할바흐 배열 자석

모터, 공중부양, 데이터 저장 시스템에서 효율적으로 사용할 수 있도록 한쪽의 자기장 강도를 높이고 반대쪽의 자기장을 상쇄하는 할바흐 어레이 기술을 살펴보세요. 이 혁신적인 자석 구성으로 효율성을 높이고 자기장을 집중적으로 제어하여 고급 자기 애플리케이션을 위한 실용적인 솔루션을 제공합니다.

할바흐 어레이는 강력한 한 방향 자기장을 생성하는 영구 자석의 특수 배열입니다. 이 독특한 구성은 자기장을 어레이의 한쪽에 매우 강하게 집중시키는 반면 반대쪽은 거의 0에 가깝게 상쇄시킵니다. 할바흐 어레이는 잘 알려진 자기 어셈블리이며, 저희 회사는 할바흐 어레이 생산에 대한 광범위한 경험을 보유하고 있습니다.

할바흐 배열 자석

할바흐 배열이란 무엇인가요?

할바흐 배열은 자석을 매우 효율적으로 배열하는 구조입니다. 평평한 표면에 여러 개의 고급 자석이 교대로 배치된 패턴으로 구성됩니다. 각 자석의 자기장은 어레이의 중앙을 향하고, 이 자기장이 합쳐져 놀랍도록 강력한 자기력을 만들어냅니다.

이 구조를 자세히 살펴보기 전에 몇 가지 일반적인 영구 자석의 자기장 선 분포를 살펴보겠습니다.

이 사진을 보면 자석의 방향과 배열이 자석 주변의 자기장 분포 형태를 결정하는 자기장 선의 분포에 직접적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다.

왼쪽 그림은 모든 자석이 북극인 단일 자석 세트를 보여줍니다. 색상은 자석의 위쪽과 아래쪽의 자기장 강도가 더 높다는 것을 나타냅니다.
오른쪽 그림은 자기장이 자석 위쪽이 더 강하고 아래쪽이 더 약한 할바흐 배열을 보여줍니다.

같은 부피에서 할바흐 어레이 자석 그룹은 특히 자석 두께가 4~16mm인 경우 기존 단일 자석의 약 1.4배에 달하는 강력한 측면 자기장 강도를 갖습니다.

할바흐 배열의 가장 일반적인 예는 유연한 냉장고 자석입니다. 이 얇고 부드러운 자석은 보통 냉장고나 자동차에 부착합니다. 자기 특성은 NdFeB에 비해 상대적으로 약하지만(2%-3% 강도에 불과), 가격이 저렴하고 실용적이어서 널리 사용됩니다.

할바흐 배열 구조

할바흐는 다양한 구조를 가지고 있지만, 모양에 관계없이 자력은 한 표면에 집중되어 있습니다.

원형 할바흐 어레이/할바흐 어레이 링

할바흐 배열은 선형 할바흐 배열을 끝에서 끝까지 결합한 고리 모양의 구조입니다.

영구 자석 모터에 사용할 경우 할바흐 어레이 구조는 기존 영구 자석 모터보다 더 정현파적인 에어 갭 자기장을 생성합니다. 따라서 동일한 양의 영구 자석 재료로 더 큰 에어 갭 자기 밀도를 생성하고 철 손실을 줄일 수 있습니다.

할바흐 링 어레이는 영구 자기 베어링, 냉동 장비 및 자기 공명 장비에도 일반적으로 사용됩니다.

선형 할바흐 배열

선형 유형은 할바흐 배열의 가장 기본적인 형태입니다. 이 자석 배열은 아래 그림과 같이 방사형 배열과 접선형 배열의 조합으로 볼 수 있습니다.

선형 할바흐 어레이는 주로 선형 모터에 사용됩니다. 자기 부상 열차의 부상 원리는 움직이는 자석과 도체에 유도된 전류에 의해 생성된 자기장 사이의 상호작용을 기반으로 하며, 이는 부상력과 자기 저항을 생성합니다.

부력 대 저항 비율을 개선하는 것은 부양 시스템의 성능을 향상시키는 데 매우 중요합니다. 이를 위해서는 강력하고 균일하며 안정적인 자기장을 가진 경량 온보드 자석이 필요합니다. 이를 위해 차체 중앙에 할바흐 어레이를 수평으로 설치하여 트랙 중앙에 와인딩으로 추진력을 발생시킵니다.

자석 수가 적은 쪽은 자기장이 강하고 반대쪽은 자기장이 약합니다. 이는 승객이 강한 자기장에 노출되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

아크 할바흐

물리학자 클라우스 할바흐의 이름을 딴 할바흐 아크는 영구 자석을 배열하여 자기장을 한쪽에 집중시키고 반대쪽은 상쇄하는 자기 조립체입니다. 이러한 구성은 마그네틱 크롤러 로봇이 외부 전원 없이도 수직 또는 거꾸로 된 금속 표면을 단단히 잡고 이동할 수 있는 능력을 향상시켜 줍니다. 이 로봇의 주요 특징 중 하나는 자력을 극대화하여 선박 선체, 저장 탱크, 대형 기계와 같은 까다로운 환경에서 검사 및 유지보수 작업을 효율적으로 수행할 수 있다는 점입니다.

설계자는 할바흐 아크의 모양과 크기를 특정 애플리케이션에 맞게 조정하여 마그네틱 크롤러 로봇의 기능과 유연성을 최적화할 수 있습니다. 할바흐 아크는 로봇의 에너지 효율에 기여함으로써 로봇 기술을 발전시키는 데 중추적인 역할을 합니다. 이를 통해 멀리 떨어져 있거나 위험한 장소에서 장시간 작동할 수 있습니다. 자기장을 집중시키는 데 혁신적으로 사용되어 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 영역에 로봇이 접근하고 작업할 수 있는 능력을 향상시킵니다. 이는 로봇 공학에서 이 마그네틱 어셈블리가 얼마나 큰 영향을 미치는지 보여줍니다.

특별한 모양

이 구조는 고유하며 두 가지 특정 자석 등급을 사용해야 합니다: N52와 N48SH. 최대 자화를 위한 N52와 열 안정성을 위한 N48SH를 결합한 것입니다. N52 등급은 고열이 발생하지 않는 부분에 높은 자기장 강도를 위해 사용되며, N48SH는 고온에 취약한 부분에 사용되어 자성 손실을 방지합니다.

이 구성은 자기 구조가 효율적으로 작동하도록 보장하며, N52 자석이 안전한 곳에 소형 전력을 공급하고 N48SH 자석이 고온에 대한 복원력을 제공합니다. 그 결과 다양한 열 환경에서도 자화 위험 없이 강력한 성능을 제공할 수 있는 마그네틱 시스템이 탄생했습니다.

영구 자석 모터의 할바흐 배열 구조는 기존 영구 자석 모터보다 더 많은 정현파 에어 갭 자기장을 생성합니다. 따라서 동일한 양의 영구 자석 재료로 더 큰 공극 자기 밀도를 생성하고 철 손실을 줄일 수 있습니다. 할바흐 링 어레이는 영구 자석 베어링, 냉동 및 자기 공명 장비에도 사용됩니다.

동질성

일관되게 균일한 설정이 필요한 경우 링 할바흐 어레이가 가장 적합한 옵션이 아닐 수 있습니다. 과학자들은 종종 300ppm의 균질성 수준의 할바흐 어레이를 요청하는데, 이는 이론적으로는 그럴듯하지만 자기 편향과 자기 조립 능력의 한계로 인해 실제로 달성하기는 어렵습니다. 이러한 상황에서는 요크 디자인을 고려하는 것이 좋습니다. 이 설계는 종종 NMR(핵자기공명) 기기를 위한 균일한 자기장을 생성합니다.

시뮬레이션

시뮬레이션과 현실:
작은 크기의 할바흐 어레이를 시뮬레이션할 때 결과와 실제 값 사이의 오차는 대략 +5% ~ -10%입니다. 그러나 크기가 클 경우 오차는 -25 % 또는 -30 %에 달할 수 있습니다.

당사의 경험에 따르면 할바흐 어레이를 동시에 생산하더라도 유사한 자기장을 보장하는 것은 어려운 일입니다.

할바흐 배열의 사용 및 애플리케이션

할바흐 어레이를 선택하는 이유는?

광범위한 제조 경험

당사는 다양하고 복잡한 사양을 충족하는 모든 유형의 할바흐 어레이를 설계하고 제조하는 광범위한 노하우를 보유하고 있습니다. 당사의 역량은 실험실 규모의 소형 연구용 자석부터 산업용으로 사용되는 20톤급 대형 어셈블리에 이르기까지 다양합니다. 당사의 엔지니어링 팀은 어떤 할바흐 어레이 개념이든 현실화할 수 있습니다.

정밀한 장인 정신과 품질 관리

할바흐 어레이의 모든 자석은 특수 기술을 사용하여 0.1도 이내로 정밀하게 배향됩니다. 또한 엄격한 품질 관리 단계를 통해 생산 공정 전반에 걸쳐 일관된 성능을 보장합니다. 우리는 제작하는 각 할바흐 어레이의 자기장 균일성, 강도, 방향을 꼼꼼하게 검증합니다.

맞춤형 대응 서비스

우리는 모든 할바흐 프로젝트마다 고유한 고려 사항이 있다는 것을 알고 있습니다. 당사의 유연한 제조 공정은 특수한 치수, 세그먼트, 자석 등급 및 구성을 수용할 수 있습니다. 또한 고객은 엔지니어링 팀과 직접 협력하여 자신의 애플리케이션에 맞게 할바흐 어레이를 맞춤 제작할 수 있습니다.

경쟁력 있는 가격

엄격한 품질 표준과 엔지니어링 지원에도 불구하고 할바흐 어레이의 가격은 매우 경쟁력 있습니다. 마그넷 공급업체를 지능적으로 활용하고 인프라 비용을 낮게 유지함으로써 품질은 그대로 유지하면서 매우 매력적인 가격을 제공할 수 있습니다. 가격 보장이 보장되는 할바흐 어레이 견적을 즉시 받아보려면 지금 바로 문의하세요.

할바흐 배열 자석