永久磁石風力発電機は、高温での磁気損失を回避するのに十分な保磁力を備えた高性能焼結ネオジム鉄ホウ素永久磁石を採用しています。磁石の寿命は、母材と表面の防食処理に依存します。 -NdFeB磁石鋼の腐食は製造から開始する必要があります
。1。はじめに

ダイレクトドライブ永久磁石風力発電機は、ファンインペラーを採用して発電機を直接回転させ、従来のAC励起二重給電非同期風力発電機に必要な速度を上げるギアボックスを排除し、ギアボックスの誤動作やメンテナンスを回避します同時に、永久磁石風力発電機は永久磁石励起を採用し、励起巻線がなく、ローターにスリップリングとブラシがないため、構造がシンプルで操作が信頼できます。1993年からEnercon GmbH、ドイツは最初の大規模な直接駆動永久磁石風力タービンを開発しました。風力タービンと永久磁石風力タービンの開発は優勢です。中国の永久磁石風力タービンの全体的なレベルは世界の最前線にあります。

風力タービンの作業環境は非常に過酷であり、高温、厳しい寒さ、風と砂、湿度、さらには塩水噴霧のテストにも耐えることができなければなりません。風力タービンの設計寿命は通常20年です。現在、小型風力タービンとメガワット永久磁石風力タービンの両方に焼結ネオジミウム鉄ホウ素永久磁石が使用されているため、NdFeB永久磁石の磁気パラメータの選択と磁石の耐食性の要件が非常に重要です
。2 。永久磁石風力タービン発電機で使用される焼結NdFeBの典型的な磁気特性

ネオジム鉄ホウ素永久磁石は第3世代希土類永久磁石と呼ばれ、これまでで最高の磁気性能を備えた永久磁石材料です。焼結NdFeB合金の主相は、金属間化合物Nd2Fe14Bとその磁気飽和分極（ Js）は1.6Tです。焼結NdFeB永久磁石合金は主相Nd2Fe14Bと結晶粒境界相で構成され、Nd2Fe14Bの結晶粒配向はプロセス条件によって制限されるため、現在の磁石残留磁石は最大1.5Tに達する可能性があります。ドイツの真空製錬会社（Vacuumschmelze GmbH）は、最大磁気エネルギー積（BH）が最大57MGOeのNdFeB磁石を製造しています。国内のNdFeBメーカーは、最大磁気エネルギー積が53MGOeのN50グレードの磁石を製造できます（注：この記事は2010年。技術の進歩に伴い、すでにN54グレードの磁石が市場に出回っており、最高の磁気エネルギー製品は最大55MGOeです。合金の主相比を上げ、結晶粒の配向と磁石の密度を上げます。磁石の最大エネルギー積を増やすことができますが、単結晶Nd2Fe14Bの最大エネルギー積の理論値64MGOeを超えることはありません。Jinluncicai.comは、NdFeb磁石および材料の供給シリーズの大手メーカーおよび工場です。結晶粒の配向と磁石の密度を上げると、磁石の最大エネルギー積を増やすことができますが、単結晶Nd2Fe14Bの最大エネルギー積の理論値64MGOeを超えることはありません。Jinluncicai.comは大手メーカーであり、 NdFeb磁石と材料の供給シリーズの工場。結晶粒の配向と磁石の密度を上げると、磁石の最大エネルギー積を増やすことができますが、単結晶Nd2Fe14Bの最大エネルギー積の理論値64MGOeを超えることはありません。Jinluncicai.comは大手メーカーであり、 NdFeb磁石と材料の供給シリーズの工場。

室温でのNdFeBの減磁曲線は直線に似ています。したがって、永久磁石モーターを設計する場合、高いエアギャップ磁束密度を得るために、高品位のネオジム鉄ホウ素（つまり、材料の最大（BH）が高い）が選択されることがよくあります。モーターが動作しているときは、反磁界が交互に発生し、負荷が急激に変化したときの瞬間的な大電流の減磁効果があるため、保磁力の高いネオジム鉄ホウ素磁石を選択する必要があります。

合金にジスプロシウム（テルビウム）などの元素を添加すると、ネオジム鉄ホウ素の固有保磁力（jHc）が増加しますが、それに応じて磁石の残留磁気（Br）が低下します。したがって、風力タービン発電機で使用される高性能NdFeB磁石はその保磁力と残留磁気を説明します
。3。NdFeB永久磁石の温度安定性

風力発電機は荒野で動作し、灼熱の熱と寒さのテストに耐えます。同時に、モーターの損失はモーターの温度上昇にもつながります。上の表に示されている焼結NdFeB磁石は、120°Cで動作します。キュリー温度ＮｄＦｅＢ永久磁石合金の温度は約３１０℃である。磁石の温度がキュリー点を超えると、強磁性から常磁性に変化する。キュリー温度以下では、ＮｄＦｅＢの残留磁気は温度の上昇とともに減少し、その残留磁気係数α （Br）は-0.095〜-0.105％/℃です。NdFeBの強制力も温度の上昇とともに減少し、その強制力の温度係数β（jHc）は-0.54〜-0.64％/℃です。適切な強制力、磁石は、モーター設計の最大動作温度で十分に高い強制力を持っています。そうしないと、磁化が失われます。

NdFeB永久磁石材料の残留磁気と保磁力は補完的です。合金に重希土類元素のジスプロシウム（Dy）とテルビウム（Tb）を加えると、磁石の保磁力が大幅に増加します。保磁力が増加すると、残留磁気と最大磁気エネルギーの積が増加します。明らかに、風力タービン用の高保磁力磁性鋼の選択は、残留磁気と最大磁気エネルギー積を犠牲にして行わなければなりません。

4、風力NdFeB磁石の磁気特性の一貫性

NdFeB磁石は、特殊な粉末冶金プロセスを使用して製造され、主な製造プロセスは保護雰囲気または真空下で完了します。ネオジム鉄ボロングリーンボディは、非常に強い（〜1.5T）磁場でプレスされます。NdFeBのサイズ磁石は、これらの特別なプロセス条件によって制限されます。

大型の永久磁石風力発電機は通常、数千のネオジム鉄ホウ素磁石を使用し、ローターの各極は多くの磁石で構成されています。ローター極の一貫性には、寸法公差や磁気特性の一貫性など、磁性鋼の一貫性が必要です。いわゆる磁気特性の一貫性には、異なる個体間の磁気特性のわずかな偏差、および単一の磁石の磁気特性の均一性が含まれます。

磁気には、見かけの磁気と固有の磁気の2種類があります。いわゆる磁性鋼の見かけの磁気は、開回路磁束と表面磁場の強さで測定できます。磁石の見かけの磁気は、形状に関係しています。磁性鋼の固有特性は、サンプルの減磁曲線を測定することによってテストされます。減磁曲線は、永久磁石材料の磁化反転特性を反映するヒステリシスループの一部です。測定します。磁性鋼サンプルの減磁曲線。ただし、測定前にサンプルを飽和磁化する必要があります。

単一の磁石の磁気が均一であるかどうかを検出するには、磁石をいくつかの小さな断片に切断し、それらの減磁曲線を測定する必要があります。製造プロセス中に、磁石の炉の磁気が一貫しているかどうかを確認する必要があります。焼結炉のさまざまな部分から磁石をサンプリングして、サンプルの減磁曲線を測定します。測定装置は非常に高価であり、測定する磁性鋼の各部分の完全性を保証することはほとんど不可能であるため、すべてNdFeBの磁気特性の一貫性は、生産設備とプロセス制御によって保証されなければなりません。

5.NdFeBの耐食性

NdFeB合金には、酸化や錆びやすい活性希土類元素が含まれています。用途では、NdFeBをカプセル化して空気や水から隔離しない限り、NdFeBの表面を防食処理する必要があります。一般的な防食コーティングは、電気メッキされたニッケル、電気亜鉛めっき、電気泳動エポキシ樹脂です。表面のリン酸化処理により、比較的乾燥した環境でNdFeBが短時間錆びることを防ぐことができます。

希土類金属間化合物は、特定の圧力と温度で水素と反応する可能性があります。NdFeBが水素を吸収した後、熱を放出して破壊します。NdFeBの製造における水素粉砕は、この機能を利用します。使用の観点から、水素フラグメント厳密に言えば、NdFeBの腐食はその処理から始まります。切断および粉砕後の脱脂、電気めっき前のピクルス、および電気めっきプロセスはすべて、NdFeBの表層に影響を与えます。不適切な処理プロセスは不適格を引き起こす可能性があります。コーティング品質（ピンホールなど）、およびNdFeB表面層とコーティング層の結合は強くありません。

異なるメーカーが製造した同じブランドのNdFeB磁石の磁気特性は基本的に同じですが、合金の組成に違いがあり、特に磁石の微細構造が大きく異なる可能性があることに注意してください。優れた性能と優れた耐食性は、細かく均一な粒子と高い磁石密度の特徴を持っています。次の2つの焼結NdFeB磁石の金属組織写真では、左に示す磁石は細かく均一な粒子を持ち、右に示す磁石は6.NdFeB磁石の信頼性試験

風力発電機の設計寿命は20年です。つまり、磁性鋼は20年間使用でき、その磁気性能は大幅に低下せず、磁性鋼は腐食しません。次のテストおよび検査方法は、次のように使用できます。風力磁性鋼の製造業者とユーザーが磁石を評価および検査するための方法。

無重力試験：10mm×10mm×12mmの長方形の黒い板をサンプルとして使用し（高さ12mmが磁化方向）、2標準大気圧、湿度100％、120℃の環境に置き、48時間後に取り出して酸化物層を取り出します。 、重量損失は0.2 mg / cm2未満です。
熱減磁試験：120℃×4時間、開回路磁束損失は3％未満です。
熱衝撃試験：-40°Cから120°C、開回路磁束損失は3％未満です。
塩水噴霧試験と温度および湿度試験は、電気めっきコーティングおよびその他の防食コーティングを評価するための方法です。
熱膨張係数、熱伝導率、電気抵抗率、機械的強度などの他の物理的特性はすべて、磁性鋼の使いやすさと信頼性にさまざまな程度の影響を及ぼします。

まとめ
1.この記事では、メガワット風力タービン用のネオジム鉄ホウ素永久磁石の磁気パラメータを紹介します
。2。高強制性の焼結NdFeBは、高温での磁気の損失を回避するのに十分な強制力を磁石に持たせることができます
。風力モーターの磁性鋼の耐食性は、磁石の表面コーティング処理だけでなく、基板の耐食性にも依存します。

4.磁石の信頼性の試験方法には、無重力試験、熱減磁試験、コーティング耐食性試験などがあります。