風力エネルギー産業における磁性材料の応用

再生可能エネルギーの世界的な需要が加速する中、風力発電は最も持続可能で拡張性の高いソリューションの一つとして浮上しています。磁性材料は風力タービン技術の中核を成し、効率的なエネルギー変換、信頼性の向上、そしてメンテナンスコストの削減を可能にします。 HSマグネット当社は、風力エネルギー分野の厳しい要件を満たすように設計された高性能磁気ソリューションを提供しています。

風力タービン発電機

風力タービンの主な目的は発電であり、これはナセル（ブレードの後ろにある箱型の構造物）に収納された発電機によって行われます。このプロセスは 電磁誘導マイケル・ファラデーによって発見された原理で、電線のコイル付近の変化する磁場がその電線に電流を誘導するというものです。

風力タービン発電機では、ブレードが中心軸を回転させます。この軸は ローター 強力な 永久磁石このローターの周りには、 ステーター銅線のコイルが内蔵された風力発電機です。風力で回転するローターが回転すると、永久磁石の強力な磁場がステーターのコイルを通過し、電流が発生します。この電気は塔を伝わり、送電網へと送られます。

永久磁石の重要性

現代の風力タービン、特に大型の洋上モデルでは、圧倒的に 永久磁石同期発電機（PMSG）これらの発電機は、通常、次のような希土類元素から作られた非常に強力な磁石を使用します。 ネオジム （ネオジム・鉄・ホウ素磁石、またはNdFeB磁石）。これらの永久磁石の使用は、電磁石を使用した従来の発電機設計に比べて大きな利点をもたらします。

コンパクトなデザイン: ネオジム磁石は強度が高いため、発電機の小型軽量化が可能になり、ナセル全体の重量が軽減され、製造コストと輸送コストが削減されます。電磁コイル（ソフトマグネットの応用）を使用して一時的な磁場を発生させ、プランジャーを動かしたりスイッチを閉じたりします。

より高い効率: 永久磁石は磁場を生成するために外部電源を必要としません。これにより、電磁石に電力を供給するために必要な電気エネルギーが不要になり、エネルギー損失が低減され、タービン全体の効率が大幅に向上します。

ギアボックスなし: 効率の低い旧式の発電機では、タービンブレードの低速回転速度を発電に必要な高速回転まで上げるために、巨大で重いギアボックスが必要でした。永久磁石の強力な磁場により、発電機ははるかに低い回転速度でも発電できるため、ギアボックスは不要です。これは「 ダイレクトドライブ システム。

メンテナンスの削減: ギアボックスをなくすことで、ダイレクトドライブタービンは可動部品が少なくなります。これによりメンテナンスの必要性が大幅に軽減されます。これは、メンテナンスが困難で費用もかかる洋上タービンにとって特に重要です。

その他のアプリケーション

発電機が最も重要な用途ですが、磁性材料は風力エネルギー産業において他の役割も担っています。

磁気マウント: 磁気式架台システムは、はしごなどの機器を鋼鉄製タービンタワーの内側に取り付ける際に使用されることがあります。これにより、タワーの構造を弱め、腐食につながる可能性のある穴あけ作業が不要になります。

センサー: 磁気センサーなど ホール効果センサーは、タービン内のさまざまなコンポーネントの回転速度と位置を測定するために使用され、最適なパフォーマンスと安全性を確保します。