Що таке масив Halbach і як він концентрує магнітні поля?
Матриця Halbach поступово обертає напрямок намагніченості кожного сегмента магніту. Для лінійного масиву типова послідовність: магніт 1, намагнічений вгору (на північ до робочого зазору), магніт 2, намагнічений вперед (уздовж довжини масиву), магніт 3, намагнічений вниз (на південь до зазору), магніт 4, намагнічений назад. Цей 4-сегментний візерунок повторюється. Результат: магнітний потік на активній стороні (розрив) посилюється, тоді як потік на протилежній стороні (задня частина) майже скасовується. Співвідношення потоку зазору до зворотного потоку може досягати 20:1, усуваючи потребу у важких і дорогих залізних ярмах.
Для застосування лінійного двигуна (наприклад, етап точного позиціонування) решітка Гальбаха на рушії (повзуні) створює сильне магнітне поле, яке взаємодіє з котушками на статорі. Без опори на рушії рухома маса зменшується на 30-50%. Лінійні двигуни, оснащені Halbach, досягають щільності тяги, що в 1,5 рази перевищує щільність звичайних лінійних двигунів з постійними магнітами.
Лінійні та кругові решітки Хальбаха в двигунобудуванні
Лінійні масиви Halbach використовуються в плоских лінійних двигунах, доріжках магнітної левітації та магнітних рідинних ущільненнях. Довжина масиву обмежена лише кількістю сегментів. Для тривалих переміщень (наприклад, конвеєрна система з ходом 10 м) ми виробляємо масиви Halbach у модульних секціях по 200-500 мм кожна з точними вирівнювальними дюбелями між секціями.
Кругові масиви Гальбаха (також звані роторами Гальбаха) використовуються в безщіткових двигунах постійного струму, реактивних колесах і накопичувачах енергії маховика. У круглому масиві Гальбаха намагніченість безперервно обертається по колу. Внутрішнє поле може бути дуже рівномірним, придатним для градієнтних котушок МРТ або високо-точних гіроскопів. Однак для виготовлення круглого масиву Halbach потрібні сегментовані дугові магніти, кожен із яких має певний кут намагнічення.
Порівняльні дані:
| Конфігурація | Пікова щільність потоку зазору (тесла) | Потрібна праска для спини? | Типові програми | Складність виготовлення |
|---|---|---|---|---|
| Звичайне чергування полюсів | 0.9-1.1 | Так (товщина 10-20 мм) | Загальні лінійні двигуни, конвеєрні рушії | Низький |
| Лінійний масив Halbach | 1,3-1,5 (повітряний зазор 5 мм) | Ні (або<3mm shielding) | Високі-етапи прискорення, вибір-і-роботів | Середній |
| Круговий масив Halbach | Внутрішні: 1,2-1,4 | Ні (само-захист) | Внутрішній-ротор BLDC, реактивні колеса, МРТ | Високий |
| Гібридний масив (із залізними стовпами) | 1.6-1.8 | Мінімальний (1-2 мм) | Над-висока щільність сили, обмежений хід | Високий |
Проблеми виробництва: збірка, склеювання та протоколи безпеки
Збірка масиву Halbach з неодимовими магнітами (N42SH або вище) за своєю суттю небезпечна через сильні та складні сили між сусідніми магнітами. Один неправильно встановлений магніт може заскочити на місці зі швидкістю понад 5 м/с, спричинивши розчавлення пальця або тріщину магніту.
Наш виробничий протокол:
Використовуйте алюмінієве або не-магнітне кріплення для збирання,-надруковане 3D.
Магніти встановлюються один-за-послідовно, кожен закріплений тимчасовими пластиковими прокладками.
Дво{0}}компонентна епоксидна смола (LOCTITE Hysol 9460, міцність на зсув 25 МПа) наноситься між магнітами.
Весь масив пресується під тиском 0,5-1,0 МПа під час затвердіння епоксидної смоли (24 години при 25 градусах).
For large arrays (>50 магнітів), використовуйте поетапне складання: створіть 5-10 вузлів магнітів, а потім з’єднайте їх.
Ми також пропонуємо масиви Halbach, інкапсульовані в алюмінієвий корпус або трубку з нержавіючої сталі. Інкапсуляція захищає магніти від корозії та запобігає випадковому контакту з сильним полем розсіювання масиву.
Для виробників лінійних двигунів, яким потрібні масиви Halbach із високою-потугою з точними кутами намагнічення (допуск ±1 градус), відвідайте нашу сторінку категорії Magnetic Motor Assemblies на нашому веб-сайті.
Щоб подати запит на симуляцію FEA масиву Halbach для вашого лінійного двигуна, включаючи профіль потоку повітряного зазору, тягу на ампер і оптимізацію заднього заліза, зв’яжіться з нашою групою інженерів магнітів.
Часті запитання
З: Чи можу я використати--блокові магніти з полиці, щоб створити власний масив Halbach у-дому?
A: Не рекомендується. Стандартні блоки мають фіксований напрям намагніченості по товщині. Для DIY Halbach потрібні спеціальні магніти з намагніченістю під певними кутами (наприклад, 0 градусів, 45 градусів, 90 градусів, 135 градусів). Ми поставляємо точно орієнтовані магніти.
З: Яку максимальну довжину може виготовити один масив Halbach?
A: безперервна довжина 500 мм в одному корпусі. Для більш довгих масивів ми постачаємо модульні секції з вирівнювальними штифтами та магнітною муфтою для забезпечення безперервності потоку. Розрив з’єднання < 0,2 мм.
Питання: чи потребують масиви Halbach спеціального покриття для захисту від корозії?
Відповідь: оскільки матриці Halbach часто відкриті (без задньої частини чи корпусу), ми рекомендуємо покриття Ni-Cu-Ni (20-25 мкм) і епоксидне верхнє покриття для стійкості до вологи. Для інкапсульованих масивів використовується епоксидна смола (товщина 1-2 мм).
