Решетка на Халбах, постоянен магнит на Халбах

Решетката на Халбах е магнитна структура. Преди да разберем тази структура, нека да разгледаме разпределението на линията на магнитното поле на някои често срещани постоянни магнити.

От тази снимка не е трудно да се установи, че посоката на поставяне и разположението на магнита ще повлияе пряко на разпределението на линиите на магнитното поле, т.е. ще повлияе на формата на разпределението на магнитното поле около магнита.

Концепцията за решетка Халбах

Халбах Масив (постоянен магнит на Халбах) е вид магнитна структура. През 1979 г. американският учен Клаус Халбах открива тази специална постоянна магнитна структура по време на експеримент за ускоряване на електрони и постепенно я подобрява, като накрая формира т.нар."Халбах"магнит. Това е приблизителна идеална структура в инженерството. Той използва специална подредба на магнитни единици за подобряване на силата на полето в посоката на единицата. Целта е да се използват най-малко магнити за генериране на най-силното магнитно поле.

Този вид масив е изцяло съставен от редкоземни постоянни магнитни материали. Чрез подреждане на постоянни магнити с различни посоки на намагнитване според определено правило, магнитните силови линии могат да бъдат концентрирани от едната страна на магнитите, а силовите линии могат да бъдат отслабени от другата страна, като по този начин се получава идеално едностранно магнитно поле. Това е от голямо значение в инженерството. Със своите отлични характеристики на разпределение на магнитното поле, матриците Хайербек се използват широко в индустриални области като ядрено-магнитен резонанс, магнитна левитация и специални двигатели с постоянен магнит.

Отляво има единичен магнит с всички северни полюси, обърнати нагоре. От цвета се вижда, че силата на магнитното поле е разположена в долната и горната част на магнита. Вдясно е масив Халбах. Магнитното поле в горната част на магнита е сравнително високо, докато в долната част е сравнително слабо. (При същия обем интензитетът на магнитното поле на силната странична повърхност на магнита на масива на Халбах е около√2 пъти (1,4 пъти) от този на традиционен единичен магнит, особено когато дебелината на магнита е 4-16 мм в посоката на намагнитване)

Най-често срещаният пример за масива Халбах може да бъде гъвкавият стикер за хладилник. Тези тънки, меки магнити обикновено се отпечатват върху хладилника или върху задната част на колата. Въпреки че техният магнетизъм е много слаб в сравнение с NdFeB (само 2%-3% сила), те са. Ниската цена и практичността му го правят широко използван.

Формата и приложението на масива Халбах

Линеен масив

Линейният тип е най-основната композиция на масива на Халбах. Тази магнитна решетка може да се разглежда като комбинация от радиална решетка и тангенциална решетка, както е показано на фигурата по-долу.

Линейните решетки Халбах понастоящем се използват главно в линейни двигатели. Принципът на левитация на влака маглев е, че движещият се магнит взаимодейства с магнитното поле, генерирано от индуцирания ток в проводника, за да генерира сила на левитация и в същото време е придружено от магнитно съпротивление. Подобряването на плаваемостта и коефициента на съпротивление е ключът към подобряване на работата на системата за левитация, което изисква теглото на бордовия магнит Леко тегло, силно магнитно поле, равномерно магнитно поле и висока надеждност. Решетката на Халбах е монтирана хоризонтално в центъра на каросерията на автомобила и взаимодейства с намотката в центъра на пистата, за да генерира задвижваща сила, която увеличава максимално магнитното поле с малко количество магнити, а другата страна има по-малко магнитни полета, което може да предпази пътниците от излагане на силни магнитни полета.

Кръгъл масив

Кръглата решетка Халбах може да се разглежда като комбинация от линейни решетки Халбах от край до край, за да образуват кръгла пръстеновидна форма.

В двигателя с постоянен магнит, двигателят с постоянен магнит, използващ структурата на матрицата на Халбах, има магнитно поле на въздушната междина, по-близко до синусоидалното разпределение, отколкото традиционния двигател с постоянен магнит. В случай на същото количество материал с постоянен магнит, двигателят с постоянен магнит Халбах има по-голяма магнитна плътност на въздушната междина. Загубата на желязо е малка. В допълнение, пръстените на Халбах също се използват широко в постоянни магнитни лагери, магнитно хладилно оборудване и оборудване за магнитен резонанс.

Изработка и метод на производство на решетка Халбах

Метод 1: Съгласно топологията на масива, използвайте магнитно лепило, за да свържете намагнетизираните магнитни сегменти заедно. Тъй като взаимното отблъскване между магнитните сегменти е много силно, формата трябва да се използва за затягане по време на залепването. Този метод има ниска производствена ефективност, но е по-лесен за изпълнение и е по-подходящ за използване в етапа на лабораторни изследвания.

Метод 2: Първо използвайте метода на запълване на матрица или пресоване на матрица, за да произведете пълен магнит, и след това намагнетизирайте в специално приспособление. Структурата на масива, обработена с този метод, е подобна на фигурата по-долу. Този метод има висока ефективност на обработка и сравнение Лесно е да се реализира масово производство. Въпреки това е необходимо специално да се проектира приспособление за намагнитване и да се формулира процес на намагнитване.

Метод 3: Използвайте намотка със специална форма, за да реализирате разпределението на магнитното поле тип Халбах, както е показано на фигурата по-долу.

Процесът и ефектът от самостоятелно изработената решетка Халбах в лабораторията