Halbach Array-magneter
Udforsk Halbach Array-teknologien, der forbedrer magnetfeltstyrken på den ene side og ophæver den på den modsatte side til effektiv brug i motorer, levitation og datalagringssystemer. Få gavn af øget effektivitet og fokuseret magnetfeltkontrol med denne innovative magnetkonfiguration, der giver praktiske løsninger til avancerede magnetiske anvendelser.
Halbach Array er en velkendt magnetisk enhed med betydelig magnetisk styrke. Vores virksomhed har stor erfaring med at producere Halbach Arrays.
Vores Halbach Array-magneter
Hvad er Halbach Array?
Halbach-arrayet er en struktur, der arrangerer magneter meget effektivt. Den består af flere højkvalitetsmagneter, der er placeret på en flad overflade i et vekslende mønster. Magnetfelterne fra hver magnet peger mod midten af opstillingen, hvor de kombineres for at skabe en utrolig kraftig magnetisk styrke.
Før vi dykker ned i denne struktur, skal vi undersøge fordelingen af magnetiske feltlinjer for nogle almindelige permanente magneter.
Ud fra disse billeder er det tydeligt, at magnetens retning og placering direkte påvirker fordelingen af de magnetiske feltlinjer, som bestemmer formen på magnetfeltfordelingen omkring magneterne.
- Billedet til venstre viser et enkelt magnetsæt, hvor alle magneter er nordpoler. Farven indikerer, at den magnetiske feltstyrke er højere i toppen og bunden af magneten.
- Det højre billede viser et Halbach-array, hvor magnetfeltet er stærkere i toppen af magneten og svagere i bunden.
I samme volumen har Halbach-array-magnetgruppen en stærk magnetisk feltstyrke på sideoverfladen på ca. 1,4 gange så meget som en traditionel enkeltmagnet, især når magnettykkelsen er mellem 4-16 mm.
Det mest almindelige eksempel på et Halbach-array er den fleksible køleskabsmagnet. Disse tynde og bløde magneter placeres normalt på køleskabe eller biler. Selvom deres magnetiske egenskaber er relativt svage (kun 2%-3% styrke) sammenlignet med NdFeB, gør deres lave pris og praktiske anvendelighed, at de er meget udbredte.
Halbach Array-struktur
Halbach har mange forskellige strukturer, men uanset formen er den magnetiske styrke koncentreret på én overflade.
Cirkulær Halbach-array/Halbach-array-ring
Halbach-arrayet er en ringformet struktur, der kombinerer lineære Halbach-arrays fra ende til anden.
Når Halbach-arraystrukturen bruges i en permanentmagnetmotor, producerer den et mere sinusformet luftspaltemagnetfelt end traditionelle permanentmagnetmotorer. Det resulterer i en større magnetisk tæthed i luftspalten med den samme mængde permanentmagnetmateriale og lavere jerntab.
Halbach-ringe bruges også ofte i permanente magnetiske lejer, køleudstyr og udstyr til magnetisk resonans.
Lineære Halbach-arrays
Den lineære type er den mest basale form for Halbach-array. Dette magnetfelt kan ses som en kombination af radiale og tangentielle felter, som vist nedenfor.
Lineære Halbach-arrays bruges hovedsageligt i lineære motorer. Levitationsprincippet i et maglev-tog er baseret på samspillet mellem den bevægelige magnet og det magnetfelt, der genereres af den strøm, der induceres i lederen, hvilket skaber levitationskraft og magnetisk modstand.
Forbedring af forholdet mellem opdrift og modstand er afgørende for at forbedre levitationssystemets ydeevne. Det kræver en letvægtsmagnet om bord med et stærkt, ensartet og pålideligt magnetfelt. For at opnå dette installeres et Halbach-array horisontalt i midten af bilens karosseri, hvilket genererer en fremdriftskraft med viklingen i midten af sporet.
Magnetfeltet er stærkere med færre magneter, mens den modsatte side har et svagere felt. Det er med til at forhindre, at passagererne udsættes for stærke magnetfelter.
Arc Halbach
Halbach-buen, der er opkaldt efter fysikeren Klaus Halbach, er en magnetisk enhed, der arrangerer permanente magneter, så de koncentrerer magnetfeltet på den ene side og ophæver det på den modsatte side. Denne konfiguration gavner magnetiske crawlerobotter ved at forbedre deres evne til at gribe fat i og bevæge sig hen over lodrette eller omvendte metaloverflader uden at skulle bruge en ekstern strømkilde. En vigtig egenskab ved disse robotter er deres evne til effektivt at udføre inspektions- og vedligeholdelsesopgaver i udfordrende miljøer, som f.eks. skibsskrog, lagertanke og store maskiner, ved at maksimere den magnetiske kraft.
Designere kan optimere magnetiske crawlerobotters funktionalitet og fleksibilitet ved at skræddersy Halbach-buens form og størrelse til specifikke anvendelser. Halbach-buen er afgørende for udviklingen af robotteknologi ved at bidrage til robotternes energieffektivitet. Det giver mulighed for længere driftstider på fjerntliggende eller farlige steder. Dens innovative brug til at koncentrere magnetfelter forbedrer robotternes evne til at få adgang til og arbejde i områder, der er vanskelige eller farlige for mennesker. Dette viser den betydelige indvirkning, som denne magnetiske samling har på robotteknologien.
Særlig form
Denne struktur er unik og kræver brug af to specifikke magnetkvaliteter: N52 og N48SH. Den kombinerer N52 for maksimal magnetisering og N48SH for termisk stabilitet. N52-kvaliteten bruges på grund af sin høje magnetiske feltstyrke i sektioner, der ikke udsættes for høj varme, mens N48SH bruges i dele, der udsættes for højere temperaturer, og beskytter mod tab af magnetisme.
Denne konfiguration sikrer, at den magnetiske struktur fungerer effektivt, med N52-magneter, der giver kompakt kraft, hvor det er sikkert at gøre det, og N48SH-magneter, der er modstandsdygtige over for høje temperaturer. Resultatet er et magnetisk system, der er i stand til at levere en stærk ydeevne uden risiko for afmagnetisering, selv i varierende termiske miljøer.
Halbach-array-strukturen i en permanentmagnetmotor producerer et mere sinusformet luftspaltemagnetfelt end traditionelle permanentmagnetmotorer. Det resulterer i en større magnetisk tæthed i luftspalten med den samme mængde permanentmagnetmateriale og lavere jerntab. Halbach-ringe bruges også i permanente magnetiske lejer, køling og magnetisk resonansudstyr.
Homogenitet
En Halbach-ring er måske ikke den mest velegnede løsning, hvis du har brug for en konsekvent ensartet opsætning. Forskere beder ofte om et Halbach-array med et homogenitetsniveau på 300 ppm, hvilket er teoretisk plausibelt, men udfordrende at opnå i praksis på grund af magnetisk deklination og begrænsninger i magnetisk samlingskapacitet. I disse situationer anbefales det at overveje et yoke-design. Dette design skaber ofte et ensartet magnetfelt til NMR-instrumenter (kernemagnetisk resonans).
Simulering
Simulation og virkelighed:
Ved simulering af små Halbach-arrays er fejlen mellem resultaterne og de faktiske værdier ca. +5% til -10%. Fejlen kan dog nå helt op på -25 % eller -30 % for større størrelser.
Baseret på vores erfaring er det en udfordring at sikre ensartede magnetfelter, selv om Halbach-arrayerne produceres samtidigt.
Danish 
English 
Spanish 
Italian 
French 
German 
Russian 
Czech 
Dutch 
Portuguese 
Turkish 
Japanese 
Korean 
Finnish 
Chinese 
Hungarian 
Swedish 
Bulgarian 
Estonian 
Lithuanian 
Polish