Le passage aux-générateurs à aimant permanent à entraînement direct (DD-PMG)
Les éoliennes conventionnelles utilisent une boîte de vitesses pour augmenter la vitesse du rotor (12-20 tr/min) jusqu'à la vitesse du générateur (1 500-1 800 tr/min). Les pannes de boîtes de vitesses représentent 20 à 30 % des temps d'arrêt des turbines. DD-PMG élimine la boîte de vitesses en utilisant un générateur multipolaire (généralement 48 à 144 pôles) de grand diamètre (3 à 5 mètres) qui fonctionne à faible vitesse. Les aimants permanents sur le rotor produisent le champ d'excitation sans bagues collectrices ni puissance d'excitation.
Pour une turbine de 3 MW, le rotor nécessite environ 6 000 à 8 000 aimants NdFeB individuels, chacun mesurant environ 50 x 30 x 15 mm. Poids total de l'aimant : 1,2-1,6 tonnes. À mesure que la taille des turbines augmente (aujourd'hui 10 à 15 MW en mer), le volume d'aimant par turbine atteint 5 à 8 tonnes.
Spécifications des matériaux pour l’énergie éolienne : exigences élevées en Br et en Hcj élevées
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%.
Par conséquent, le NdFeB de qualité éolienne-exige :
Br Supérieur ou égal à 13,5 kg (N45 ou plus) pour minimiser le volume et le poids du générateur.
Hcj Supérieur ou égal à 20 kOe à 20 degrés, déclassement à Supérieur ou égal à 12 kOe à 100 degrés (correspondant à N45SH ou N42UH).
Squareness (Hk/Hcj) Supérieur ou égal à 0,95, ce qui signifie que la courbe de démagnétisation reste droite près du genou.
Nuances typiques utilisées : N45SH, N42SH, N40UH. Le frittage avec diffusion aux limites des grains (GBD) du terbium atteint Hcj 25-30 kOe tout en maintenant Br au-dessus de 13,5 kG. Le N45SH standard (sans GBD) a un Hcj 17-20 kOe, suffisant pour les éoliennes terrestres dans les climats modérés. Les sites offshore ou à température ambiante élevée nécessitent du N42UH ou du N40UH avec Hcj 25-30 kOe.
Protection contre la corrosion pour les aimants des parcs éoliens offshore
Les éoliennes offshore sont confrontées à un air chargé en sel-(concentration de chlorure jusqu'à 5 mg/m³) et à une humidité élevée. Le revêtement standard Ni-Cu-Ni (12-25 μm) offre 72 à 200 heures de résistance au brouillard salin (ASTM B117), insuffisante pour une durée de vie en mer de 20 ans. Niveaux de protection requis :
| Environnement | Exigence en matière de brouillard salin (ASTM B117 heures jusqu'à la rouille rouge) | Système de revêtement recommandé |
|---|---|---|
| À terre, à l'intérieur des terres | 200 heures | Ni-Cu-Ni (20-25 μm) + couche de finition époxy (10-15 μm) |
| Onshore, côtier | 500 heures | Epoxy (30-40μm) + surcouche polyuréthane |
| Offshore, nacelle (scellée) | 1000 heures | Epoxy (40-60μm) ou Parylène C (15-25μm) |
| Éclaboussure d'eau de mer directe au large | 2000 heures (pas de rouille rouge) | Entièrement encapsulé dans une résine ou gainé d'acier inoxydable |
Pour les applications offshore, nous fournissons des aimants avec un système à trois-couches : Ni-Cu-Ni (10 μm) comme base pour l'adhésion, époxy (30 μm) pour la barrière contre la corrosion et polyuréthane (20 μm) pour la résistance aux UV et à l'abrasion. Epaisseur totale 60μm, validée par brouillard salin 2000 heures sans rouille rouge.
Gestion des délais de livraison pour les commandes groupées de -blocs NdFeB volumineux
Les commandes d’aimants pour éoliennes sont généralement de 1 à 10 tonnes par expédition. Les délais de livraison dépendent :
Disponibilité des matières premières : la poudre de NdFeB avec des terres rares lourdes (Dy/Tb) pour les qualités élevées de Hcj nécessite 4 à 6 semaines pour l'approvisionnement.
Pressage et frittage : les gros blocs (par exemple, 80 x 60 x 30 mm) nécessitent un compactage plus lent et des cycles de frittage plus longs (48 à 72 heures contre . 24 heures pour les petites pièces). La capacité du four de frittage pour les gros blocs est limitée.
Usinage : les blocs sont tranchés, meulés et chanfreinés. Pour 8 000 aimants par turbine, l'usinage prend 3 à 5 semaines.
Revêtement : Le revêtement époxy d'une épaisseur de 60 μm nécessite plusieurs cycles de pulvérisation et de durcissement : 1 à 2 semaines.
Magnétisation et inspection : la magnétisation radiale multi-polaire sur les grands anneaux prend 1 à 2 semaines.
Délai de livraison total typique pour la première commande de production (après approbation de l'outillage) : 12 à 16 semaines. Commandes répétées : 8 à 10 semaines. Nous recommandons aux fabricants d’éoliennes de passer des commandes globales avec des prévisions glissantes sur 6 mois.
Pour les aimants NdFeB en vrac pour les générateurs d'éoliennes – y compris les qualités N45SH, N42UH, avec revêtement époxy de qualité offshore - – veuillez visiter notre page produit Aimant en néodyme fritté sur notre site Web. Nous fournissons des aimants avec une garantie de démagnétisation de 20 ans (perte irréversible inférieure ou égale à 5 %) et une traçabilité complète des matériaux depuis la source de terres rares jusqu'à l'assemblage final.
Pour demander un devis pour des quantités de turbines (1-20 tonnes), fournissez les spécifications de conception de votre générateur : entrefer, nombre de pôles, température de fonctionnement et temps de tenue aux courts-circuits requis. Notre équipe d’ingénierie fournit une simulation de démagnétisation FEA dans le cadre du devis.
Foire aux questions
Q : Quelle est la perte de flux irréversible garantie après 20 ans d’exploitation d’une éolienne ?
R : Pour le N45SH avec une température de fonctionnement inférieure ou égale à 80 degrés et aucun défaut anormal du réseau, perte irréversible inférieure ou égale à 5 %. Nous fournissons des prédictions de modèles de vieillissement basées sur la norme CEI 60404-8-1. Des tests thermiques accélérés (3 000 heures à 100 degrés) confirment<3% loss.
Q : Fournissez-vous des aimants pré-assemblés dans des supports en acier inoxydable pour un montage facile ?
R : Oui. Nous proposons des porte-aimants complets (rondelles) en acier inoxydable 316L, avec des aimants encapsulés dans de l'époxy à l'intérieur du support. Cela élimine-la manipulation des aimants sur site et protège contre la corrosion. L'assemblage du support ajoute 15 à 20 % au coût de l'aimant mais réduit la main d'œuvre d'installation de 80 %.
Q : Quelles certifications de qualité détenez-vous pour les aimants éoliens ?
R : ISO 9001 : 2015, IATF 16949 (systèmes de qualité de qualité automobile-appliqués à l'énergie éolienne) et conformité à la norme DNV GL pour les aimants permanents dans les éoliennes (DNVGL-ST-0360). Notre laboratoire d'essais est accrédité ISO 17025.
