Das Halbach-Array ist eine spezielle Permanentmagnet-Anordnungsstruktur. Durch die Anordnung von Permanentmagneten in bestimmten Winkeln und Richtungen können einige unkonventionelle Magnetfeldeigenschaften erreicht werden. Eines seiner bemerkenswertesten Merkmale ist seine Fähigkeit, die Magnetfeldstärke in einer bestimmten Richtung erheblich zu erhöhen und gleichzeitig das Magnetfeld auf der anderen Seite stark zu schwächen, wodurch annähernd ein einseitiger Magnetfeldeffekt entsteht. Diese Magnetfeldverteilungscharakteristik ermöglicht eine effektive Erhöhung der Leistungsdichte in Motoranwendungen, da das verbesserte Magnetfeld es dem Motor ermöglicht, bei kleinerem Volumen ein höheres Drehmoment zu erzeugen. Bei einigen Präzisionsgeräten wie Kopfhörern und anderen Audiogeräten kann das Halbach-Array auch die Leistung der Soundeinheit verbessern, indem es das Magnetfeld optimiert und Benutzern ein besseres Audioerlebnis bietet, z. B. durch die Verbesserung des Basseffekts und die Verbesserung der Wiedergabetreue und Schichtung der Ton. Warten.
Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. berücksichtigt bei der Anwendung der Halbach-Array-Technologie sowohl Leistungsoptimierung als auch Herstellungsmöglichkeit und kombiniert technologische Innovation mit praktischen Anwendungen. Lassen Sie uns als Nächstes den einzigartigen Charme der Halbach-Arrays erkunden.
1. Anwendungsgebiete und Vorteile des Präzisions-Halbach-Arrays
1.1Anwendungsszenarien und Funktionen
Direktantriebsmotor: Um die Probleme größerer Größe und höherer Kosten zu lösen, die durch die zunehmende Polpaarzahl von Direktantriebsmotoren in Marktanwendungen verursacht werden, bietet die Halbeck-Array-Magnetisierungstechnologie eine neue Idee. Durch die Einführung dieser Technologie wird die magnetische Flussdichte auf der Luftspaltseite erheblich erhöht und der magnetische Fluss am Rotorjoch verringert, was das Gewicht und die Trägheit des Rotors effektiv reduziert und die schnelle Reaktion des Systems verbessert. Gleichzeitig liegt die magnetische Flussdichte im Luftspalt näher an einer Sinuswelle, wodurch der Gehalt an unnötigen Oberwellen, das Rastmoment und die Drehmomentwelligkeit reduziert und die Motoreffizienz verbessert werden.
Bürstenloser Wechselstrommotor: Die Halbeck-Ringanordnung im bürstenlosen Wechselstrommotor kann die Magnetkraft in einer Richtung verstärken und eine nahezu perfekte sinusförmige Magnetkraftverteilung erzielen. Darüber hinaus können aufgrund der unidirektionalen magnetischen Kraftverteilung nicht ferromagnetische Materialien als Mittelachse verwendet werden, was das Gesamtgewicht erheblich reduziert und die Effizienz verbessert.
Geräte zur Magnetresonanztomographie (MRT): Ringförmige Halbeck-Magnete können in medizinischen Bildgebungsgeräten stabile Magnetfelder erzeugen, die zur Lokalisierung und Anregung von Atomkernen in erkannten Objekten verwendet werden, um hochauflösende Bildinformationen zu erhalten.
Teilchenbeschleuniger: Ringförmige Halbeck-Magnete leiten und steuern den Bewegungspfad hochenergetischer Teilchen im Teilchenbeschleuniger und erzeugen ein starkes Magnetfeld, um die Flugbahn und Geschwindigkeit der Teilchen zu ändern und eine Teilchenbeschleunigung und -fokussierung zu erreichen.
Ringmotor: Ringförmige Halbach-Magnete erzeugen unterschiedliche Magnetfelder, indem sie die Richtung und Stärke des Stroms ändern, um den Motor in Drehung zu versetzen.
Laborforschung: Wird normalerweise in Physiklabors verwendet, um stabile und gleichmäßige Magnetfelder für die Forschung in den Bereichen Magnetismus, Materialwissenschaften usw. zu erzeugen.
1.2Vorteile
Leistungsstarkes Magnetfeld: Ringförmige Präzisions-Halbeck-Magnete verfügen über ein Ringmagnetdesign, das eine Konzentration und Fokussierung des Magnetfelds über die gesamte Ringstruktur ermöglicht. Im Vergleich zu gewöhnlichen Magneten kann es ein Magnetfeld mit höherer Intensität erzeugen.
Platzsparend: Durch die Ringstruktur kann das Magnetfeld in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren, wodurch der vom Magneten beanspruchte Platz reduziert wird und die Installation und Verwendung in manchen Situationen bequemer wird.
Gleichmäßige Verteilung des Magnetfelds: Aufgrund der speziellen Konstruktionsstruktur ist die Verteilung des Magnetfelds auf der Kreisbahn relativ gleichmäßig und die Änderung der Magnetfeldintensität ist relativ gering, was sich positiv auf die Verbesserung der Stabilität des Magnetfelds auswirkt.
Multipolares Magnetfeld: Das Design kann multipolare Magnetfelder erzeugen und in bestimmten Anwendungsszenarien komplexere Magnetfeldkonfigurationen erreichen, was eine größere Flexibilität und Bedienbarkeit für Experimente und Anwendungen mit besonderen Anforderungen bietet.
Energieeinsparung und Umweltschutz: Bei den Designmaterialien werden in der Regel Materialien mit hoher Energieumwandlungseffizienz verwendet. Gleichzeitig wird durch sinnvolles Design und Optimierung der Magnetkreisstruktur die Energieverschwendung reduziert und der Zweck der Energieeinsparung und des Umweltschutzes erreicht.
Hoher Ausnutzungsgrad von Permanentmagneten: Durch die gerichtete Magnetisierung von Halbach-Magneten liegt der Arbeitspunkt der Permanentmagnete höher und liegt in der Regel über 0,9, was den Ausnutzungsgrad von Permanentmagneten verbessert.
Starke magnetische Leistung: Halbach kombiniert die radiale und parallele Anordnung von Magneten und behandelt die magnetische Permeabilität der umgebenden magnetisch permeablen Materialien als unendlich, um ein einseitiges Magnetfeld zu bilden.
Hohe Leistungsdichte: Das parallele Magnetfeld und das radiale Magnetfeld überlagern sich nach der Zerlegung des Halbach-Magnetrings, wodurch die Magnetfeldstärke auf der anderen Seite erheblich erhöht wird, wodurch die Größe des Motors effektiv verringert und die Leistungsdichte erhöht werden kann Der Motor. Gleichzeitig verfügt der Motor aus Halbach-Array-Magneten über eine hohe Leistung, die herkömmliche Permanentmagnet-Synchronmotoren nicht erreichen können, und kann eine extrem hohe magnetische Leistungsdichte bieten.
2. Technische Schwierigkeit des Präzisions-Halbach-Arrays
Obwohl das Halbach-Array viele Vorteile bietet, ist seine technische Umsetzung auch schwierig.
Erstens besteht die ideale Halbach-Array-Permanentmagnetstruktur während des Herstellungsprozesses darin, dass sich die Magnetisierungsrichtung des gesamten ringförmigen Permanentmagneten kontinuierlich entlang der Umfangsrichtung ändert, was jedoch bei der tatsächlichen Herstellung schwierig zu erreichen ist. Um den Widerspruch zwischen Leistung und Herstellungsprozess auszugleichen, müssen Unternehmen spezielle Montagelösungen einführen. Beispielsweise wird der ringförmige Permanentmagnet in fächerförmige diskrete Magnetblöcke mit derselben geometrischen Form unterteilt, und die unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen jedes Magnetblocks werden zu einem Ring zusammengefügt, und schließlich wird der Montageplan für Stator und Rotor erstellt gebildet. Dieser Ansatz berücksichtigt sowohl die Leistungsoptimierung als auch die Machbarkeit der Fertigung, erhöht aber auch die Komplexität der Fertigung.
Zweitens muss die Montagegenauigkeit des Halbach-Arrays hoch sein. Am Beispiel der Präzisions-Halbach-Array-Baugruppe, die für Magnetschwebetische verwendet wird, ist die Montage aufgrund der Wechselwirkung zwischen Magneten sehr schwierig. Der herkömmliche Montageprozess ist umständlich und kann leicht zu Problemen wie geringer Ebenheit und großen Lücken in der Magnetanordnung führen. Um diese Probleme zu lösen, nutzt die neue Montagemethode die Sicke als Hilfswerkzeug. Der Hauptmagnet mit der nach oben gerichteten Kraftrichtung des Hauptmagneten wird zuerst an der Perle adsorbiert und dann auf der Bodenplatte positioniert, was die Montageeffizienz und Dichtigkeit des Magnetarrays verbessert. und die Positionsgenauigkeit der Magnete sowie die Linearität und Ebenheit der Magnetanordnung.
Darüber hinaus ist auch die Magnetisierungstechnologie des Halbach-Arrays schwierig. Bei der traditionellen Technologie werden verschiedene Arten von Halbach-Arrays meist vormagnetisiert und dann bei der Verwendung zusammengebaut. Aufgrund der veränderlichen Kraftrichtungen zwischen den Permanentmagneten des Halbach-Permanentmagnet-Arrays und der hohen Montagegenauigkeit sind die Permanentmagnete nach der Vormagnetisierung jedoch häufig bei der Montage spezielle Formen erforderlich. Obwohl die gesamte Magnetisierungstechnologie die Vorteile einer verbesserten Magnetisierungseffizienz, einer Reduzierung der Energiekosten und einer Verringerung des Montagerisikos bietet, befindet sie sich aufgrund technischer Schwierigkeiten noch im Forschungsstadium. Der Hauptmarkt wird immer noch durch Vormagnetisierung und anschließende Montage hergestellt.
3. Vorteile des Präzisions-Halbach-Arrays von Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Hohe Leistungsdichte
Das Präzisions-Halbach-Array von Hangzhou Magnet Power Technology bietet erhebliche Vorteile bei der Leistungsdichte. Es überlagert das parallele Magnetfeld und das radiale Magnetfeld und erhöht so die Magnetfeldstärke auf der anderen Seite erheblich. Diese Funktion kann die Größe des Motors effektiv reduzieren und die Leistungsdichte erhöhen. Im Vergleich zur herkömmlichen Permanentmagnetmotorarchitektur nutzt Hangzhou Magnet Technology die Präzisions-Halbach-Array-Technologie, um eine Miniaturisierung des Motors bei gleicher Ausgangsleistung zu erreichen, Platz für verschiedene Anwendungsszenarien zu sparen und die Energienutzungseffizienz zu verbessern.
3.2. Stator und Rotor benötigen keine Rutsche
Bei herkömmlichen Permanentmagnetmotoren ist es aufgrund des unvermeidlichen Vorhandenseins von Oberschwingungen im Luftspaltmagnetfeld normalerweise erforderlich, Rampen an den Stator- und Rotorstrukturen anzubringen, um deren Einfluss abzuschwächen. Das Präzisions-Halbach-Array-Luftspalt-Magnetfeld der Hangzhou Magnet Power Technology weist einen hohen Grad an sinusförmiger Magnetfeldverteilung und einen geringen Oberwellengehalt auf. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von Schrägstellungen im Stator und Rotor, was nicht nur die Motorstruktur vereinfacht, Herstellungsschwierigkeiten und -kosten reduziert, sondern auch die Betriebsstabilität und Zuverlässigkeit des Motors verbessert.
3.3. Der Rotor kann aus kernlosen Materialien bestehen
Der selbstabschirmende Effekt des Präzisions-Halbach-Arrays erzeugt ein einseitiges Magnetfeld, das mehr Spielraum für die Auswahl der Rotormaterialien bietet. Hangzhou Magnet Technology nutzt diesen Vorteil voll aus und kann als Rotormaterial kernlose Materialien wählen, was das Trägheitsmoment reduziert und die schnelle Reaktionsleistung des Motors verbessert. Dies ist besonders wichtig für Anwendungsszenarien, die häufige Starts und Stopps sowie eine schnelle Geschwindigkeitsanpassung erfordern, wie etwa automatisierte Produktionslinien, Roboter und andere Bereiche.
3.4. Hoher Ausnutzungsgrad von Permanentmagneten
Das Präzisions-Halbach-Array der Hangzhou Magnet Power Technology nutzt gerichtete Magnetisierung, um einen höheren Arbeitspunkt zu erreichen, der im Allgemeinen 0,9 übersteigt, was die Ausnutzungsrate von Permanentmagneten erheblich verbessert. Das bedeutet, dass bei gleicher Anzahl an Magneten ein stärkeres Magnetfeld erzeugt und die Ausgangsleistung des Motors verbessert werden kann. Gleichzeitig verringert es die Abhängigkeit von seltenen Ressourcen, senkt die Kosten und erfüllt die Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung.
3.5. Es kann eine konzentrierte Wicklung verwendet werden
Aufgrund der hohen sinusförmigen Verteilung des Magnetfelds des Präzisions-Halbeck-Arrays und des geringen Einflusses des harmonischen Magnetfelds kann Hangzhou Magnet Power Technology konzentrierte Wicklungen verwenden. Konzentrierte Wicklungen haben einen höheren Wirkungsgrad und geringere Verluste als die verteilten Wicklungen, die in herkömmlichen Permanentmagnetmotoren verwendet werden. Darüber hinaus kann eine konzentrierte Wicklung auch die Größe und das Gewicht des Motors reduzieren, die Leistungsdichte erhöhen und mehr Möglichkeiten zur Miniaturisierung und Gewichtsreduzierung des Motors bieten.
4. F&E-Team
Hangzhou Magnet Power Technology verfügt über ein professionelles und effizientes Forschungs- und Entwicklungsteam, das das Unternehmen bei der Anwendung und Innovation der Präzisions-Halbach-Array-Technologie umfassend unterstützt.
Die Teammitglieder kommen aus unterschiedlichen Berufsfeldern und verfügen über einen umfassenden technischen Hintergrund und Erfahrung. Einige von ihnen verfügen über einen Doktortitel und einen Master-Abschluss in Elektrotechnik, Magnetismus, Materialwissenschaften und anderen verwandten Studiengängen und verfügen über mehr als 20 Jahre Branchenerfahrung in der Motorenforschung und -entwicklung, Magnetdesign, Herstellungsprozessen und anderen Bereichen. Langjährige Erfahrung ermöglicht es ihnen, komplexe technische Probleme schnell zu verstehen und zu lösen. Auch in Zukunft wird das Team verschiedene Anwendungsfelder und neue Entwicklungsrichtungen der Präzisions-Halbach-Array-Technologie erforschen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26. November 2024
