Матриця Halbach, постійний магніт Halbach
Матриця Halbach — це структура магнітного розташування. Перш ніж зрозуміти цю структуру, давайте подивимося на розподіл силових ліній магнітного поля деяких звичайних постійних магнітів.
З цього малюнка неважко зрозуміти, що напрямок розміщення та розташування магніту безпосередньо впливатиме на розподіл силових ліній магнітного поля, тобто впливатиме на форму розподілу магнітного поля навколо магніту.
Поняття масиву Гальбаха
Матриця Хальбаха (постійний магніт Хальбаха) є різновидом магнітної структури. У 1979 році американський вчений Клаус Гальбах відкрив цю особливу структуру постійного магніту під час експерименту з прискоренням електронів і поступово вдосконалював її, і нарешті сформував т.зв."Гальбах"магніт. Це приблизна ідеальна структура в техніці. Він використовує спеціальне розташування магнітних блоків для посилення напруженості поля в напрямку блоку. Мета полягає в тому, щоб використати найменшу кількість магнітів для створення найсильнішого магнітного поля.
Цей тип масиву повністю складається з рідкоземельних матеріалів постійного магніту. 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 таким чином ідеальне одностороннє магнітне поле. Це має велике значення в техніці. Матриці Haierbek із чудовими характеристиками розподілу магнітного поля широко використовуються в таких галузях промисловості, як ядерний магнітний резонанс, магнітна левітація та спеціальні двигуни з постійними магнітами.
Ліворуч один магніт, усі північні полюси якого спрямовані вгору. За кольором видно, що напруженість магнітного поля розташована в нижній і верхній частині магніту. Праворуч — масив Halbach. Магнітне поле у верхній частині магніту відносно високе, тоді як у нижній частині відносно слабке. (При такому самому об’ємі інтенсивність магнітного поля сильної бічної поверхні магніту масиву Гальбаха становить приблизно√У 2 рази (1,4 рази) більше, ніж у традиційного одного магніту, особливо коли товщина магніту становить 4-16 мм у напрямку намагнічування)
Найпоширенішим прикладом масиву Halbach може бути гнучка наклейка на холодильник. Ці тонкі м’які магніти зазвичай надруковані на холодильнику або на задній частині автомобіля. Незважаючи на те, що їх магнетизм дуже слабкий порівняно з NdFeB (лише 2%-3% сили), вони є Низька ціна та практичність роблять його широко використовуваним.
Форма і застосування масиву Гальбаха
Лінійний масив
Лінійний тип є найбільш базовою композицією масиву Halbach. Цей магнітний масив можна розглядати як комбінацію радіального масиву та тангенціального масиву, як показано на малюнку нижче.
Лінійні масиви Halbach в даний час в основному використовуються в лінійних двигунах. Принцип левітації поїзда маглев полягає в тому, що рухомий магніт взаємодіє з магнітним полем, створюваним індукованим струмом у провіднику, створюючи силу левітації, і в той же час це супроводжується магнітним опором. Поліпшення плавучості та коефіцієнта лобового опору є ключем до покращення продуктивності системи левітації, для чого потрібна вага бортового магніту Легка вага, сильне магнітне поле, рівномірне магнітне поле та висока надійність. Матриця Halbach встановлена горизонтально в центрі кузова автомобіля та взаємодіє з обмоткою в центрі гусениці для створення рушійної сили, яка максимізує магнітне поле з невеликою кількістю магнітів, а інша сторона має менші магнітні поля, які можуть запобігти впливу сильних магнітних полів на пасажирів.
Круговий масив
Кругову решітку Гальбаха можна розглядати як комбінацію лінійних решіток Гальбаха, розташованих один за одним, щоб утворити круглу форму кільця.
У двигуні з постійними магнітами двигун з постійними магнітами, що використовує структуру масиву Halbach, має магнітне поле повітряного зазору, ближче до синусоїдального розподілу, ніж традиційний двигун з постійними магнітами. У випадку такої ж кількості матеріалу постійного магніту двигун Halbach з постійним магнітом має більшу магнітну щільність повітряного зазору. Втрати заліза невеликі. Крім того, кільцеві масиви Halbach також широко використовуються в постійних магнітних підшипниках, магнітному холодильному обладнанні та магнітно-резонансному обладнанні.
Виготовлення та спосіб виробництва масиву Halbach
Спосіб 1: Відповідно до топології масиву, використовуйте магнітний клей, щоб скріпити намагнічені магнітні сегменти разом. Оскільки взаємне відштовхування між сегментами магніту дуже сильне, форму слід використовувати для затискання під час адгезії. Цей метод має низьку технологічну ефективність, але більш простий у реалізації та більш придатний для використання на етапі лабораторних досліджень.
Спосіб 2: спочатку використовуйте метод заповнення прес-форми або прес-форми для виготовлення повного магніту, а потім намагнічуйте його в спеціальному пристосуванні. Структура масиву, обробленого цим методом, схожа на малюнок нижче. Цей метод має високу ефективність обробки та порівняння. Легко реалізувати масове виробництво. Однак необхідно спеціально розробити намагнічувальний пристрій і сформулювати процес намагнічування.
Спосіб 3. Використовуйте обмотку спеціальної форми для реалізації розподілу магнітного поля типу Гальбаха, як показано на малюнку нижче.
