Halbach Array, Halbach nuolatinis magnetas

Halbacho masyvas yra magnetinio išdėstymo struktūra. Prieš suprasdami šią struktūrą, pažvelkime į kai kurių įprastų nuolatinių magnetų magnetinio lauko linijos pasiskirstymą.

Iš šio paveikslėlio nesunku nustatyti, kad magneto padėties kryptis ir išdėstymas tiesiogiai paveiks magnetinio lauko linijų pasiskirstymą, tai yra, tai paveiks magnetinio lauko pasiskirstymo aplink magnetą formą.

Halbacho masyvo samprata

Halbach Array (Halbach nuolatinis magnetas) yra tam tikra magneto struktūra. 1979 metais amerikiečių mokslininkas Klausas Halbachas elektronų pagreičio eksperimento metu atrado šią ypatingą nuolatinio magneto struktūrą ir palaipsniui ją tobulino, o galiausiai suformavo vadinamąją."Halbachas"magnetas. Tai apytikslis idealus statinys inžinerijoje. Jis naudoja specialų magnetinių blokų išdėstymą, kad padidintų lauko stiprumą vieneto kryptimi. Tikslas yra naudoti kuo mažiau magnetų, kad būtų sukurtas stipriausias magnetinis laukas.

Tokio tipo masyvas yra visiškai sudarytas iš retųjų žemių nuolatinių magnetų medžiagų. Išdėsčius nuolatinius magnetus su skirtingomis įmagnetinimo kryptimis pagal tam tikrą taisyklę, magnetinės jėgos linijos gali būti sutelktos vienoje magnetų pusėje, o jėgos linijos gali būti susilpnintos kitoje pusėje ir taip gaunamas idealus vienašalis magnetinis laukas. Tai labai svarbu inžinerijoje. Dėl puikių magnetinio lauko pasiskirstymo charakteristikų Haierbek matricos yra plačiai naudojamos pramoniniuose laukuose, tokiuose kaip branduolinis magnetinis rezonansas, magnetinė levitacija ir nuolatiniai magnetai.

Kairėje yra vienas magnetas, kurio visi šiaurės poliai yra nukreipti į viršų. Iš spalvos matyti, kad magnetinio lauko stiprumas yra magneto apačioje ir viršuje. Dešinėje yra Halbacho masyvas. Magnetinis laukas magneto viršuje yra santykinai didelis, o apačioje yra gana silpnas. (Esant tokiam pačiam tūriui, Halbacho matricos magneto stipraus šoninio paviršiaus magnetinio lauko intensyvumas yra apie√2 kartus (1,4 karto) didesnis nei tradicinio vieno magneto, ypač kai magneto storis įmagnetinimo kryptimi yra 4-16 mm)

Dažniausias Halbach masyvo pavyzdys gali būti lankstus šaldytuvo lipdukas. Šie ploni, minkšti magnetai dažniausiai spausdinami ant šaldytuvo arba automobilio galinės dalies. Nors jų magnetizmas yra labai silpnas, palyginti su NdFeB (tik 2%-3% stiprumo), jie yra dėl mažos kainos ir praktiškumo, todėl jis plačiai naudojamas.

Halbacho masyvo forma ir taikymas

Linijinis masyvas

Linijinis tipas yra pati paprasčiausia Halbacho masyvo kompozicija. Šis matricos magnetas gali būti laikomas radialinės matricos ir tangentinės matricos deriniu, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Linijinės Halbach matricos šiuo metu daugiausia naudojamos tiesiniuose varikliuose. Maglev traukinio levitacijos principas yra tas, kad judantis magnetas sąveikauja su magnetiniu lauku, kurį sukuria laidininko indukuota srovė, kad sukurtų levitacijos jėgą, ir tuo pačiu metu jį lydi magnetinė varža. Padidinti plūdrumo ir pasipriešinimo santykį yra esminis dalykas siekiant pagerinti levitacijos sistemos veikimą, kuriam reikalingas borto magneto svoris Lengvas svoris, stiprus magnetinis laukas, vienodas magnetinis laukas ir didelis patikimumas. „Halbach“ masyvas yra sumontuotas horizontaliai automobilio kėbulo centre ir sąveikauja su vikšrais, esančia bėgių kelio centre, generuodamas varomąją jėgą, kuri maksimaliai padidina magnetinį lauką esant nedideliam kiekiui magnetų, o kitoje pusėje yra mažiau magnetinių laukų. kurie gali neleisti keleiviams būti veikiami stiprių magnetinių laukų.

Apvalus masyvas

Apvalus Halbach masyvas gali būti laikomas linijinių Halbach masyvų deriniu nuo galo iki galo, kad būtų sudaryta apskrito žiedo forma.

Nuolatinio magneto variklyje nuolatinio magneto variklis, kuriame naudojama Halbach matricos struktūra, turi oro tarpo magnetinį lauką, artimesnį sinusoidiniam pasiskirstymui, nei tradicinio nuolatinio magneto variklio. Esant tokiam pat kiekiui nuolatinio magneto medžiagos, Halbach nuolatinio magneto variklis turi didesnį oro tarpo magnetinį tankį. Geležies netekimas nedidelis. Be to, Halbacho žiedų matricos taip pat plačiai naudojamos nuolatiniuose magnetiniuose guoliuose, magnetinėje šaldymo įrangoje ir magnetinio rezonanso įrangoje.

Halbach masyvo gamybos ir gamybos būdas

1 būdas: pagal masyvo topologiją naudokite magnetinius klijus, kad sujungtumėte įmagnetintus magneto segmentus. Kadangi abipusis magnetų segmentų atstūmimas yra labai stiprus, sukibimo metu reikia naudoti formą suspaudimui. Šis metodas turi mažą gamybos efektyvumą, tačiau yra lengviau įgyvendinamas ir labiau tinkamas naudoti laboratorinių tyrimų etape.

2 metodas: pirmiausia naudokite formos užpildymo arba presavimo formos metodą, kad pagamintumėte visą magnetą, o tada įmagnetinkite specialiu įtaisu. Šiuo metodu apdorota masyvo struktūra yra panaši į toliau pateiktą paveikslėlį. Šis metodas pasižymi dideliu apdorojimo efektyvumu ir palyginimu Lengva realizuoti masinę gamybą. Tačiau būtina specialiai suprojektuoti įmagnetinimo įtaisą ir suformuluoti įmagnetinimo procesą.

3 būdas: naudokite specialios formos apvijų masyvą, kad suvoktumėte Halbacho tipo magnetinio lauko pasiskirstymą, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.

Savarankiškai pagaminto Halbach masyvo procesas ir poveikis laboratorijoje