Progettazione e disposizione dei circuiti magnetici nella tecnologia moderna

7 Febbraio 2025

Nella tecnologia moderna, la progettazione e la disposizione dei circuiti magnetici sono cruciali per le prestazioni dei dispositivi. Gli scenari applicativi sono diversi e complessi, rendendo difficile soddisfare i requisiti di utilizzo con un singolo magnete. Inoltre, quando i prezzi delle terre rare sono elevati, il volume e la quantità di magneti hanno un impatto significativo sui costi del prodotto. Pertanto, modificando la struttura del circuito magnetico per soddisfare diversi scenari di utilizzo, possiamo ridurre la quantità di magnete utilizzata, abbassando così i costi.

I circuiti magnetici comuni includono l'Halbach Array, il circuito magnetico multipolare, l'aggiunta di materiali magnetici, il concentratore di flusso, l'azionamento flessibile e il magnete monolaterale. Introduciamoli uno per uno:

1. Matrice di Halbach

L'Halbach Array è una speciale disposizione di magneti progettata per produrre il campo magnetico più forte con la minima quantità di materiale magnetico. Questa disposizione massimizza l'efficienza di utilizzo del campo magnetico e riduce al minimo la perdita di campo magnetico. I design ottimizzati degli anelli Halbach possono raggiungere una schermatura fino a 100% in aree non operative. Come mostrato, i circuiti magnetici convenzionali hanno linee di campo magnetico divergenti simmetriche, mentre gli array Halbach concentrano la maggior parte delle linee di campo magnetico nell'area operativa, migliorando così l'attrazione magnetica.

Esempi di applicazione:

·Treni a levitazione magnetica: nei sistemi a levitazione magnetica, tra i binari e i treni vengono utilizzati sistemi Halbach, che forniscono potenti forze di levitazione e propulsione.

·Apparecchiature per risonanza magnetica: utilizzate nell'imaging medico per formare un campo magnetico uniforme e ad alta intensità.

2. Circuito magnetico multipolare

I circuiti magnetici multipolari sono costituiti da più poli magnetici alternati. Ciò può creare forti campi magnetici in spazi relativamente piccoli, rendendoli adatti per dispositivi che richiedono elevata intensità di campo magnetico e precisione.

Rispetto ai normali magneti monopolari, i circuiti magnetici multipolari hanno linee di campo magnetico più concentrate, soprattutto all'aumentare del numero di poli. Esistono due tipi di circuiti magnetici multipolari: uno in cui un singolo magnete è magnetizzato multipolare e un altro in cui più magneti monopolari sono adsorbiti. La differenza principale sta nel costo, con funzionalità simili. I circuiti magnetici multipolari sono particolarmente vantaggiosi per l'attrazione a breve distanza.

Esempi di applicazione:

·Motori passo-passo: consentono un controllo preciso dell'angolo e una guida efficiente tramite circuiti magnetici multipolari.

·Motori lineari: garantiscono un movimento lineare fluido ed efficiente.

3. Aggiunta di materiali magnetici

Aggiungendo materiali ad alta permeabilità (come ferrite morbida o fogli di acciaio al silicio) al circuito magnetico, i percorsi del flusso magnetico possono essere guidati e migliorati in modo efficace, aumentando l'intensità e l'uniformità del campo magnetico.

Esempi di applicazione:

·Trasformatori: utilizzano materiali ad alta permeabilità nel nucleo per migliorare l'efficienza della conversione elettromagnetica.

·Motori: migliorano l'accoppiamento magnetico tra rotore e statore, ottimizzando le prestazioni del motore.

4. Concentratore di flusso

Le strutture dei concentratori di flusso utilizzano materiali magnetici appositamente sagomati e disposti per concentrare il flusso magnetico in un'area particolare, aumentando significativamente l'intensità del campo magnetico locale. I concentratori di flusso possono essere progettati in modo flessibile in base alle dimensioni dell'intercapedine d'aria per ottenere risultati ottimali, risparmiando efficacemente i magneti e distribuendo il campo magnetico uniformemente lungo il giogo. Tuttavia, hanno costi di assemblaggio più elevati.

Esempi di applicazione:

·Sensori magnetici: migliorano la sensibilità e la precisione dei sensori.

·Apparecchiature per prove non distruttive: forniscono campi magnetici locali ad alta intensità per rilevare difetti nei materiali.

5. Unità flessibile

I circuiti magnetici di azionamento flessibili sfruttano la flessibilità e la piegabilità dei materiali magnetici per ottenere una trasmissione senza contatto. Questo metodo di trasmissione è efficiente, senza attrito e a basso rumore.

Esempi di applicazione:

·Giunti robotici: garantiscono un controllo del movimento flessibile e preciso.

· Nastri trasportatori automatizzati: la trasmissione senza contatto riduce l'usura e le esigenze di manutenzione.

6. Magnete monofacciale

Le disposizioni dei magneti monolaterali concentrano il flusso magnetico su un lato del magnete, creando un'area con campo magnetico quasi assente sull'altro lato. Questa disposizione riduce la perdita di campo magnetico e migliora l'efficienza.

Esempi di applicazione:

· Morsetti magnetici: generano forza magnetica solo nelle aree richieste durante i processi di produzione e assemblaggio.

·Lavagne magnetiche: forniscono forza magnetica su un lato per fissare comodamente gli accessori magnetici.

Queste disposizioni di circuiti magnetici hanno ciascuna le proprie caratteristiche e scenari applicativi unici, svolgendo un ruolo cruciale nella tecnologia e nell'industria moderne. Scegliendo e progettando opportunamente le disposizioni di circuiti magnetici, possiamo migliorare significativamente le prestazioni e l'efficienza del dispositivo. Newland Magnetics ha una vasta esperienza e competenza nei materiali magnetici e nella progettazione di circuiti magnetici, dedicata a fornire soluzioni magnetiche di alta qualità per soddisfare varie esigenze applicative complesse.

Nelle applicazioni pratiche, diverse disposizioni di circuiti magnetici sono ottimizzate in base a requisiti specifici e richieste tecniche per ottenere le migliori prestazioni. Ciò non solo migliora l'efficienza dei dispositivi, ma guida anche lo sviluppo di settori correlati. Newland Magnetics continuerà a innovare e ricercare, fornendo ai clienti le soluzioni magnetiche più avanzate.