Halbach Array -magneetit

Tutustutaan Halbach Array -tekniikkaan, joka lisää magneettikentän voimakkuutta yhdellä puolella ja kumoaa sen vastakkaisella puolella, jotta sitä voidaan käyttää tehokkaasti moottoreissa, leijunnassa ja tietojen tallennusjärjestelmissä. Tämä innovatiivinen magneettikokoonpano lisää tehokkuutta ja tarkkaa magneettikentän hallintaa ja tarjoaa käytännöllisiä ratkaisuja kehittyneisiin magneettisovelluksiin.

Halbach-joukko on erityinen kestomagneettien järjestely, joka luo voimakkaan yksipuolisen magneettikentän. Tämä ainutlaatuinen kokoonpano keskittää magneettikentän niin, että se on erittäin voimakas yhdellä puolella ja kumoaa sen lähes nollaan vastakkaisella puolella. Kyseessä on tunnettu magneettikokoonpano, ja yrityksellämme on laaja kokemus Halbach-joukkojen valmistuksesta.

Halbach Array -magneetit

Litteät Halbach-joukot

Halbachin sylinteriryhmät

Suuret Halbach-joukot

Lineaariset Halbach-joukot

Mikä on Halbach Array?

Halbach-joukko on rakenne, joka järjestää magneetit erittäin tehokkaasti. Se koostuu useista korkealuokkaisista magneeteista, jotka on sijoitettu tasaiselle pinnalle vuorotellen. Kunkin magneetin magneettikentät suuntautuvat kohti massan keskiosaa, jossa ne yhdistyvät luoden uskomattoman voimakkaan magneettisen voiman.

Ennen kuin syvennytään tähän rakenteeseen, tarkastellaan joidenkin tavallisten kestomagneettien magneettikenttäviivojen jakautumista.

Näistä kuvista käy ilmi, että magneetin suunta ja sijoittelu vaikuttavat suoraan magneettikenttäviivojen jakautumiseen, mikä määrää magneettikentän jakautumisen muodon magneettien ympärillä.

Vasemmassa kuvassa on yksittäinen magneettisarja, jossa kaikki magneetit ovat pohjoisnavoja. Väri osoittaa, että magneettikentän voimakkuus on suurempi magneetin ylä- ja alapuolella.
Oikeanpuoleisessa kuvassa on Halbach-joukko, jossa magneettikenttä on voimakkaampi magneetin yläosassa ja heikompi alaosassa.

Samassa tilavuudessa Halbachin magneettiryhmän magneettiryhmän sivupinnan magneettikentän voimakkuus on noin 1,4-kertainen perinteiseen yksittäiseen magneettiin verrattuna, erityisesti kun magneetin paksuus on 4-16 mm.

Yleisin esimerkki Halbach-massasta on joustava jääkaappimagneetti. Näitä ohuita ja pehmeitä magneetteja käytetään yleensä jääkaapeissa tai autoissa. Vaikka niiden magneettiset ominaisuudet ovat suhteellisen heikot (vain 2%-3% vahvuus) verrattuna NdFeB-magneetteihin, niiden alhainen hinta ja käytännöllisyys tekevät niistä laajalti käytettyjä.

Halbach Array -rakenne

Halbachilla on monia erilaisia rakenteita, mutta muodosta riippumatta magneettinen voima keskittyy yhdelle pinnalle.

Pyöreä Halbach-joukko/Halbach-joukon rengas

Halbach-muoto on rengasmainen rakenne, jossa lineaariset Halbach-muotoiset ryhmät on yhdistetty toisiinsa.

Kestomagneettimoottorissa käytettynä Halbach-rakenne tuottaa sinimuotoisemman ilmavälin magneettikentän kuin perinteiset kestomagneettimoottorit. Tämä johtaa suurempaan ilmavälin magneettitiheyteen samalla kestomagneettimateriaalimäärällä ja pienempiin rautahäviöihin.

Halbachin rengasrivistöjä käytetään yleisesti myös kestomagneettilaakereissa, jäähdytyslaitteissa ja magneettiresonanssilaitteissa.

Lineaariset Halbach-matriisit

Lineaarinen tyyppi on Halbach-määritteen perusmuoto. Tämä magneettiryhmä voidaan nähdä säteittäisten ja tangentiaalisten ryhmien yhdistelmänä, kuten alla on esitetty.

Lineaarisia Halbach-joukkoja käytetään pääasiassa lineaarimoottoreissa. Maglev-junan leijuntaperiaate perustuu liikkuvan magneetin ja johtimeen indusoituvan virran synnyttämän magneettikentän väliseen vuorovaikutukseen, joka synnyttää leijuntavoiman ja magneettisen vastuksen.

Kelluvuuden ja vastuksen suhteen parantaminen on ratkaisevan tärkeää leijuntajärjestelmän suorituskyvyn parantamiseksi. Tämä edellyttää kevyttä magneettia, jossa on vahva, tasainen ja luotettava magneettikenttä. Tämän saavuttamiseksi Halbachin matriisi asennetaan vaakasuoraan auton korin keskelle, mikä tuottaa työntövoiman, jossa käämi on radan keskellä.

Magneettikenttä on voimakkaampi, kun magneetteja on vähemmän, kun taas vastakkaisella puolella magneettikenttä on heikompi. Näin estetään matkustajien altistuminen voimakkaille magneettikentille.

Arc Halbach

Halbachin kaari, joka on nimetty fyysikko Klaus Halbachin mukaan, on magneettikokoonpano, jossa kestomagneetit on sijoitettu siten, että magneettikenttä keskittyy yhdelle puolelle ja kumoutuu vastakkaisella puolella. Tämä kokoonpano hyödyttää magneettisia telaketjurobotteja, sillä se parantaa niiden kykyä tarttua ja liikkua pystysuorilla tai ylösalaisin olevilla metallipinnoilla tukevasti ilman ulkoista voimanlähdettä. Yksi näiden robottien tärkeimmistä ominaisuuksista on niiden kyky suorittaa tehokkaasti tarkastus- ja huoltotehtäviä haastavissa ympäristöissä, kuten laivojen rungoissa, varastosäiliöissä ja suurissa koneissa, maksimoimalla magneettivoima.

Suunnittelijat voivat optimoida magneettisten telaketjurobottien toiminnallisuuden ja joustavuuden räätälöimällä Halbachin kaaren muodon ja koon tiettyihin sovelluksiin. Halbachin kaari on keskeinen tekijä robottiteknologian edistämisessä, sillä se edistää robottien energiatehokkuutta. Tämä mahdollistaa pidemmät toiminta-ajat syrjäisissä tai vaarallisissa paikoissa. Sen innovatiivinen käyttö magneettikenttien keskittämisessä parantaa robottien kykyä päästä ja työskennellä alueilla, jotka ovat ihmisille vaikeita tai vaarallisia. Tämä osoittaa tämän magneettikokoonpanon merkittävän vaikutuksen robotiikassa.

Erityinen muoto

Tämä rakenne on ainutlaatuinen ja edellyttää kahden erityisen magneettilaadun käyttöä: N52 ja N48SH. Siinä yhdistyvät N52 maksimaalisen magnetoitumisen ja N48SH lämpöstabiilisuuden vuoksi. N52-laatua käytetään sen suuren magneettikentän voimakkuuden vuoksi osissa, joihin ei kohdistu suurta kuumuutta, kun taas N48SH-laatua hyödynnetään korkeammille lämpötiloille alttiissa osissa, jotka suojaavat magneettisuuden häviämiseltä.

Tämä kokoonpano varmistaa magneettirakenteen tehokkaan toiminnan, sillä N52-magneetit tarjoavat kompaktia tehoa siellä, missä se on turvallista, ja N48SH-magneetit kestävät korkeita lämpötiloja. Tuloksena on magneettijärjestelmä, joka pystyy tarjoamaan vahvan suorituskyvyn ilman demagnetoitumisriskiä myös vaihtelevissa lämpöolosuhteissa.

Kestomagneettimoottorin Halbach-rakenne tuottaa sinimuotoisemman ilmavälin magneettikentän kuin perinteiset kestomagneettimoottorit. Tämä johtaa suurempaan ilmavälin magneettitiheyteen samalla kestomagneettimateriaalimäärällä ja pienempiin rautahäviöihin. Halbachin rengasrakenteita käytetään myös kestomagneettilaakereissa, jäähdytyksessä ja magneettiresonanssilaitteissa.

Homogeenisuus

Halbachin rengasrivistö ei ehkä ole sopivin vaihtoehto, jos tarvitset johdonmukaisesti yhtenäisen kokoonpanon. Tutkijat pyytävät usein Halbach-joukkoa, jonka homogeenisuustaso on 300 ppm, mikä on teoreettisesti mahdollista, mutta käytännössä haastavaa saavuttaa magneettisen deklinaation ja magneettisten kokoonpanovalmiuksien rajoitusten vuoksi. Näissä tilanteissa suositellaan harkitsemaan ikea-mallia. Tällä rakenteella luodaan usein tasainen magneettikenttä NMR (ydinmagneettinen resonanssi) -instrumentteja varten.

Simulointi

Simulaatio ja todellisuus:
Kun simuloidaan pienikokoisia Halbach-joukkoja, tulosten ja todellisten arvojen välinen virhe on noin +5% -10%. Virhe voi kuitenkin olla jopa -25 % tai -30 % suuremmissa kokoluokissa.

Kokemuksemme perusteella on haastavaa varmistaa samankaltaiset magneettikentät, vaikka Halbach-joukkoja tuotettaisiin samanaikaisesti.

Halbach-joukkojen käyttö ja sovellukset

Miksi valita Halbach-asemat?

Laaja kokemus valmistuksesta

Meillä on laaja tietotaito kaikentyyppisten Halbach-joukkojen suunnittelusta ja valmistuksesta, jotta voimme täyttää monenlaiset monimutkaiset vaatimukset. Valmiutemme ulottuvat pienistä laboratoriomittakaavan tutkimusmagneeteista suuriin 20 tonnin kokoonpanoihin teollisuuskäyttöön. Voit luottaa siihen, että insinööritiimimme toteuttaa minkä tahansa Halbach-magneettiryhmän konseptin.

Tarkka käsityötaito ja laadunvalvonta

Jokainen Halbach-joukkojemme magneetti suunnataan tarkasti 0,1 asteen tarkkuudella erikoistekniikoiden avulla. Tiukat laadunvalvontatoimet varmistavat myös tasaisen suorituskyvyn kaikissa tuotantosarjoissa. Validoimme huolellisesti magneettikentän tasaisuuden, voimakkuuden ja suuntauksen jokaisessa valmistamassamme Halbach-magneettiryhmässä.

Räätälöitävissä oleva ja reagoiva palvelu

Ymmärrämme, että jokainen Halbachin hanke on ainutlaatuinen. Joustavissa valmistusprosesseissamme voidaan ottaa huomioon erikoismitat, segmentit, magneettilaadut ja kokoonpanot. Asiakkaat voivat myös tehdä suoraa yhteistyötä insinööritiimimme kanssa räätälöidäkseen Halbach-magneettiryhmän sovellukseensa sopivaksi.

Kilpailukykyinen hinnoittelu

Jopa tiukkojen laatustandardiemme ja teknisen tukemme ansiosta Halbach-mallistomme hinnat ovat erittäin kilpailukykyisiä. Hyödyntämällä älykkäästi magneettitoimittajia ja pitämällä infrastruktuurikustannukset alhaisina voimme tarjota erittäin houkuttelevia hintoja laadusta tinkimättä. Ota meihin yhteyttä ja pyydä heti Halbach-matriisitarjous, jolla on hintatakuu.

Halbach Array -magneetit