Trang chủ Công nghệ

Công nghệ

Thử nghiệm chế tạo máy phát điện gió công suất nhỏ (100-200 W) sử dụng nam châm thiêu kết NdFeB

19/02/2019 07:24

Chế tạo máy phát điện gió công suất nhỏ (100- 200 W) sử dụng nam châm thiêu kết NdFeB phục vụ những nơi chưa có mạng điện lưới công cộng, các hộ gia đình, các trạm quan trắc, tàu thuyền là mục tiêu của đề tài “Nghiên cứu thử nghiệm chế tạo máy phát điện gió công suất nhỏ (100-200 W) sử dụng nam châm thiêu kết NdFeB”

Đề tài này do ThS Phạm Thị Thanh làm chủ nhiệm; Viện Khoa học Vật liệu là cơ quan chủ trì.

Một trong những bước đầu tiên của quá trình nghiên cứu là tiến hành nghiền bột hợp kim nhằm mục đích thu được các hạt nhỏ để tăng lực kháng từ. Tuy nhiên, việc cải thiện lực kháng từ của nam châm bởi sự giảm kích thước hạt bột hợp kim chỉ có thể xuống đến một giá trị tới hạn cùng thời gian nghiền tối ưu tương ứng. Bột hợp kim sau khi nghiền mịn được ép định hướng trong từ trường thành viên để chuẩn bị cho giai đoạn thiêu kết. Bước thiêu kết điều khiển lượng chất lỏng, độ hòa tan của các thành phần trong chất lỏng, sự thấm của các pha thứ cấp xung quanh các hạt và tốc độ khuyếch tán của pha giàu Nd ở biên hạt. Vi cấu trúc tối ưu của nam châm có thể thu được bằng cách điều khiển các tham số trong quá trình thiêu kết. Trong đó, nhiệt độ và thời gian thiêu kết là hai yếu tố có mối liên hệ chặt chẽ và ảnh hưởng mạnh đến lực kháng từ của nam châm.

Tua bin gió là thiết bị biến đổi động năng của gió.

Để nâng cao lực kháng từ Hc, nam châm sau thiêu kết tiếp tục được xử lý nhiệt nhằm cải thiện biên hạt. Đây là quá trình khá phức tạp vì có rất nhiều tham số ảnh hưởng chẳng hạn như số bước, nhiệt độ, thời gian của từng bước, tốc độ lên nhiệt, hạ nhiệt, cách làm nguội nhanh, nguội chậm... Nhìn chung, nhiệt độ và thời gian ủ là hai thông số quan trọng để điều khiển sự hình thành vi cấu trúc mong muốn dẫn đến làm thay đổi tính chất từ trong nam châm.

Trước tiên, bột các hợp chất pha thêm (HCPT) Dy40Nd30Al30, Nd40Cu30Al30, Dy40Nb30Al30, Dy40Zr30Al30 và Nb40Cu30Al30 được nghiền riêng biệt với kích thước nhỏ bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao trong 4h. Bột nano được trộn với bột mico NdFeB với tỉ phần khối lượng 2% trước khi thiêu kết. Hỗn hợp bột của NdFeB với các hợp chất thêm vào sau khi trộn, ép sẽ được thiêu kết ở nhiệt độ 1080oC trong thời gian 1h.

Ảnh chụp bên trong cối nghiền thô.

Bộ phận phát điện của các máy phát điện gió đã chế tạo. thành cơ năng, từ cơ năng có thể biến đổi thành điện năng nhờ máy phát điện. Trong đề tài này, tua bin gió công suất nhỏ được chế tạo ở cả dạng trục ngang và 8 trục đứng. Tuy hiệu suất chuyển đổi năng lượng gió của tua bin kiểu trục đứng thường thấp hơn so với kiểu trục ngang vì phần cản gió của nó lớn hơn nhưng tua bin gió trục đứng có ưu điểm là không phụ thuộc vào hướng gió và phần máy phát điện có thể đặt ngay ở chân cột. Phần cánh của tua bin gió, chúng tôi cùng thiết kế và chế tạo với Viện Cơ khí và Công ty Cổ phần chế tạo Điện cơ Hà Nội. Bộ phận phát điện của máy phát điện gió công suất nhỏ thường có hai kiểu chính là rotor dạng hình trụ và dạng đĩa tròn, stator là các cuộn dây để tạo ra dòng điện. Trong nghiên cứu này, rotor được chế tạo dạng hình trụ chứa nam châm vĩnh cửu NdFeB. Các nam châm chế tạo được có lực kháng từ Hc = 17 kOe, tích năng lượng từ (BH)max = 32 MGOe được cắt dây hồ quang thành các viên. So sánh các đường đặc trưng từ của nam châm trong máy phát điện gió thương mại (Model FA12-400, Trung Quốc) và nam châm đã chế tạo, chúng tôi nhận thấy rằng thông số từ thu được hoàn toàn có thể ứng dụng trong máy phát điện.

Ảnh chụp bên trong cối nghiền tinh

Các kết quả chính của đề tài

- Đã khảo sát ảnh hưởng của chế độ nghiền, chế độ thiêu kết, xử lý nhiệt và các hợp chất pha thêm Nd- Cu-Al, Dy-Nd-Al... lên tính chất từ của nam châm thiêu kết NdFeB. Lực kháng từ Hc thu được của nam châm pha tạp lên tới 21 kOe và tích năng lượng cực đại (BH)max đạt trên 30 MGOe. Các nam châm chế tạo được có thể sử dụng trong mô tơ và máy phát điện. - Đã xây dựng được qui trình công nghệ chế tạo nam châm thiêu kết Nd-Fe-B có thể đưa vào ứng dụng thực tế.

- Đã thử nghiệm chế tạo 03 máy phát điện gió công suất 70 - 200W sử dụng nam châm thiêu kết NdFeB chế tạo được. Những đóng góp mới của đề tài:

- Đã chế tạo được nam châm thiêu kết có lực kháng từ lên tới 21 kOe, tích năng lượng cực đại (BH)max đạt trên 30 MGOe khi pha tạp 2% Dy40Nd30Al30.

Đề tài đã có 3 bài báo đăng trên tạp chí và hội nghị quốc tế, 1 bài báo trên tạp chí trong nước và được Hội đồng Khoa học xếp loại khá.

Phạm Thị Thúy Nga (VAST)

TIN TIÊU ĐIỂM

CHUYÊN MỤC