Halbach Array, Halbach permanent magnet
Halbach-arrayet er en magnetarrangementstruktur. Før vi forstår denne struktur, lad os tage et kig på den magnetiske feltlinjefordeling af nogle almindelige permanente magneter.
Ud fra dette billede er det ikke svært at finde ud af, at placeringsretningen og arrangementet af magneten direkte vil påvirke fordelingen af magnetiske feltlinjer, det vil sige, at det vil påvirke formen af magnetfeltfordelingen omkring magneten.
Begrebet Halbach-array
Halbach Array (Halbach permanent magnet) er en slags magnetstruktur. I 1979 opdagede den amerikanske forsker Klaus Halbach denne særlige permanentmagnetstruktur under elektronaccelerationseksperiment og forbedrede den gradvist og dannede til sidst den såkaldte"Halbach"magnet. Det er en omtrentlig ideel struktur inden for teknik. Den bruger et særligt arrangement af magnetenheder til at forbedre feltstyrken i enhedsretningen. Målet er at bruge den mindste mængde magneter til at generere det stærkeste magnetfelt.
Denne slags array er udelukkende sammensat af sjældne jordarters permanentmagnetmaterialer. Ved at arrangere permanente magneter med forskellige magnetiseringsretninger efter en bestemt regel, kan de magnetiske kraftlinjer koncentreres på den ene side af magneterne, og kraftlinjerne kan svækkes på den anden side, hvorved der opnås et ideelt ensidigt magnetfelt. Dette er af stor betydning inden for teknik. Med sine fremragende magnetfeltfordelingskarakteristika er Haierbek-arrays meget udbredt i industrielle områder såsom kernemagnetisk resonans, magnetisk levitation og permanentmagnet specialmotorer.
Til venstre er en enkelt magnet med alle nordpoler opad. Af farven kan det ses, at styrken af magnetfeltet er placeret i bunden og toppen af magneten. Til højre er et Halbach-array. Magnetfeltet i toppen af magneten er relativt højt, mens bunden er relativt svag. (Under samme volumen er magnetfeltintensiteten af den stærke sideoverflade af Halbach-arraymagneten ca.√2 gange (1,4 gange) af en traditionel enkelt magnet, især når tykkelsen af magneten er 4-16 mm i magnetiseringsretningen)
Det mest almindelige eksempel på Halbach-arrayet kan være det fleksible køleskabsmærkat. Disse tynde, bløde magneter er normalt trykt på køleskabet eller bag på bilen. Selvom deres magnetisme er meget svag sammenlignet med NdFeB (kun 2%-3% styrke), er de. Dens lave pris og praktiske gør det meget brugt.
Formen og anvendelsen af Halbach-array
Lineær array
Den lineære type er den mest basale Halbach-array-sammensætning. Denne array-magnet kan betragtes som en kombination af en radial array og en tangential array, som vist i figuren nedenfor.
Lineære Halbach-arrays bruges i øjeblikket hovedsageligt i lineære motorer. Levitationsprincippet for maglev-toget er, at den bevægende magnet interagerer med det magnetiske felt, der genereres af den inducerede strøm i lederen, for at generere levitationskraft, og samtidig er den ledsaget af magnetisk modstand. Forbedring af opdrift og trækforhold er nøglen til at forbedre ydeevnen af levitationssystemet, hvilket kræver vægten af den indbyggede magnet. Let vægt, stærkt magnetfelt, ensartet magnetfelt og høj pålidelighed. Halbach-arrayet er installeret vandret i midten af bilens karrosseri og interagerer med viklingen i midten af sporet for at generere fremdriftskraft, som maksimerer magnetfeltet med en lille mængde magneter, og den anden side har færre magnetfelter, som kan forhindre passagerer i at blive udsat for stærke magnetfelter.
Cirkulært array
Det cirkulære Halbach-array kan betragtes som en kombination af lineære Halbach-arrays ende mod ende for at danne en cirkulær ringform.
I permanentmagnetmotoren har permanentmagnetmotoren, der anvender Halbach-array-strukturen, et luftgab-magnetfelt tættere på den sinusformede fordeling end den traditionelle permanentmagnetmotor. I tilfælde af den samme mængde permanentmagnetmateriale har Halbach permanentmagnetmotoren en større magnetisk densitet for luftspalten. Jerntabet er lille. Derudover er Halbach-ringsystemer også meget brugt i permanente magnetiske lejer, magnetisk køleudstyr og magnetisk resonansudstyr.
Fremstilling og produktionsmetode af Halbach array
Metode 1: I henhold til arrayets topologi skal du bruge magnetlim til at binde de magnetiserede magnetsegmenter sammen. Fordi den gensidige frastødning mellem magnetsegmenterne er meget stærk, bør formen bruges til fastspænding under vedhæftning. Denne metode har lav produktionseffektivitet, men er lettere at implementere og er mere egnet til brug i laboratorieforskningsstadiet.
Metode 2: Brug først metoden til at fylde formen eller presseformen til at fremstille en komplet magnet, og magnetiser derefter i en speciel armatur. Array-strukturen, der behandles med denne metode, ligner figuren nedenfor. Denne metode har høj forarbejdningseffektivitet og sammenligning Det er let at realisere masseproduktion. Det er dog nødvendigt at specialdesigne magnetiseringsarmatur og formulere magnetiseringsproces.
Metode 3: Brug et specialformet viklingsarray til at realisere den magnetiske feltfordeling af Halbach-typen, som vist i figuren nedenfor.
Processen og effekten af det selvfremstillede Halbach-array i laboratoriet