풍력 발전

I. 풍력을위한 소결 NDFEB 자석의 핵심 포지셔닝 및 산업 가치

풍력을위한 소결 NDFEB 자석 풍력 터빈을 더 큰 크기, 더 높은 효율 및 가벼운 무게로 업그레이드하는 것을 지원하는 주요 구성 요소입니다. 직접 드라이브 및 준 디렉터 풍력 터빈 에서이 자석은 로터의 핵심 자기 요소 역할을합니다. 그들의 높은 자기 에너지 제품은 안정적이고 강한 자기장을 만들어 전통적인 전기 여기 시스템을 대체하고 풍력 에너지를 전기 에너지로 효율적으로 전환시키는 것을 달성합니다. 전통적인 전기 흥분 발생기와 비교하여, 풍력 발전에 소결 NDFEB 자석을 사용하는 영구 자석 풍력 터빈은 흥분 손실을 30%-50%감소시켜 단위 효율을 5%-8%증가시킬 수 있습니다. 또한 슬립 링 및 카본 브러쉬와 같은 취약한 구성 요소를 제거하여 운영 및 유지 보수 비용을 줄입니다. 풍력 발전을위한 소결 NDFEB 자석은 글로벌 풍력 발전 산업의 주류 기술 파이프 라인에서 핵심 재료가되었습니다.

산업의 관점에서 볼 때, 글로벌 재생 가능 에너지 정책의 발전과 풍력 발전 용량의 지속적인 성장으로 풍력 발전에 대한 소결 NDFEB 자석에 대한 수요는 막대한 규모로 확장되고 있습니다. 산업 데이터에 따르면, 각 1.5MW 직접 드라이브 풍력 터빈에는 약 0.8-1.2 톤 의이 자석이 필요하며 3MW 장치에는 1.5-2.0 톤이 필요합니다. 5MW 이상의 큰 단위는 2.5 톤 이상이 필요합니다. 풍력 발전을위한 소결 NDFEB 자석의 글로벌 시장은 15%이상의 평균 성장률을 유지하여 소결 NDFEB 응용 분야의 주요 성장 동인입니다.

II. 풍력 발전 부문의 소결 NDFEB 자석에 대한 응용 시나리오 및 성능 요구 사항

(i) 핵심 애플리케이션 시나리오

직접 드라이브 풍력 터빈 로터 : 이것은 풍력 발전을위한 소결 NDFEB 자석의 핵심 애플리케이션 시나리오입니다. 직접 드라이브 장치는 기어 박스가 필요하지 않습니다. 자석은 발전기 로터 허브에 직접 장착됩니다. 저속 (일반적으로 10-20 rpm)과 높은 토크로 안정적이고 장기적으로 작동해야합니다. 자석은 종종 아크 또는 섹터 모양으로 설계되며, 멀티 폴 자화 (일반적으로 20-40 폴)를 사용하여 균일 한 자기장을 생성하여 안정적인 발전기 전력 출력을 보장합니다. 예를 들어, 3MW 직접 드라이브 풍력 터빈 로터는 직경 3-4 미터에 도달 할 수 있으며, 풍력 발전을 위해 수백 개의 아크 형 소결 NDFEB 자석이 필요합니다. 각 자석은 일반적으로 300-500mm (길이) x 80-120mm (너비) x 30-50mm (두께)입니다. 고속 접착제 결합 및 기계적 고정은 고속 회전 중에 탈퇴를 방지합니다.

반 디렉터 드라이브 풍력 터빈은 작은 기어 박스를 유지하며 자석이 고속 발전기 로터에 장착됩니다. 운영 속도 (100-300 rpm)는 직접 드라이브 터빈의 속도보다 높으며 자석의 원심력에 대한 자석 저항에 대한 수요가 높아집니다. 풍력을위한 직사각형 또는 사다리꼴 소결 NDFEB 자석은 일반적으로 사용되며, 원심 분리력 하에서 구조적 안정성을 보장하기 위해 간섭 적합성을 통해 로터 코어 슬롯에 삽입됩니다. 또한 작동 노이즈 및 진동을 줄이기 위해 높은 자기 균일 성이 필요합니다.

풍력 터빈 피치 및 요 시스템 : 풍력 터빈 피치 모터 (블레이드 각도를 제어하는) 및 YAW 모터 (Nacelle의 방향을 조정)에서 풍력 발전을위한 소형 소결 NDFEB 자석 (일반적으로 20-50mm)은 모터 반응 속도 및 제어 정확도를 향상시키는 데 사용됩니다. 예를 들어, 피치 모터는 변화하는 풍속에 응답하여 블레이드 각도를 빠르게 조정해야합니다. 자석의 높은 강제력은 빈번한 모터 시동시 안정적인 토크를 보장하여 블레이드 조정 지연으로 인한 효율 손실을 방지합니다.

(ii) 주요 성능 요구 사항

초고 자성 에너지 제품 및 강제력 : 직접 드라이브 터빈 로터는 크기가 크며, 풍력이 높은 NDFEB 자석이 높은 자기 에너지 생성물 ((BH) 최대 ≥ 380kJ/m³)를 위해 제한된 공간 내에서 강한 자기장을 생성하고 자석 사용을 줄입니다. 또한 풍력 발전 부위의 복잡한 자기장 간섭 및 온도 변동으로 인한 탈마 그네딩에 저항하기 위해 높은 고유 강제력 (HCJ ≥ 1800ka/m)이 필요하며 터빈의 20 년 설계 수명에 비해 자기 ​​성능 저하율이 ≤ 10%를 보장합니다.

우수한 저온 안정성 : 풍력 발전 부지는 종종 높은 고도와 위도에 위치하며 겨울 온도는 -40 ° C ~ -30 ° C로 낮아질 수 있습니다. 이를 위해서는 자석이 저온 분해 특성을 나타내며, -40 ° C에서 remanence (Br) 붕괴 속도 ≤ 3% 및 고유 한 강제력 (HCJ)의 크게 감소하지 않으려면 저온이 증가하거나 자기 성능의 갑작스런 감소를 유발하지 않습니다. 높은 기계적 강도 및 기상 저항 : 큰 풍력 터빈 자석은 각각 최대 5-10kg까지의 무게가있을 수 있으며 조립 및 운송 중에 상당한 기계적 스트레스를받습니다. 이 자석은 ≥28mpa의 굽힘 강도와 압축 강도가 ≥850mpa를 가지려면 파손을 방지해야합니다. 또한 풍력 습도 (80% -95% 상대 습도), 소금 스프레이 (해안 풍력 발전 단지) 및 풍력 터빈 부위의 모래 폭풍과 같은 가혹한 환경을 견딜 수 있어야합니다. 표면은 두꺼운 에폭시 수지 코팅 (≥50μm) 또는 니켈 코퍼-니켈 도금 (≥20μm)으로 코팅되어야합니다. 그들은 성능 저하없이 2000 시간 동안 부식과 젖은 열 테스트 (40 ° C, 95% RH)없이 1000 시간 동안 중성 소금 스프레이 테스트를 통과해야합니다.

큰 자석의 치수 정확도와 일관성 : 3MW보다 큰 단위로 사용되는 자석은 종종 길이가 400mm를 초과하여 ± 0.05mm의 치수 공차가 필요합니다. 곡선 자석의 곡률 내성은 ≤0.02mm이어야합니다. 그렇지 않으면, 고르지 않은 로터 자기장 분포가 발생하여 단위 진동과 노이즈가 증가합니다. 안정적인 전력 파형을 보장하고 전류 변동이 전력망에 영향을 미치지 않도록 동일한 배치 내의 자석의 자기 성능 편차는 ≤ ± 2% 여야합니다.

III. 풍력 발전을위한 소결 NDFEB 자석의 제조 공정 및 기술적 어려움
(i) 핵심 제조 공정
고순도, 대형 원료의 제조 : 고순도 희토류 원소 (ND 순도 ≥99.5%, DY 순도 ≥99.9%), 저탄소 전해 철 (C 함량 ≤0.005%) 및 고급 페로보 론 (B 함량 20 ± 0.5%)은 최적화 된 "ND-FE-B-DY"공식에 따라 혼합됩니다. 대형 합금 잉곳 (각각 최대 50-100kg의 무게)은 1000kg 클래스 진공 유도 용융 용광로에서 생성되며, 더 작은 잉곳과 관련된 고르지 않은 조성물을 피합니다. Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd.는 국제적으로 고급 영구 자석 생산 장비를 활용하여 대형 잉곳을 안정적으로 생산하여 대규모 자석 제조의 기초를 제공합니다. 정밀 분말 및 방향 자기장 방향 : 합금 잉곳은 수소 분쇄 (HD) 공정을 사용하여 포괄 된 다음 대규모 제트 공장 (용량 ≥ 500kg/h)을 통해 처리하여 2-4μm의 균일 한 분말을 생산합니다. 분말의 산소 함량은 산소 불순물이 자기 특성에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 300ppm 미만으로 제어됩니다. 자기장 배향 단계 동안, 대형 멀티 폴 방향 프레스 (WorkTable 크기 ≥ 1000mm × 500mm)를 사용하여 대규모 분말의 자기 도메인이 순서대로 정렬되어 자석의 자그네틱 에너지 제품의 이용률을 개선시킬 수 있도록 2.0-2.5T 방향 자기장을 적용하는 데 사용됩니다. 대형 자석 성형 및 저온 소결 : 아크 및 섹터와 같은 복잡한 모양의 경우 서보 중심의 대규모 성형 성형 프레스 (최대 압력 20,000 kN)가 성형에 사용됩니다. 단계적 가압 (저압 전 압력 후 고압 밀도)은 대형 녹색 바디의 균일 한 밀도 (≥ 5.9 g/cm³)를 보장합니다. 소결은 큰 진공 소결 용광로에서 수행됩니다 (퍼니스 치수 ≥ 1500 mm × 800 mm × 800 mm). 온도는 1020 ° C와 1080 ° C 사이에서 제어되며, 가열 속도는 3 ° C/분으로 감소하고 유지 시간은 8-10 시간으로 연장됩니다. 이것은 대형 자석의 소결시 고르지 않은 수축을 감소시키고 밀도를 ≥ 7.6 g/cm³로 증가시킵니다. 정밀 가공 및 향상된 표면 처리 : 대형 자석은 CNC 갠트리 그라인더 (가공 범위 ≥ 2000mm × 1000mm)를 사용하여 다방면 분쇄를 겪고 ± 0.03mm의 치수 정확도를 달성합니다. 표면 처리는 자동화 된 스프레이 코팅 라인을 이용하여 ≤5μm의 에폭시 수지 코팅 두께 편차를 달성하고 5b의 코팅 접착력 (크로스 컷 테스트에서는 껍질이 없음)을 달성합니다. 마지막으로, 대형 자기 성능 테스터 (자석 ≤10kg을 측정 할 수 있음)를 사용한 100% 검사와 3 차원 좌표 측정 기계 (측정 범위 ≥2000mm)는 제품 품질을 보장합니다.

(ii) 기술적 인 어려움과 돌파구
큰 자석에서 소결 변형을 제어 : 길이가 400mm 이상인 자석은 "중심 부풀어 오른"또는 "가장자리 수축"으로 소결되기 쉽다. 탄성지지 구조를 소결 공구에 통합하고이를 단계별 냉각 (1000 ° C ~ 800 ° C와 2 ° C/분의 속도로 결합함으로써 0.1mm 이내로 변형을 제어 할 수 있습니다. 소결 공구를 최적화함으로써 Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd.는 변형 속도가 0.05%미만으로 500mm × 120mm × 50mm의 큰 자석의 안정적인 생산을 달성했습니다.
저온 저하 저항 및 자기 특성 균형 : Dyprosium (DY)을 추가하면 저온 안정성이 향상되지만 비용이 증가하고 자기 에너지 제품이 줄어 듭니다. 업계는 "곡물 경계 침투 저온 템퍼링"의 결합 된 과정을 사용합니다. 여기에는 자석 표면에 미량 양의 DY (1-2%)가 침투 한 후 600 ° C에서 2 시간 저온 템퍼링이 포함됩니다. 이렇게하면 -40 ° C에서 HCJ ≥ 1900ka/m을 보장하면서 최대 ≥ 370kj/m³를 유지하면서. Ningbo Jinlun Magnet Technology Co., Ltd.는이 프로세스를 사용하여 저렴한 비용과 고성능의 균형을 달성했습니다. 대량 생산의 일관성 제어 : 대형 풍력 터빈 자석에 대한 주문은 종종 수천 명으로 숫자로, 전체 공정에서 매개 변수를 모니터링하기 위해 자동 생산 라인이 필요합니다. 여기에는 AI 기반의 시각적 검사 시스템 (시간당 50 자석 검사 속도)과 온라인 자기 성능 모니터링 장비가 실시간으로 불인 제품을 제거하는 것이 포함됩니다. Ningbo Jinlun Magnetic Wasiones Technology Co., Ltd., 8,000 톤의 연간 생산 용량의 규모 이점을 활용하면 동일한 자석 배치 내에서 일관성 편차가 ± 1.5%의 일관성 편차를 보장합니다.