A matriz Halbach é uma estrutura especial de arranjo de ímã permanente. Ao organizar ímãs permanentes em ângulos e direções específicas, algumas características de campo magnético não convencionais podem ser alcançadas. Uma de suas características mais notáveis é a capacidade de aumentar significativamente a intensidade do campo magnético em uma direção específica, ao mesmo tempo que enfraquece bastante o campo magnético do outro lado, formando aproximadamente um efeito de campo magnético unilateral. Esta característica de distribuição do campo magnético permite que a densidade de potência seja efetivamente aumentada em aplicações de motores, porque o campo magnético aprimorado permite que o motor produza maior saída de torque em um volume menor. Em alguns equipamentos de precisão, como fones de ouvido e outros dispositivos de áudio, o conjunto Halbach também pode melhorar o desempenho da unidade de som, otimizando o campo magnético, trazendo aos usuários uma melhor experiência de áudio, como aprimorar o efeito de graves e melhorar a fidelidade e camadas de o som. espere.
considera a otimização do desempenho e a viabilidade de fabricação na aplicação da tecnologia de matriz Halbach, combinando inovação tecnológica com aplicações práticas. A seguir, vamos explorar o encanto único das matrizes Halbach.
1. Campos de aplicação e vantagens da matriz Halbach de precisão
1.1 Cenários e funções de aplicação
Motor de acionamento direto: Para resolver os problemas de tamanho maior e custo mais elevado causados pelo aumento no número de pares de pólos enfrentados pelos motores de acionamento direto em aplicações de mercado, a tecnologia de magnetização de matriz Halbeck oferece uma nova ideia. Após a adoção desta tecnologia, a densidade do fluxo magnético no lado do entreferro aumenta bastante e o fluxo magnético na forquilha do rotor é reduzido, o que reduz efetivamente o peso e a inércia do rotor e melhora a resposta rápida do sistema. Ao mesmo tempo, a densidade do fluxo magnético do entreferro está mais próxima de uma onda senoidal, reduzindo o conteúdo harmônico inútil, reduzindo o torque de cogging e a ondulação de torque e melhorando a eficiência do motor.
Motor CA sem escova: O conjunto de anéis Halbeck no motor CA sem escova pode aumentar a força magnética em uma direção e obter uma distribuição de força magnética sinusoidal quase perfeita. Além disso, devido à distribuição unidirecional da força magnética, materiais não ferromagnéticos podem ser usados como eixo central, o que reduz bastante o peso total e melhora a eficiência.
Equipamento de ressonância magnética (MRI): Os ímãs Halbeck em forma de anel podem produzir campos magnéticos estáveis em equipamentos de imagem médica, que são usados para localizar e excitar núcleos atômicos em objetos detectados para obter informações de imagem de alta resolução.
Acelerador de partículas: Os ímãs Halbeck em forma de anel guiam e controlam o caminho do movimento das partículas de alta energia no acelerador de partículas, gerando um forte campo magnético para alterar a trajetória e a velocidade das partículas e obter aceleração e foco das partículas.
Motor de anel: Os ímãs Halbach em forma de anel geram diferentes campos magnéticos, alterando a direção e a magnitude da corrente para fazer o motor girar.
Pesquisa laboratorial: Geralmente usado em laboratórios de física para gerar campos magnéticos estáveis e uniformes para pesquisas em magnetismo, ciência de materiais, etc.
1.2 Vantagens
Campo magnético poderoso: Os ímãs Halbeck de precisão em forma de anel adotam um design de ímã em anel, que permite que o campo magnético seja concentrado e focado em toda a estrutura do anel. Comparado com ímãs comuns, pode produzir um campo magnético de maior intensidade.
Economia de espaço: A estrutura em anel permite que o campo magnético faça um loop em um caminho de circuito fechado, reduzindo o espaço ocupado pelo ímã, tornando-o mais conveniente para instalação e uso em algumas situações.
Distribuição uniforme do campo magnético: Devido à estrutura de design especial, a distribuição do campo magnético no caminho circular é relativamente uniforme e a mudança na intensidade do campo magnético é relativamente pequena, o que é benéfico para melhorar a estabilidade do campo magnético.
Campo magnético multipolar: O projeto pode gerar campos magnéticos multipolares, podendo atingir configurações de campo magnético mais complexas em cenários de aplicação específicos, proporcionando maior flexibilidade e operabilidade para experimentos e aplicações com necessidades especiais.
Economia de energia e proteção ambiental: Os materiais de design geralmente utilizam materiais com alta eficiência de conversão de energia. Ao mesmo tempo, através de um design razoável e da otimização da estrutura do circuito magnético, o desperdício de energia é reduzido e o objetivo de economia de energia e proteção ambiental é alcançado.
Alta taxa de utilização de ímãs permanentes: Como resultado da magnetização direcional dos ímãs Halbach, o ponto de operação dos ímãs permanentes é maior, geralmente excedendo 0,9, o que melhora a taxa de utilização dos ímãs permanentes.
Forte desempenho magnético: Halbach combina os arranjos radiais e paralelos dos ímãs, tratando a permeabilidade magnética dos materiais magneticamente permeáveis circundantes como infinita para formar um campo magnético unilateral.
Alta densidade de potência: O campo magnético paralelo e o campo magnético radial após a decomposição do anel magnético Halbach se sobrepõem, o que aumenta muito a intensidade do campo magnético do outro lado, o que pode efetivamente reduzir o tamanho do motor e aumentar a densidade de potência do o motor. Ao mesmo tempo, o motor feito de ímãs de matriz Halbach tem alto desempenho que os motores síncronos de ímã permanente convencionais não conseguem alcançar e pode fornecer densidade de potência magnética ultra-alta.
2. Dificuldade técnica da matriz Halbach de precisão
Embora o arranjo Halbach tenha muitas vantagens, sua implementação técnica também é difícil.
Primeiro, durante o processo de fabricação, a estrutura ideal do ímã permanente da matriz Halbach é que a direção de magnetização de todo o ímã permanente anular muda continuamente ao longo da direção circunferencial, mas isso é difícil de conseguir na fabricação real. Para equilibrar a contradição entre desempenho e processo de fabricação, as empresas precisam adotar soluções especiais de montagem. Por exemplo, o ímã permanente anular é dividido em blocos magnéticos discretos em forma de leque com a mesma forma geométrica, e as diferentes direções de magnetização de cada bloco magnético são emendadas em um anel e, finalmente, o plano de montagem do estator e do rotor é formado. Essa abordagem leva em consideração a otimização do desempenho e a viabilidade da fabricação, mas também aumenta a complexidade da fabricação.
Em segundo lugar, a precisão de montagem do conjunto Halbach deve ser alta. Tomando como exemplo o conjunto de matriz Halbach de precisão usado para mesas de movimento de levitação magnética, a montagem é muito difícil devido à interação entre os ímãs. O processo de montagem tradicional é complicado e pode facilmente causar problemas como baixo nivelamento e grandes lacunas no conjunto magnético. Para solucionar esses problemas, o novo método de montagem utiliza o beading como ferramenta auxiliar. O ímã principal com a direção de força ascendente do ímã principal é primeiro adsorvido no cordão e depois posicionado na placa inferior, o que melhora a eficiência da montagem e a estanqueidade do conjunto magnético. e a precisão posicional dos ímãs e a linearidade e planicidade do conjunto magnético.
Além disso, a tecnologia de magnetização da matriz Halbach também é difícil. Sob a tecnologia tradicional, vários tipos de matrizes Halbach são em sua maioria pré-magnetizados e depois montados quando usados. No entanto, devido às direções de força mutáveis entre os ímãs permanentes do conjunto de ímãs permanentes Halbach e à alta precisão de montagem, os ímãs permanentes após a pré-magnetização são Os ímãs geralmente requerem moldes especiais durante a montagem. Embora a tecnologia geral de magnetização tenha as vantagens de melhorar a eficiência da magnetização, reduzir custos de energia e reduzir riscos de montagem, ela ainda está em fase exploratória devido à dificuldade técnica. A corrente principal do mercado ainda é produzida por pré-magnetização e depois montagem.
3. Vantagens da matriz Halbach de precisão da Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Alta densidade de potência
A matriz Halbach de precisão da Hangzhou Magnet power Technology tem vantagens significativas na densidade de potência. Sobrepõe o campo magnético paralelo e o campo magnético radial, aumentando significativamente a intensidade do campo magnético do outro lado. Este recurso pode efetivamente reduzir o tamanho do motor e aumentar a densidade de potência. Em comparação com a arquitetura tradicional do motor de ímã permanente, a Hangzhou Magnet Technology usa a tecnologia de matriz Halbach de precisão para obter a miniaturização do motor com a mesma potência de saída, economizando espaço para vários cenários de aplicação e melhorando a eficiência da utilização de energia.
3.2. O estator e o rotor não precisam de calha
Nos motores tradicionais de ímã permanente, devido à presença inevitável de harmônicos no campo magnético do entreferro, geralmente é necessário adotar rampas nas estruturas do estator e do rotor para enfraquecer sua influência. O campo magnético de entreferro da matriz Halbach de precisão da Hangzhou Magnet power Technology tem um alto grau de distribuição de campo magnético sinusoidal e pequeno conteúdo harmônico. Isto elimina a necessidade de distorções no estator e no rotor, o que não apenas simplifica a estrutura do motor, reduz a dificuldade e o custo de fabricação, mas também melhora a estabilidade operacional e a confiabilidade do motor.
3.3. O rotor pode ser feito de materiais não essenciais
O efeito de autoproteção do arranjo Halbach de precisão gera um campo magnético unilateral, que oferece maior espaço para a seleção dos materiais do rotor. A tecnologia Hangzhou Magnet aproveita ao máximo essa vantagem e pode escolher materiais não essenciais como material do rotor, o que reduz o momento de inércia e melhora o desempenho de resposta rápida do motor. Isto é particularmente importante para cenários de aplicação que exigem partidas e paradas frequentes e ajuste rápido de velocidade, como linhas de produção automatizadas, robôs e outros campos.
3.4. Alta taxa de utilização de ímãs permanentes
A matriz Halbach de precisão da Hangzhou Magnet power Technology usa magnetização direcional para atingir um ponto operacional mais alto, geralmente superior a 0,9, o que melhora muito a taxa de utilização de ímãs permanentes. Isto significa que com a mesma quantidade de ímãs, um campo magnético mais forte pode ser gerado e o desempenho de saída do motor pode ser melhorado. Ao mesmo tempo, também reduz a dependência de recursos raros, reduz custos e cumpre os requisitos do desenvolvimento sustentável.
3.5. Enrolamento concentrado pode ser usado
Devido à alta distribuição senoidal do campo magnético da matriz Halbeck de precisão e à pequena influência do campo magnético harmônico, a Hangzhou Magnet power Technology pode usar enrolamentos concentrados. Os enrolamentos concentrados têm maior eficiência e menores perdas do que os enrolamentos distribuídos usados nos motores tradicionais de ímã permanente. Além disso, o enrolamento concentrado também pode reduzir o tamanho e o peso do motor, aumentar a densidade de potência e fornecer mais possibilidades de miniaturização e redução de peso do motor.
4. Equipe de P&D
A Hangzhou Magnet power Technology possui uma equipe de P&D profissional e eficiente, que fornece forte suporte para a empresa na aplicação e inovação da tecnologia de matriz Halbach de precisão.
Os membros da equipe vêm de diferentes áreas profissionais e possuem amplo conhecimento técnico e experiência. Alguns deles têm doutorado e mestrado em engenharia elétrica, magnetismo, ciência dos materiais e outras áreas relacionadas, e têm mais de 20 anos de experiência na indústria em pesquisa e desenvolvimento de motores, design de ímãs, processos de fabricação e outras áreas. Anos de experiência permitem-lhes compreender e resolver rapidamente problemas técnicos complexos. No futuro, a equipe continuará a explorar diferentes campos de aplicação e novas direções de desenvolvimento da tecnologia de matriz Halbach de precisão.
Horário da postagem: 26 de novembro de 2024
