L'array Halbach è una speciale struttura di disposizione dei magneti permanenti. Disponendo i magneti permanenti ad angoli e direzioni specifici, è possibile ottenere alcune caratteristiche del campo magnetico non convenzionali. Una delle sue caratteristiche più notevoli è la capacità di aumentare significativamente la forza del campo magnetico in una direzione specifica, indebolendo notevolmente il campo magnetico sull'altro lato, formando approssimativamente un effetto di campo magnetico unilaterale. Questa caratteristica di distribuzione del campo magnetico consente di aumentare efficacemente la densità di potenza nelle applicazioni del motore, poiché il campo magnetico potenziato consente al motore di produrre una maggiore coppia in uscita in un volume più piccolo. In alcune apparecchiature di precisione come cuffie e altri dispositivi audio, l'array Halbach può anche migliorare le prestazioni dell'unità audio ottimizzando il campo magnetico, offrendo agli utenti un'esperienza audio migliore, come potenziando l'effetto dei bassi e migliorando la fedeltà e la stratificazione dei suoni. il suono. Aspettare.
Hangzhou Magnet power Technology Co., Ltd. considera sia l'ottimizzazione delle prestazioni che la fattibilità della produzione nell'applicazione della tecnologia degli array Halbach, combinando l'innovazione tecnologica con le applicazioni pratiche. Successivamente, esploriamo il fascino unico degli array Halbach.
1. Campi di applicazione e vantaggi dell'array di precisione Halbach
1.1 Scenari e funzioni applicativi
Motore ad azionamento diretto: per risolvere i problemi di dimensioni maggiori e costi più elevati causati dall'aumento del numero di coppie polari affrontate dai motori ad azionamento diretto nelle applicazioni di mercato, la tecnologia di magnetizzazione dell'array di Halbeck fornisce una nuova idea. Dopo aver adottato questa tecnologia, la densità del flusso magnetico sul lato del traferro aumenta notevolmente e il flusso magnetico sul giogo del rotore viene ridotto, riducendo efficacemente il peso e l'inerzia del rotore e migliorando la risposta rapida del sistema. Allo stesso tempo, la densità del flusso magnetico del traferro è più vicina a un'onda sinusoidale, riducendo il contenuto armonico inutile, riducendo la coppia di cogging e l'ondulazione della coppia e migliorando l'efficienza del motore.
Motore AC senza spazzole: l'array di anelli Halbeck nel motore AC senza spazzole può aumentare la forza magnetica in una direzione e ottenere una distribuzione della forza magnetica sinusoidale quasi perfetta. Inoltre, grazie alla distribuzione unidirezionale della forza magnetica, è possibile utilizzare materiali non ferromagnetici come asse centrale, riducendo notevolmente il peso complessivo e migliorando l'efficienza.
Apparecchiature per risonanza magnetica (MRI): i magneti Halbeck a forma di anello possono produrre campi magnetici stabili nelle apparecchiature di imaging medico, che vengono utilizzati per localizzare ed eccitare i nuclei atomici negli oggetti rilevati per ottenere informazioni sull'immagine ad alta risoluzione.
Acceleratore di particelle: i magneti Halbeck a forma di anello guidano e controllano il percorso di movimento delle particelle ad alta energia nell'acceleratore di particelle, generando un forte campo magnetico per modificare la traiettoria e la velocità delle particelle e ottenere l'accelerazione e la messa a fuoco delle particelle.
Motore ad anello: i magneti Halbach a forma di anello generano diversi campi magnetici modificando la direzione e l'entità della corrente per far ruotare il motore.
Ricerca di laboratorio: solitamente utilizzato nei laboratori di fisica per generare campi magnetici stabili e uniformi per la ricerca nel campo del magnetismo, della scienza dei materiali, ecc.
1.2Vantaggi
Potente campo magnetico: i magneti Halbeck di precisione a forma di anello adottano un design del magnete ad anello, che consente al campo magnetico di essere concentrato e focalizzato su tutta la struttura dell'anello. Rispetto ai normali magneti, può produrre un campo magnetico di maggiore intensità.
Risparmio di spazio: la struttura ad anello consente al campo magnetico di avvolgersi in un percorso ad anello chiuso, riducendo lo spazio occupato dal magnete, rendendolo più comodo da installare e utilizzare in alcune situazioni.
Distribuzione uniforme del campo magnetico: grazie alla speciale struttura del design, la distribuzione del campo magnetico nel percorso circolare è relativamente uniforme e la variazione dell'intensità del campo magnetico è relativamente piccola, il che è vantaggioso per migliorare la stabilità del campo magnetico.
Campo magnetico multipolare: il progetto può generare campi magnetici multipolari e può ottenere configurazioni di campo magnetico più complesse in scenari applicativi specifici, fornendo maggiore flessibilità e operabilità per esperimenti e applicazioni con esigenze speciali.
Risparmio energetico e protezione ambientale: i materiali di progettazione utilizzano solitamente materiali con elevata efficienza di conversione energetica. Allo stesso tempo, attraverso una progettazione ragionevole e l'ottimizzazione della struttura del circuito magnetico, si riducono gli sprechi energetici e si raggiunge lo scopo del risparmio energetico e della protezione ambientale.
Elevato tasso di utilizzo dei magneti permanenti: come risultato della magnetizzazione direzionale dei magneti Halbach, il punto operativo dei magneti permanenti è più alto, generalmente superiore a 0,9, il che migliora il tasso di utilizzo dei magneti permanenti.
Forti prestazioni magnetiche: Halbach combina le disposizioni radiali e parallele dei magneti, trattando la permeabilità magnetica dei materiali magneticamente permeabili circostanti come infinita per formare un campo magnetico unilaterale.
Elevata densità di potenza: il campo magnetico parallelo e il campo magnetico radiale dopo la scomposizione dell'anello magnetico Halbach si sovrappongono l'uno all'altro, il che aumenta notevolmente la forza del campo magnetico sull'altro lato, che può ridurre efficacemente le dimensioni del motore e aumentare la densità di potenza di il motore. Allo stesso tempo, il motore realizzato con array di magneti Halbach ha prestazioni elevate che i tradizionali motori sincroni a magneti permanenti non possono raggiungere e può fornire una densità di potenza magnetica estremamente elevata.
2. Difficoltà tecnica dell'array Halbach di precisione
Sebbene l'array Halbach presenti molti vantaggi, anche la sua implementazione tecnica è difficile.
Innanzitutto, durante il processo di produzione, la struttura ideale del magnete permanente dell'array Halbach prevede che la direzione di magnetizzazione dell'intero magnete permanente anulare cambi continuamente lungo la direzione circonferenziale, ma questo è difficile da ottenere nella produzione vera e propria. Per bilanciare la contraddizione tra prestazioni e processo produttivo, le aziende devono adottare soluzioni di assemblaggio speciali. Ad esempio, il magnete permanente anulare è diviso in blocchi magnetici discreti a forma di ventaglio con la stessa forma geometrica, e le diverse direzioni di magnetizzazione di ciascun blocco magnetico sono unite in un anello, e infine il piano di assemblaggio dello statore e del rotore è formato. Questo approccio tiene conto sia dell’ottimizzazione delle prestazioni che della fattibilità della produzione, ma aumenta anche la complessità della produzione.
In secondo luogo, la precisione di assemblaggio dell'array Halbach deve essere elevata. Prendendo come esempio il gruppo di precisione Halbach utilizzato per le tavole di movimento a levitazione magnetica, l'assemblaggio è molto difficile a causa dell'interazione tra i magneti. Il processo di assemblaggio tradizionale è complicato e può facilmente causare problemi come bassa planarità e ampi spazi nella serie di magneti. Per risolvere questi problemi, il nuovo metodo di assemblaggio utilizza la bordatura come strumento ausiliario. Il magnete principale con la direzione della forza verso l'alto del magnete principale viene prima adsorbito sul tallone e quindi posizionato sulla piastra inferiore, il che migliora l'efficienza dell'assemblaggio e la tenuta della serie di magneti. e la precisione di posizionamento dei magneti e la linearità e planarità della serie di magneti.
Inoltre, anche la tecnologia di magnetizzazione dell'array Halbach è difficile. Nella tecnologia tradizionale, vari tipi di array Halbach sono per lo più premagnetizzati e quindi assemblati una volta utilizzati. Tuttavia, a causa delle direzioni variabili della forza tra i magneti permanenti del gruppo di magneti permanenti Halbach e dell'elevata precisione di assemblaggio, i magneti permanenti dopo la premagnetizzazione sono spesso necessari stampi speciali durante l'assemblaggio. Sebbene la tecnologia di magnetizzazione complessiva presenti i vantaggi di migliorare l’efficienza della magnetizzazione, ridurre i costi energetici e ridurre i rischi di assemblaggio, è ancora in fase esplorativa a causa delle difficoltà tecniche. La corrente principale del mercato è ancora prodotta mediante premagnetizzazione e quindi assemblaggio.
3. Vantaggi dell'array Halbach di precisione di Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Alta densità di potenza
L'array Halbach di precisione di Hangzhou Magnet power Technology presenta vantaggi significativi in termini di densità di potenza. Sovrappone il campo magnetico parallelo e il campo magnetico radiale, aumentando notevolmente l'intensità del campo magnetico sull'altro lato. Questa funzione può ridurre efficacemente le dimensioni del motore e aumentare la densità di potenza. Rispetto alla tradizionale architettura del motore a magneti permanenti, la tecnologia dei magneti Hangzhou utilizza la tecnologia di precisione dell'array Halbach per ottenere la miniaturizzazione del motore con la stessa potenza di uscita, risparmiando spazio per vari scenari applicativi e migliorando l'efficienza di utilizzo dell'energia.
3.2. Lo statore e il rotore non necessitano di scivolo
Nei tradizionali motori a magneti permanenti, a causa dell'inevitabile presenza di armoniche nel campo magnetico del traferro, è solitamente necessario adottare rampe sulle strutture dello statore e del rotore per indebolirne l'influenza. Il campo magnetico di precisione del traferro dell'array Halbach della tecnologia di potenza dei magneti di Hangzhou ha un alto grado di distribuzione del campo magnetico sinusoidale e un piccolo contenuto armonico. Ciò elimina la necessità di disallineamenti nello statore e nel rotore, il che non solo semplifica la struttura del motore, riduce le difficoltà e i costi di produzione, ma migliora anche la stabilità operativa e l'affidabilità del motore.
3.3. Il rotore può essere realizzato con materiali non centrali
L'effetto autoprotente dell'array di precisione Halbach genera un campo magnetico unilaterale, che offre maggiore spazio per la selezione dei materiali del rotore. La tecnologia magnetica Hangzhou sfrutta appieno questo vantaggio e può scegliere materiali non centrali come materiale del rotore, il che riduce il momento di inerzia e migliora le prestazioni di risposta rapida del motore. Ciò è particolarmente importante per gli scenari applicativi che richiedono avvii e arresti frequenti e una rapida regolazione della velocità, come linee di produzione automatizzate, robot e altri campi.
3.4. Elevato tasso di utilizzo dei magneti permanenti
L'array di precisione Halbach della Hangzhou Magnet Power Technology utilizza la magnetizzazione direzionale per ottenere un punto operativo più elevato, generalmente superiore a 0,9, che migliora notevolmente il tasso di utilizzo dei magneti permanenti. Ciò significa che con la stessa quantità di magneti è possibile generare un campo magnetico più forte e migliorare le prestazioni di uscita del motore. Allo stesso tempo, riduce anche la dipendenza da risorse rare, riduce i costi e soddisfa i requisiti dello sviluppo sostenibile.
3.5. È possibile utilizzare l'avvolgimento concentrato
A causa dell'elevata distribuzione sinusoidale del campo magnetico dell'array di precisione Halbeck e della piccola influenza del campo magnetico armonico, la tecnologia Hangzhou Magnet Power può utilizzare avvolgimenti concentrati. Gli avvolgimenti concentrati hanno un'efficienza maggiore e perdite inferiori rispetto agli avvolgimenti distribuiti utilizzati nei tradizionali motori a magneti permanenti. Inoltre, l’avvolgimento concentrato può anche ridurre le dimensioni e il peso del motore, aumentare la densità di potenza e offrire maggiori possibilità di miniaturizzazione e alleggerimento del motore.
4. Gruppo di ricerca e sviluppo
Hangzhou Magnet Power Technology dispone di un team di ricerca e sviluppo professionale ed efficiente, che fornisce un forte supporto all'azienda nell'applicazione e nell'innovazione della tecnologia degli array di precisione Halbach.
I membri del team provengono da diversi settori professionali e hanno un ricco background tecnico ed esperienza. Alcuni di loro hanno dottorati e master in ingegneria elettrica, magnetismo, scienza dei materiali e altre specializzazioni correlate e hanno più di 20 anni di esperienza nel settore nella ricerca e sviluppo di motori, nella progettazione di magneti, nei processi di produzione e in altri campi. Anni di esperienza consentono loro di comprendere e risolvere rapidamente problemi tecnici complessi. In futuro, il team continuerà a esplorare diversi campi di applicazione e nuove direzioni di sviluppo della tecnologia degli array di precisione Halbach.
Orario di pubblicazione: 26 novembre 2024
