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稀土鈰磁體永磁風力發電機技術應用案例本項目以促進高性價比鈰磁體在小風力發電領域的應用為目的，通過雙主相工藝調控鈰磁體微觀組織結構，獲得具有更性能的鈰磁體，使其滿足小風力發電對磁鋼性能的要求。

一、背景

1.技術應用說明

本項目以促進高性價比鈰磁體在小風力發電領域的應用為目的，通過雙主相工藝調控鈰磁體微觀組織結構，獲得具有更性能的鈰磁體，使其滿足小風力發電對磁鋼性能的要求。我公司與鋼鐵研究總院共同合作開發稀土鈰磁體永磁風力發電機，目前風力發電永磁電機普遍採用釹鐵硼永磁材料，成本相對較高。對於應用於牧區的小風電，如何降低成本、提高效率，是關係到風力發電清潔能源技術能否普及推廣的最關鍵因素之一。在風電中採用鈰磁體就將是有效降低電機成本的重要途徑。目前，國內外尚未在風電電機中採用過鈰磁體製備永磁電機，本項目屬於首創。

二、應用案例

1.項目概述

本項目的研究主要集中在1000W型號的電機上，這個型號在內蒙古牧區的應用中最為廣泛包括2016年曆年來戶用系統的升級、廣播電視信號基站的建設、邊防連隊的供電等均以這幾個型號為主，且每年的出貨量保持在較高且穩定的水平。同時隨着5G通訊基站的逐步建立，牧區現代化建設、固邊工程的不斷推進未來小型風力機組在內蒙古市場的應用前景非常樂觀。另外從蒙古到中亞地區，當地氣候、自然條件和生活方式均與內蒙古牧區有相似之處，隨着在一代一路的發展，小型風力發電機組在這些地區的應該也將逐步得到推廣和擴大。

2.主要效益

稀土鈰電機的應用可直接降低風力發電機組的市場成本，以企業每年實現銷售收入2000萬，實現利稅260萬，則可直接降低成本50萬元。另一方面，使用稀土鈰電機可增加風力發電機組功率，與現有稀土釹電機相比平均功率增加140W,仍以年銷售500颱風力機組計算，每瓦4元計算，直接增加額外收入28萬元。

本項目產品為高新技術、高新產業項目，項目計劃形成新產品3項、申報發明專利2項。該項目有較多的專業技術人員參與，項目進行過程中，將有多次高水平的培訓研討等活動，是培養人才的好項目。通過本項目吸納本地高校優質人才，充實團隊建設，減少本地優秀人才外流，培養團隊建設家鄉、服務家鄉的理念，同時吸引人才回流提高團隊穩定性。計劃經過項目的磨練培養出2名研究生、2名高級工程師，使其成為團隊建設的重要平台。

三、技術要點

1、成分優化和工藝控制改善磁體磁性能

本課題通過改變稀土及微量元素添加量，優化主相、富稀土相及雜質的相對比例及分布，以獲得更高性能的鈰磁體，並研究晶界相分布對磁體磁性能、加工性能及抗腐蝕性能的影響。

2、雙主相微觀組織結構調控鈰磁體性能

採用雙主相工藝，通過成分設計及工藝控制，使雙主相鈰磁體主相顆粒形成具有耦合作用的核殼結構，改變磁體反磁化特性，彌補單一合金成分燒結磁體性能迅速降低的弊端。

在電機設計方面，新的鈰電機的設計主要採用新型轉子結構，以提高電機運行可靠性。通過採用統一定子對比實驗，稀土鈰電機和稀土釹電機轉子進行統一轉速額定功率對比、效率對比、65%轉速的建壓對比、超速時最大功率對比、溫升對比，取最佳鈰電機參數確定。具體技術路線為：

（1）綜合優化電機設計，在永磁體性能參數確定的同時，計算調整氣隙、永磁體厚度等，推算解決增加功率帶來阻力矩增加及生產工藝和運行掃堂的矛盾；

（2）調整計算定子槽數，採用分數槽，雖增加設計及加工下線難度，但能明顯降低磁阻，有利於減少電機啟動力矩，對風力機而言，直接降低啟動風速，拓展工作風速範圍，增加發電功率；

（3）計算調節電機線卷直徑、匝數，選取最佳建壓轉速和最佳充電電壓及功率和效率最大化。

四、應用前景

我國各種型號風力發電機均以直驅永磁稀土電機為主，逐步研發推廣稀土鈰永磁材料有極大的市場空間。2020年風力發電機裝機容量20GW，釹鐵硼需求量達到4690噸，較2019年增長40%，這部分的需求量今後逐步可用鈰永磁材料替代；另外國內中小型風力發電機市場每年以20000台速度發展，特別是在內蒙古牧區市場， 由於具有良好的風能和太陽能資源，風光互補發電系統在這一地區一直保持穩定需求水平。此外網絡基站、通訊設施、邊防哨所、偏遠海島也有大量的小型風力發電設備需求。總體來看該項目具有廣闊的市場前景。