Halbach Dizisi, Halbach kalıcı mıknatıs

Halbach dizisi bir mıknatıs düzenleme yapısıdır. Bu yapıyı anlamadan önce, yaygın olarak kullanılan bazı kalıcı mıknatısların manyetik alan çizgisi dağılımına bir göz atalım.

Bu resimden mıknatısın yerleştirme yönü ve düzeninin manyetik alan çizgilerinin dağılımını doğrudan etkileyeceğini, yani mıknatıs etrafındaki manyetik alan dağılım biçimini etkileyeceğini bulmak zor değildir.

Halbach dizisi kavramı

Halbach Dizisi (Halbach kalıcı mıknatıs) bir tür mıknatıs yapısıdır. 1979 yılında Amerikalı bilim adamı Klaus Halbach, elektron hızlandırma deneyi sırasında bu özel kalıcı mıknatıs yapısını keşfederek onu yavaş yavaş geliştirdi ve sonunda sözde mıknatısı oluşturdu."Halbach"mıknatıs. Mühendislikte yaklaşık olarak ideal bir yapıdır. Ünite yönünde alan gücünü arttırmak için mıknatıs ünitelerinin özel bir düzenlemesini kullanır. Amaç, en güçlü manyetik alanı oluşturmak için en az miktarda mıknatıs kullanmaktır.

Bu tür bir dizi tamamen nadir toprak kalıcı mıknatıs malzemelerinden oluşur. Farklı mıknatıslanma yönlerine sahip kalıcı mıknatısların belirli bir kurala göre düzenlenmesiyle, manyetik kuvvet çizgileri mıknatısların bir tarafında yoğunlaştırılabilir, diğer tarafında ise kuvvet çizgileri zayıflatılabilir ve böylece ideal bir tek taraflı manyetik alan elde edilebilir. Bu mühendislik açısından çok önemlidir. Haierbek dizileri mükemmel manyetik alan dağılım özellikleri ile nükleer manyetik rezonans, manyetik kaldırma ve sabit mıknatıslı özel motorlar gibi endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Solda, tüm kuzey kutupları yukarıya bakan tek bir mıknatıs var. Renkten manyetik alanın gücünün mıknatısın alt ve üst kısmında yer aldığı görülmektedir. Sağda bir Halbach dizisi var. Mıknatısın üst kısmındaki manyetik alan nispeten yüksek, alt kısmı ise nispeten zayıftır. (Aynı hacim altında Halbach dizisi mıknatısının güçlü yan yüzeyinin manyetik alan yoğunluğu yaklaşık olarak√Geleneksel tek mıknatısın 2 katı (1,4 katı), özellikle mıknatısın kalınlığı mıknatıslama yönünde 4-16 mm olduğunda)

Halbach dizisinin en yaygın örneği esnek buzdolabı etiketi olabilir. Bu ince, yumuşak mıknatıslar genellikle buzdolabının üzerine veya arabanın arkasına basılır. Manyetizmaları NdFeB'e kıyasla çok zayıf olmasına rağmen (sadece %2-%3 mukavemet), düşük fiyatı ve pratikliği onu yaygın olarak kullanılmasını sağlar.

Halbach dizisinin formu ve uygulaması

Doğrusal dizi

Doğrusal tip en temel Halbach dizisi bileşimidir. Bu mıknatıs dizilimi, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, radyal dizilimin ve teğetsel dizilimin birleşimi olarak kabul edilebilir.

Doğrusal Halbach dizileri şu anda çoğunlukla doğrusal motorlarda kullanılmaktadır. Maglev treninin havaya yükselme prensibi, hareketli mıknatısın, iletkende indüklenen akımın oluşturduğu manyetik alanla etkileşime girerek kaldırma kuvveti oluşturması ve aynı zamanda buna manyetik direncin eşlik etmesidir. Kaldırma kuvveti ve sürükleme oranının iyileştirilmesi, yerleşik mıknatısın ağırlığını gerektiren kaldırma sisteminin performansını artırmanın anahtarıdır. Hafiflik, güçlü manyetik alan, düzgün manyetik alan ve yüksek güvenilirlik. Halbach dizisi, araba gövdesinin merkezine yatay olarak monte edilir ve küçük miktarda mıknatısla manyetik alanı maksimuma çıkaran ve diğer tarafta daha az manyetik alana sahip olan itici kuvvet oluşturmak için rayın ortasındaki sarım ile etkileşime girer. yolcuların güçlü manyetik alanlara maruz kalmasını önleyebilir.

Dairesel dizi

Dairesel Halbach dizisi, dairesel bir halka şekli oluşturmak üzere uçtan uca doğrusal Halbach dizilerinin bir kombinasyonu olarak kabul edilebilir.

Sabit mıknatıslı motorda, Halbach dizi yapısını kullanan sabit mıknatıslı motor, geleneksel sabit mıknatıslı motora göre sinüzoidal dağılıma daha yakın bir hava boşluğu manyetik alanına sahiptir. Aynı miktarda kalıcı mıknatıs malzemesi olması durumunda Halbach sabit mıknatıslı motor daha büyük bir hava aralığı manyetik yoğunluğuna sahiptir. Demir kaybı azdır. Ayrıca Halbach halka dizileri kalıcı manyetik yataklarda, manyetik soğutma ekipmanlarında ve manyetik rezonans ekipmanlarında da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Halbach dizisinin imalat ve üretim yöntemi

Yöntem 1: Dizinin topolojisine göre, mıknatıslanmış mıknatıs parçalarını birbirine bağlamak için mıknatıs yapıştırıcısı kullanın. Mıknatıs bölümleri arasındaki karşılıklı itme çok güçlü olduğundan, yapışma sırasında kalıp sıkma amacıyla kullanılmalıdır. Bu yöntemin üretim verimliliği düşüktür ancak uygulanması daha kolaydır ve laboratuvar araştırma aşamasında kullanıma daha uygundur.

Yöntem 2: Tam bir mıknatıs üretmek için önce kalıbı doldurma veya kalıbı presleme yöntemini kullanın ve ardından özel bir fikstürle mıknatıslayın. Bu yöntemle işlenen dizi yapısı aşağıdaki şekle benzer. Bu yöntemin işleme verimliliği yüksektir ve seri üretimin gerçekleştirilmesi kolaydır. Ancak mıknatıslama fikstürünün özel olarak tasarlanması ve mıknatıslama işleminin formüle edilmesi gerekmektedir.

Yöntem 3: Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi Halbach tipi manyetik alan dağılımını gerçekleştirmek için özel şekilli bir sarım dizisi kullanın.

Kendi kendine yapılan Halbach dizisinin laboratuvardaki süreci ve etkisi