Μια διάταξη Halbach είναι μια μοναδική διαμόρφωση μόνιμων μαγνητών εναλλασσόμενης πολικότητας που δημιουργούνται για να κάνουν το μαγνητικό πεδίο στη μία πλευρά σημαντικά ισχυρότερο από το πεδίο στην άλλη.
Για παράδειγμα: Το παρακάτω πεδίο είναι χαμηλότερο από το παραπάνω πεδίο.
Χαρακτηριστικά
1. Μεγάλη πυκνότητα ισχύος
Οι κινητήρες σχεδίασης μαγνητών Halbach ελαχιστοποιούν αποτελεσματικά το μέγεθος του κινητήρα ενώ βελτιώνουν την πυκνότητα ισχύος του κινητήρα σε σύγκριση με τις συμβατικές δομές κινητήρα μόνιμου μαγνήτη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν αποσυναρμολογήθηκε ο μαγνητικός δακτύλιος Halbach, το παράλληλο μαγνητικό πεδίο και το ακτινικό μαγνητικό πεδίο επικαλύπτονταν, ενισχύοντας σημαντικά την ισχύ του μαγνητικού πεδίου στην αντίθετη πλευρά.
2. Ο ρότορας μαγνήτης συστοιχίας halbach δεν χρειάζεται αγωγό.
Λόγω της αναπόφευκτης ύπαρξης αρμονικών μαγνητικού πεδίου κενού αέρα, η σταθερή δομή του ρότορα του συμβατικού κινητήρα μόνιμου μαγνήτη συχνά παίρνει τον αγωγό για να μειώσει την πρόσκρουσή του. Λόγω της ημιτονοειδούς κατανομής του μαγνητικού πεδίου υψηλού διακένου αέρα και της χαμηλής αρμονικής περιεκτικότητας του κινητήρα Halbach, ο στάτορας δεν διαθέτει αγωγό.
3. Ένα μη πυρήνα υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή αυτού του ρότορα.
Δεδομένου ότι δεν απαιτείται πλέον ο ρότορας να παρέχει μια διαδρομή για το μαγνητικό υλικό, η μονόπλευρη κατανομή μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από το φαινόμενο αυτοθωράκισης του μαγνήτη Halbach επιτρέπει στο σύστημα να έχει χαμηλότερη ροπή αδράνειας και καλή απόδοση σύνδεσης.
4. Η χρήση μόνιμων μαγνητών είναι υψηλή.
Βελτιώνει τη χρήση μόνιμων μαγνητών καθώς ο μαγνήτης Halbach χωρίζεται σε μαγνητισμένα αποτελέσματα, με αποτέλεσμα η λειτουργία του μόνιμου μαγνήτη του να είναι υψηλότερη από κανονικά πάνω από 0.9.
Κοινοί τύποι
1. Συστοιχία κυλίνδρου Halbach
Η παραδοσιακή διάταξη Halbach είναι ένας κύλινδρος / δακτύλιος με σχέδιο δίπολου (2 πόλων) στο κεντρικό διάκενο αέρα. Στον δακτύλιο, το μαγνητικό πεδίο είναι ισχυρό και ομοιογενές (γραμμές παράλληλων πεδίων) σε ολόκληρη την κεντρική τρύπα.
Ο δακτύλιος NdFeB Halbach Array είναι κατασκευασμένος από 8 μαγνήτες (ο καθένας με ξεχωριστή κατεύθυνση μαγνήτισης και διατεταγμένο σε τμήματα τόξου 45 μοιρών). Κάθε τμήμα του τόξου μαγνητίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε το μαγνητικό πεδίο να ταξιδεύει μέσα από το κεντρικό διάκενο αέρα πριν «κατευθυνθεί» μέσα και γύρω από το υλικό του μαγνήτη.
Παρέχουμε μια διπολική διάταξη NdFeB Halbach διαμέτρου 110 mm με κεντρική οπή διαμέτρου 30-mm. Το αξονικό του μήκος είναι 40mm. Χρησιμοποιεί συμβατικό NdFeB (Neodymium Iron Boron) με συνιστώμενη θερμοκρασία λειτουργίας συν 80 βαθμούς. Σε θερμοκρασία δωματίου, το πεδίο στη μέση του διακένου αέρα είναι τουλάχιστον 10,000 Gauss/ένα Tesla. Το προστατευτικό εξωτερικό χιτώνιο είναι κατασκευασμένο από ορείχαλκο.
Μπορούμε επίσης να παρέχουμε τύπο SmCo. 16 μαγνήτες (τμήματα τόξου 22,5 μοιρών, το καθένα με μοναδικό προσανατολισμό μαγνήτισης) συνθέτουν τον δακτύλιο SmCo Halbach Array. Κάθε τμήμα του τόξου μαγνητίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε το μαγνητικό πεδίο να ταξιδεύει μέσα από το κεντρικό διάκενο αέρα πριν οδηγηθεί μέσα και γύρω από το υλικό του μαγνήτη. Αυτή η συγκεκριμένη συστοιχία είναι μοναδική, καθώς είναι εντελώς κλειστή και χρησιμοποιεί κρυογονική κόλλα για να επιτρέπει τη λειτουργία στους -269 βαθμούς Κελσίου για υγρό ήλιο.
2. Αποκλεισμός συστοιχίας Halbach
Τα μαγνητικά πεδία ευθυγραμμίζονται πάνω από το επίπεδο της σύνθετης δομής όταν αναμειγνύονται λωρίδες εναλλάξ μαγνητισμένων σιδηρομαγνητικών υλικών (υλικά που μπορούν να μαγνητιστούν μόνιμα), ενώ τα μαγνητικά πεδία κάτω από τη δομή είναι σε αντίθετες κατευθύνσεις και ακυρώνονται. Οι εναλλασσόμενες συνιστώσες μαγνήτισης είναι στην πραγματικότητα 90 μοίρες εκτός φάσης, ή p/2.
Η ιδανική κατάσταση, όπως υποδεικνύεται παραπάνω, θα είχε ως αποτέλεσμα να μην υπάρχει πεδίο κάτω από το επίπεδο και ένα πεδίο πάνω από το επίπεδο που είναι διπλάσιο από αυτό που θα ήταν αν η δομή μαγνητιζόταν ομοιόμορφα. Ωστόσο, στην πράξη, μόνο ένα πολύ μέτριο πεδίο δημιουργείται στην κάτω πλευρά και η ιδανική συνθήκη δεν παρατηρείται ποτέ. Μεγάλοι πίνακες μπορούν να δημιουργηθούν συνεχίζοντας αυτό το μοτίβο για πάντα.
Ο John C. Mallinson έκανε την αρχική ανακάλυψη αυτών των σχηματισμών «μονόπλευρης ροής» το 1973, περιγράφοντάς τους ως «περιέργειες» με τη δυνατότητα να προωθήσουν την τεχνολογία εγγραφής μαγνητικής ταινίας. Αλλά μόνο στη δεκαετία του 1980 όταν ο φυσικός του Berkley Klaus Halbach βρήκε αυτό το μαγνητικό φαινόμενο και ανέπτυξε συστοιχίες Halbach για χρήση σε επιταχυντές σωματιδίων, έγινε εμφανές το πραγματικό τους δυναμικό. Ο Halbach δημιούργησε τις συστοιχίες χρησιμοποιώντας το σιδηρομαγνητικό στοιχείο κοβάλτιο.
Εφαρμογές
Οι συστοιχίες Halbach χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε μια ποικιλία συστημάτων με ποικίλους βαθμούς πολυπλοκότητας και έχουν πολυάριθμες εφαρμογές. Στους μαγνήτες ψυγείου, οι συστοιχίες Halbach χρησιμοποιούνται με έναν από τους πιο βασικούς τρόπους. Σε αυτήν την περίπτωση, η ισχύς συγκράτησης του μαγνήτη αυξάνεται χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά μονόπλευρης ροής. Μπορούν επίσης να κατασκευαστούν απλά συστήματα ασφάλισης με συνδυασμό μεταβλητών συστοιχιών μαγνητικών ράβδων. Ο περιορισμός ροής μπορεί να αντιστραφεί περιστρέφοντας κάθε ράβδο κατά 90 μοίρες εάν οι μαγνητίσεις των ράβδων ρυθμιστούν έτσι ώστε το πεδίο να μεγιστοποιείται πάνω από το επίπεδο και να ελαχιστοποιείται κάτω από αυτό.
Μια γραμμή τρένου Maglev, επίσης γνωστή ως Inductrack, η οποία χρησιμοποιεί μαγνητική αιώρηση για να υποστηρίξει το βαγόνι, είναι ένα πιο εξελιγμένο παράδειγμα διάταξης Halbach σε λειτουργία. Το τρένο ανυψώνεται σε μικρή απόσταση πάνω από την τροχιά από τις μαγνητικές συστοιχίες, οι οποίες μπορούν να υποστηρίξουν βάρη έως και 50 φορές περισσότερο από αυτό του μαγνήτη. Η διαδικασία βασίζεται στην αρχή της επαγωγής. καθώς η συστοιχία μετακινείται πάνω από τα πηνία μιας μεταλλικής τροχιάς, οι αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο προκαλούν την επαγωγή τάσης στην τροχιά. Όταν το μαγνητικό πεδίο που παράγεται από την τροχιά ευθυγραμμίζεται με το πεδίο που παράγεται από τη διάταξη Halbach, η απώθηση αναγκάζει το τρένο να αιωρείται, όπως όταν προσπαθείτε να σπρώξετε τους δύο σαν πόλους μαγνητών ράβδων μαζί. Τα τρένα Maglev είναι ικανά να παρέχουν μεταφορά υψηλής ταχύτητας επειδή δεν παρεμποδίζονται από πολλές από τις δυνάμεις τριβής που επιβραδύνουν τα συμβατικά τρένα με τροχούς. Στην πραγματικότητα, το ιαπωνικό σιδηροδρομικό σύστημα SCMaglev κατέχει επί του παρόντος το Παγκόσμιο Ρεκόρ Γκίνες για την ταχύτερη σιδηροδρομική διέλευση αφού έφτασε τα 361 mph το 2003.
Οι συστοιχίες Halbach, που αναφέρονται επίσης ως "wigglers" Halbach, χρησιμοποιούνται σε επιστημονικές έρευνες αιχμής που πραγματοποιούνται σε σύγχροτρα και λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων (FEL). Τα FEL χρησιμοποιούνται σε μια μεγάλη ποικιλία τομέων, από τον ιατρικό έως τον στρατιωτικό, και έχουν ένα πολύ ευρύ και εξαιρετικά ρυθμίσιμο εύρος συχνοτήτων. Ένα από τα θεμελιώδη μέρη ενός FEL είναι ένας κουνητής Halbach, ο οποίος χρησιμοποιεί το μαγνητικό πεδίο της διάταξης για να «κουνάει» περιοδικά μια δέσμη φορτισμένων σωματιδίων (συνήθως ηλεκτρονίων). Η επιτάχυνση των σωματιδίων αλλάζει ως αποτέλεσμα της αλλαγής της κατεύθυνσης των σωματιδίων του φαινομένου περιστροφής. Όταν συνδέεται με μια εξωτερική πηγή λέιζερ, αυτό προκαλεί την εκπομπή υψηλής έντασης ακτινοβολίας σύγχροτρον (φωτόνια).
Δημοφιλείς Ετικέτες: Συστοιχία μαγνητών halbach, Κίνα κατασκευαστές συστοιχιών μαγνητών halbach, προμηθευτές, εργοστάσιο
