0322Halbach Array, imant permanent Halbach

2021-11-18 09:07

0322 La matriu Halbach és una estructura de disposició d'imants. Abans d'entendre aquesta estructura, fem una ullada a la distribució de la línia del camp magnètic d'alguns imants permanents comuns.

Halbach Array 


A partir d'aquesta imatge, no és difícil trobar que la direcció de col·locació i la disposició de l'imant afectaran directament la distribució de les línies de camp magnètic, és a dir, afectarà la forma de la distribució del camp magnètic al voltant de l'imant.

 

 

 

El concepte de matriu de Halbach

Halbach Array (imant permanent Halbach) és una mena d'estructura imant. L'any 1979, l'estudiós nord-americà Klaus Halbach va descobrir aquesta estructura especial d'imants permanents durant l'experiment d'acceleració d'electrons i la va millorar gradualment, i finalment va formar l'anomenat"Halbach"imant. És una estructura ideal aproximada en enginyeria. Utilitza una disposició especial d'unitats d'imants per millorar la força del camp en la direcció de la unitat. L'objectiu és utilitzar la menor quantitat d'imants per generar el camp magnètic més fort.

Aquest tipus de matriu es compon íntegrament de materials d'imants permanents de terres rares. En disposar imants permanents amb diferents direccions de magnetització segons una determinada regla, les línies de força magnètiques es poden concentrar en un costat dels imants i les línies de força es poden debilitar a l'altre costat, obtenint així un camp magnètic unilateral ideal. Això té una gran importància en enginyeria. Amb les seves excel·lents característiques de distribució del camp magnètic, les matrius Haierbek s'utilitzen àmpliament en camps industrials com la ressonància magnètica nuclear, la levitació magnètica i els motors especials d'imants permanents.

Halbach Array

A l'esquerra hi ha un únic imant amb tots els pols nord cap amunt. Pel color, es pot veure que la força del camp magnètic es troba a la part inferior i superior de l'imant. A la dreta hi ha una matriu Halbach. El camp magnètic a la part superior de l'imant és relativament alt, mentre que la part inferior és relativament feble. (Sota el mateix volum, la intensitat del camp magnètic de la superfície lateral forta de l'imant de matriu Halbach és d'aproximadament2 vegades (1,4 vegades) la d'un imant únic tradicional, especialment quan el gruix de l'imant és de 4-16 mm en la direcció de magnetització)

 

L'exemple més comú de la matriu Halbach pot ser l'adhesiu flexible de la nevera. Aquests imants prims i suaus solen estar impresos a la nevera o a la part posterior del cotxe. Encara que el seu magnetisme és molt feble en comparació amb el NdFeB (només 2%-3% de força), són El seu baix preu i la seva practicitat fan que sigui molt utilitzat.

 

La forma i l'aplicació de la matriu de Halbach

Matriu lineal

El tipus lineal és la composició de matriu de Halbach més bàsica. Aquest imant de matriu es pot considerar com una combinació d'una matriu radial i una matriu tangencial, tal com es mostra a la figura següent.

Halbach Array

Actualment, les matrius lineals Halbach s'utilitzen principalment en motors lineals. El principi de levitació del tren maglev és que l'imant en moviment interacciona amb el camp magnètic generat pel corrent induït en el conductor per generar força de levitació i, al mateix temps, s'acompanya de resistència magnètica. La millora de la flotabilitat i la relació d'arrossegament és la clau per millorar el rendiment del sistema de levitació, que requereix el pes de l'imant a bord Pes lleuger, camp magnètic fort, camp magnètic uniforme i alta fiabilitat. La matriu Halbach s'instal·la horitzontalment al centre de la carrosseria i interactua amb el bobinatge al centre de la pista per generar força propulsora, que maximitza el camp magnètic amb una petita quantitat d'imants, i l'altre costat té menys camps magnètics.

 

Matriu circular

La matriu de Halbach circular es pot considerar com una combinació de matrius de Halbach lineals extrem a extrem per formar una forma d'anell circular.

 

Halbach Array

Halbach Array 

En el motor d'imant permanent, el motor d'imant permanent que utilitza l'estructura de matriu Halbach té un camp magnètic d'entrefer més proper a la distribució sinusoïdal que el motor d'imant permanent tradicional. En el cas de la mateixa quantitat de material d'imant permanent, el motor d'imant permanent Halbach té una densitat magnètica d'entrefer més gran. La pèrdua de ferro és petita. A més, les matrius d'anells Halbach també s'utilitzen àmpliament en coixinets magnètics permanents, equips de refrigeració magnètica i equips de ressonància magnètica.

 

Mètode de fabricació i producció de la matriu Halbach

Mètode 1: segons la topologia de la matriu, utilitzeu cola d'imant per unir els segments d'imant magnetitzats. Com que la repulsió mútua entre els segments de l'imant és molt forta, el motlle s'ha d'utilitzar per subjectar durant l'adhesió. Aquest mètode té una baixa eficiència de fabricació, però és més fàcil d'implementar i és més adequat per al seu ús en l'etapa d'investigació de laboratori.

 

Mètode 2: primer utilitzeu el mètode d'ompliment del motlle o el motlle de premsat per fabricar un imant complet i, a continuació, magnetitzeu-lo en un accessori especial. L'estructura de matriu processada per aquest mètode és similar a la figura següent. Aquest mètode té una alta eficiència de processament i comparació. És fàcil realitzar una producció en massa. No obstant això, és necessari dissenyar especialment el dispositiu de magnetització i formular el procés de magnetització.

 Halbach Array

Mètode 3: utilitzeu una matriu de bobinatges de forma especial per realitzar la distribució del camp magnètic de tipus Halbach, tal com es mostra a la figura següent.

Halbach Array


El procés i l'efecte de la matriu Halbach feta a si mateix al laboratori

Obteniu el preu més recent? Respondrem tan aviat com sigui possible (en 12 hores)
This field is required
This field is required
Required and valid email address
This field is required
This field is required