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風(fēng)力發(fā)電是釹鐵硼磁鐵的重要應(yīng)用之一。目前，全球風(fēng)電裝機(jī)容量已超過(guò)2億千瓦時(shí)。然而，由于過(guò)度膨脹和稀土原料的急劇增加等因素，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的產(chǎn)能過(guò)剩為260％。

風(fēng)力渦輪機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣。他們必須能夠經(jīng)受高溫，嚴(yán)寒，沙土，潮濕甚至鹽霧的考驗(yàn)。風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)壽命通常為20年。目前，在小型風(fēng)力渦輪機(jī)和兆瓦級(jí)永磁風(fēng)力渦輪機(jī)中都使用了燒結(jié)的釹鐵硼永磁體。因此，選擇釹永磁體的磁參數(shù)以及要求磁體的耐腐蝕性是非常重要的。

當(dāng)今世界上的兩個(gè)主要發(fā)電機(jī)是雙饋發(fā)電機(jī)和直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。在雙饋發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電機(jī)成本占總機(jī)組的7％，而在直驅(qū)發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電機(jī)成本占31.5％。

永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)用燒結(jié)釹鐵硼的典型磁性能

釹永磁體被稱為第三代稀土永磁體，迄今為止具有最高的磁性能。燒結(jié)釹鐵硼合金的主要相是金屬間化合物Nd2Fe14B，其飽和磁極化強(qiáng)度（Js）為1.6T <1>。由于燒結(jié)的釹鐵硼永磁合金由主相Nd2Fe14B和晶界相組成，并且Nd2Fe14B的晶粒取向受到工藝條件的限制，目前磁體的最大剩磁可達(dá)1.5T。Vacuum Schmelze GmbH生產(chǎn)的釹鐵硼磁體最大磁能積（BH）最大值為57 MGOe。

在設(shè)計(jì)永磁電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常選擇高級(jí)NdFeB以獲得高氣隙磁密度。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于存在交替的退磁場(chǎng)和負(fù)載突然變化時(shí)的瞬間大電流的消磁作用，因此需要高矯頑力的釹磁鐵。

釹鐵硼永磁體的溫度穩(wěn)定性

風(fēng)力渦輪機(jī)可以在曠野中工作，可以經(jīng)受高溫和寒冷的考驗(yàn)。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)損耗也導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)溫度升高。燒結(jié)釹鐵硼磁體可以在120°C下工作。

釹鐵硼永磁合金的居里溫度約為310℃。當(dāng)磁體的溫度超過(guò)居里點(diǎn)時(shí)，它會(huì)從鐵磁性變?yōu)轫槾判?。在居里溫度下，釹鐵硼的剩磁隨著溫度的升高而降低，其剩磁溫度系數(shù)（Br）為-0.095-0.105％/。Nd-Fe-B的矯頑力隨著溫度的升高而降低，矯頑力溫度系數(shù)β（jHc）為-0.54-0.64％。如果選擇了適當(dāng)?shù)某C頑力，則磁體在電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的最高工作溫度下仍將具有足夠高的矯頑力；否則會(huì)失去激勵(lì)。

風(fēng)力釹鐵硼磁體的磁性能一致性

大型永磁風(fēng)力渦輪機(jī)通常使用數(shù)千個(gè)釹磁鐵。轉(zhuǎn)子的每個(gè)極都包含許多磁鐵。轉(zhuǎn)子磁極的一致性要求磁體的一致性，包括尺寸公差和磁性能的一致性。所謂的磁性能一致性包括：不同個(gè)體之間的磁性能偏差應(yīng)較小，并且單個(gè)磁體的磁性能應(yīng)均勻。

釹鐵硼的耐腐蝕性

釹鐵硼合金包含活性稀土元素，這些元素容易氧化和生銹。在應(yīng)用中，除非將釹鐵硼封裝并與空氣和水隔離，否則應(yīng)將釹鐵硼視為表面腐蝕保護(hù)劑。常見(jiàn)的防腐涂料是鍍鎳，鍍鋅和電泳環(huán)氧樹(shù)脂。表面磷化處理可以防止釹鐵硼在相對(duì)干燥的環(huán)境中短時(shí)間生銹。

稀土金屬間化合物可以在一定壓力和溫度下與氫反應(yīng)。當(dāng)釹鐵硼吸收氫時(shí)，它會(huì)發(fā)熱并分解。釹鐵硼生產(chǎn)過(guò)程中的氫破碎利用了這一特性。

釹鐵硼磁鋼的可靠性

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)壽命是20年，也就是說(shuō)，電磁鋼需要使用20年。其磁性能沒(méi)有明顯衰減，電磁鋼也沒(méi)有明顯腐蝕。

原標(biāo)題：釹鐵硼磁鐵在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用