Le réseau Halbach est une structure spéciale d’arrangement d’aimants permanents. En disposant des aimants permanents selon des angles et des directions spécifiques, certaines caractéristiques de champ magnétique non conventionnelles peuvent être obtenues. L'une de ses caractéristiques les plus remarquables est sa capacité à augmenter considérablement l'intensité du champ magnétique dans une direction spécifique tout en affaiblissant considérablement le champ magnétique de l'autre côté, formant approximativement un effet de champ magnétique unilatéral. Cette caractéristique de distribution du champ magnétique permet d'augmenter efficacement la densité de puissance dans les applications de moteur, car le champ magnétique amélioré permet au moteur de produire un couple plus important dans un volume plus petit. Dans certains équipements de précision tels que les écouteurs et autres appareils audio, le réseau Halbach peut également améliorer les performances de l'unité sonore en optimisant le champ magnétique, offrant ainsi aux utilisateurs une meilleure expérience audio, comme l'amélioration de l'effet de basse et l'amélioration de la fidélité et de la superposition de le son. attendez.
Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. considère à la fois l'optimisation des performances et la faisabilité de la fabrication dans l'application de la technologie des réseaux Halbach, combinant innovation technologique et applications pratiques. Explorons ensuite le charme unique des baies Halbach.
1. Domaines d'application et avantages du réseau Halbach de précision
1.1Scénarios d'application et fonctions
Moteur à entraînement direct : Afin de résoudre les problèmes de taille plus grande et de coût plus élevé causés par l'augmentation du nombre de paires de pôles rencontrés par les moteurs à entraînement direct dans les applications du marché, la technologie de magnétisation à réseau Halbeck propose une nouvelle idée. Après avoir adopté cette technologie, la densité de flux magnétique du côté de l'entrefer est considérablement augmentée et le flux magnétique sur la culasse du rotor est réduit, ce qui réduit efficacement le poids et l'inertie du rotor et améliore la réponse rapide du système. Dans le même temps, la densité de flux magnétique de l'entrefer est plus proche d'une onde sinusoïdale, ce qui réduit le contenu harmonique inutile, réduit le couple d'engrenage et l'ondulation du couple et améliore l'efficacité du moteur.
Moteur AC sans balais : le réseau d'anneaux Halbeck du moteur AC sans balais peut améliorer la force magnétique dans une direction et obtenir une répartition sinusoïdale presque parfaite de la force magnétique. De plus, grâce à la répartition unidirectionnelle de la force magnétique, des matériaux non ferromagnétiques peuvent être utilisés comme axe central, ce qui réduit considérablement le poids global et améliore l'efficacité.
Équipement d'imagerie par résonance magnétique (IRM) : les aimants Halbeck en forme d'anneau peuvent produire des champs magnétiques stables dans les équipements d'imagerie médicale, qui sont utilisés pour localiser et exciter les noyaux atomiques dans les objets détectés afin d'obtenir des informations d'image haute résolution.
Accélérateur de particules : les aimants Halbeck en forme d'anneau guident et contrôlent la trajectoire de mouvement des particules à haute énergie dans l'accélérateur de particules, générant un champ magnétique puissant pour modifier la trajectoire et la vitesse des particules, et obtenir l'accélération et la focalisation des particules.
Moteur annulaire : les aimants Halbach en forme d'anneau génèrent différents champs magnétiques en modifiant la direction et l'amplitude du courant pour faire tourner le moteur.
Recherche en laboratoire : généralement utilisé dans les laboratoires de physique pour générer des champs magnétiques stables et uniformes pour la recherche en magnétisme, en science des matériaux, etc.
1.2Avantages
Champ magnétique puissant : les aimants Halbeck de précision en forme d'anneau adoptent une conception d'aimant annulaire, qui permet au champ magnétique d'être concentré et focalisé dans toute la structure annulaire. Comparé aux aimants ordinaires, il peut produire un champ magnétique de plus haute intensité.
Gain de place : la structure en anneau permet au champ magnétique de boucler dans un chemin en boucle fermée, réduisant ainsi l'espace occupé par l'aimant, ce qui le rend plus pratique à installer et à utiliser dans certaines situations.
Distribution uniforme du champ magnétique : en raison de la structure de conception spéciale, la distribution du champ magnétique dans le chemin circulaire est relativement uniforme et le changement d'intensité du champ magnétique est relativement faible, ce qui est bénéfique pour améliorer la stabilité du champ magnétique.
Champ magnétique multipolaire : la conception peut générer des champs magnétiques multipolaires et permettre d'obtenir des configurations de champ magnétique plus complexes dans des scénarios d'application spécifiques, offrant ainsi une plus grande flexibilité et une plus grande opérabilité pour les expériences et les applications ayant des besoins particuliers.
Économie d'énergie et protection de l'environnement : les matériaux de conception utilisent généralement des matériaux à haute efficacité de conversion énergétique. Dans le même temps, grâce à une conception raisonnable et à l'optimisation de la structure du circuit magnétique, le gaspillage d'énergie est réduit et l'objectif d'économie d'énergie et de protection de l'environnement est atteint.
Taux d'utilisation élevé des aimants permanents : Grâce à la magnétisation directionnelle des aimants Halbach, le point de fonctionnement des aimants permanents est plus élevé, dépassant généralement 0,9, ce qui améliore le taux d'utilisation des aimants permanents.
Forte performance magnétique : Halbach combine les dispositions radiales et parallèles des aimants, traitant la perméabilité magnétique des matériaux magnétiquement perméables environnants comme infinie pour former un champ magnétique unilatéral.
Densité de puissance élevée : le champ magnétique parallèle et le champ magnétique radial après la décomposition de l'anneau magnétique Halbach se superposent, ce qui augmente considérablement l'intensité du champ magnétique de l'autre côté, ce qui peut réduire efficacement la taille du moteur et augmenter la densité de puissance de le moteur. Dans le même temps, le moteur constitué d'aimants à réseau Halbach présente des performances élevées que les moteurs synchrones à aimants permanents classiques ne peuvent pas atteindre, et peut fournir une densité de puissance magnétique ultra-élevée.
2. Difficulté technique du réseau Halbach de précision
Bien que le réseau Halbach présente de nombreux avantages, sa mise en œuvre technique est également difficile.
Premièrement, pendant le processus de fabrication, la structure idéale d'un aimant permanent à réseau de Halbach est que la direction de magnétisation de l'ensemble de l'aimant permanent annulaire change continuellement le long de la direction circonférentielle, mais cela est difficile à réaliser dans la fabrication réelle. Afin d’équilibrer la contradiction entre performances et processus de fabrication, les entreprises doivent adopter des solutions d’assemblage spécifiques. Par exemple, l'aimant permanent annulaire est divisé en blocs magnétiques discrets en forme d'éventail avec la même forme géométrique, et les différentes directions de magnétisation de chaque bloc magnétique sont assemblées en un anneau, et enfin le plan d'assemblage du stator et du rotor est formé. Cette approche prend en compte à la fois l’optimisation des performances et la faisabilité de la fabrication, mais elle augmente également la complexité de la fabrication.
Deuxièmement, la précision d’assemblage du réseau Halbach doit être élevée. En prenant comme exemple l'assemblage de réseau Halbach de précision utilisé pour les tables de mouvement à sustentation magnétique, l'assemblage est très difficile en raison de l'interaction entre les aimants. Le processus d'assemblage traditionnel est fastidieux et peut facilement causer des problèmes tels qu'une faible planéité et de grands espaces dans le réseau magnétique. Afin de résoudre ces problèmes, la nouvelle méthode d’assemblage utilise le perlage comme outil auxiliaire. L'aimant principal avec la direction de force vers le haut de l'aimant principal est d'abord adsorbé sur la perle puis positionné sur la plaque inférieure, ce qui améliore l'efficacité d'assemblage et l'étanchéité du réseau magnétique. et la précision de position des aimants ainsi que la linéarité et la planéité du réseau magnétique.
De plus, la technologie de magnétisation du réseau Halbach est également difficile. Dans le cadre de la technologie traditionnelle, différents types de réseaux Halbach sont pour la plupart pré-magnétisés puis assemblés lorsqu'ils sont utilisés. Cependant, en raison des directions de force variables entre les aimants permanents du réseau d'aimants permanents Halbach et de la grande précision d'assemblage, les aimants permanents après pré-magnétisation sont souvent nécessaires. Les aimants nécessitent souvent des moules spéciaux lors de l'assemblage. Bien que la technologie globale de magnétisation présente les avantages d’améliorer l’efficacité de la magnétisation, de réduire les coûts énergétiques et de réduire les risques d’assemblage, elle en est encore au stade exploratoire en raison de difficultés techniques. Le courant dominant du marché est toujours produit par pré-magnétisation puis assemblage.
3. Avantages du réseau Halbach de précision de Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Densité de puissance élevée
Le réseau Halbach de précision de Hangzhou Magnet Power Technology présente des avantages significatifs en termes de densité de puissance. Il superpose le champ magnétique parallèle et le champ magnétique radial, augmentant considérablement l'intensité du champ magnétique de l'autre côté. Cette fonctionnalité peut réduire efficacement la taille du moteur et augmenter la densité de puissance. Par rapport à l'architecture traditionnelle du moteur à aimant permanent, la technologie magnétique de Hangzhou utilise la technologie de réseau Halbach de précision pour réaliser une miniaturisation du moteur avec la même puissance de sortie, économisant ainsi de l'espace pour divers scénarios d'application et améliorant l'efficacité de l'utilisation de l'énergie.
3.2. Le stator et le rotor n'ont pas besoin de goulotte
Dans les moteurs à aimants permanents traditionnels, en raison de la présence inévitable d'harmoniques dans le champ magnétique de l'entrefer, il est généralement nécessaire d'adopter des rampes sur les structures du stator et du rotor pour affaiblir leur influence. Le champ magnétique à entrefer du réseau Halbach de précision de la technologie de puissance magnétique de Hangzhou présente un degré élevé de distribution de champ magnétique sinusoïdal et un faible contenu harmonique. Cela élimine le besoin d'inclinaisons dans le stator et le rotor, ce qui simplifie non seulement la structure du moteur, réduit les difficultés et les coûts de fabrication, mais améliore également la stabilité de fonctionnement et la fiabilité du moteur.
3.3. Le rotor peut être constitué de matériaux non essentiels
L'effet d'auto-protection du réseau Halbach de précision génère un champ magnétique unilatéral, qui offre un plus grand espace pour la sélection des matériaux du rotor. La technologie magnétique de Hangzhou exploite pleinement cet avantage et peut choisir des matériaux non essentiels comme matériau du rotor, ce qui réduit le moment d'inertie et améliore les performances de réponse rapide du moteur. Ceci est particulièrement important pour les scénarios d'application qui nécessitent des démarrages et des arrêts fréquents et un ajustement rapide de la vitesse, tels que les lignes de production automatisées, les robots et d'autres domaines.
3.4. Taux d'utilisation élevé des aimants permanents
Le réseau de précision Halbach de la technologie de puissance magnétique de Hangzhou utilise la magnétisation directionnelle pour atteindre un point de fonctionnement plus élevé, généralement supérieur à 0,9, ce qui améliore considérablement le taux d'utilisation des aimants permanents. Cela signifie qu'avec la même quantité d'aimants, un champ magnétique plus fort peut être généré et les performances de sortie du moteur peuvent être améliorées. Dans le même temps, cela réduit également la dépendance à l’égard des ressources rares, réduit les coûts et répond aux exigences du développement durable.
3.5. Un enroulement concentré peut être utilisé
En raison de la distribution sinusoïdale élevée du champ magnétique du réseau Halbeck de précision et de la faible influence du champ magnétique harmonique, la technologie de puissance magnétique de Hangzhou peut utiliser des enroulements concentrés. Les enroulements concentrés ont un rendement plus élevé et des pertes plus faibles que les enroulements distribués utilisés dans les moteurs à aimants permanents traditionnels. De plus, un bobinage concentré peut également réduire la taille et le poids du moteur, augmenter la densité de puissance et offrir davantage de possibilités de miniaturisation et d'allègement du moteur.
4. Équipe R&D
Hangzhou Magnet Power Technology dispose d'une équipe de R&D professionnelle et efficace, qui fournit un soutien solide à l'entreprise dans l'application et l'innovation de la technologie de réseau Halbach de précision.
Les membres de l’équipe viennent de différents domaines professionnels et possèdent une riche formation et expérience techniques. Certains d'entre eux sont titulaires de doctorats et de maîtrises en génie électrique, magnétisme, science des matériaux et autres disciplines connexes, et ont plus de 20 ans d'expérience industrielle dans la recherche et le développement de moteurs, la conception d'aimants, les processus de fabrication et d'autres domaines. Des années d’expérience leur permettent de comprendre et de résoudre rapidement des problèmes techniques complexes. À l’avenir, l’équipe continuera à explorer différents domaines d’application et de nouvelles directions de développement de la technologie des matrices Halbach de précision.
Heure de publication : 26 novembre 2024
