風力発電分野

I.風力発電用の焼結のNDFEBマグネットのコアポジショニングと産業価値

風力発電用の焼結ndfeb磁石 風力タービンのアップグレードをサポートする重要なコンポーネントは、より大きなサイズ、より高い効率、および軽量に向けています。ダイレクトドライブおよびセミディレクトドライブ風力タービンでは、これらの磁石はローターのコア磁気要素として機能します。それらの高磁気エネルギー製品は、安定した強力な磁場を作成し、従来の電気励起システムに取って代わり、風力エネルギーを電気エネルギーに効率的に変換します。従来の電気励起発電機と比較して、風力発電用の焼結NDFEB磁石を使用する永久磁石風力タービンは、励起損失を30％〜50％減らし、ユニット効率を5％〜8％増加させることができます。さらに、スリップリングやカーボンブラシなどの脆弱なコンポーネントを排除し、運用コストとメンテナンスコストを削減します。風力発電用の焼結NDFEBマグネットは、世界の風力発電業界の主流のテクノロジーパイプラインの中心的な材料となっています。

業界の観点から、世界の再生可能エネルギー政策の進歩と風力発電の設置能力の継続的な成長により、風力発電用の焼結ndfeb磁石の需要は大規模に拡大しています。業界のデータによると、各1.5MWダイレクトドライブタービンにはこれらの磁石の約0.8〜1.2トンが必要であり、3MWユニットには1.5〜2.0トンが必要です。 5MW以上の大きなユニットには2.5トン以上が必要です。風力発電用NDFEB磁石のグローバル市場は、15％を超える平均年間成長率を維持しており、焼結されたNDFEBアプリケーションの重要な成長ドライバーとなっています。

ii。風力発電部門の焼結ndfeb磁石のアプリケーションシナリオとパフォーマンス要件

（i）コアアプリケーションシナリオ

ダイレクトドライブ風力タービンローター：これは、風力発電用の焼結型NDFEBマグネットのコアアプリケーションシナリオです。ダイレクトドライブユニットは、ギアボックスの必要性を排除します。磁石は、発電機ローターハブに直接取り付けられています。それらは、低速（通常は10〜20 rpm）および高トルクで安定して長期的に動作する必要があります。マグネットは、多くの場合、アークまたはセクターの形状で設計され、多極の磁化（通常は20〜40ポール）を使用して均一な磁場を作成し、安定した発電機出力を確保します。たとえば、3MWダイレクトドライブ風力タービンローターは、3〜4メートルの直径に達することができ、風力発電用の数百のアーク型焼結NDFEB磁石が必要です。通常、各磁石は300〜500mm（長さ）x 80-120mm（幅）x 30-50mm（厚さ）を測定します。高強度の接着結合と機械的留め具は、高速回転中の外ングを防ぎます。

半駆動ドライブ風力タービンは、高速発電機ローターに磁石が取り付けられた小さなギアボックスを保持しています。動作速度（100〜300 rpm）は、直接駆動タービンの速度よりも高く、遠心力に対する磁石の抵抗により高い需要を置いています。風力のための長方形または台形焼結のNDFEB磁石が通常使用され、遠心力の下で構造的安定性を確保するために干渉適合を介してローターコアスロットに挿入されます。また、動作ノイズと振動を減らすために、高い磁気均一性が必要です。

風力タービンピッチとヨーシステム：風力タービンピッチモーター（ブレード角を制御する）およびヨーモーター（ナセルの方向を調整する）では、風力発電用の小型焼成NDFEB磁石（通常は20〜50mm）を使用して、運動応答速度と制御精度を改善します。たとえば、ピッチモーターは、風速の変化に応じてブレードの角度を迅速に調整する必要があります。磁石の高い強制力は、頻繁なモーターの開始時と停止中に安定したトルクを保証し、ブレード調整遅延によって引き起こされる効率の損失を防ぎます。

（ii）主要なパフォーマンス要件

超高磁気エネルギー製品と強制力：ダイレクトドライブタービンローターは大きいため、風力発電用の焼結ndfeB磁石が高磁気エネルギー産物（（bh）≥380kj/m³）を所有するために、制限されたスペース内で強い磁場を生成し、磁石の使用量を減らす必要があります。また、風力発電部位での複雑な磁場の干渉と温度変動によって引き起こされる消磁石化に抵抗するために、高い固有の強制力（HCJ≥1800ka/m）を必要とし、タービンの20年の設計寿命にわたって10％以下の磁気性能分解率を確保します。

優れた低温安定性：風力発電部位は、多くの場合、高地と緯度にあり、冬の温度は-40°Cから-30°Cという低低減します。これには、磁石が低温分解特性を示す必要があります。これは、-40°Cで3％以下のリマネンス（BR）減衰率があり、低温の極度の増加または磁気性能の突然の低下を防ぐために、固有の強制力（HCJ）の有意な減少はありません。機械的強度と気象抵抗：大きな風力タービン磁石はそれぞれ最大5〜10kgの重量があり、アセンブリと輸送中に大きな機械的応力を受けます。これらの磁石は、破損を防ぐために、28MPa以上の曲げ強度と850mPa以上の圧縮強度を持つ必要があります。また、高湿度（80％-95％の相対湿度）、塩スプレー（沿岸風力発電所）、風力タービンサイトの砂嵐などの過酷な環境にも耐えなければなりません。表面は、厚いエポキシ樹脂コーティング（≥50μm）またはニッケルコッパーニッケルめっき（20μm以上）でコーティングする必要があります。彼らは、腐食せずに1000時間、湿った熱試験（40°C、95％RH）をパフォーマンス分解なしで2000時間（95％RH）に合格する必要があります。

大きな磁石の寸法精度と一貫性：3MWを超えるユニットで使用される磁石は、長さ400mmを超えることが多く、±0.05mmの寸法許容範囲が必要です。湾曲した磁石には、0.02mm以下の曲率耐性が必要です。それ以外の場合、不均一なローター磁場分布が発生し、単位の振動とノイズが増加します。同じバッチ内の磁石の磁性偏差は、安定した電力波形を確保し、電流の変動がパワーグリッドに影響を与えるのを防ぐために≤±2％でなければなりません。

iii。風力発電用の焼結のNDFEBマグネットの製造プロセスと技術的困難
（i）コア製造プロセス
高純度の大規模原材料の調製：高純度の希土類元素（純度99.5％以上、dy純度≥99.9％）、低炭素電解鉄（C含有量≤0.005％）、および高純度フェロボロン（B含有量20±0.5％）は、最適化された "nd-fe-b-dy" inform "によると混合されます。大規模な合金インゴット（それぞれが50〜100kgまでの重さ）は、1000kgクラスの真空誘導融解炉で生成され、より小さなインゴットに関連する不均一な組成を回避します。 Ningbo Jinlun Magnet Technology Co.、Ltd。は、国際的に高度な恒久的なマグネット生産装置を活用して、大規模なインゴットを確実に生産し、大規模なマグネット製造の基礎を提供します。精密粉末と方向の磁場方向：合金インゴットは、水素粉砕（HD）プロセスを使用して包まれ、大規模なジェットミル（容量≥500kg/h）を介して2〜4μmの均一な粉末を生成します。粉末の酸素含有量は300ppm未満で制御され、酸素不純物が磁気特性に影響を与えるのを防ぎます。磁場方向段階では、大規模な多極方向プレス（ワークテーブルサイズ≥1000mm×500mm）を使用して、2.0-2.5T方向磁場を適用して、大規模な粉末の磁気ドメインが回転子回転方向に沿って整頓されていることを保証し、磁気エネルギー産物の実用レートを改善します。大きな磁石成形と低温焼結：アークやセクターなどの複雑な形状の場合、成形にはサーボ駆動の大規模な成形プレス（最大圧力20,000 kN）が使用されます。段階的加圧（低圧の前進に続いて高圧濃度化）により、大規模な緑色の均一密度（≥5.9g/cm³）が保証されます。焼結は、大きな真空焼結炉（炉の寸法≥1500mm×800 mm×800 mm）で行われます。温度は1020°Cから1080°Cの間で制御され、加熱速度は3°C/minに減少し、保持時間は8〜10時間まで延長されます。これにより、大規模な磁石の焼結の不均一な収縮が減少し、密度が7.6 g/cm³以上に増加します。精密加工と表面処理の強化：大磁石は、CNCガントリーグラインダー（機械加工範囲≥2000mm×1000mm）を使用して多面的な研削を受け、±0.03mmの寸法精度を達成します。表面処理は、自動スプレーコーティングラインを利用し、5μm以下のエポキシ樹脂コーティングの厚さ偏差を達成し、5Bの接着接着をコーティングします（クロスカットテストでは剥がれません）。最後に、大きな磁気性能テスター（10kg以下の磁石を測定できる）を使用した100％の検査と3次元座標測定機（測定範囲≥2000mm）により、製品の品質が保証されます。

（ii）技術的な困難とブレークスルー
大きな磁石の焼結の変形を制御する：長さ400mmを超える磁石は、「中心膨らみ」または「エッジ収縮」で焼結する傾向があります。弾性サポート構造を焼結工具に組み込み、段階的な冷却（2°C/minの速度で1000°Cから800°C）と組み合わせることにより、0.1mm以内に変形を制御できます。焼結工具を最適化することにより、Ningbo Jinlun Magnet Technology Co.、Ltd。は、500mm×120mm×50mmの大きな磁石の安定した生産を達成し、変形速度は0.05％未満です。
低温の腹部耐性と磁気特性のバランスをとる：ディスプロシウム（DY）を追加すると、低温安定性が向上しますが、これによりコストが増加し、磁気エネルギー産物が削減されます。業界は、「穀物境界浸潤性低温抑制」の組み合わせプロセスを使用しています。これには、微量のdy（1〜2％）を磁石表面に浸透させ、続いて600°Cで2時間の低温抑制が行われます。これにより、-40°CでHCJ≥1900ka/mが保証され、最大370kj/m³（bh）a（bh）a（bh）a（bh）は維持されます。 Ningbo Jinlun Magnet Technology Co.、Ltd。は、このプロセスを使用して低コストと高性能のバランスをとっています。大量生産における一貫性制御：大きな風力タービン磁石の注文は、しばしば数千人に数値であるため、プロセス全体でパラメーターを監視するための自動生産ラインが必要です。これには、AIを搭載した目視検査システム（1時間あたり50個の磁石の検査速度）と、リアルタイムで欠陥のある製品を排除するためのオンライン磁気性能監視装置の導入が含まれます。 Ningbo Jinlun Magnetic Materials Technology Co.、Ltd。は、年間生産容量の8,000トンの規模の利点を活用して、同じバッチの磁石内で≤±1.5％の一貫性偏差を確保します。