Halbach Array Halbach 영구자석

Halbach 배열은 자석 배열 구조입니다. 이 구조를 이해하기 전에 몇 가지 일반적인 영구 자석의 자기장 선 분포를 살펴보겠습니다.

이 그림에서 자석의 배치 방향과 배열이 자기장선의 분포에 직접적인 영향을 미친다는 것, 즉 자석 주위의 자기장 분포의 형태에 영향을 미친다는 것을 찾는 것은 어렵지 않다.

Halbach 배열의 개념

Halbach Array(Halbach 영구자석)는 일종의 자석 구조입니다. 1979년 미국 학자인 클라우스 할바흐(Klaus Halbach)는 전자가속 실험 중 이 특수한 영구자석 구조를 발견하고 점차 개선하여 이른바"할바흐"자석. 엔지니어링에서 대략적으로 이상적인 구조입니다. 그것은 단위 방향의 자기장 강도를 향상시키기 위해 자석 단위의 특별한 배열을 사용합니다. 목표는 가장 적은 양의 자석을 사용하여 가장 강한 자기장을 생성하는 것입니다.

이러한 종류의 어레이는 전적으로 희토류 영구 자석 재료로 구성됩니다. 일정한 규칙에 따라 자화 방향이 다른 영구 자석을 배열함으로써 자기력선은 자석의 한쪽에 집중될 수 있고 다른 쪽에서는 힘의 선이 약해져서 이상적인 일방적인 자기장을 얻을 수 있습니다. 이것은 엔지니어링에서 매우 중요합니다. 우수한 자기장 분포 특성으로 Haierbek 어레이는 핵 자기 공명, 자기 부상 및 영구 자석 특수 모터와 같은 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

왼쪽에는 모든 북극이 위쪽을 향하는 단일 자석이 있습니다. 색상에서 자기장의 세기가 자석의 아래쪽과 위쪽에 위치함을 알 수 있습니다. 오른쪽은 Halbach 어레이입니다. 자석 상단의 자기장은 상대적으로 높지만 하단은 상대적으로 약합니다. (동일한 부피에서 Halbach 어레이 자석의 강한 측면의 자기장 강도는 약√기존 단일 자석의 2배(1.4배), 특히 자석의 두께가 착자 방향으로 4-16mm인 경우)

Halbach 어레이의 가장 일반적인 예는 유연한 냉장고 스티커일 수 있습니다. 이 얇고 부드러운 자석은 일반적으로 냉장고나 자동차 뒷면에 인쇄되어 있습니다. NdFeB(강도 2~3%)에 비해 자성이 매우 약하지만 가격이 저렴하고 실용성이 높아 널리 사용됩니다.

Halbach 어레이의 형태와 응용

선형 배열

선형 유형은 가장 기본적인 Halbach 배열 구성입니다. 이 배열 자석은 아래 그림과 같이 방사형 배열과 접선 배열의 조합으로 간주할 수 있습니다.

Linear Halbach 어레이는 현재 주로 선형 모터에 사용됩니다. 자기 부상 열차의 부상 원리는 움직이는 자석이 도체의 유도 전류에 의해 생성된 자기장과 상호 작용하여 부상력을 발생시키는 동시에 자기 저항을 동반한다는 것입니다. 부력과 항력비를 개선하는 것은 온보드 자석의 무게가 필요한 부상 시스템의 성능을 향상시키는 열쇠입니다. 경량, 강한 자기장, 균일한 자기장 및 높은 신뢰성. Halbach array는 차체 중앙에 수평으로 설치되어 궤도 중앙의 권선과 상호작용하여 추진력을 발생시켜 적은 양의 자석으로 자기장을 최대화하고 반대쪽은 자기장이 적어,

원형 배열

원형 Halbach 배열은 원형 링 모양을 형성하기 위해 끝과 끝이 선형 Halbach 배열의 조합으로 간주될 수 있습니다.

영구자석 모터에서 Halbach 어레이 구조를 이용한 영구자석 모터는 기존의 영구자석 모터보다 사인파 분포에 가까운 공극 자기장을 갖는다. 동일한 양의 영구 자석 재료의 경우 Halbach 영구 자석 모터는 더 큰 공극 자기 밀도를 갖습니다. 철손이 적습니다. 또한 Halbach 링 어레이는 영구 자기 베어링, 자기 냉각 장비 및 자기 공명 장비에도 널리 사용됩니다.

Halbach 어레이의 제조 및 제조 방법

방법 1: 어레이의 토폴로지에 따라 자석 접착제를 사용하여 자화된 자석 세그먼트를 함께 결합합니다. 자석 세그먼트 사이의 상호 반발력이 매우 강하기 때문에 접착 중 클램핑에 몰드를 사용해야 합니다. 이 방법은 제조 효율이 낮지만 구현이 용이하고 실험실 연구 단계에서 사용하기에 더 적합합니다.

방법 2 : 먼저 금형을 채우거나 금형을 눌러 완전한 자석을 제조 한 다음 특수 고정 장치에서 자화하십시오. 이 방법으로 처리되는 배열 구조는 아래 그림과 유사합니다. 이 방법은 가공효율이 높고 비교가 용이하여 양산을 실현하기 쉽습니다. 그러나 착자 고정구를 특별히 설계하고 착자 과정을 공식화해야 합니다.

방법 3: 아래 그림과 같이 특수 모양의 권선 배열을 사용하여 Halbach형 자기장 분포를 구현합니다.

실험실에서 자체 제작한 Halbach 어레이의 과정과 효과