风力涡轮发电机中应用钕铁硼磁铁

风力涡轮机的工作环境非常恶劣,必须经得起高温、严寒、风沙、湿度甚至盐雾的考验。风力涡轮机通常设计为持续20年。目前,烧结NdFeB永磁体用于小型风力涡轮机和兆瓦永磁风力涡轮机。在本文中,让我们仔细看看钛磁铁在风力涡轮发电机中的应用。

在风力涡轮发电机中应用钛磁体

NdFeB 的磁铁特性

烧结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NdFeB永磁合金由主相Nd2Fe14B和颗粒边界相组成,Nd2Fe14B的颗粒方向受工艺条件的限制,目前的磁铁回流可达1.5T。

钕铁硼在室温下的消磁曲线类似于直线。因此,在设计永磁电机时,通常选择高档NdFeB磁体来获得高空隙磁密度。当电机运行时,由于存在交替的除磁场和负载突然变化时瞬时大电流引起的消磁场,因此需要选择具有足够强制性的 NdFeB 磁铁。

温度稳定性

风力发电机在荒野中工作,经受着酷暑和严寒的考验。新磁铁的居里温度约为310°C。当磁铁的温度超过居里点时,它就会从铁磁学变成半磁性。

在居里温度以下,NdFeB 的重任会随着温度的升高而降低,其还押α (Br) 的温度系数为 -0.095°-0.105%/°C。NdFeB 的强制力也会随着温度的升高而降低,矫顽力的温度系数β (jHc) 为 -0.54°-0.64%/°C。

磁性的一致性

NdFeB 磁铁使用特殊的粉末冶金工艺制造,其主要制造工艺是在保护性大气或真空中完成的。NdFeB 绿色车身被压在非常强(+1.5T)的磁场中。钕铁硼磁铁的大小受这些特殊工艺的限制。

大型永磁风力发电机通常使用数千块钛磁体,转子的每一根杆都由许多磁铁组成。转子杆的一致性要求磁铁的一致性,包括尺寸容差和磁性特性的一致性。所谓磁性特性的一致性,包括不同个体之间的磁性小偏差和单个磁体磁性均匀性。