摘要：针对混合磁轴承传统偏置永磁结构永磁体承载能力不高、涡流损耗较大等问题,提出一种2极3段式halbach磁环阵列型偏置磁场结构,运用ANSYS Electronics Desktop软件建立其2D、3D有限元仿真模型,仿真结果表明其单边聚磁效果明显增强。进一步研究了极弧系数、磁化夹角、主副磁极拓扑结构等关键设计参数对halbach混合径向磁轴承磁悬浮力的影响规律,给出了提高永磁体利用效率、降低涡流损耗的参数设计方法。

摘要：基于印制电路板(PCB)技术的盘式永磁电机(AFPMM)提出一种新型halbach阵列的转子结构,该阵列结构简单、易于优化。运用矢量磁位法对新型转子产生的空载气隙磁密进行解析推导,获得关于气隙磁场的数学模型。基于该模型,保持永磁体总用量不变,以永磁体极弧系数比和径向长度比作为优化变量,气隙磁密基波幅值和谐波畸变率作为优化目标,确立最优转子结构参数。三维有限元仿真结果表明,解析法所得的气隙磁密波形与有限元法基本一致,验证了所提出解析模型的合理性。与传统halbach阵列相比,新型halbach阵列气隙磁密基波幅值提升了10.3%,同时谐波畸变率由19.8%降至4.8%,优化效果明显,可以有效降低高频工况下电机的涡流损耗、提升电机效率。最后制造一台样机进行相关实验测试,验证了解析和仿真分析的正确性,对PCB定子AFPMM的设计具有一定参考价值。

摘要：针对电磁超声换能器(EMAT)激发的Lamb波存在多模态和换能效率低的问题,提出一种基于halbach阵列的电磁超声换能器设计,其永磁体磁极方向按照halbach阵列排布。与传统EMAT单一磁铁对比,相同尺寸下halbach阵列产生的静磁场强度有明显提高。为提高Lamb波单一A0模态的信号幅值,对换能器曲折线圈和磁铁阵列参数进行优化。通过理论分析和二维有限元仿真,结果表明,halbach阵列的换能器最大磁通密度、磁通密度x分量和y分量分别是传统型的2倍,halbach阵列换能器激发的Lamb波在铝板表面处位移是传统型的8.8倍。

摘要：为解决储罐爬壁机器人永磁吸附效率低的问题,设计了基于halbach阵列的永磁吸附装置,并对吸附装置的结构参数进行了优化分析。首先,根据吸附单元实际运用中的漏磁问题,通过增加轭磁铁来减少漏磁;其次,基于halbach阵列永磁体充磁方向特性,对两种不同排列方式的吸附装置进行仿真对比分析,选择在相同变量下吸附力更大的排列方式;最后,通过控制变量的方法对吸附装置结构参数进行优化分析。仿真表明:优化后的单位体积吸附力提升了21.2%,达到了5.19 N·cm^(-3),提高了磁能利用率。

摘要：精确计算气隙磁场是分析与设计复合电机的关键,该文运用二维解析法计算halbach阵列磁力变速永磁无刷电机气隙磁场。根据磁力变速永磁无刷电机的结构特点,分别建立磁力齿轮和永磁无刷电机两部件解析模型;求解场域主要有内中外三层气隙、内外双转子永磁体区域和内外双定子槽区域,每个子区域的求解方程通过边界连续条件建立联系。计算得到各子区域的矢量磁位磁通解析式,计算电机磁场、齿槽转矩、反电动势和电磁转矩;制作样机并搭建控制系统试验平台,进行空载和负载试验测试。解析计算波形和试验样机测试波形对比,结果一致,证明了该方法的正确性和有效性。

摘要：为了提高板式电涡流阻尼单元的耗能效率,在板式电涡流阻尼单元中引入了halbach永磁阵列,并开展了参数分析和优化设计研究。首先制作了一个halbach阵列板式电涡流阻尼单元,并通过试验验证了采用三维电磁有限元分析计算其阻尼系数的可靠性。然后基于三维电磁有限元分析方法,研究了永磁体厚度、磁极数、磁极对数、极长比及永磁体背铁对halbach阵列板式电涡流阻尼单元阻尼系数的影响。最后提出了二维电磁有限元分析与MATLAB遗传算法相结合的板式电涡流阻尼单元永磁阵列参数优化方法,并通过算例分别对有背铁halbach阵列、无背铁halbach阵列、垂向极化阵列和纵向极化阵列等4种方案进行了优化设计。研究结果表明:在一定范围内增加永磁体厚度能显著提高halbach阵列板式电涡流阻尼单元的阻尼系数;在永磁体阵列总长度不变的情况下,阻尼系数随着halbach阵列磁极数量的增大而增大,但增速逐渐减慢;设置永磁体背铁可提高halbach阵列板式电涡流阻尼单元的阻尼系数,但永磁体厚度较大或磁极数较多时,其影响逐渐减弱;存在最优极长比使阻尼系数最大,其中有背铁时约为0.65,无背铁时约为0.5。针对优化设计算例,从耗能能力来看,有永磁体背铁的halbach阵列大于垂向极化永磁体阵列大于无永磁体背铁的halbach阵列大于纵向极化永磁体阵列;通过参数优化,可大幅提升板式电涡流阻尼单元的耗能能力。

摘要：直驱式同心式磁力齿轮在低速大转矩领域有广泛的应用前景。为获得较正弦分布气隙磁场,所用永磁体采用halbach阵列充磁,用二维全局解析法计算同心式磁力齿轮磁场分布;分析了调磁环铁心宽度、调磁环高度及外转子轭部厚度等参数与磁力齿轮最大静态转矩之间的关系。磁场全局解析法计算结果与有限元分析结果一致性较好,验证了解析模型的正确性;根据参数分析结果,制作了一台内转子4对极、外转子17对极的halbach阵列同心式磁力齿轮样机,样机试验结果表明,合理选择结构参数可以提高磁力齿轮的转矩密度,对磁力齿轮的设计提供一种有益参考。

摘要：采用二维全局解析法计算halbach阵列同心式磁力齿轮气隙磁场。求解场域划分为内外转子永磁体、内外两层气隙和调磁定子的槽形区域,3类子区域的拉普拉斯方程和泊松方程通过边界连续条件建立联系。得到内外两层气隙区域的矢量磁位磁通密度解析表达式,有利于方便、快速、精确地计算任意转子位置的电磁转矩。气隙磁场波形与二维有限元法计算波形较吻合。与径向充磁相比,halbach阵列充磁方式所得转矩更大,且更接近正弦。运用Matlab优化工具箱中的遗传算法对halbach阵列同心式磁力齿轮某些参数进行优化,试验结果表明计算值与测量值较为一致,证明了所提方法的正确性和有效性。

摘要：为提高磁力泵磁力联轴器的传动转矩,对halbach阵列的特点和制造方法进行阐述,并分析了halbach阵列的磁场分布情况及磁体的磁化规律.基于ANSYS求解磁传动转矩的基本原理,应用ANSYS软件对24极式halbach型磁力联轴器的气隙磁场进行有限元分析,研究转角差、气隙厚度、永磁体厚度以及轭铁厚度对磁力联轴器传动转矩的影响.计算结果表明:halbach型磁力联轴器的传动转矩随转角差呈正弦周期性变化,且在转角差为磁极张角一半时取得最大值;在满足结构要求的前提下应尽量减小工作气隙厚度以提高其传动转矩;随着永磁体厚度的增大,其传动转矩值变化较大且在使用较大尺寸永磁体时更能充分体现halbach阵列的单边聚磁特性;随着轭铁厚度的增大,传动转矩呈下降趋势但影响很小,因此,在设计halbach型磁力联轴器时可以取消轭铁结构以降低转动惯量,从而增强联轴器的传动性能.

摘要：柴油机是舰艇三大噪声源中机械噪声的主要贡献者,控制柴油机传往甲板或壳体的振动意义重大。该文基于halbach阵列研制的新型作动器用于控制柴油机的低频振动传递。首先基于MATLAB平台利用实测数据对LMS算法中的滤波器系数和步长进行优化选择,然后通过实验验证了该作动器和所设计控制器的有效性。结果表明使用低频线谱自适应控制策略以后,基座和甲板振动在控制作用频率上均得到抑制,取得7dB左右的控制效果。