Halbach Array-magneter
Utforska Halbach Array-tekniken som förstärker magnetfältets styrka på ena sidan och upphäver den på den motsatta sidan för effektiv användning i motorer, levitation och datalagringssystem. Dra nytta av ökad effektivitet och fokuserad magnetfältskontroll med denna innovativa magnetkonfiguration, som ger praktiska lösningar för avancerade magnetiska applikationer.
En Halbach-array är ett speciellt arrangemang av permanentmagneter som skapar ett kraftfullt ensidigt magnetfält. Denna unika konfiguration fokuserar magnetfältet så att det blir mycket starkt på ena sidan av uppställningen samtidigt som det upphävs till nära noll på den motsatta sidan. Det är en välkänd magnetisk sammansättning och vårt företag har lång erfarenhet av att tillverka Halbach Arrays.
Våra Halbach Array-magneter
Vad är Halbach Array?
Halbach-arrayen är en struktur som arrangerar magneter på ett mycket effektivt sätt. Den består av flera högklassiga magneter som är placerade på en plan yta i ett alternerande mönster. Magnetfälten från varje magnet pekar mot mitten av uppställningen, där de kombineras för att skapa en otroligt kraftfull magnetisk styrka.
Innan vi går in på denna struktur ska vi undersöka fördelningen av magnetiska fältlinjer för några vanliga permanentmagneter.
Av dessa bilder framgår att magnetens riktning och placering direkt påverkar fördelningen av de magnetiska fältlinjerna, vilket bestämmer formen på magnetfältets fördelning runt magneterna.
- Den vänstra bilden visar en uppsättning med en enda magnet, där alla magneter är nordpoler. Färgen indikerar att den magnetiska fältstyrkan är högre i magnetens övre och nedre del.
- Den högra bilden visar en Halbach-magnet, där magnetfältet är starkare i toppen av magneten och svagare i botten.
I samma volym har Halbach-array-magnetgruppen en stark magnetfältstyrka på sidoytan på cirka 1,4 gånger den för en traditionell enkelmagnet, särskilt när magnettjockleken är mellan 4-16 mm.
Det vanligaste exemplet på en Halbach-array är den flexibla kylskåpsmagneten. Dessa tunna och mjuka magneter placeras vanligtvis på kylskåp eller bilar. Även om deras magnetiska egenskaper är relativt svaga (endast 2%-3% styrka) jämfört med NdFeB, gör deras låga pris och praktiska egenskaper att de används i stor utsträckning.
Halbach Array-struktur
Halbach har många olika strukturer, men oavsett form är den magnetiska styrkan koncentrerad till en yta.
Cirkulär Halbach-array/Halbach-array-ring
Halbach-arrayen är en ringformad struktur som kombinerar linjära Halbach-arrayer sida vid sida.
När Halbach-arraystrukturen används i en permanentmagnetmotor ger den ett mer sinusformat magnetfält i luftgapet än traditionella permanentmagnetmotorer. Detta resulterar i en större magnetisk densitet i luftgapet med samma mängd permanentmagnetmaterial och lägre järnförlust.
Halbach-ringar används också ofta i permanentmagnetiska lager, kylutrustning och utrustning för magnetisk resonans.
Linjära Halbach-matriser
Den linjära typen är den mest grundläggande formen av en Halbach-gruppering. Denna magnetanordning kan ses som en kombination av radiella och tangentiella anordningar, enligt bilden nedan.
Linjära Halbach-matriser används huvudsakligen i linjära motorer. Levitationsprincipen för ett magnettåg bygger på interaktionen mellan den rörliga magneten och det magnetfält som genereras av den ström som induceras i ledaren, vilket genererar levitationskraft och magnetiskt motstånd.
Att förbättra förhållandet mellan flytkraft och motstånd är avgörande för att förbättra levitationssystemets prestanda. För detta krävs en lättviktsmagnet ombord med ett starkt, enhetligt och tillförlitligt magnetfält. För att uppnå detta installeras en Halbach-array horisontellt i mitten av bilens kaross, vilket genererar en drivkraft med lindningen i mitten av banan.
Magnetfältet är starkare med färre magneter, medan den motsatta sidan har ett svagare fält. Detta bidrar till att förhindra att passagerare utsätts för starka magnetfält.
Arc Halbach
Halbachbågen, som fått sitt namn efter fysikern Klaus Halbach, är en magnetisk enhet som arrangerar permanentmagneter så att magnetfältet koncentreras på ena sidan och upphävs på den motsatta sidan. Denna konfiguration gynnar magnetiska krypande robotar genom att förbättra deras förmåga att gripa tag i och röra sig över vertikala eller uppochnervända metalliska ytor utan att behöva en extern strömkälla. En viktig egenskap hos dessa robotar är deras förmåga att effektivt utföra inspektions- och underhållsuppgifter i utmanande miljöer, t.ex. fartygsskrov, lagringstankar och stora maskiner, genom att maximera den magnetiska kraften.
Konstruktörer kan optimera funktionaliteten och flexibiliteten hos magnetiska larvbandsrobotar genom att anpassa Halbachbågens form och storlek till specifika applikationer. Halbach-bågen är avgörande för utvecklingen av robottekniken genom att den bidrar till robotarnas energieffektivitet. Detta möjliggör förlängda driftstider på avlägsna eller farliga platser. Dess innovativa användning för att koncentrera magnetfält förbättrar robotarnas förmåga att komma åt och arbeta i områden som är svåra eller farliga för människor. Detta visar på den betydande inverkan som denna magnetiska enhet har inom robotiken.
Särskild form
Denna struktur är unik och kräver användning av två specifika magnetkvaliteter: N52 och N48SH. Den kombinerar N52 för maximal magnetisering och N48SH för termisk stabilitet. N52-kvaliteten används för sin höga magnetiska fältstyrka i sektioner som inte utsätts för hög värme, medan N48SH används i delar som utsätts för högre temperaturer och skyddar mot förlust av magnetism.
Denna konfiguration säkerställer att den magnetiska strukturen fungerar effektivt, med N52-magneter som ger kompakt kraft där det är säkert att göra det och N48SH-magneter som ger motståndskraft mot höga temperaturer. Resultatet är ett magnetsystem som kan leverera starka prestanda utan risk för avmagnetisering, även i varierande termiska miljöer.
Halbach-arraystrukturen i en permanentmagnetmotor ger ett mer sinusformat magnetfält i luftgapet än traditionella permanentmagnetmotorer. Detta resulterar i en större magnetisk densitet i luftgapet med samma mängd permanentmagnetmaterial och lägre järnförluster. Halbachs ringar används också i permanentmagnetiska lager, kylsystem och utrustning för magnetisk resonans.
Homogenitet
En ring Halbach-array kanske inte är det lämpligaste alternativet om du behöver en konsekvent enhetlig installation. Forskare efterfrågar ofta en Halbach-grupp med en homogenitetsnivå på 300 ppm, vilket är teoretiskt rimligt men svårt att uppnå i praktiken på grund av magnetisk deklination och begränsningar i magnetisk monteringskapacitet. I dessa situationer rekommenderas att man överväger en yoke-design. Denna design skapar ofta ett enhetligt magnetfält för NMR-instrument (kärnmagnetisk resonans).
Simulering
Simulering och verklighet:
Vid simulering av små Halbach-arrayer är felet mellan resultaten och de faktiska värdena cirka +5% till -10%. Felet kan dock uppgå till så mycket som -25 % eller -30 % för större storlekar.
Enligt vår erfarenhet är det en utmaning att säkerställa likartade magnetfält även om Halbach-matriserna tillverkas samtidigt.
Användningar och tillämpningar av Halbach Arrays
Elektriska motorer
Genom att orientera magneterna i en Halbach-cylinder kan magnetfältet koncentreras på den inre rotorytan. Detta gör att motorer med extremt högt vridmoment kan konstrueras utan några ferromagnetiska material, dessa Halbach array-motorer erbjuder högre effektivitet genom att eliminera hysteres- och virvelströmsförluster. Det rena magnetfältet möjliggör också snabbare acceleration och högre topphastigheter än konventionella motorer.
MRI-skannrar
Med hjälp av en Halbach-cylinder kan man på ett enkelt sätt generera det intensiva homogena magnetfält som krävs. Genom att orientera magneterna får man god kontroll över den rumsliga fältfördelningen samtidigt som man undviker interferens. Halbach-matriser gör det möjligt att konstruera MR-magneter med hjälp av billigare ferritmagnetblock i stället för stora supraledande spolar.
Magnetisk levitation Transport
En framträdande användning av Halbach-matriser är i maglevtåg för höghastighetståg som bygger på ett inductrack-system. Inductrack-designen använder en rad Halbach-arrayer i spåret för att producera ett magnetfält som inducerar strömmar i slingor på tåget. Denna kontaktlösa elektromagnetiska effekt ger både framdrivning och levitation så att tåget kan glida strax ovanför spåret.
Vetenskaplig forskning
Från partikelacceleratorer till masspektrometrar - de fokuserade magnetfält som produceras av Halbach-arrayer är ovärderliga i många komplexa vetenskapliga instrument. Det intensiva fältet gör det möjligt att manipulera strålar av laddade partiklar för kolliderexperiment eller avbildningsapplikationer. Det låga ströljuddet och den höga likformigheten är också idealiska för analytiska kemitekniker och industriella processer.
Varför välja våra Halbach Arrays?
Bred erfarenhet av tillverkning
Vi har omfattande kunskap om konstruktion och tillverkning av alla typer av Halbach-magneter för att uppfylla en rad komplexa specifikationer. Vår kapacitet sträcker sig från små forskningsmagneter i labbskala till stora 20-tons enheter för industriellt bruk. Du kan lita på att vårt ingenjörsteam tar alla Halbach-koncept och förvandlar dem till verklighet.
Precisionshantverk och kvalitetskontroll
Varje magnet i våra Halbach-matriser blir exakt orienterad inom 0,1 grader med hjälp av specialiserad teknik. Strikta kvalitetskontrollsteg säkerställer också konsekvent prestanda över produktionskörningar. Vi validerar noggrant magnetfältets enhetlighet, styrka och orientering på varje Halbach-grupp som vi bygger.
Anpassningsbar och responsiv service
Vi är medvetna om att varje Halbach-projekt har unika förutsättningar. Våra flexibla tillverkningsprocesser kan anpassas till specialmått, segment, magnetkvaliteter och konfigurationer. Kunderna kan också samarbeta direkt med vårt ingenjörsteam för att skräddarsy Halbach-arrayen till deras applikation.
Konkurrenskraftig prissättning
Även med våra stränga kvalitetsstandarder och vårt tekniska stöd är våra Halbach-arraypriser extremt konkurrenskraftiga. Genom att på ett intelligent sätt utnyttja magnetleverantörer och hålla infrastrukturkostnaderna nere kan vi erbjuda mycket attraktiva priser utan att kompromissa med kvaliteten på något sätt. Kontakta oss för en omedelbar offert på Halbach-array med en prismatchningsgaranti.
Swedish 
English 
Spanish 
Italian 
French 
German 
Russian 
Czech 
Danish 
Dutch 
Portuguese 
Turkish 
Japanese 
Korean 
Finnish 
Chinese 
Hungarian 
Bulgarian 
Estonian 
Lithuanian 
Polish