A mudança em direção a geradores de ímã permanente de acionamento-direto (DD-PMG)
Turbinas eólicas convencionais usam uma caixa de engrenagens para aumentar a velocidade do rotor (12-20 rpm) até a velocidade do gerador (1.500-1.800 rpm). As falhas na caixa de engrenagens são responsáveis por 20-30% do tempo de inatividade da turbina. O DD-PMG elimina a caixa de engrenagens usando um gerador multipolar (normalmente 48-144 pólos) com grande diâmetro (3-5 metros) que opera em baixa velocidade. Os ímãs permanentes no rotor produzem o campo de excitação sem anéis coletores ou potência de excitação.
Para uma turbina de 3 MW, o rotor requer aproximadamente 6.000-8.000 ímãs NdFeB individuais, cada um com aproximadamente 50x30x15mm. Peso total do ímã: 1,2-1,6 toneladas. À medida que o tamanho das turbinas aumenta (agora 10-15 MW offshore), o volume magnético por turbina atinge 5-8 toneladas.
Especificações de materiais para energia eólica: requisitos de alto Br e alto Hcj
Wind turbine generators operate at 60-120°C internal temperature. The magnets face a demagnetizing field from stator armature reaction during grid faults (short circuits). The generator must survive a 3-phase short circuit without irreversible demagnetization >2%.
Portanto, o NdFeB de grau eólico exige:
Br Maior ou igual a 13,5 kGs (N45 ou superior) para minimizar o volume e o peso do gerador.
Hcj Maior ou igual a 20 kOe a 20 graus, desclassificando para Maior ou igual a 12 kOe a 100 graus (correspondente a N45SH ou N42UH).
Esquadria (Hk/Hcj) Maior ou igual a 0,95, significando que a curva de desmagnetização permanece reta perto do joelho.
Classes típicas utilizadas: N45SH, N42SH, N40UH. A sinterização com difusão no limite de grão (GBD) de térbio atinge Hcj 25-30 kOe enquanto mantém Br acima de 13,5 kGs. O N45SH padrão (sem GBD) possui Hcj 17-20 kOe, suficiente para turbinas terrestres em climas moderados. Locais offshore ou de alta temperatura ambiente requerem N42UH ou N40UH com Hcj 25-30 kOe.
Proteção contra corrosão para ímãs de parques eólicos offshore
As turbinas eólicas offshore enfrentam ar carregado de sal- (concentração de cloreto de até 5 mg/m³) e alta umidade. O revestimento padrão de Ni-Cu-Ni (12-25μm) oferece 72-200 horas de resistência à névoa salina (ASTM B117), insuficiente para uma vida útil offshore de 20 anos. Níveis de proteção necessários:
| Ambiente | Requisito de névoa salina (ASTM B117 horas até ferrugem vermelha) | Sistema de revestimento recomendado |
|---|---|---|
| Em terra, no interior | 200 horas | Ni-Cu-Ni (20-25μm) + acabamento epóxi (10-15μm) |
| Em terra, costeiro | 500 horas | Epóxi (30-40μm) + revestimento de poliuretano |
| Offshore, nacela (selada) | 1000 horas | Epóxi (40-60μm) ou Parileno C (15-25μm) |
| Respingos diretos de água do mar no mar | 2.000 horas (sem ferrugem vermelha) | Totalmente encapsulado em resina ou encamisado em aço inoxidável |
Para aplicações offshore, fornecemos ímãs com um sistema de três{0}}camadas: Ni-Cu-Ni (10μm) como base para adesão, epóxi (30μm) para barreira contra corrosão e poliuretano (20μm) para resistência a UV e abrasão. Espessura total de 60 μm, validada por névoa salina de 2.000 horas sem ferrugem vermelha.
Gerenciamento de prazos de entrega para grandes pedidos em massa{0}}Block NdFeB
Os pedidos de ímãs para turbinas eólicas são normalmente de 1 a 10 toneladas por remessa. Os prazos de entrega dependem de:
Disponibilidade de matéria-prima: Pó de NdFeB com terras raras pesadas (Dy/Tb) para altos graus de Hcj requer de 4 a 6 semanas para fornecimento.
Prensagem e sinterização: Blocos grandes (por exemplo, 80x60x30mm) requerem compactação mais lenta e ciclos de sinterização mais longos (48-72 horas versus. 24 horas para peças pequenas). A capacidade do forno de sinterização para grandes blocos é limitada.
Usinagem: Os blocos são fatiados, retificados e chanfrados. Para 8.000 ímãs por turbina, a usinagem leva de 3 a 5 semanas.
Revestimento: O revestimento epóxi com espessura de 60 μm requer vários ciclos de pulverização e cura: 1-2 semanas.
Magnetização e inspeção: a magnetização radial multipolar em anéis grandes leva de uma a duas semanas.
Prazo de entrega típico total para a primeira ordem de produção (após aprovação do ferramental): 12 a 16 semanas. Repetir pedidos: 8 a 10 semanas. Recomendamos que os fabricantes de turbinas eólicas façam pedidos gerais com previsões contínuas de 6 meses.
Para ímãs de NdFeB em massa para geradores de turbinas eólicas – incluindo graus N45SH, N42UH, com revestimento de epóxi de grau offshore- – visite nossa página de produto de ímã de neodímio sinterizado em nosso site. Fornecemos ímãs com garantia de desmagnetização de 20 anos (perda irreversível menor ou igual a 5%) e rastreabilidade total do material desde a fonte de terras raras até a montagem final.
Para solicitar um orçamento para quantidades de turbinas (1-20 toneladas), forneça as especificações do projeto do seu gerador: entreferro, contagem de pólos, temperatura operacional e tempo de resistência a curto-circuito necessário. Nossa equipe de engenharia fornece simulação de desmagnetização FEA como parte da cotação.
Perguntas frequentes
P: Qual é a perda de fluxo irreversível garantida após 20 anos de operação da turbina eólica?
R: Para N45SH com temperatura operacional menor ou igual a 80 graus e sem falhas anormais na rede, menor ou igual a 5% de perda irreversível. Fornecemos previsões de modelos de envelhecimento com base na IEC 60404-8-1. Teste térmico acelerado (3.000 horas a 100 graus) confirma<3% loss.
P: Vocês fornecem ímãs pré{0}}montados em suportes de aço inoxidável para facilitar a montagem?
R: Sim. Oferecemos suportes magnéticos completos (discos) feitos de aço inoxidável 316L, com ímãs encapsulados em epóxi dentro do suporte. Isso elimina-o manuseio do ímã no local e protege contra corrosão. A montagem do transportador acrescenta 15-20% ao custo do ímã, mas reduz o trabalho de instalação em 80%.
P: Quais certificações de qualidade você possui para ímãs de energia eólica?
R: ISO 9001:2015, IATF 16949 (sistemas de qualidade-automotivos aplicados ao vento) e conformidade com o padrão DNV GL para ímãs permanentes em turbinas eólicas (DNVGL-ST-0360). Nosso laboratório de testes é credenciado pela ISO 17025.
