Матриця Halbach — це спеціальна структура постійного магніту. Розташувавши постійні магніти під певними кутами та напрямками, можна досягти деяких нетрадиційних характеристик магнітного поля. Однією з його найбільш помітних особливостей є його здатність значно підвищувати напруженість магнітного поля в певному напрямку, одночасно значно послаблюючи магнітне поле з іншого боку, приблизно формуючи ефект одностороннього магнітного поля. Ця характеристика розподілу магнітного поля дозволяє ефективно збільшити щільність потужності в двигунах, оскільки посилене магнітне поле дозволяє двигуну виробляти більший крутний момент у меншому обсязі. У деяких прецизійних обладнаннях, таких як навушники та інші аудіопристрої, масив Halbach також може покращити продуктивність звукового блоку шляхом оптимізації магнітного поля, забезпечуючи користувачам кращий аудіо-переживання, наприклад, посилюючи басовий ефект і покращуючи точність і шарування звуку. звук. чекати.
Hangzhou Magnet power Technology Co., Ltd. розглядає як оптимізацію продуктивності, так і можливість виробництва в застосуванні технології масиву Halbach, поєднуючи технологічні інновації з практичним застосуванням. Далі розглянемо унікальний шарм масивів Halbach.
1. Сфери застосування та переваги прецизійної решітки Гальбаха
1.1 Сценарії застосування та функції
Двигун із прямим приводом: щоб вирішити проблеми, пов’язані зі збільшенням розміру та вищою вартістю, спричинені збільшенням кількості пар полюсів, з якими стикаються двигуни з прямим приводом у ринкових застосуваннях, технологія масивного намагнічення Халбека пропонує нову ідею. Після впровадження цієї технології щільність магнітного потоку на стороні повітряного зазору значно збільшується, а магнітний потік на ярмі ротора зменшується, що ефективно зменшує вагу та інерцію ротора та покращує швидку реакцію системи. У той же час, щільність магнітного потоку повітряного зазору ближча до синусоїди, зменшуючи вміст непотрібних гармоній, зменшуючи крутний момент і пульсації крутного моменту, а також покращуючи ефективність двигуна.
Безщітковий двигун змінного струму: кільце Халбека в безщітковому двигуні змінного струму може посилити магнітну силу в одному напрямку та отримати майже ідеальний синусоїдальний розподіл магнітної сили. Крім того, завдяки односпрямованому розподілу магнітної сили неферомагнітні матеріали можна використовувати як центральну вісь, що значно зменшує загальну вагу та підвищує ефективність.
Обладнання для магнітно-резонансної томографії (МРТ): кільцеподібні магніти Гальбека можуть створювати стабільні магнітні поля в медичному обладнанні для візуалізації, яке використовується для визначення місцезнаходження та збудження атомних ядер у виявлених об’єктах для отримання інформації про зображення високої роздільної здатності.
Прискорювач частинок: кільцеподібні магніти Гальбека направляють і контролюють шлях руху частинок високої енергії в прискорювачі частинок, створюючи сильне магнітне поле для зміни траєкторії та швидкості частинок, а також досягаючи прискорення та фокусування частинок.
Кільцевий двигун: кільцеподібні магніти Halbach створюють різні магнітні поля, змінюючи напрямок і величину струму, що змушує двигун обертатися.
Лабораторні дослідження: зазвичай використовуються у фізичних лабораторіях для створення стабільних і рівномірних магнітних полів для досліджень магнетизму, матеріалознавства тощо.
1.2 Переваги
Потужне магнітне поле: прецизійні магніти Halbeck у формі кільця мають конструкцію кільцевого магніту, що дозволяє концентрувати та фокусувати магнітне поле по всій кільцевій структурі. У порівнянні зі звичайними магнітами він може створювати магнітне поле більшої інтенсивності.
Економія місця: кільцева структура дозволяє магнітному полю обертатися по замкнутому контуру, зменшуючи простір, який займає магніт, що робить його більш зручним для встановлення та використання в деяких ситуаціях.
Рівномірний розподіл магнітного поля: завдяки спеціальній структурі конструкції розподіл магнітного поля по круговій траєкторії відносно рівномірний, а зміна інтенсивності магнітного поля відносно невелика, що сприяє підвищенню стабільності магнітного поля.
Багатополярне магнітне поле: конструкція може генерувати багатополярні магнітні поля та досягати більш складних конфігурацій магнітного поля в конкретних прикладних сценаріях, забезпечуючи більшу гнучкість і працездатність для експериментів і програм із особливими потребами.
Енергозбереження та захист навколишнього середовища: як правило, для проектування використовуються матеріали з високою ефективністю перетворення енергії. У той же час завдяки розумному дизайну та оптимізації структури магнітного контуру зменшується втрата енергії та досягається мета енергозбереження та захисту навколишнього середовища.
Високий коефіцієнт використання постійних магнітів: в результаті спрямованої намагніченості магнітів Halbach робоча точка постійних магнітів вища, як правило, перевищує 0,9, що покращує коефіцієнт використання постійних магнітів.
Сильні магнітні характеристики: Halbach поєднує радіальне та паралельне розташування магнітів, сприймаючи магнітну проникність навколишніх магнітно-проникних матеріалів як нескінченну для формування одностороннього магнітного поля.
Висока щільність потужності: паралельне магнітне поле та радіальне магнітне поле після розкладання магнітного кільця Гальбаха накладаються одне на одне, що значно збільшує напруженість магнітного поля з іншого боку, що може ефективно зменшити розмір двигуна та збільшити щільність потужності двигун. У той же час двигун, виготовлений з масиву магнітів Halbach, має високу продуктивність, якої не можуть досягти звичайні синхронні двигуни з постійними магнітами, і може забезпечити надвисоку щільність магнітної потужності.
2. Технічна складність прецизійної решітки Гальбаха
Хоча масив Halbach має багато переваг, його технічна реалізація також є складною.
По-перше, під час виробничого процесу ідеальна конструкція масиву постійних магнітів Halbach полягає в тому, що напрямок намагнічування всього кільцевого постійного магніту безперервно змінюється вздовж окружного напрямку, але цього важко досягти в реальному виробництві. Щоб збалансувати протиріччя між продуктивністю та виробничим процесом, компаніям необхідно прийняти спеціальні рішення для складання. Наприклад, кільцевий постійний магніт розділений на віялоподібні дискретні магнітні блоки з однаковою геометричною формою, і різні напрямки намагніченості кожного магнітного блоку з’єднані в кільце, і, нарешті, план складання статора та ротора є формується. Цей підхід враховує як оптимізацію продуктивності, так і доцільність виробництва, але він також збільшує складність виробництва.
По-друге, потрібна висока точність складання масиву Halbach. Візьмемо як приклад прецизійну збірку масиву Halbach, яка використовується для столів руху магнітної левітації, збірка дуже складна через взаємодію між магнітами. Традиційний процес складання є громіздким і може легко спричинити такі проблеми, як низька площинність і великі зазори в масиві магнітів. Щоб вирішити ці проблеми, новий метод складання використовує бісер як допоміжний інструмент. Головний магніт із спрямованою вгору силою основного магніту спочатку адсорбується на кульці, а потім розміщується на нижній пластині, що покращує ефективність складання та герметичність масиву магнітів. і точність позиціонування магнітів, а також лінійність і площинність масиву магнітів.
Крім того, технологія намагнічування масиву Halbach також складна. Відповідно до традиційної технології, різні типи масивів Halbach переважно попередньо намагнічуються, а потім збираються під час використання. Однак через мінливі напрямки сил між постійними магнітами масиву постійних магнітів Halbach і високу точність складання постійні магніти після попереднього намагнічування є Магніти часто потребують спеціальних прес-форм під час складання. Незважаючи на те, що загальна технологія намагнічення має такі переваги, як підвищення ефективності намагнічування, зниження витрат на енергію та зниження ризиків збирання, вона все ще знаходиться на стадії дослідження через технічні труднощі. Основна частина ринку все ще виробляється шляхом попереднього намагнічування та подальшого складання.
3. Переваги прецизійного масиву Хальбаха від Hangzhou Magnetic Technology
3.1. Висока питома потужність
Прецизійна матриця Halbach від Hangzhou Magnet power Technology має значні переваги в щільності потужності. Воно накладає паралельне магнітне поле та радіальне магнітне поле, значно збільшуючи силу магнітного поля з іншого боку. Ця функція може ефективно зменшити розмір двигуна та збільшити щільність потужності. У порівнянні з традиційною архітектурою двигуна з постійними магнітами, Hangzhou Magnet Technology використовує точну технологію масиву Halbach для досягнення мініатюризації двигуна при тій самій вихідній потужності, заощаджуючи місце для різних сценаріїв застосування та покращуючи ефективність використання енергії.
3.2. Статор і ротор не потребують жолоба
У традиційних двигунах з постійними магнітами, через неминучу присутність гармонік у магнітному полі повітряного проміжку, зазвичай необхідно використовувати рампи на структурах статора та ротора, щоб послабити їх вплив. Точне магнітне поле з повітряним зазором масиву Halbach компанії Hangzhou Magnet power Technology має високий ступінь синусоїдального розподілу магнітного поля та малий вміст гармонік. Це усуває потребу в перекосах статора та ротора, що не тільки спрощує конструкцію двигуна, зменшує складність виготовлення та вартість, але також покращує робочу стабільність та надійність двигуна.
3.3. Ротор може бути виготовлений з неосновних матеріалів
Ефект самозахисту прецизійної матриці Halbach генерує одностороннє магнітне поле, яке забезпечує більше простору для вибору матеріалів ротора. Hangzhou Magnet Technology повною мірою використовує цю перевагу та може вибрати неосновні матеріали як матеріал ротора, що зменшує момент інерції та покращує швидкість реакції двигуна. Це особливо важливо для прикладних сценаріїв, які вимагають частих запусків і зупинок і швидкого регулювання швидкості, таких як автоматизовані виробничі лінії, роботи та інші галузі.
3.4. Високий коефіцієнт використання постійних магнітів
Прецизійний масив Halbach від Hangzhou Magnet power Technology використовує спрямовану намагніченість для досягнення вищої робочої точки, яка зазвичай перевищує 0,9, що значно покращує коефіцієнт використання постійних магнітів. Це означає, що з такою ж кількістю магнітів можна створити сильніше магнітне поле та покращити продуктивність двигуна. Водночас це також зменшує залежність від рідкісних ресурсів, знижує витрати та відповідає вимогам сталого розвитку.
3.5. Можна використовувати зосереджену обмотку
Завдяки високому синусоїдальному розподілу магнітного поля прецизійної матриці Halbeck і малому впливу гармонійного магнітного поля Hangzhou Magnet power Technology може використовувати зосереджені обмотки. Концентровані обмотки мають вищу ефективність і менші втрати, ніж розподілені обмотки, що використовуються в традиційних двигунах з постійними магнітами. Крім того, зосереджена обмотка також може зменшити розмір і вагу двигуна, збільшити щільність потужності та надати більше можливостей для мініатюризації та полегшення двигуна.
4. Команда R&D
Hangzhou Magnet power Technology має професійну та ефективну команду досліджень і розробок, яка забезпечує потужну підтримку компанії у застосуванні та інноваціях прецизійної технології масивів Halbach.
Члени команди походять з різних професійних сфер і мають багату технічну освіту та досвід. Деякі з них мають ступінь доктора й магістра в галузі електротехніки, магнетизму, матеріалознавства та інших суміжних спеціальностей, а також мають понад 20 років досвіду роботи в галузі досліджень і розробок двигунів, дизайну магнітів, виробничих процесів та інших галузей. Багаторічний досвід дозволяє їм швидко розуміти та вирішувати складні технічні проблеми. У майбутньому команда продовжить досліджувати різні сфери застосування та нові напрямки розвитку прецизійної технології масивів Halbach.
Час публікації: 26 листопада 2024 р
