جافة نسبيًا لفترة قصيرة.

يمكن للمركبات المعدنية الأرضية النادرة أن تتفاعل مع الهيدروجين تحت ضغط ودرجة حرارة معينة. بعد أن يمتص NdFeB الهيدروجين، فإنه يطلق الحرارة وينكسر. يستفيد سحق الهيدروجين في إنتاج NdFeB من هذه الميزة. من وجهة نظر الاستخدام، فإن شظايا الهيدروجين من ندفيب ضارة. بالمعنى الدقيق للكلمة، يبدأ تآكل ندفيب من معالجته. إن إزالة الشحوم بعد القطع والطحن، والتخليل قبل الطلاء الكهربائي، وعملية الطلاء الكهربائي كلها لها تأثير على الطبقة السطحية من ندفيب. قد تؤدي عملية المعالجة غير الصحيحة إلى جودة طلاء غير مؤهلة (مثل الثقوب)، كما أن ترابط الطبقة السطحية من NdFeB وطبقة الطلاء ليس قويًا.

تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الخصائص المغناطيسية لمغناطيس NdFeB من نفس العلامة التجارية التي تنتجها شركات مصنعة مختلفة هي نفسها بشكل أساسي، إلا أنه ستكون هناك اختلافات في تكوين السبائك، خاصة أن البنية المجهرية للمغناطيس قد تكون مختلفة جدًا. يتميز الفولاذ المغناطيسي ذو الأداء الجيد والمقاومة الجيدة للتآكل بخصائص الحبوب الدقيقة والموحدة وكثافة المغناطيس العالية. في الصورتين المعدنيتين التاليتين لمغناطيس NdFeB الملبد، تحتوي المغناطيسات الموضحة على اليسار على حبيبات دقيقة وموحدة، بينما تحتوي المغناطيسات الموضحة على اليمين على حبيبات كبيرة وغير متساوية.
6. اختبار موثوقية المغناطيس ندفيب

العمر التصميمي لمولدات توربينات الرياح هو 20 عامًا، مما يعني أنه يمكن استخدام الفولاذ المغناطيسي لمدة 20 عامًا، ولا يتم تخفيف أدائه المغناطيسي بشكل كبير، ولا يتآكل الفولاذ المغناطيسي. يمكن استخدام طرق الاختبار والفحص التالية كطرق لمصنعي ومستخدمي الفولاذ المغناطيسي للرياح لتقييم وفحص المغناطيس.

اختبار انعدام الوزن: استخدم لوحة سوداء مستطيلة مقاس 10 مم × 10 مم × 12 مم كعينة (ارتفاع 12 مم هو اتجاه المغنطة)، وضعها في ضغط جوي قياسي، رطوبة نقية، بيئة 120 درجة مئوية، أخرجها بعد 48 ساعة وأخرج طبقة الأكسيد، فقدان الوزن أقل من 0.2 مجم / سم 2.
اختبار إزالة المغناطيسية الحراري: 120 درجة مئوية × 4 ساعات، فقدان التدفق المغناطيسي للدائرة المفتوحة أقل من 3%.
اختبار الصدمة الحرارية: بعد 3 دورات من درجات الحرارة العالية والمنخفضة من -40 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية، يكون فقدان التدفق المغناطيسي للدائرة المفتوحة أقل من 3%.
يعد اختبار رش الملح واختبار درجة الحرارة والرطوبة من الطرق لتقييم الطلاءات المطلية بالكهرباء والطلاءات المضادة للتآكل الأخرى.
الخصائص الفيزيائية الأخرى، مثل معامل التمدد الحراري، والتوصيل الحراري، والمقاومة الكهربائية والقوة الميكانيكية، جميعها لها درجات متفاوتة من التأثير على سهولة الاستخدام وموثوقية الفولاذ المغناطيسي.

ملخص
1. تقدم هذه المقالة المعلمات المغناطيسية للمغناطيس الدائم من حديد النيوديميوم والبورون لتوربينات الرياح ميجاوات.
2. يمكن أن يضمن NdFeB الملبد عالي الإكراه أن المغناطيس لا يزال لديه ما يكفي من الإكراه عند درجة حرارة عالية لتجنب فقدان المغناطيسية بدرجة حرارة عالية.
3. لا تعتمد مقاومة التآكل للفولاذ المغناطيسي لمحرك الرياح على معالجة طلاء السطح للمغناطيس فحسب، بل تعتمد أيضًا على مقاومة التآكل للركيزة.

4. تتضمن طرق اختبار موثوقية المغناطيس اختبار انعدام الوزن، واختبار إزالة المغناطيسية الحرارية، واختبار مقاومة تآكل الطلاء، وما إلى ذلك.