基于Halbach永磁阵列,提出一种优化有限体积下吸附结构磁路的方法。针对船舶壁面维修保养机器人功能单一的问题,介绍一种模块化多功能船舶壁面维修保养机器人,包括清洗模块、除锈模块、喷漆模块,着重对运动机构的吸附结构进行优化分析。研究平面形Halbach永磁阵列对吸附力的影响。通过正交试验分析平面永磁阵列的不同参数(N、n、ε_(1)、ε_(2)、h、h_(1))对吸附力的主次影响,并选定最优方案。试验结果表明:永磁阵列的高度一定时,不宜增加轭铁;永磁阵列的长L≤55 mm时,参数N应取值{2,3};宽W≤20 mm时,n应取值{1,2};ε_(1)和ε;的取值受到N、n、h的影响。

针对传统磁吸附攀爬机器人攀附力较小、带载能力差的问题,研究高攀附力/自重比磁吸附履带式攀附机构的设计与制造方法。提出一种新型磁吸附履带结构设计方案,研制攀附机构样机并进行性能测试研究。基于ANSYS有限元分析,对比分析4种Halbach磁铁阵列单元的最佳组合模式,实现了轻量化设计的攀附机构,有效提高了磁铁阵列单元的吸附力与自重比。为了实现磁铁阵列在攀爬机器人系统中的应用,融合链条传动和同步带传动方式,设计一种履带式攀附机构,并将它用于磁吸附攀爬机器人系统,完成了垂直攀爬和倒置攀爬运动,最大吸附力/自重比可达2.54。

为改善传统减压阀中机械弹簧应力松弛和疲劳断裂等问题,提出一种基于Halbach阵列磁弹簧的直动式减压阀。利用Maxwell对Halbach阵列磁弹簧进行磁力仿真,设计出满足减压阀性能要求且铁磁耗材较低的Halbach阵列。利用AMESim软件仿真分析静态压力-流量特性与动态阶跃响应特性对Halbach阵列磁弹簧减压阀与机械弹簧直动式减压阀的影响规律。结果表明:相较于同规格机械弹簧直动式减压阀,Halbach阵列磁弹簧减压阀压力-流量曲线更平缓,即入口流量相同的情况下,磁弹

软磁复合材料（SMC）具有良好的高频电磁特性,应用于高速电动机中可减小铁心损耗,提高电机效率。开发了一款电动工具用高速电机,电机的定子铁心采用软磁复合材料整体加工成型,以减小电机高速运转时的铁心损耗;为减小转子轭部长度,减轻转子重量,电机转子永磁体采用HALBACH阵列,在缩短转子铁轭长度的同时有效地增强了磁场强度,提高了电机的功率密度。通过有限元分析,对电机的电磁场进行了数值计算,并制作了样机进行了试验验证,成功地将该电机应用于电动打草机中,测试结果证明了上述分析的正确性。

针对常规电液比例阀在响应时间和响应速度等性能上的不足，设计了一种超高速电液比例阀，并且提出了8片瓦型有气隙Halbach磁化阵列型动圈式电-机械转换器。通过力特性分析，建立了超高速电液比例阀的动态数学模型，并对其动态性能进行了仿真研究。结果表明：仿真频宽达到395Hz／-3dB，465Hz／-90°，响应时间为0．0024s，而实验频宽达到300Hz／-3dB，响应时间为0．004 s,与仿真结果基本吻合。