La matriz Halbach es una estructura especial de disposición de imanes permanentes. Al disponer imanes permanentes en ángulos y direcciones específicos, se pueden lograr algunas características de campo magnético no convencionales. Una de sus características más notables es su capacidad para mejorar significativamente la intensidad del campo magnético en una dirección específica mientras debilita en gran medida el campo magnético en el otro lado, formando aproximadamente un efecto de campo magnético unilateral. Esta característica de distribución del campo magnético permite aumentar efectivamente la densidad de potencia en aplicaciones de motor, porque el campo magnético mejorado permite que el motor produzca una mayor salida de par en un volumen menor. En algunos equipos de precisión, como auriculares y otros dispositivos de audio, la matriz Halbach también puede mejorar el rendimiento de la unidad de sonido al optimizar el campo magnético, brindando a los usuarios una mejor experiencia de audio, como mejorar el efecto de graves y mejorar la fidelidad y la superposición de el sonido. esperar.
Hangzhou Magnet power Technology Co., Ltd. considera tanto la optimización del rendimiento como la viabilidad de fabricación en la aplicación de la tecnología de matriz Halbach, combinando la innovación tecnológica con aplicaciones prácticas. A continuación, exploremos el encanto único de los macizos de Halbach.
1. Campos de aplicación y ventajas de la matriz Halbach de precisión
1.1 Escenarios y funciones de aplicación
Motor de accionamiento directo: para resolver los problemas de mayor tamaño y mayor costo causados por el aumento en el número de pares de polos que enfrentan los motores de accionamiento directo en las aplicaciones del mercado, la tecnología de magnetización de matriz Halbeck proporciona una nueva idea. Después de adoptar esta tecnología, la densidad del flujo magnético en el lado del entrehierro aumenta considerablemente y el flujo magnético en el yugo del rotor se reduce, lo que reduce efectivamente el peso y la inercia del rotor y mejora la respuesta rápida del sistema. Al mismo tiempo, la densidad del flujo magnético del entrehierro se acerca más a una onda sinusoidal, lo que reduce el contenido de armónicos inútiles, reduce el par dentado y la ondulación del par y mejora la eficiencia del motor.
Motor de CA sin escobillas: la matriz de anillos Halbeck en el motor de CA sin escobillas puede mejorar la fuerza magnética en una dirección y obtener una distribución de fuerza magnética sinusoidal casi perfecta. Además, debido a la distribución de fuerza magnética unidireccional, se pueden utilizar materiales no ferromagnéticos como eje central, lo que reduce en gran medida el peso total y mejora la eficiencia.
Equipo de imágenes por resonancia magnética (MRI): los imanes Halbeck en forma de anillo pueden producir campos magnéticos estables en equipos de imágenes médicas, que se utilizan para localizar y excitar núcleos atómicos en objetos detectados para obtener información de imágenes de alta resolución.
Acelerador de partículas: los imanes Halbeck en forma de anillo guían y controlan la trayectoria del movimiento de las partículas de alta energía en el acelerador de partículas, generando un fuerte campo magnético para cambiar la trayectoria y la velocidad de las partículas, y lograr la aceleración y el enfoque de las partículas.
Motor de anillo: los imanes Halbach en forma de anillo generan diferentes campos magnéticos al cambiar la dirección y la magnitud de la corriente para hacer girar el motor.
Investigación de laboratorio: Suele utilizarse en laboratorios de física para generar campos magnéticos estables y uniformes para investigaciones en magnetismo, ciencia de materiales, etc.
1.2Ventajas
Potente campo magnético: los imanes Halbeck de precisión en forma de anillo adoptan un diseño de imán de anillo, que permite que el campo magnético se concentre y enfoque en toda la estructura del anillo. En comparación con los imanes comunes, puede producir un campo magnético de mayor intensidad.
Ahorro de espacio: la estructura del anillo permite que el campo magnético forme un circuito cerrado, lo que reduce el espacio ocupado por el imán, lo que lo hace más conveniente de instalar y usar en algunas situaciones.
Distribución uniforme del campo magnético: debido a la estructura de diseño especial, la distribución del campo magnético en la trayectoria circular es relativamente uniforme y el cambio en la intensidad del campo magnético es relativamente pequeño, lo que resulta beneficioso para mejorar la estabilidad del campo magnético.
Campo magnético multipolar: el diseño puede generar campos magnéticos multipolares y puede lograr configuraciones de campo magnético más complejas en escenarios de aplicación específicos, proporcionando mayor flexibilidad y operatividad para experimentos y aplicaciones con necesidades especiales.
Ahorro de energía y protección del medio ambiente: Los materiales de diseño suelen utilizar materiales con alta eficiencia de conversión de energía. Al mismo tiempo, mediante un diseño razonable y la optimización de la estructura del circuito magnético, se reduce el desperdicio de energía y se logra el propósito de ahorro de energía y protección del medio ambiente.
Alta tasa de utilización de los imanes permanentes: como resultado de la magnetización direccional de los imanes Halbach, el punto de funcionamiento de los imanes permanentes es mayor, generalmente superior a 0,9, lo que mejora la tasa de utilización de los imanes permanentes.
Fuerte rendimiento magnético: Halbach combina las disposiciones radiales y paralelas de los imanes, tratando la permeabilidad magnética de los materiales magnéticamente permeables circundantes como infinita para formar un campo magnético unilateral.
Alta densidad de potencia: el campo magnético paralelo y el campo magnético radial después de que se descompone el anillo magnético Halbach se superponen entre sí, lo que aumenta en gran medida la intensidad del campo magnético en el otro lado, lo que puede reducir efectivamente el tamaño del motor y aumentar la densidad de potencia de el motor. Al mismo tiempo, el motor fabricado con imanes de matriz Halbach tiene un alto rendimiento que los motores síncronos de imanes permanentes convencionales no pueden lograr y puede proporcionar una densidad de potencia magnética ultraalta.
2. Dificultad técnica de la matriz Halbach de precisión.
Aunque la matriz Halbach tiene muchas ventajas, su implementación técnica también es difícil.
Primero, durante el proceso de fabricación, la estructura ideal de imán permanente de matriz Halbach es que la dirección de magnetización de todo el imán permanente anular cambia continuamente a lo largo de la dirección circunferencial, pero esto es difícil de lograr en la fabricación real. Para equilibrar la contradicción entre rendimiento y proceso de fabricación, las empresas deben adoptar soluciones de montaje especiales. Por ejemplo, el imán permanente anular se divide en bloques magnéticos discretos en forma de abanico con la misma forma geométrica, y las diferentes direcciones de magnetización de cada bloque magnético se empalman en un anillo, y finalmente se presenta el plano de ensamblaje del estator y el rotor. formado. Este enfoque tiene en cuenta tanto la optimización del rendimiento como la viabilidad de fabricación, pero también aumenta la complejidad de la fabricación.
En segundo lugar, se requiere que la precisión del ensamblaje de la matriz Halbach sea alta. Tomando como ejemplo el conjunto de matriz Halbach de precisión utilizado para las mesas de movimiento de levitación magnética, el montaje es muy difícil debido a la interacción entre los imanes. El proceso de ensamblaje tradicional es engorroso y puede causar fácilmente problemas como baja planitud y grandes espacios en la matriz de imanes. Para solucionar estos problemas, el nuevo método de montaje utiliza abalorios como herramienta auxiliar. El imán principal con la dirección de fuerza hacia arriba del imán principal primero se adsorbe en la cuenta y luego se coloca en la placa inferior, lo que mejora la eficiencia del ensamblaje y la estanqueidad de la matriz de imanes. y la precisión posicional de los imanes y la linealidad y planitud de la matriz de imanes.
Además, la tecnología de magnetización del conjunto Halbach también es complicada. Con la tecnología tradicional, varios tipos de matrices Halbach en su mayoría están premagnetizadas y luego ensambladas cuando se utilizan. Sin embargo, debido a las direcciones de fuerza cambiantes entre los imanes permanentes de la matriz de imanes permanentes de Halbach y a la alta precisión del ensamblaje, los imanes permanentes después de la premagnetización son a menudo necesarios moldes especiales durante el ensamblaje. Aunque la tecnología de magnetización general tiene las ventajas de mejorar la eficiencia de la magnetización, reducir los costos de energía y reducir los riesgos de ensamblaje, todavía se encuentra en la etapa exploratoria debido a la dificultad técnica. La corriente principal del mercado todavía se produce mediante premagnetización y luego ensamblaje.
3. Ventajas de la matriz Halbach de precisión de Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Alta densidad de potencia
La matriz Halbach de precisión de Hangzhou Magnet power Technology tiene ventajas significativas en densidad de potencia. Superpone el campo magnético paralelo y el campo magnético radial, aumentando considerablemente la intensidad del campo magnético en el otro lado. Esta característica puede reducir efectivamente el tamaño del motor y aumentar la densidad de potencia. En comparación con la arquitectura tradicional de motor de imán permanente, Hangzhou Magnet Technology utiliza tecnología de matriz Halbach de precisión para lograr la miniaturización del motor con la misma potencia de salida, ahorrando espacio para diversos escenarios de aplicación y mejorando la eficiencia de utilización de energía.
3.2. El estator y el rotor no necesitan rampa.
En los motores tradicionales de imanes permanentes, debido a la inevitable presencia de armónicos en el campo magnético del entrehierro, suele ser necesario adoptar rampas en las estructuras del estator y del rotor para debilitar su influencia. El campo magnético de entrehierro de precisión Halbach de la tecnología Hangzhou Magnet power tiene un alto grado de distribución de campo magnético sinusoidal y un pequeño contenido armónico. Esto elimina la necesidad de desviaciones en el estator y el rotor, lo que no solo simplifica la estructura del motor, reduce la dificultad y el costo de fabricación, sino que también mejora la estabilidad operativa y la confiabilidad del motor.
3.3. El rotor puede estar hecho de materiales no centrales.
El efecto de autoprotección del conjunto Halbach de precisión genera un campo magnético unilateral, que proporciona más espacio para la selección de los materiales del rotor. Hangzhou Magnet Technology aprovecha al máximo esta ventaja y puede elegir materiales no centrales como material del rotor, lo que reduce el momento de inercia y mejora el rendimiento de respuesta rápida del motor. Esto es particularmente importante para escenarios de aplicaciones que requieren arranques y paradas frecuentes y un ajuste rápido de la velocidad, como líneas de producción automatizadas, robots y otros campos.
3.4. Alta tasa de utilización de imanes permanentes
La matriz Halbach de precisión de la tecnología Hangzhou Magnet power utiliza magnetización direccional para lograr un punto de funcionamiento más alto, generalmente superior a 0,9, lo que mejora en gran medida la tasa de utilización de los imanes permanentes. Esto significa que con la misma cantidad de imanes, se puede generar un campo magnético más fuerte y se puede mejorar el rendimiento de salida del motor. Al mismo tiempo, también reduce la dependencia de recursos raros, reduce los costos y cumple con los requisitos del desarrollo sostenible.
3.5. Se puede utilizar bobinado concentrado.
Debido a la alta distribución sinusoidal del campo magnético de la matriz Halbeck de precisión y la pequeña influencia del campo magnético armónico, la tecnología Hangzhou Magnet power puede utilizar devanados concentrados. Los devanados concentrados tienen mayor eficiencia y menores pérdidas que los devanados distribuidos utilizados en los motores de imanes permanentes tradicionales. Además, el devanado concentrado también puede reducir el tamaño y el peso del motor, aumentar la densidad de potencia y ofrecer más posibilidades de miniaturización y aligeramiento del motor.
4. equipo de I + D
Hangzhou Magnet power Technology cuenta con un equipo de I+D profesional y eficiente, que brinda un fuerte apoyo a la empresa en la aplicación e innovación de la tecnología de matriz Halbach de precisión.
Los miembros del equipo provienen de diferentes campos profesionales y tienen una rica formación y experiencia técnica. Algunos de ellos tienen doctorados y maestrías en ingeniería eléctrica, magnetismo, ciencia de materiales y otras especialidades relacionadas, y tienen más de 20 años de experiencia en la industria en investigación y desarrollo de motores, diseño de imanes, procesos de fabricación y otros campos. Años de experiencia les permiten comprender y resolver rápidamente problemas técnicos complejos. En el futuro, el equipo seguirá explorando diferentes campos de aplicación y nuevas direcciones de desarrollo de la tecnología de matriz Halbach de precisión.
Hora de publicación: 26 de noviembre de 2024
