Halbach阵列

摘要： 为了研究不同控制方法下永磁电磁混合Halbach阵列的电动悬浮稳定性,首先,利用电磁场理论对系统悬浮力2D解析式进行了推导,并搭建有限元模型对其进行了验证;其次,建立了系统垂向动力学模型,设计了基于气隙反馈的定气隙PID控制器和变气隙PID控制器;最后,仿真分析了系统受到外界扰动时的悬浮气隙及线圈电流波形.研究结果表明:当系统受到1 mm轨道沉降扰动时,两种控制器均能使系统稳定运行于额定状态,且动态过程一致;当系统受到±1000 N扰动力作用时,定气隙PID控制器可使系统稳定悬浮于额定气隙30 mm位置,且稳态线圈电流分别为2.12 A/mm^(2)和−2.17 A/mm^(2),变气隙PID控制器则使系统分别稳定悬浮于28.5 mm及31.6 mm位置,且稳态线圈电流均为0.

摘要： 为提高电机气隙磁密的正弦度以提升电机的性能,将Halbach阵列应用于直驱式外转子永磁同步风力发电机。设计了一台1.2 MW直驱式永磁同步风力发电机,通过有限元法对比分析了不同Halbach充磁阵列和传统径向充磁阵列电机的气隙磁密及感应电势波形,仿真结果显示45度Halbach永磁阵列永磁电机的气隙磁密波形和感应电势波形的正弦度最高且谐波含量最低,发电效果最佳。针对45度Halbach阵列永磁同步风力发电机进行了温度场仿真,结果表明,电机不存在局部过热情况,设计的Halbach阵列永磁同步风力发电机能够稳定运行。

摘要： 设计了一种应用于电动汽车直驱系统的双边Halbach交替极永磁游标电机,以提高电机输出性能为目标,利用二维有限元法对电机内、外定子调制齿尺寸,转子内、外侧永磁体阵列错位角度及磁极尺寸等关键技术参数进行优化,分析了电机的电磁性能,并将其与传统永磁游标电机进行了比较。结果表明:双边Halbach永磁体阵列错位一定角度后,能有效降低齿槽转矩及转矩脉动;与传统游标电机相比,该电机在永磁体利用率、平均输出转矩及转矩波动方面具有显著优势,综合性能较优,更适用于新能源电动汽车直驱系统。

摘要： 为减少爬柱机器人磁吸附装置所占空间及机器人的重量,基于Halbach永磁阵列提出一种双层上下对顶式磁路设计模型。采用1块永磁铁(2 cm×4 cm×1 cm),并将其沿厚度方向平分,上方半块永磁铁磁化方向是从上到下为N到S极,下方半块永磁铁在长度方向再分别平分为5片、10片、15片、20片、25片、30片、35片,并对各组分片采用Halbach阵列排布,构成7种排列模型。通过Ansoft软件对这7种排列模型进行磁吸附力仿真分析,进而确定最佳分片数目及Halbach阵列排布。仿真结果说明:在同等的永磁铁体积下,下方分为15片永磁铁块并呈三个Halbach阵列连续排布时,磁吸附力最大为551.58 N,是1整块永磁铁磁吸附力(166.17 N)的约3.5倍。以此为依据进行爬柱机器人样机设计,能有效控制机器人的体积和重量。

摘要： 为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在此基础上,采用有限差分法计算液膜力,与磁斥力叠加得到轴承总承载力,并分析其随轴承间隙的变化规律。研究结果表明:与传统的轴向、径向单一充磁对比,Halbach充磁的磁路方案磁力更大;新型的非完整式磁布置方式比传统的对称布置方案在竖直间隙为0.05 mm时提高磁力17倍,在竖直间隙为0.3 mm时提高磁力40倍;当轴颈与轴承孔间隙大于2.025 mm时,磁力占主导,可用于低速时脱开摩擦副,减少接触摩擦磨损;当轴颈与轴承孔间隙小于2.0216 mm时,水膜力逐渐增大,磁力起到减载作用;在工作间隙下,水膜力刚度系数比磁力刚度系数大2~3个数量级。磁液双浮轴承为提高纯磁轴承的稳定性提供了新的解决思路。

摘要： 为解决传统径向永磁联轴器的转矩性能较低和漏磁通较多的问题,提出了一种新型的交替极Halbach径向永磁联轴器。采用数值分析方法与传统径向永磁联轴器的磁场性能进行了对比分析,验证了所提结构的合理性,再对影响传动特性的结构参数进行了深入探究,为该类型永磁联轴器的结构优化设计奠定了基础。

摘要： 随着核磁共振技术(NMR)的不断发展,其应用范围越来越广泛,涉及复合绝缘子老化检测、石油勘测、医疗诊断等领域。在核磁共振技术中,建立高磁感应强度和高均匀度的静态磁场对于提高检测信号信噪比具有重要的作用。目前,采用永磁体建立静态磁场是常用的方法,但是高磁感应强度的永磁体体积较大,应用场景受到了极大限制。为了让核磁共振技术进一步扩大运用领域,一款使用更便捷、性能更优良的永磁体就必不可少。为此研究了一种通过Halbach阵列构成的永磁体,其磁感应强度可达到1.2 T,磁场均匀度在10 ppm以内,占用空间较小且易携带,为核磁共振技术运用到更多领域提供了前期准备。

摘要： 介绍了中速磁悬浮列车牵引需求分析,选定直线电机类型及设计方案.通过建立面电流模型,给出中速磁悬浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的具体参数设计.再通过分析不同极距、不同尺寸边长、端部效应对电机推力的影响,初步验证电机尺寸参数的合理性.最后通过牵引仿真计算和模型车牵引试验结果论证该电机满足列车牵引需求,为今后中速磁悬浮列车直线电机的设计及制造提供可参考性资料具有重大意义.

摘要： 常规磁悬浮带式输送机采用永磁体和电磁铁组合的电磁结构,在磁悬浮支承力需求较高的工况条件下具有易发热、电流损耗大等问题.为解决该问题,提出了一种基于Halbach阵列的电磁结构.以电磁结构磁感应强度最大为目标函数,以电磁结构尺寸和磁感应强度分布范围为约束条件,建立了电磁结构优化数学模型.针对教与学优化(TLBO)算法用于求解电磁结构优化数学模型时容易陷入局部最优的问题,提出了一种改进的TLBO算法,该算法通过筛选引入新种群及改进教学阶段和互学阶段的学习方式,增强种群的多样性和搜索能力.测试结果表明,改进的TLBO算法的准确性和稳定性均优于标准TLBO算法.采用改进的TLBO算法对磁悬浮带式输送机电磁结构优化数学模型进行求解,得到最优电磁结构参数:Halbach阵列中单个永磁体高7 mm、宽9 mm,永磁体块数为7.实验结果表明,相同尺寸条件下,基于Halbach阵列的电磁结构最大磁感应强度相对基于永磁体的电磁结构提高了47.69％.

摘要： 采用预磁化粉料制备、多脉冲磁场取向干法成型技术,研制高性能烧结铁氧体外转子极异方性多极磁环,对粉料制备、磁场取向成型、烧结、磨制、多极充磁及检测过程进行论述.结果表明,所制得的外径72 mm,内径60 mm,高度50 mm的10极外转子多极磁环工作面磁通密度分布波形呈良好正弦性,峰值平均值大于0.195 T.

摘要： 等效磁路法是EMS型磁悬浮轴承的主要研究方法,然而在大气隙的情况下这种方法的很多假设是不成立的,磁悬浮轴承在大型设备中的应用受到限制.EDS型轴向磁悬浮轴承在高速情况下利用永磁体和导体板之间的排斥力提供轴向支承,适用于大气隙、高线速度的场合.为便于加工、计算和仿真,采用直线型Halbach阵列,分析永磁Halbach阵列的磁场分布,为承载力的计算提供依据;通过改变悬浮气隙来计算悬浮力,从而得到了承载力与气隙的关系曲线以及承载能力,验证了EDS型轴向磁悬浮轴承的可行性;最后利用ANSYS Maxwell电磁分析软件进行仿真,对理论计算的结果进行了验证.

摘要： 等效磁路法是EMS型磁悬浮轴承的主要研究方法,然而在大气隙的情况下这种方法的很多假设是不成立的,磁悬浮轴承在大型设备中的应用受到限制.EDS型轴向磁悬浮轴承在高速情况下利用永磁体和导体板之间的排斥力提供轴向支承,适用于大气隙、高线速度的场合.为便于加工、计算和仿真,采用直线型Halbach阵列,分析永磁Halbach阵列的磁场分布,为承载力的计算提供依据;通过改变悬浮气隙来计算悬浮力,从而得到了承载力与气隙的关系曲线以及承载能力,验证了EDS型轴向磁悬浮轴承的可行性;最后利用ANSYS Maxwell电磁分析软件进行仿真,对理论计算的结果进行了验证.

摘要： 等效磁路法是EMS型磁悬浮轴承的主要研究方法,然而在大气隙的情况下这种方法的很多假设是不成立的,磁悬浮轴承在大型设备中的应用受到限制.EDS型轴向磁悬浮轴承在高速情况下利用永磁体和导体板之间的排斥力提供轴向支承,适用于大气隙、高线速度的场合.为便于加工、计算和仿真,采用直线型Halbach阵列,分析永磁Halbach阵列的磁场分布,为承载力的计算提供依据;通过改变悬浮气隙来计算悬浮力,从而得到了承载力与气隙的关系曲线以及承载能力,验证了EDS型轴向磁悬浮轴承的可行性;最后利用ANSYS Maxwell电磁分析软件进行仿真,对理论计算的结果进行了验证.

摘要： 等效磁路法是EMS型磁悬浮轴承的主要研究方法,然而在大气隙的情况下这种方法的很多假设是不成立的,磁悬浮轴承在大型设备中的应用受到限制.EDS型轴向磁悬浮轴承在高速情况下利用永磁体和导体板之间的排斥力提供轴向支承,适用于大气隙、高线速度的场合.为便于加工、计算和仿真,采用直线型Halbach阵列,分析永磁Halbach阵列的磁场分布,为承载力的计算提供依据;通过改变悬浮气隙来计算悬浮力,从而得到了承载力与气隙的关系曲线以及承载能力,验证了EDS型轴向磁悬浮轴承的可行性;最后利用ANSYS Maxwell电磁分析软件进行仿真,对理论计算的结果进行了验证.

摘要： 以一台外转子三相Halbach永磁电机为例,采用Taguchi稳健性设计方法对其进行优化设计,即以气隙长度、永磁体厚度、每极磁块数、磁块间隙宽度及定子槽口宽为优化变量,以气隙磁密幅值最大和谐波畸变率最小为优化目标,通过设计五因素四水平正交试验,并对试验结果进行统计学对比分析,最终确定了最佳参数组合,获得电机优化设计方案,改善了气隙磁场分布,为电机输出性能提升提供了可能性.

摘要： 以一台外转子三相Halbach永磁电机为例,采用Taguchi稳健性设计方法对其进行优化设计,即以气隙长度、永磁体厚度、每极磁块数、磁块间隙宽度及定子槽口宽为优化变量,以气隙磁密幅值最大和谐波畸变率最小为优化目标,通过设计五因素四水平正交试验,并对试验结果进行统计学对比分析,最终确定了最佳参数组合,获得电机优化设计方案,改善了气隙磁场分布,为电机输出性能提升提供了可能性.

摘要： 以一台外转子三相Halbach永磁电机为例,采用Taguchi稳健性设计方法对其进行优化设计,即以气隙长度、永磁体厚度、每极磁块数、磁块间隙宽度及定子槽口宽为优化变量,以气隙磁密幅值最大和谐波畸变率最小为优化目标,通过设计五因素四水平正交试验,并对试验结果进行统计学对比分析,最终确定了最佳参数组合,获得电机优化设计方案,改善了气隙磁场分布,为电机输出性能提升提供了可能性.

摘要： 以一台外转子三相Halbach永磁电机为例,采用Taguchi稳健性设计方法对其进行优化设计,即以气隙长度、永磁体厚度、每极磁块数、磁块间隙宽度及定子槽口宽为优化变量,以气隙磁密幅值最大和谐波畸变率最小为优化目标,通过设计五因素四水平正交试验,并对试验结果进行统计学对比分析,最终确定了最佳参数组合,获得电机优化设计方案,改善了气隙磁场分布,为电机输出性能提升提供了可能性.

摘要： 永磁体系统是高功率微波源常用的引导磁场系统之一,永磁包装器件具有结构紧凑、系统效率高且能够重频运行的优点.以Halbach阵列结构为基础开展了用于高功率微波相对论返波管振荡器的永磁体的理论设计和试制.利用有限元法,通过选择高性能的永磁材料,调整磁钢的充磁方向、排列方式和尺寸,设计了磁场强度0.98T可用于返波管振荡器的永磁体,分析了永磁体制作过程中磁钢性能和磁钢装配误差对磁场强度和环向均匀性的影响;采用PIC方法,开展了永磁体与返波管振荡器的一体化设计,器件输出功率超过1GW,满足了器件对磁场强度和位型的要求.对设计的永磁体进行了试制和测试:磁钢牌号N50M,内孔直径50mm,均匀区长110mm,最大场强0.90T,均匀区场强0.88T,重量约306kg.与设计值相比,均匀区场强减小约5.5％,环向均匀性优于2％.

摘要： 永磁体系统是高功率微波源常用的引导磁场系统之一,永磁包装器件具有结构紧凑、系统效率高且能够重频运行的优点.以Halbach阵列结构为基础开展了用于高功率微波相对论返波管振荡器的永磁体的理论设计和试制.利用有限元法,通过选择高性能的永磁材料,调整磁钢的充磁方向、排列方式和尺寸,设计了磁场强度0.98T可用于返波管振荡器的永磁体,分析了永磁体制作过程中磁钢性能和磁钢装配误差对磁场强度和环向均匀性的影响;采用PIC方法,开展了永磁体与返波管振荡器的一体化设计,器件输出功率超过1GW,满足了器件对磁场强度和位型的要求.对设计的永磁体进行了试制和测试:磁钢牌号N50M,内孔直径50mm,均匀区长110mm,最大场强0.90T,均匀区场强0.88T,重量约306kg.与设计值相比,均匀区场强减小约5.5％,环向均匀性优于2％.

摘要： 本发明提供了一种磁场可调的Halbach阵列装置，包括：若干个并列排布的磁极，磁极包括固定磁极和可调磁极；在磁极的上方设置有轭铁；可调磁极可绕自身轴线转动，可调磁极包括可旋转永磁体与包裹在可旋转永磁体外的磁性材料。本申请基于经典Halbach阵列，通过将部分或全部永磁体设计成可旋转结构，并设计不同旋转方案，实现磁场大小和方向的调节及外特性的改变，使Halbach阵列的适用范围更加广泛。

摘要： 一种具有凸型Halbach阵列和Spoke结构的磁力齿轮，由内至外依次包括内转子、调磁环及外转子，在内转子与调磁环之间设有内层气隙，在调磁环与外转子之间设有外层气隙；所述外转子包括交错设置的外转子永磁体和外转子轭铁，在外转子轭铁的内侧嵌设有额外永磁体。本发明提供一种具有凸型Halbach阵列和Spoke结构的磁力齿轮，通过改变永磁体的拓扑结构和充磁方式、磁力齿轮转子铁轭开槽的结构，实现高转矩密度，同时减小磁齿轮的质量。

摘要： 本发明公开了一种平面线圈环状Halbach磁阵列扬声器，该扬声器包括：振动膜、音圈和环状磁体；所述环状磁体由同轴布置的两个环状Halbach磁阵列构成，所述环状Halbach磁阵列在其内腔中形成单一方向的磁场，且两个所述环状Halbach磁阵列形成的磁场的方向相反；所述音圈包括垂直于磁场方向设置的线圈，所述线圈为平面线圈，且所述线圈的上端和下端分别位于两个所述环状Halbach磁阵列的磁场中，所述线圈用于带动所述振动膜振动发声。该扬声器的磁系统采用环状Halbach磁阵列，磁场集中，不需要设计导磁板或T铁，磁感应强度高，可以提高扬声器灵敏度；该扬声器的音圈采用平面线圈，制作简单，组装方便。

摘要： 本发明公开了一种用于永磁电机的任意块对称型Halbach阵列，所述Halbach阵列分为每极奇数块和每极偶数块两种结构。奇数块Halbach阵列中每极由一块主磁极永磁体(5)和以主磁极永磁体中心线为对称轴依次对称的若干辅助磁极永磁体(6)组成，偶数块Halbach阵列中除了上述永磁体外，还具有一块切向充磁永磁体(7)，且两种结构中都存在极间隔断(8)。本发明的Halbach阵列结构在适当的永磁体宽度和充磁角度的组合下，可提高气隙磁密基波幅值和正弦度，从而提高电机的功率密度，降低电机的转矩脉动；极间隔断能减少永磁体的使用量，降低成本，也利于永磁体的定位安装。

摘要： 本发明公开了一种基于双层两段不等宽Halbach阵列的混合式永磁涡流调速器，涉及永磁涡流调速器相关技术领域，包括与电机连接的输入轴，所述输入轴通过平键与传动板连接，所述传动板通过传动销钉与永磁体固定筒连接，所述永磁体固定筒通过螺栓与永磁体固定盘连接，所述永磁体固定筒和永磁体固定盘上布置双层两段不等宽Halbach阵列，所述永磁涡流调速器还包括与输出轴连接的输出法兰，所述输出法兰与导体固定筒连接。本发明通过将永磁体阵列由传统径向或轴向阵列改善为双层两段不等宽Halbach阵列，并利用筒、盘混合式结构和螺旋导轨、限位滑块机构，解决了现有永磁涡流调速器存在的永磁体利用率低、传动平稳性差、传动转矩小，以及调速精度差等问题。

摘要： 本发明公开了一种利用Halbach永磁阵列实现生物质热解油增产提质的方法，属于生物质热解领域，首次将工程上的Halbach磁场阵列应用于生物质热解过程，在有限空间内营造更大更均匀的磁场，有利于加速升温、促进热解，实现热解产物定向调控，达到生物油产率提高、粘度降低、品质提升的目的。该方法减少了催化剂成本，避免了催化剂结焦分离的繁琐步骤，简单经济，有益于生物质热解工艺优化和生物燃料提质，对优化能源结构具有重要意义。

摘要： 本发明公开了一种优化半插入双层三段Halbach阵列永磁电机的方法。通过半插入双层三段Halbach阵列内外层磁极磁化角度与中心永磁极弧系数，达到获取最优气隙磁密的方法。转子与对应的定子配合构成具有内外层磁极最优边磁磁化角度与中心永磁极弧系数的半插入双层三段Halbach阵列永磁电机。本发明可以提高插入式永磁电机的无槽径向气隙磁密基波幅值，从而在相同的体积和成本下，可以提高输出转矩，因此可提高该类电机的转矩密度和功率密度，同样适用于无转子铁心电机和外转子电机。

摘要： 本发明公开了一种Halbach阵列全超导同步电机转子结构，包括超导直流励磁线圈、转子铁芯，转轴和辅助铜线圈，所述的转子铁芯包括两类极靴，一类为T型极靴，一类为H型极靴，且两类极靴沿转子铁芯周向依次排列，本发明的有益效果是：本发明通过在电机励磁线圈之间设置一组铜导体线圈，并通过连接方式使得相邻充磁线圈产生方向相反的切向磁场，与转子励磁线圈所产生的径向磁场共同实现超导转子系统Halbach阵列磁场特征；Halbach阵列不仅能够加强气隙侧磁场强度，进一步提高电机磁负荷，也能够优化气隙磁场分布，使其更接近正弦分布，进而提高超导电机运行稳定性。

摘要： 一种Halbach阵列永磁电机转子，所述转子包括：转子支撑部件、第一永磁体阵列和第二永磁体阵列；所述第一永磁体阵列包含多个截面形状相同的第一永磁体；所述第二永磁体阵列包含多个截面形状相同的第二永磁体；所述第一永磁体阵列与所述第二永磁体阵列在所述转子支撑部件上相互交错间隔排列，形成Halbach阵列；所述转子支撑部件包含转子轭部及多个支撑固定部；每个所述第一永磁体包含第一固定部及第二固定部，所述第一固定部与所述支撑固定部连接，用于固定所述第一永磁体；相邻两个所述第一永磁体的所述第二固定部之间形成空隙，所述第二永磁体设置于所述空隙之中，并与所述第一永磁体形成自锁结构。

摘要： 本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种直线型Halbach阵列永磁轨道。所述对到包括：不锈钢底座、第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体，所述第一永磁体均设置在不锈钢底座上方，每个所述第一永磁体的磁化方向相同，且均为水平方向；所述第二永磁体均设置在相邻两块所述第一永磁体之间，每块所述第二永磁体的磁化方向均设置为垂直方向，且相邻两块所述第二永磁体的磁化方向相反；所述第三永磁体设置在相邻两个所述第二永磁体之间，所述第三永磁体的磁化方向为水平方向，本实用新型通过将永磁轨道单块永磁体设置为特定的高度与宽度，增强所述永磁轨道的悬浮力，并且通过改变永磁体横截面积，还可以改变出最适合永磁轨道的永磁体排列方式。