Массив Хальбаха: почувствуйте очарование другого магнитного поля

Массив Хальбаха представляет собой специальную структуру с постоянными магнитами. Располагая постоянные магниты под определенными углами и направлениями, можно добиться некоторых нетрадиционных характеристик магнитного поля. Одной из его наиболее примечательных особенностей является его способность значительно увеличивать напряженность магнитного поля в определенном направлении, одновременно значительно ослабляя магнитное поле на другой стороне, примерно образуя эффект одностороннего магнитного поля. Эта характеристика распределения магнитного поля позволяет эффективно увеличивать плотность мощности в двигателях, поскольку усиленное магнитное поле позволяет двигателю создавать больший выходной крутящий момент в меньшем объеме. В некотором прецизионном оборудовании, таком как наушники и другие аудиоустройства, массив Хальбаха также может улучшить характеристики звукового блока за счет оптимизации магнитного поля, обеспечивая пользователям лучшее качество звука, например, усиление эффекта низких частот и улучшение точности и наслоения звук. ждать.

Компания Hangzhou Magnet Power Technology Co., Ltd. рассматривает как оптимизацию производительности, так и производственную осуществимость применения технологии массива Хальбаха, сочетая технологические инновации с практическим применением. Далее давайте рассмотрим уникальное очарование массивов Хальбаха.

 海尔贝克3

1. Области применения и преимущества прецизионной матрицы Хальбаха.

1.1 Сценарии применения и функции

Двигатель с прямым приводом: Чтобы решить проблемы большего размера и более высокой стоимости, вызванные увеличением количества пар полюсов, с которыми сталкиваются двигатели с прямым приводом в рыночных приложениях, технология намагничивания массива Хальбека предлагает новую идею. После внедрения этой технологии плотность магнитного потока на стороне воздушного зазора значительно увеличивается, а магнитный поток на ярме ротора уменьшается, что эффективно снижает вес и инерцию ротора и улучшает быстроту реакции системы. В то же время плотность магнитного потока в воздушном зазоре ближе к синусоидальной волне, что снижает содержание бесполезных гармоник, уменьшает зубчатый крутящий момент и пульсации крутящего момента, а также повышает эффективность двигателя.

Бесщеточный двигатель переменного тока: массив колец Хальбека в бесщеточном двигателе переменного тока может усилить магнитную силу в одном направлении и получить почти идеальное синусоидальное распределение магнитной силы. Кроме того, благодаря однонаправленному распределению магнитной силы в качестве центральной оси можно использовать неферромагнитные материалы, что значительно снижает общий вес и повышает эффективность.

Оборудование для магнитно-резонансной томографии (МРТ). Кольцеобразные магниты Хальбека могут создавать стабильные магнитные поля в медицинском оборудовании для визуализации, которые используются для обнаружения и возбуждения атомных ядер в обнаруженных объектах для получения информации об изображении с высоким разрешением.

Ускоритель частиц: кольцеобразные магниты Хальбека направляют и контролируют путь движения высокоэнергетических частиц в ускорителе частиц, генерируя сильное магнитное поле для изменения траектории и скорости частиц, а также для ускорения и фокусировки частиц.

Кольцевой двигатель: Кольцевые магниты Хальбаха генерируют различные магнитные поля, изменяя направление и величину тока, заставляя двигатель вращаться.

Лабораторные исследования: обычно используются в физических лабораториях для создания стабильных и однородных магнитных полей для исследований в области магнетизма, материаловедения и т. д.

1.2Преимущества

Мощное магнитное поле: прецизионные кольцеобразные магниты Halbeck имеют конструкцию кольцевого магнита, которая позволяет концентрировать и фокусировать магнитное поле по всей кольцевой структуре. По сравнению с обычными магнитами он может создавать магнитное поле более высокой интенсивности.

Экономия места: кольцевая структура позволяет магнитному полю двигаться по замкнутому контуру, уменьшая пространство, занимаемое магнитом, что делает его более удобным в установке и использовании в некоторых ситуациях.

Равномерное распределение магнитного поля: благодаря специальной конструкции распределение магнитного поля по круговому пути является относительно равномерным, а изменение интенсивности магнитного поля относительно небольшим, что способствует улучшению стабильности магнитного поля.

Многополярное магнитное поле: конструкция может генерировать многополярные магнитные поля и достигать более сложных конфигураций магнитного поля в конкретных сценариях применения, обеспечивая большую гибкость и работоспособность для экспериментов и приложений с особыми потребностями.

Энергосбережение и защита окружающей среды: в конструктивных материалах обычно используются материалы с высокой эффективностью преобразования энергии. В то же время благодаря разумному проектированию и оптимизации структуры магнитной цепи сокращаются потери энергии и достигается цель энергосбережения и защиты окружающей среды.

Высокий коэффициент использования постоянных магнитов: в результате направленного намагничивания магнитов Хальбаха рабочая точка постоянных магнитов выше, обычно превышая 0,9, что повышает коэффициент использования постоянных магнитов.

Сильные магнитные характеристики: Хальбах сочетает радиальное и параллельное расположение магнитов, рассматривая магнитную проницаемость окружающих магнитопроницаемых материалов как бесконечную, образуя одностороннее магнитное поле.

Высокая плотность мощности: параллельное магнитное поле и радиальное магнитное поле после разложения магнитного кольца Хальбаха накладываются друг на друга, что значительно увеличивает напряженность магнитного поля на другой стороне, что может эффективно уменьшить размер двигателя и увеличить плотность мощности двигатель. В то же время двигатель, изготовленный из массива магнитов Хальбаха, обладает высокими характеристиками, которых не могут достичь обычные синхронные двигатели с постоянными магнитами, и может обеспечить сверхвысокую плотность магнитной мощности.

 

2. Техническая сложность прецизионной матрицы Хальбаха.

7

Хотя массив Хальбаха имеет множество преимуществ, его техническая реализация также сложна.

Во-первых, во время производственного процесса идеальная структура постоянного магнита с матрицей Хальбаха заключается в том, что направление намагничивания всего кольцевого постоянного магнита постоянно изменяется вдоль окружного направления, но этого трудно достичь в реальном производстве. Чтобы сбалансировать противоречие между производительностью и производственным процессом, компаниям необходимо применять специальные решения по сборке. Например, кольцевой постоянный магнит разделен на веерообразные дискретные магнитные блоки одинаковой геометрической формы, а разные направления намагничивания каждого магнитного блока соединяются в кольцо, и, наконец, план сборки статора и ротора имеет вид сформировался. Этот подход учитывает как оптимизацию производительности, так и осуществимость производства, но также увеличивает сложность производства.

Во-вторых, точность сборки массива Хальбаха должна быть высокой. Если взять в качестве примера прецизионную сборку массива Хальбаха, используемую для столов с магнитной левитацией, сборка очень сложна из-за взаимодействия между магнитами. Традиционный процесс сборки является громоздким и может легко вызвать такие проблемы, как низкая плоскостность и большие зазоры в матрице магнитов. Для решения этих проблем в новом методе сборки в качестве вспомогательного инструмента используется отбортовка. Главный магнит с направленной вверх силой основного магнита сначала адсорбируется на буртике, а затем размещается на нижней пластине, что повышает эффективность сборки и герметичность магнитной матрицы. и точность позиционирования магнитов, а также линейность и плоскостность магнитной матрицы.

Кроме того, сложна и технология намагничивания массива Хальбаха. В соответствии с традиционной технологией различные типы матриц Хальбаха в основном предварительно намагничиваются, а затем собираются при использовании. Однако из-за изменяющихся направлений силы между постоянными магнитами массива постоянных магнитов Хальбаха и высокой точности сборки постоянные магниты после предварительного намагничивания представляют собой магниты, которые часто требуют специальных форм во время сборки. Хотя общая технология намагничивания имеет преимущества, заключающиеся в повышении эффективности намагничивания, снижении затрат на электроэнергию и уменьшении рисков сборки, она все еще находится на стадии исследования из-за технических трудностей. Основная часть рынка по-прежнему производится методом предварительного намагничивания, а затем сборки.

 

3. Преимущества прецизионной матрицы Хальбаха компании Hangzhou Magnetic Technology

Сборки Хальбаха_002

3.1. Высокая плотность мощности

Прецизионная матрица Хальбаха компании Hangzhou Magnet Power Technology имеет значительные преимущества в плотности мощности. Он накладывает параллельное магнитное поле и радиальное магнитное поле, значительно увеличивая напряженность магнитного поля на другой стороне. Эта функция позволяет эффективно уменьшить размер двигателя и увеличить удельную мощность. По сравнению с традиционной архитектурой двигателя с постоянными магнитами, Hangzhou Magnet Technology использует прецизионную технологию массива Хальбаха для достижения миниатюризации двигателя при той же выходной мощности, экономии места для различных сценариев применения и повышения эффективности использования энергии.

3.2. Статор и ротор не нуждаются в желобе

В традиционных двигателях с постоянными магнитами из-за неизбежного присутствия гармоник в магнитном поле воздушного зазора обычно необходимо применять рампы на конструкциях статора и ротора, чтобы ослабить их влияние. Прецизионное магнитное поле с воздушным зазором массива Хальбаха компании Hangzhou Magnet Power Technology имеет высокую степень синусоидального распределения магнитного поля и небольшое содержание гармоник. Это исключает необходимость перекосов статора и ротора, что не только упрощает конструкцию двигателя, снижает сложность и стоимость изготовления, но также повышает стабильность работы и надежность двигателя.

3.3. Ротор может быть изготовлен из непрофильных материалов.

Эффект самоэкранирования прецизионного массива Хальбаха создает одностороннее магнитное поле, что обеспечивает больше возможностей для выбора материалов ротора. Hangzhou Magnet Technology в полной мере использует это преимущество и может выбирать в качестве материала ротора неосновные материалы, что снижает момент инерции и улучшает быстродействие двигателя. Это особенно важно для сценариев применения, требующих частых запусков и остановок, а также быстрой регулировки скорости, таких как автоматизированные производственные линии, роботы и другие области.

3.4. Высокий коэффициент использования постоянных магнитов

Прецизионная матрица Хальбаха компании Hangzhou Magnet Power Technology использует направленное намагничивание для достижения более высокой рабочей точки, обычно превышающей 0,9, что значительно повышает коэффициент использования постоянных магнитов. Это означает, что при том же количестве магнитов можно создать более сильное магнитное поле и улучшить выходные характеристики двигателя. В то же время это также снижает зависимость от редких ресурсов, снижает затраты и отвечает требованиям устойчивого развития.

3.5. Можно использовать концентрированную обмотку.

Благодаря сильному синусоидальному распределению магнитного поля прецизионной матрицы Хальбека и небольшому влиянию гармонического магнитного поля компания Hangzhou Magnet Power Technology может использовать концентрированные обмотки. Сосредоточенные обмотки имеют более высокий КПД и меньшие потери, чем распределенные обмотки, используемые в традиционных двигателях с постоянными магнитами. Кроме того, концентрированная обмотка также может уменьшить размер и вес двигателя, увеличить удельную мощность и предоставить больше возможностей для миниатюризации и облегчения двигателя.

 

4. Команда исследований и разработок

ДСК08843

Hangzhou Magnet Power Technology располагает профессиональной и эффективной командой исследований и разработок, которая обеспечивает мощную поддержку компании в применении и инновациях прецизионной технологии массивов Хальбаха.

Члены команды представляют разные профессиональные области и имеют богатый технический опыт и знания. Некоторые из них имеют степени доктора и магистра в области электротехники, магнетизма, материаловедения и других смежных специальностей, а также имеют более чем 20-летний опыт работы в области исследований и разработок двигателей, проектирования магнитов, производственных процессов и других областей. Многолетний опыт позволяет им быстро понимать и решать сложные технические проблемы. В будущем команда продолжит исследовать различные области применения и новые направления развития прецизионной технологии массивов Хальбаха.


Время публикации: 26 ноября 2024 г.