Halbachi massiiv on ainulaadne vahelduva polaarsusega püsimagnetite konfiguratsioon, mis on loodud selleks, et muuta magnetväli ühel küljel oluliselt tugevamaks kui teisel pool.
Näiteks: allolev väli on madalam kui ülemine väli.
Omadused
1. Suur võimsustihedus
Halbachi magneti disainiga mootorid vähendavad tõhusalt mootori suurust, parandades samal ajal mootori võimsustihedust, võrreldes tavaliste püsimagnetmootorite konstruktsioonidega. Selle põhjuseks on asjaolu, et Halbachi magnetrõnga lahtivõtmisel kattusid paralleelne magnetväli ja radiaalne magnetväli, suurendades märkimisväärselt vastaskülje magnetvälja tugevust.
2. Halbachi massiivi magnetrootor ei vaja renni.
Õhuvahe magnetvälja harmooniliste vältimatu olemasolu tõttu võtab tavapärase püsimagnetmootori fikseeritud rootori struktuur sageli renni, et vähendada selle lööki. Halbachi mootori kõrge õhuvahe magnetvälja siinuse jaotuse ja madala harmoonilise sisalduse tõttu puudub staatoril renn.
3. Selle rootori valmistamiseks võib kasutada mittesüdamiku materjali.
Kuna enam pole nõuet, et rootor tagaks magnetmaterjalile tee, võimaldab Halbachi magneti isevarjestusefekti tekitatud ühepoolne magnetvälja jaotus süsteemil väiksema inertsimomendi ja hea kinnituse.
4. Püsimagnetite kasutamine on kõrge.
See parandab püsimagnetite kasutamist, kuna Halbachi magnet jagatakse magnetiseeritud tulemusteks, mille tulemuseks on selle püsimagneti töövõime kõrgem kui tavaliselt rohkem kui 0.9.
Levinud tüübid
1. Silinder Halbachi massiiv
Traditsiooniline Halbach Array on silinder/rõngas, mille keskses õhupilus on dipool (2-pooluseline) muster. Rõngas on magnetväli tugev ja homogeenne (paralleelsed väljajooned) kogu keskava ulatuses.
NdFeB Halbachi massiivi rõngas on valmistatud 8 magnetist (igaühel on selge magnetiseerimissuund ja need on paigutatud 45-kraadise kaare segmentidesse). Iga kaare segment on magnetiseeritud nii, et magnetväli liigub läbi keskse õhupilu, enne kui see "suunatakse" läbi magnetmaterjali ja selle ümber.
Pakume kahe pooluse, 110 mm läbimõõduga NdFeB Halbachi massiivi, millel on 30-mm läbimõõduga keskne ava. Selle aksiaalne pikkus on 40 mm. See kasutab tavalist NdFeB-d (neodüümraudboori), mille soovitatav töötemperatuur on pluss 80 kraadi. Toatemperatuuril on väli õhupilu keskel vähemalt 10,000 Gauss/üks Tesla. Kaitsev välishülss on valmistatud messingist.
Pakume ka SmCo tüüpi. 16 magnetit (22,5-kraadised kaare segmendid, millest igaüks on ainulaadse magnetiseerimisorientatsiooniga) moodustavad SmCo Halbach Array rõnga. Kaare iga segment on magnetiseeritud nii, et magnetväli liigub läbi keskse õhupilu, enne kui see juhitakse läbi magnetmaterjali ja selle ümber. See konkreetne massiiv on ainulaadne, kuna see on täielikult suletud ja kasutab krüogeenset liimi, mis võimaldab vedela heeliumi puhul töötada -269 kraadi Celsiuse järgi.
2. Blokeeri Halbachi massiiv
Magnetväljad joonduvad komposiitstruktuuri tasapinna kohal, kui segatakse vahelduvalt magnetiseeritud ferromagnetiliste materjalide ribasid (materjalid, mida saab püsivalt magnetiseerida), samas kui konstruktsiooni all olevad magnetväljad on vastassuundades ja taanduvad. Vahelduvad magnetiseerimiskomponendid on tegelikult 90 kraadi faasist väljas ehk p/2.
Ideaalses olukorras, nagu eespool näidatud, ei tekiks tasandist allpool välja ja tasandist kõrgemal oleks väli, mis on kaks korda suurem kui see oleks, kui struktuur oleks ühtlaselt magnetiseeritud. Praktikas tekib aga alumisel küljel vaid väga tagasihoidlik väli ja ideaalset seisukorda ei täheldata kunagi. Seda mustrit igavesti jätkates saab luua suuri massiive.
John C. Mallinson avastas need "ühepoolse voo" moodustised 1973. aastal, kirjeldades neid kui "kuriosumeid", millel on potentsiaal edendada magnetlindile salvestamise tehnoloogiat. Kuid alles 1980. aastatel leidis Berkley füüsik Klaus Halbach iseseisvalt selle magnetnähtuse ja töötas välja Halbachi massiivid osakestekiirendites kasutamiseks. Nende tegelik potentsiaal ilmnes. Selleks et luua osakeste kiirendi kiirte fokuseerimiseks ja juhtimiseks võimsaid magnetvälju, Halbach lõi massiivid ferromagnetilise elemendi koobalti abil.
Rakendused
Halbachi massiive kasutatakse praegu mitmesugustes erineva keerukusastmega süsteemides ja neil on palju rakendusi. Külmkapimagnetites kasutatakse Halbachi massiive ühel kõige elementaarsemal viisil. Sel juhul suureneb magneti hoidejõud, kasutades ühepoolse voo funktsioone. Lihtsaid lukustussüsteeme saab teha ka magnetvarraste muutuvate massiivide kombineerimisega. Voolu piiramist saab ümber pöörata, pöörates iga varda 90 kraadi, kui varraste magnetiseeringud on reguleeritud nii, et väli on tasapinna kohal maksimeeritud ja selle all minimeeritud.
Maglevi rongitee, tuntud ka kui Inductrack, mis kasutab vaguni toetamiseks magnetilist levitatsiooni, on töötava Halbachi massiivi keerukam näide. Rong tõstetakse lühikese vahemaa kaugusel rööbastee kohale magnetmassiivide abil, mis suudavad taluda kuni 50 korda suuremaid raskusi kui magnet. Protsess põhineb induktsiooni põhimõttel; kui massiivi liigutatakse üle metallraja mähiste, põhjustavad magnetvälja muutused rööbastee pinget. Kui rööbastee tekitatud magnetväli joondub Halbachi massiivi tekitatud väljaga, põhjustab tõrjumine rongi levitatsiooni, umbes nagu siis, kui proovite kahte varrasmagneti poolust kokku lükata. Maglevi rongid on võimelised pakkuma kiiret transporti, kuna neid ei takista paljud hõõrdejõud, mis aeglustavad tavalisi ratastega ronge. Tegelikult on Jaapani SCMaglevi rongisüsteemil praegu Guinnessi rekord kiireima raudteetransiidi osas pärast 2003. aastal 361 miili tunnis saavutamist.
Halbachi massiive, mida nimetatakse ka Halbachi "vigurdajateks", kasutatakse tipptasemel teaduslikes uuringutes sünkrotronides ja vabade elektronlaserites (FEL). FEL-e kasutatakse väga erinevates valdkondades, alates meditsiinist kuni sõjaväeni, ning neil on väga lai ja hästi häälestatav sagedusvahemik. Üks FEL-i põhiosadest on Halbachi vigur, mis kasutab massiivi magnetvälja laetud osakeste (tavaliselt elektronide) kiirte perioodiliseks nihutamiseks. Osakeste kiirendus muutub vingerdamise efekti osakeste suuna muutumise tulemusena. Kui see on ühendatud välise laserallikaga, tekitab see suure intensiivsusega sünkrotronkiirguse (footonite) emissiooni.
Kuum tags: magnet halbach massiiv, Hiina magnet halbach massiivi tootjad, tarnijad, tehas
