0322Halbachov niz,Halbach permanentni magnet

2021-11-18 09:07

0322 Halbachov niz je struktura magnetskog rasporeda. Prije nego što shvatimo ovu strukturu, pogledajmo distribuciju linija magnetskog polja nekih uobičajenih trajnih magneta.

Halbach Array 


Iz ove slike nije teško utvrditi da će smjer postavljanja i raspored magneta izravno utjecati na raspodjelu linija magnetskog polja, odnosno da će utjecati na oblik raspodjele magnetskog polja oko magneta.

 

 

 

Koncept Halbachovog niza

Halbachov niz (Halbach permanent magnet) je vrsta magnetske strukture. Godine 1979. američki znanstvenik Klaus Halbach otkrio je ovu posebnu strukturu permanentnog magneta tijekom eksperimenta ubrzanja elektrona i postupno je poboljšao, te konačno formirao tzv."Halbach"magnet. To je približno idealna struktura u inženjerstvu. Koristi poseban raspored magnetskih jedinica za povećanje jakosti polja u smjeru jedinice. Cilj je koristiti najmanju količinu magneta za stvaranje najjačeg magnetskog polja.

Ova vrsta niza u potpunosti je sastavljena od materijala trajnih magneta rijetkih zemalja. Raspoređivanjem trajnih magneta s različitim smjerovima magnetiziranja prema određenom pravilu, magnetske linije sile mogu se koncentrirati s jedne strane magneta, a linije sile se mogu oslabiti s druge strane, čime se dobiva idealno jednostrano magnetsko polje. Ovo je od velikog značaja u inženjerstvu. Sa svojim izvrsnim karakteristikama raspodjele magnetskog polja, Haierbek nizovi se široko koriste u industrijskim poljima kao što su nuklearna magnetska rezonancija, magnetska levitacija i specijalni motori s permanentnim magnetima.

Halbach Array

S lijeve strane je jedan magnet sa svim sjevernim polovima okrenutim prema gore. Iz boje se vidi da se jačina magnetskog polja nalazi na dnu i na vrhu magneta. S desne strane je Halbachov niz. Magnetno polje na vrhu magneta je relativno veliko, dok je na dnu relativno slabo. (Pod istim volumenom, intenzitet magnetskog polja jake bočne površine magneta Halbachovog niza je oko2 puta (1,4 puta) više od tradicionalnog pojedinačnog magneta, posebno kada je debljina magneta 4-16 mm u smjeru magnetiziranja)

 

Najčešći primjer Halbachovog niza može biti fleksibilna naljepnica za hladnjak. Ovi tanki, mekani magneti obično se tiskaju na hladnjaku ili na stražnjoj strani automobila. Iako je njihov magnetizam vrlo slab u usporedbi s NdFeB (samo 2%-3% čvrstoće), njihova niska cijena i praktičnost čine ga široko korištenim.

 

Oblik i primjena Halbachovog niza

Linearni niz

Linearni tip je najosnovniji sastav Halbachovog niza. Ovaj magnetni niz može se smatrati kombinacijom radijalnog niza i tangencijalnog niza, kao što je prikazano na donjoj slici.

Halbach Array

Linearni Halbachovi nizovi trenutno se uglavnom koriste u linearnim motorima. Načelo levitacije maglev vlaka je da pokretni magnet u interakciji s magnetskim poljem koje stvara inducirana struja u vodiču stvara silu levitacije, a istovremeno ga prati i magnetski otpor. Poboljšanje omjera uzgona i otpora je ključ za poboljšanje performansi sustava levitacije, koji zahtijeva težinu magneta na brodu Mala težina, jako magnetsko polje, jednolično magnetsko polje i visoka pouzdanost. Halbachov niz instaliran je vodoravno u središtu karoserije automobila i u interakciji s namotom u središtu staze stvara propulzivnu silu, koja maksimizira magnetsko polje s malom količinom magneta, a druga strana ima manje magnetskih polja,

 

Kružni niz

Kružni Halbachov niz može se smatrati kombinacijom linearnih Halbachovih nizova od kraja do kraja koji tvore kružni oblik prstena.

 

Halbach Array

Halbach Array 

U motoru s trajnim magnetom, motor s trajnim magnetom koji koristi strukturu Halbachovog niza ima magnetsko polje zračnog raspora bliže sinusnoj raspodjeli nego tradicionalni motor s permanentnim magnetom. U slučaju iste količine materijala trajnog magneta, Halbach motor s trajnim magnetom ima veću magnetsku gustoću zračnog raspora. Gubitak željeza je mali. Osim toga, Halbach prstenasti nizovi također se široko koriste u trajnim magnetskim ležajevima, opremi za magnetsko hlađenje i opremi za magnetsku rezonanciju.

 

Način izrade i proizvodnje Halbach niza

Metoda 1: Prema topologiji niza, upotrijebite magnetsko ljepilo za spajanje magnetiziranih magnetnih segmenata zajedno. Budući da je međusobno odbijanje magnetskih segmenata vrlo jako, kalup treba koristiti za stezanje tijekom prianjanja. Ova metoda ima nisku proizvodnu učinkovitost, ali je lakša za implementaciju i prikladnija je za korištenje u fazi laboratorijskog istraživanja.

 

Metoda 2: Prvo upotrijebite metodu punjenja kalupa ili prešanja kalupa za izradu kompletnog magneta, a zatim magnetizirajte u posebnom učvršćenju. Struktura niza obrađena ovom metodom slična je slici ispod. Ova metoda ima visoku učinkovitost obrade i usporedbu Lako je realizirati masovnu proizvodnju. Međutim, potrebno je posebno projektirati magnetizirajuće učvršćenje i formulirati postupak magnetiziranja.

 Halbach Array

Metoda 3: Koristite niz namota posebnog oblika da ostvarite raspodjelu magnetskog polja tipa Halbach, kao što je prikazano na donjoj slici.

Halbach Array


Proces i učinak Halbach niza izrađenih vlastitim rukama u laboratoriju

Dobivate najnoviju cijenu? Odgovorit ćemo što je prije moguće (u roku od 12 sati)
This field is required
This field is required
Required and valid email address
This field is required
This field is required