El cambio hacia generadores de imanes permanentes de accionamiento directo-(DD-PMG)
Las turbinas eólicas convencionales utilizan una caja de cambios para aumentar la velocidad del rotor (12-20 rpm) a la velocidad del generador (1500-1800 rpm). Las fallas en la caja de cambios representan entre el 20% y el 30% del tiempo de inactividad de las turbinas. DD-PMG elimina la caja de cambios mediante el uso de un generador multipolar (normalmente de 48 a 144 polos) con un gran diámetro (3 a 5 metros) que funciona a baja velocidad. Los imanes permanentes del rotor generan el campo de excitación sin anillos colectores ni potencia de excitación.
Para una turbina de 3 MW, el rotor requiere aproximadamente entre 6.000 y 8.000 imanes NdFeB individuales, cada uno de aproximadamente 50 x 30 x 15 mm. Peso total del imán: 1,2-1,6 toneladas. A medida que crece el tamaño de las turbinas (ahora de 10 a 15 MW en alta mar), el volumen de imanes por turbina alcanza de 5 a 8 toneladas.
Especificaciones de materiales para energía eólica: requisitos de alto Br y 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%.
Por lo tanto, el NdFeB de grado eólico-requiere:
Br Mayor o igual a 13,5 kg (N45 o superior) para minimizar el volumen y el peso del generador.
Hcj Mayor o igual a 20 kOe a 20 grados, reducción a Mayor o igual a 12 kOe a 100 grados (correspondiente a N45SH o N42UH).
Cuadratura (Hk/Hcj) Mayor o igual a 0,95, lo que significa que la curva de desmagnetización permanece recta cerca de la rodilla.
Grados típicos utilizados: N45SH, N42SH, N40UH. La sinterización con difusión en el límite de grano (GBD) de terbio logra Hcj 25-30 kOe mientras mantiene el Br por encima de 13,5 kg. El N45SH estándar (sin GBD) tiene Hcj 17-20 kOe, suficiente para turbinas terrestres en climas moderados. Los sitios costa afuera o con alta temperatura ambiente requieren N42UH o N40UH con Hcj 25-30 kOe.
Protección contra la corrosión para imanes de parques eólicos marinos
Las turbinas eólicas marinas se enfrentan a aire-cargado de sal (concentración de cloruro de hasta 5 mg/m³) y alta humedad. El revestimiento estándar de Ni-Cu-Ni (12-25 μm) proporciona entre 72 y 200 horas de resistencia a la niebla salina (ASTM B117), insuficiente para una vida útil de 20 años en alta mar. Niveles de protección requeridos:
| Ambiente | Requisito de pulverización de sal (ASTM B117 horas hasta óxido rojo) | Sistema de recubrimiento recomendado |
|---|---|---|
| En tierra, tierra adentro | 200 horas | Ni-Cu-Ni (20-25 μm) + capa final epoxi (10-15 μm) |
| En tierra, costera | 500 horas | Epoxi (30-40μm) + capa de poliuretano |
| Offshore, góndola (sellada) | 1000 horas | Epoxi (40-60 μm) o parileno C (15-25 μm) |
| Salpicaduras directas de agua de mar en alta mar | 2000 horas (sin óxido rojo) | Totalmente encapsulado en resina o con camisa de acero inoxidable. |
Para aplicaciones marinas, suministramos imanes con un sistema de tres-capas: Ni-Cu-Ni (10 μm) como base para la adhesión, epoxi (30 μm) como barrera contra la corrosión y poliuretano (20 μm) para resistencia a los rayos UV y a la abrasión. Espesor total 60μm, validado por niebla salina de 2000 horas sin óxido rojo.
Gestión de plazos de entrega para pedidos a granel de grandes-bloques de NdFeB
Los pedidos de imanes para turbinas eólicas suelen ser de 1 a 10 toneladas por envío. Los plazos de entrega dependen de:
Disponibilidad de materia prima: El polvo de NdFeB con tierras raras pesadas (Dy/Tb) para grados altos de Hcj requiere de 4 a 6 semanas para obtenerlo.
Prensado y sinterización: los bloques grandes (por ejemplo, 80x60x30 mm) requieren una compactación más lenta y ciclos de sinterización más largos (48-72 horas frente a . 24 horas para piezas pequeñas). La capacidad del horno de sinterización para bloques grandes es limitada.
Mecanizado: los bloques se cortan, rectifican y achaflanan. Para 8.000 imanes por turbina, el mecanizado tarda entre 3 y 5 semanas.
Recubrimiento: El recubrimiento epoxi con un espesor de 60 μm requiere múltiples ciclos de pulverización y curado: 1 a 2 semanas.
Magnetización e inspección: la magnetización radial multi-polar en anillos grandes tarda entre 1 y 2 semanas.
Plazo de entrega típico total para el primer pedido de producción (después de la aprobación de las herramientas): 12 a 16 semanas. Repetir pedidos: 8-10 semanas. Recomendamos a los fabricantes de turbinas eólicas realizar pedidos generales con pronósticos de 6 meses consecutivos.
Para imanes de NdFeB a granel para generadores de turbinas eólicas, incluidos los grados N45SH y N42UH, con revestimiento epóxico de grado offshore-, visite nuestra página de productos de imanes de neodimio sinterizado en nuestro sitio web. Suministramos imanes con una garantía de desmagnetización de 20 años (menos o igual al 5% de pérdida irreversible) y trazabilidad completa del material desde la fuente de tierras raras hasta el ensamblaje final.
Para solicitar una cotización de cantidades de turbinas (1-20 toneladas), proporcione las especificaciones de diseño de su generador: entrehierro, número de polos, temperatura de funcionamiento y tiempo de resistencia a cortocircuitos requerido. Nuestro equipo de ingeniería proporciona simulación de desmagnetización FEA como parte de la cotización.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la pérdida de flujo irreversible garantizada después de 20 años de funcionamiento de la turbina eólica?
R: Para N45SH con temperatura de funcionamiento inferior o igual a 80 grados y sin fallas anormales en la red, pérdida irreversible inferior o igual al 5%. Proporcionamos predicciones de modelos de envejecimiento basadas en IEC 60404-8-1. Las pruebas térmicas aceleradas (3000 horas a 100 grados) lo confirman.<3% loss.
P: ¿Suministran imanes pre-montados en soportes de acero inoxidable para facilitar el montaje?
R: Sí. Ofrecemos soportes magnéticos (discos) completos fabricados en acero inoxidable 316L, con imanes encapsulados en epoxi dentro del soporte. Esto elimina-la manipulación del imán en el sitio y protege contra la corrosión. El montaje del portador añade entre un 15 y un 20 % al coste del imán, pero reduce la mano de obra de instalación en un 80 %.
P: ¿Qué certificaciones de calidad tienen para los imanes de energía eólica?
R: ISO 9001:2015, IATF 16949 (sistemas de calidad de grado automotriz-aplicados al viento) y cumplimiento de la norma DNV GL para imanes permanentes en turbinas eólicas (DNVGL-ST-0360). Nuestro laboratorio de pruebas está acreditado según la norma ISO 17025.
