Warum sind Windkraftanlagen beliebter?

Im Allgemeinen werden Windkraftanlagen nur deshalb als Hauptenergiequelle akzeptiert, weil sie eine saubere Energiequelle sind und die ökologische Nachhaltigkeit seit einiger Zeit ein heißes Thema ist. Die Tatsache, dass Windkraftanlagen nur saubere Energie erzeugen (keine giftigen Stoffe an die Umwelt abgeben), macht sie zu den Hauptprodukten der Energiewirtschaft, und sie werden es auch bleiben – und der Kern dieses Zwecks ist die Existenz von Permanentmagneten (z. B Neodym-Magneten). Neodym-Magnete sind eine Art Seltenerdmagnete. Ein weiteres Beispiel ist die Neodym-Eisen-Bor-Kombination. Diese Turbinen werden bei der Konstruktion von Windkraftanlagen eingesetzt, um Kosten zu senken, die Zuverlässigkeit zu erhöhen und den Bedarf an kontinuierlicher und teurer Wartung erheblich zu reduzieren.

Wie funktionieren Permanentmagnete in Windkraftanlagen?

Der Betrieb von Windkraftanlagen basiert auf elektromagnetischen Prinzipien und folgt in der Regel dem ersten elektromagnetischen Prinzip, das 1831 von Michael Faraday entwickelt wurde. Wenn ein elektrischer Leiter in einem Magnetfeld rotiert, erzeugt er Strom. Wenn sich die Rotorblätter der Turbine in Windrichtung drehen, entsteht im Magnetfeld der Permanentmagnete in der Turbine eine elektromagnetische Induktion zur Stromerzeugung. Ein mit der Welle der Windkraftanlage verbundener Generator bewegt die Rotorblätter. In elektrische Energie umgewandelt. Allerdings nutzt der Permanentmagnet in der Windkraftanlage nicht den im Elektromagneten verwendeten Schleifring, sondern das Magnetfeld eines starken Seltenerdmagneten.

Was ist der Unterschied zwischen Elektromagnet und Permanentmagnet?

Im Gegensatz zu Elektromagneten benötigen Permanentmagnete keine externe Stromquelle. Der Hauptunterschied zwischen der Verwendung von Elektromagneten und Permanentmagneten in Windkraftanlagen besteht darin, dass Elektromagnete Schleifringe benötigen, um die Elektromagnete mit Strom zu versorgen, Permanentmagnete dagegen nicht. Ebenso erfordern Getriebe eine kontinuierliche Wartung, was die Kosten deutlich erhöhen kann.

Die Funktion des Getriebes besteht darin, die niedrige Drehzahl der Turbinenwelle in die höhere Drehzahl umzuwandeln, die der Induktionsgenerator zur Stromerzeugung benötigt. Das Getriebe verursacht jedoch Reibung und verringert die Leistung. Durch den Einsatz von Neodym-Magneten anstelle von Elektromagneten können wir beispielsweise den Wirkungsgrad von Turbinen steigern, den Wirkungsgrad verringern und die Wartungskosten senken.

Großformatige gesinterte NdFeB-Magnete werden hauptsächlich zur Herstellung von Windkraftanlagen mit Permanentmagnet-Direktantrieb oder Halbdirektantrieb verwendet. Durch den Einsatz von Hochleistungs-Neodym-Eisen-Bor wird das Gewicht der Windkraftanlage reduziert, wodurch die Wartung einfacher und effizienter wird. Daher sind Windkraftanlagen mit Permanentmagnet-Direktantrieb der Entwicklungstrend der Windkraftanlagen der Zukunft.

Aufgrund der schlechten Arbeitsbedingungen des Windkraftgenerators im Freien, wie z. B. am Meer, in der Blasform usw., werden viele Anforderungen an den Magneten gestellt.

①Hohe Remanenz:Das Prinzip der Stromerzeugung durch Windkraftanlagen besteht darin, windgetriebene Rotorblätter zu verwenden, um den Rotor anzutreiben, der die Permanentmagnetanordnung enthält, um durch den elektromagnetischen Induktionseffekt in der Statorwicklung (Leiter) Strom zu erzeugen. Die Größe der induzierten elektromotorischen Kraft, die an beiden Enden der Wicklung erzeugt wird, ist proportional zur magnetischen Flussdichte (magnetische Induktion) Bg, die von der großformatigen gesinterten NdFeB-Magnetanordnung im Luftspalt erzeugt wird, und dieser Bg ist proportional zur Quadratwurzel des maximalen magnetischen Energieprodukts des Permanentmagneten. Daher ist das hohe magnetische Energieprodukt des Materials einer der vom Generator verfolgten Parameter.

②Hohe Koerzitivfeldstärke: Wenn der Windgenerator läuft, wird der Permanentmagnet durch das von der Wicklung erzeugte magnetische Wechselfeld entmagnetisiert. Daher erfordert der Windgenerator, dass der Permanentmagnet über eine ausreichende Koerzitivfeldstärke verfügt, um einer starken umgekehrten Entmagnetisierung standzuhalten.

③Hohe Arbeitstemperatur:Die Windkraftanlage sollte im Bereich von 120-40-40 arbeiten, und der Magnet muss innerhalb dieses Arbeitstemperaturbereichs einen geringen irreversiblen Verlust aufweisen, um den normalen Betrieb der Windkraftanlage sicherzustellen.

④Andere physikalische Eigenschaften:

Korrosionsbeständigkeit:Auch die atmosphärische Umgebung von Windkraftanlagen hat sich stark verändert. An manchen Stellen ist es nass; das Meer ist nicht nur nass, sondern auch salzig; Manchmal kann die Atmosphäre etwas Alkali oder Säure enthalten. All dies hat eine gewisse korrosive Wirkung auf den großformatigen gesinterten NdFeB-Magneten, wodurch der Magnetismus verringert und in schweren Fällen sogar der Magnet vollständig zerstört wird. Um den normalen Betrieb der Windkraftanlage innerhalb von 20 Jahren sicherzustellen, ist es erforderlich, dass der Magnet innerhalb von 20 Jahren keine nennenswerte Entmagnetisierung erzeugt. Einer der Faktoren der Entmagnetisierung besteht darin, dass der Magnet verschiedenen Korrosionen ausgesetzt sein kann. Daher erfordert der Magnet eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine geeignete Oberflächenbehandlung zum Korrosionsschutz. 

Schlagfestigkeit: Die Windkraftanlage vibriert während des Betriebs unweigerlich, insbesondere bei starkem Wind. Der Motor selbst erzeugt starke Vibrationen, die erfordern, dass der Magnet seine Integrität und stabile magnetische Leistung bei Langzeitvibrationen beibehält.

Wärmeleitfähigkeit:Während des Betriebs der Windkraftanlage erzeugt der Magnet aufgrund des Wirbelstroms im metallischen Magnetmaterial Wärme. Um die Temperatur des Magneten zu senken, sollte die Wärmeleitfähigkeit des Magnetmaterials möglichst hoch sein. Die Reduzierung des Wirbelstroms hängt hauptsächlich von der Reduzierung des Oberflächenwiderstands ab.

Vielen Dank für die Lektüre unseres Artikels und wir hoffen, dass er Ihnen dabei helfen kann, die am häufigsten verwendeten Seltenerd-Neodym-Magnete besser zu verstehen. Wenn Sie mehr über Permanentmagnete erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen einen BesuchBEARHEART Magnetefür mehr Informationen. 

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