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稀土铈磁体永磁风力发电机技术应用案例本项目以促进高性价比铈磁体在小风力发电领域的应用为目的，通过双主相工艺调控铈磁体微观组织结构，获得具有更性能的铈磁体，使其满足小风力发电对磁钢性能的要求。

一、背景

1.技术应用说明

本项目以促进高性价比铈磁体在小风力发电领域的应用为目的，通过双主相工艺调控铈磁体微观组织结构，获得具有更性能的铈磁体，使其满足小风力发电对磁钢性能的要求。我公司与钢铁研究总院共同合作开发稀土铈磁体永磁风力发电机，目前风力发电永磁电机普遍采用钕铁硼永磁材料，成本相对较高。对于应用于牧区的小风电，如何降低成本、提高效率，是关系到风力发电清洁能源技术能否普及推广的最关键因素之一。在风电中采用铈磁体就将是有效降低电机成本的重要途径。目前，国内外尚未在风电电机中采用过铈磁体制备永磁电机，本项目属于首创。

二、应用案例

1.项目概述

本项目的研究主要集中在1000W型号的电机上，这个型号在内蒙古牧区的应用中最为广泛包括2016年历年来户用系统的升级、广播电视信号基站的建设、边防连队的供电等均以这几个型号为主，且每年的出货量保持在较高且稳定的水平。同时随着5G通讯基站的逐步建立，牧区现代化建设、固边工程的不断推进未来小型风力机组在内蒙古市场的应用前景非常乐观。另外从蒙古到中亚地区，当地气候、自然条件和生活方式均与内蒙古牧区有相似之处，随着在一代一路的发展，小型风力发电机组在这些地区的应该也将逐步得到推广和扩大。

2.主要效益

稀土铈电机的应用可直接降低风力发电机组的市场成本，以企业每年实现销售收入2000万，实现利税260万，则可直接降低成本50万元。另一方面，使用稀土铈电机可增加风力发电机组功率，与现有稀土钕电机相比平均功率增加140W,仍以年销售500台风力机组计算，每瓦4元计算，直接增加额外收入28万元。

本项目产品为高新技术、高新产业项目，项目计划形成新产品3项、申报发明专利2项。该项目有较多的专业技术人员参与，项目进行过程中，将有多次高水平的培训研讨等活动，是培养人才的好项目。通过本项目吸纳本地高校优质人才，充实团队建设，减少本地优秀人才外流，培养团队建设家乡、服务家乡的理念，同时吸引人才回流提高团队稳定性。计划经过项目的磨练培养出2名研究生、2名高级工程师，使其成为团队建设的重要平台。

三、技术要点

1、成分优化和工艺控制改善磁体磁性能

本课题通过改变稀土及微量元素添加量，优化主相、富稀土相及杂质的相对比例及分布，以获得更高性能的铈磁体，并研究晶界相分布对磁体磁性能、加工性能及抗腐蚀性能的影响。

2、双主相微观组织结构调控铈磁体性能

采用双主相工艺，通过成分设计及工艺控制，使双主相铈磁体主相颗粒形成具有耦合作用的核壳结构，改变磁体反磁化特性，弥补单一合金成分烧结磁体性能迅速降低的弊端。

在电机设计方面，新的铈电机的设计主要采用新型转子结构，以提高电机运行可靠性。通过采用统一定子对比实验，稀土铈电机和稀土钕电机转子进行统一转速额定功率对比、效率对比、65%转速的建压对比、超速时最大功率对比、温升对比，取最佳铈电机参数确定。具体技术路线为：

（1）综合优化电机设计，在永磁体性能参数确定的同时，计算调整气隙、永磁体厚度等，推算解决增加功率带来阻力矩增加及生产工艺和运行扫堂的矛盾；

（2）调整计算定子槽数，采用分数槽，虽增加设计及加工下线难度，但能明显降低磁阻，有利于减少电机启动力矩，对风力机而言，直接降低启动风速，拓展工作风速范围，增加发电功率；

（3）计算调节电机线卷直径、匝数，选取最佳建压转速和最佳充电电压及功率和效率最大化。

四、应用前景

我国各种型号风力发电机均以直驱永磁稀土电机为主，逐步研发推广稀土铈永磁材料有极大的市场空间。2020年风力发电机装机容量20GW，钕铁硼需求量达到4690吨，较2019年增长40%，这部分的需求量今后逐步可用铈永磁材料替代；另外国内中小型风力发电机市场每年以20000台速度发展，特别是在内蒙古牧区市场， 由于具有良好的风能和太阳能资源，风光互补发电系统在这一地区一直保持稳定需求水平。此外网络基站、通讯设施、边防哨所、偏远海岛也有大量的小型风力发电设备需求。总体来看该项目具有广阔的市场前景。