Tablica Halbacha to specjalna konstrukcja układu magnesów trwałych. Układając magnesy trwałe pod określonymi kątami i kierunkami, można uzyskać niekonwencjonalne właściwości pola magnetycznego. Jedną z jego najbardziej godnych uwagi cech jest zdolność do znacznego zwiększania natężenia pola magnetycznego w określonym kierunku, przy jednoczesnym znacznym osłabianiu pola magnetycznego po drugiej stronie, tworząc w przybliżeniu jednostronny efekt pola magnetycznego. Ta charakterystyka rozkładu pola magnetycznego umożliwia efektywne zwiększenie gęstości mocy w zastosowaniach silnikowych, ponieważ wzmocnione pole magnetyczne pozwala silnikowi wytwarzać większy moment obrotowy przy mniejszej objętości. W niektórych precyzyjnych urządzeniach, takich jak słuchawki i inne urządzenia audio, układ Halbach może również poprawić wydajność jednostki dźwiękowej poprzez optymalizację pola magnetycznego, zapewniając użytkownikom lepsze wrażenia dźwiękowe, na przykład wzmacniając efekt basów oraz poprawiając wierność i nakładanie warstw dźwięk. Czekać.
Hangzhou Magnet power Technology Co., Ltd. rozważa zarówno optymalizację wydajności, jak i wykonalność produkcji przy zastosowaniu technologii macierzy Halbach, łącząc innowacje technologiczne z praktycznymi zastosowaniami. Następnie przyjrzyjmy się wyjątkowemu urokowi tablic Halbacha.
1. Obszary zastosowań i zalety precyzyjnego układu Halbacha
1.1 Scenariusze zastosowania i funkcje
Silnik z napędem bezpośrednim: Aby rozwiązać problemy związane z większymi rozmiarami i wyższymi kosztami spowodowanymi wzrostem liczby par biegunów, z którymi spotykają się silniki z napędem bezpośrednim w zastosowaniach rynkowych, technologia magnesowania tablicowego Halbecka stanowi nowy pomysł. Po zastosowaniu tej technologii gęstość strumienia magnetycznego po stronie szczeliny powietrznej znacznie wzrasta, a strumień magnetyczny na jarzmie wirnika ulega zmniejszeniu, co skutecznie zmniejsza masę i bezwładność wirnika oraz poprawia szybką reakcję układu. Jednocześnie gęstość strumienia magnetycznego szczeliny powietrznej jest bliższa fali sinusoidalnej, co zmniejsza niepotrzebną zawartość harmonicznych, zmniejsza moment zaczepowy i tętnienie momentu obrotowego oraz poprawia wydajność silnika.
Bezszczotkowy silnik prądu przemiennego: Układ pierścieni Halbecka w bezszczotkowym silniku prądu przemiennego może zwiększyć siłę magnetyczną w jednym kierunku i uzyskać niemal idealny sinusoidalny rozkład siły magnetycznej. Dodatkowo, dzięki jednokierunkowemu rozkładowi siły magnetycznej, jako oś centralną można zastosować materiały nieferromagnetyczne, co znacznie zmniejsza masę całkowitą i poprawia wydajność.
Sprzęt do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI): Magnesy Halbecka w kształcie pierścienia mogą wytwarzać stabilne pola magnetyczne w sprzęcie do obrazowania medycznego, które służą do lokalizowania i wzbudzania jąder atomowych w wykrytych obiektach w celu uzyskania informacji obrazowych o wysokiej rozdzielczości.
Akcelerator cząstek: Magnesy Halbecka w kształcie pierścienia prowadzą i kontrolują ścieżkę ruchu cząstek o wysokiej energii w akceleratorze cząstek, generując silne pole magnetyczne w celu zmiany trajektorii i prędkości cząstek oraz osiągnięcia przyspieszenia i skupienia cząstek.
Silnik pierścieniowy: Magnesy Halbacha w kształcie pierścienia generują różne pola magnetyczne, zmieniając kierunek i wielkość prądu, aby wprawić silnik w ruch obrotowy.
Badania laboratoryjne: Zwykle stosowane w laboratoriach fizycznych do generowania stabilnych i jednolitych pól magnetycznych do badań w dziedzinie magnetyzmu, materiałoznawstwa itp.
1.2 Zalety
Silne pole magnetyczne: Precyzyjne magnesy Halbecka w kształcie pierścienia mają konstrukcję magnesu pierścieniowego, która umożliwia koncentrację i skupienie pola magnetycznego w całej strukturze pierścienia. W porównaniu ze zwykłymi magnesami może wytwarzać pole magnetyczne o większym natężeniu.
Oszczędność miejsca: struktura pierścieniowa umożliwia zapętlenie pola magnetycznego w pętli zamkniętej, zmniejszając przestrzeń zajmowaną przez magnes, co czyni go wygodniejszym w instalacji i użytkowaniu w niektórych sytuacjach.
Jednolity rozkład pola magnetycznego: Ze względu na specjalną konstrukcję rozkład pola magnetycznego na ścieżce kołowej jest stosunkowo równomierny, a zmiana natężenia pola magnetycznego jest stosunkowo niewielka, co jest korzystne dla poprawy stabilności pola magnetycznego.
Wielobiegunowe pole magnetyczne: projekt może generować wielobiegunowe pola magnetyczne i pozwala uzyskać bardziej złożone konfiguracje pola magnetycznego w określonych scenariuszach zastosowań, zapewniając większą elastyczność i funkcjonalność w eksperymentach i zastosowaniach o specjalnych potrzebach.
Oszczędność energii i ochrona środowiska: Materiały projektowe zwykle wykorzystują materiały o wysokiej wydajności konwersji energii. Jednocześnie poprzez rozsądne projektowanie i optymalizację struktury obwodu magnetycznego zmniejsza się straty energii i osiągany jest cel oszczędzania energii i ochrony środowiska.
Wysoki stopień wykorzystania magnesów trwałych: W wyniku namagnesowania kierunkowego magnesów Halbacha punkt pracy magnesów trwałych jest wyższy, na ogół przekracza 0,9, co poprawia stopień wykorzystania magnesów trwałych.
Silne właściwości magnetyczne: Halbach łączy promieniowe i równoległe układy magnesów, traktując przenikalność magnetyczną otaczających materiałów magnetycznie przepuszczalnych jako nieskończoną, tworząc jednostronne pole magnetyczne.
Wysoka gęstość mocy: Równoległe pole magnetyczne i promieniowe pole magnetyczne po rozłożeniu pierścienia magnetycznego Halbacha nakładają się na siebie, co znacznie zwiększa siłę pola magnetycznego po drugiej stronie, co może skutecznie zmniejszyć rozmiar silnika i zwiększyć gęstość mocy silnik. Jednocześnie silnik wykonany z magnesów Halbacha charakteryzuje się wysoką wydajnością, której nie są w stanie osiągnąć konwencjonalne silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, i może zapewnić bardzo wysoką gęstość mocy magnetycznej.
2. Trudność techniczna precyzyjnego układu Halbacha
Chociaż układ Halbacha ma wiele zalet, jego techniczne wdrożenie jest również trudne.
Po pierwsze, podczas procesu produkcyjnego idealna struktura magnesów trwałych z układem Halbacha polega na tym, że kierunek magnesowania całego pierścieniowego magnesu stałego zmienia się w sposób ciągły wzdłuż kierunku obwodowego, ale jest to trudne do osiągnięcia w rzeczywistej produkcji. Aby zrównoważyć sprzeczność pomiędzy wydajnością a procesem produkcyjnym, firmy muszą przyjąć specjalne rozwiązania montażowe. Na przykład pierścieniowy magnes trwały jest podzielony na dyskretne bloki magnesów w kształcie wachlarza o tym samym kształcie geometrycznym, a różne kierunki namagnesowania każdego bloku magnesu są łączone w pierścień, a na koniec plan montażu stojana i wirnika jest uformowany. Podejście to uwzględnia zarówno optymalizację wydajności, jak i wykonalność produkcji, ale zwiększa także złożoność produkcji.
Po drugie, wymagana jest wysoka dokładność montażu układu Halbacha. Biorąc za przykład precyzyjny zespół układu Halbacha stosowany w stołach do lewitacji magnetycznej, montaż jest bardzo trudny ze względu na interakcję między magnesami. Tradycyjny proces montażu jest uciążliwy i może łatwo powodować problemy, takie jak niska płaskość i duże odstępy w układzie magnesów. Aby rozwiązać te problemy, nowa metoda montażu wykorzystuje frezowanie jako narzędzie pomocnicze. Magnes główny o kierunku siły skierowanej ku górze magnesu głównego jest najpierw adsorbowany na stopce, a następnie umieszczany na płycie dolnej, co poprawia skuteczność montażu i szczelność układu magnesów. oraz dokładność pozycjonowania magnesów oraz liniowość i płaskość układu magnesów.
Ponadto technologia magnesowania układu Halbacha jest również trudna. W tradycyjnej technologii różne typy układów Halbacha są w większości wstępnie namagnesowane, a następnie montowane po użyciu. Jednakże, ze względu na zmienne kierunki sił pomiędzy magnesami trwałymi układu magnesów trwałych Halbacha i wysoką dokładność montażu, magnesy trwałe po namagnesowaniu wstępnym są magnesami często wymagającymi specjalnych form podczas montażu. Chociaż ogólna technologia magnesowania ma zalety polegające na poprawie wydajności magnesowania, obniżeniu kosztów energii i zmniejszeniu ryzyka montażu, ze względu na trudności techniczne nadal znajduje się w fazie eksploracyjnej. Główny nurt rynku jest nadal produkowany poprzez wstępne namagnesowanie, a następnie montaż.
3. Zalety precyzyjnego układu Halbacha firmy Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Wysoka gęstość mocy
Precyzyjny układ Halbach firmy Hangzhou Magnet power Technology ma znaczące zalety w zakresie gęstości mocy. Nakłada się na równoległe pole magnetyczne i promieniowe pole magnetyczne, znacznie zwiększając natężenie pola magnetycznego po drugiej stronie. Ta funkcja może skutecznie zmniejszyć rozmiar silnika i zwiększyć gęstość mocy. W porównaniu z tradycyjną architekturą silników z magnesami trwałymi, technologia Hangzhou Magnet wykorzystuje precyzyjną technologię układu Halbacha, aby osiągnąć miniaturyzację silnika przy tej samej mocy wyjściowej, oszczędzając miejsce dla różnych scenariuszy zastosowań i poprawiając efektywność wykorzystania energii.
3.2. Stojan i wirnik nie wymagają rynny
W tradycyjnych silnikach z magnesami trwałymi, ze względu na nieuniknioną obecność harmonicznych w polu magnetycznym szczeliny powietrznej, zwykle konieczne jest zastosowanie ramp na konstrukcjach stojana i wirnika, aby osłabić ich wpływ. Precyzyjne pole magnetyczne szczeliny powietrznej Halbacha stosowane w technologii mocy magnesów Hangzhou charakteryzuje się wysokim stopniem sinusoidalnego rozkładu pola magnetycznego i małą zawartością harmonicznych. Eliminuje to potrzebę stosowania przekosów w stojanie i wirniku, co nie tylko upraszcza konstrukcję silnika, zmniejsza trudności i koszty produkcji, ale także poprawia stabilność pracy i niezawodność silnika.
3.3. Wirnik może być wykonany z materiałów innych niż rdzeń
Efekt samoosłony precyzyjnego układu Halbacha generuje jednostronne pole magnetyczne, co zapewnia większą przestrzeń do doboru materiałów wirnika. Technologia magnesów Hangzhou w pełni wykorzystuje tę zaletę i może wybrać materiały inne niż rdzeń jako materiał wirnika, co zmniejsza moment bezwładności i poprawia szybkość reakcji silnika. Jest to szczególnie ważne w scenariuszach zastosowań wymagających częstych uruchomień i zatrzymań oraz szybkiej regulacji prędkości, takich jak zautomatyzowane linie produkcyjne, roboty i inne dziedziny.
3.4. Wysoki stopień wykorzystania magnesów trwałych
Precyzyjny układ Halbacha w technologii magnesów Hangzhou wykorzystuje namagnesowanie kierunkowe w celu osiągnięcia wyższego punktu pracy, zwykle przekraczającego 0,9, co znacznie poprawia stopień wykorzystania magnesów trwałych. Oznacza to, że przy tej samej liczbie magnesów można wygenerować silniejsze pole magnetyczne i poprawić wydajność wyjściową silnika. Jednocześnie zmniejsza zależność od rzadkich zasobów, obniża koszty i spełnia wymogi zrównoważonego rozwoju.
3.5. Można zastosować uzwojenie skoncentrowane
Ze względu na wysoki sinusoidalny rozkład pola magnetycznego precyzyjnego układu Halbecka i niewielki wpływ harmonicznego pola magnetycznego, technologia mocy magnesów Hangzhou może wykorzystywać skoncentrowane uzwojenia. Uzwojenia skoncentrowane charakteryzują się wyższą wydajnością i niższymi stratami niż uzwojenia rozproszone stosowane w tradycyjnych silnikach z magnesami trwałymi. Ponadto skoncentrowane uzwojenie może również zmniejszyć rozmiar i wagę silnika, zwiększyć gęstość mocy i zapewnić większe możliwości miniaturyzacji i zmniejszenia masy silnika.
4. Zespół badawczo-rozwojowy
Hangzhou Magnet power Technology dysponuje profesjonalnym i wydajnym zespołem badawczo-rozwojowym, który zapewnia firmie silne wsparcie w zakresie stosowania i innowacji precyzyjnej technologii tablic Halbach.
Członkowie zespołu pochodzą z różnych dziedzin zawodowych i posiadają bogate zaplecze techniczne oraz doświadczenie. Niektórzy z nich posiadają doktoraty i stopnie magistra w dziedzinie elektrotechniki, magnetyzmu, inżynierii materiałowej i innych pokrewnych kierunków oraz mają ponad 20-letnie doświadczenie w branży w badaniach i rozwoju silników, projektowaniu magnesów, procesach produkcyjnych i innych dziedzinach. Lata doświadczeń pozwalają im szybko zrozumieć i rozwiązać złożone problemy techniczne. W przyszłości zespół będzie nadal badać różne obszary zastosowań i nowe kierunki rozwoju precyzyjnej technologii matryc Halbacha.
Czas publikacji: 26 listopada 2024 r
