0322 Масив Гальбаха, постійний магніт Хальбаха

2021-11-18 09:07

0322Машина Хальбаха — це структура розташування магнітів. Перш ніж зрозуміти цю структуру, давайте подивимося на розподіл лінії магнітного поля деяких поширених постійних магнітів.

Halbach Array 


З цієї картини неважко виявити, що напрямок розміщення та розташування магніту безпосередньо впливатимуть на розподіл силових ліній магнітного поля, тобто це вплине на форму розподілу магнітного поля навколо магніту.

 

 

 

Поняття масиву Хальбаха

Масив Хальбаха (постійний магніт Хальбаха) є різновидом магнітної структури. У 1979 році американський вчений Клаус Хальбах під час експерименту з прискоренням електронів відкрив цю особливу структуру постійного магніту і поступово вдосконалив її, а нарешті сформував т. зв."Гальбах"магніт. Це приблизно ідеальна структура в інженерії. Він використовує спеціальне розташування магнітних блоків для підвищення напруженості поля в напрямку одиниці. Мета полягає в тому, щоб використовувати найменшу кількість магнітів для створення найсильнішого магнітного поля.

Цей вид масиву повністю складається з рідкоземельних матеріалів з постійними магнітами. Розташувавши постійні магніти з різними напрямками намагнічування за певним правилом, магнітні силові лінії можна зосередити з одного боку магнітів, а силові лінії можна послабити з іншого боку, отримуючи тим самим ідеальне одностороннє магнітне поле. Це має велике значення в інженерії. Завдяки відмінним характеристикам розподілу магнітного поля, масиви Haierbek широко використовуються в промислових сферах, таких як ядерний магнітний резонанс, магнітна левітація та спеціальні двигуни з постійними магнітами.

Halbach Array

Ліворуч один магніт, всі північні полюси звернені вгору. З кольору видно, що сила магнітного поля розташована знизу і зверху магніту. Праворуч — масив Хальбаха. Магнітне поле у ​​верхній частині магніту відносно велике, тоді як знизу відносно слабке. (При цьому ж об’ємі напруженість магнітного поля сильної бічної поверхні магніту масиву Хальбаха становить приблизнов 2 рази (1,4 рази) більше, ніж у традиційного окремого магніту, особливо якщо товщина магніту становить 4-16 мм у напрямку намагнічування)

 

Найпоширенішим прикладом масиву Хальбаха може бути гнучка наклейка на холодильник. Ці тонкі м’які магніти зазвичай друкуються на холодильнику або на задній частині автомобіля. Незважаючи на те, що їх магнетизм дуже слабкий порівняно з NdFeB (всього 2%-3% міцності), вони мають низьку ціну та практичність роблять їх широко використовуються.

 

Форма і застосування масиву Хальбаха

Лінійний масив

Лінійний тип — це найосновніша композиція масиву Гальбаха. Цей магнітний масив можна розглядати як комбінацію радіальної решітки і тангенціальної решітки, як показано на малюнку нижче.

Halbach Array

Лінійні масиви Хальбаха в даний час в основному використовуються в лінійних двигунах. Принцип левітації магнітного потягу полягає в тому, що рухомий магніт взаємодіє з магнітним полем, створеним індукованим струмом у провіднику, щоб створити силу левітації, і в той же час він супроводжується магнітним опором. Підвищення плавучості та коефіцієнта опору є ключем до підвищення продуктивності системи левітації, яка вимагає ваги бортового магніту. Невелика вага, сильне магнітне поле, однорідне магнітне поле та висока надійність. Решітка Хальбаха встановлюється горизонтально в центрі кузова автомобіля і взаємодіє з обмоткою в центрі колії для створення рушійної сили, яка максимізує магнітне поле за допомогою невеликої кількості магнітів, а інша сторона має менше магнітних полів,

 

Круговий масив

Круговий масив Хальбаха можна розглядати як комбінацію лінійних масивів Гальбаха від кінця до кінця, щоб утворити круглу форму кільця.

 

Halbach Array

Halbach Array 

У двигуні з постійними магнітами двигун із постійними магнітами, що використовує структуру масиву Хальбаха, має магнітне поле повітряного зазору ближче до синусоїдального розподілу, ніж традиційний двигун із постійними магнітами. У випадку однакової кількості матеріалу з постійними магнітами двигун з постійними магнітами Halbach має більшу магнітну щільність повітряного зазору. Втрата заліза невелика. Крім того, кільцеві масиви Хальбаха також широко використовуються в постійних магнітних підшипниках, магнітному холодильному обладнанні та магнітно-резонансному обладнанні.

 

Виготовлення та спосіб виготовлення масиву Хальбаха

Метод 1: Відповідно до топології масиву, використовуйте магнітний клей, щоб з’єднати намагнічені сегменти магніту разом. Оскільки взаємне відштовхування між сегментами магніту дуже сильне, форму слід використовувати для затискання під час зчеплення. Цей метод має низьку ефективність виробництва, але його легше впроваджувати, і більше підходить для використання на етапі лабораторних досліджень.

 

Спосіб 2: спочатку використовуйте метод заповнення форми або прес-форму, щоб виготовити повний магніт, а потім намагнічувати в спеціальному пристосуванні. Структура масиву, оброблена цим методом, схожа на малюнок нижче. Цей метод має високу ефективність обробки та порівняння. Легко реалізувати масове виробництво. Однак необхідно спеціально сконструювати намагнічувальний пристрій і сформулювати процес намагнічування.

 Halbach Array

Спосіб 3: Використовуйте масив обмоток спеціальної форми, щоб реалізувати розподіл магнітного поля типу Гальбаха, як показано на малюнку нижче.

Halbach Array


Процес і ефект саморобного масиву Хальбаха в лабораторії

Отримати останню ціну? Ми відповімо якнайшвидше (протягом 12 годин)
This field is required
This field is required
Required and valid email address
This field is required
This field is required