Что такое массив Halbach?

Массив Halbach - это особое расположение постоянных магнитов, которое увеличивает магнитное поле с одной стороны массива, одновременно уменьшая поле до нуля с другой стороны. Это было достигнуто за счет пространственно вращения магнитизации.

Приложение:

1. -линейные массивы Halbach:

Серия магнитных стержней, намагниченных, перпендикулярных их осями, может быть расположена в массив Halbach. This arrangement allows the field to effectively be turned on and off above or below the plane of the rods, depending on the rotation of the rods. Такое устройство делает эффективную механическую магнитную защелку, не требующая мощности. A detailed study of this arrangement has shown that each rod is subject to a strong torque from its neighboring rods, and therefore requires mechanical stabilization.

Такие как бесщеточный двигатель переменного тока, голосовые катушки, магнитное нацеливание на лекарственные средства на высокотехнологичные применения, такие как магниты Wiggler, которые используются в акселераторах частиц и свободных электронных лазерах.

2. Цилиндр массивы Halbach:

Цилиндр Halbach представляет собой намагниченный цилиндр, состоящий из ферромагнитного материала, производящего (в идеализированном случае) интенсивное магнитное поле, полностью ограниченное в цилиндре, с нулевым полем снаружи. Цилиндры также могут быть намагниченными так, чтобы магнитное поле полностью находилось за пределами цилиндра, с нулевым полем внутри.

Такие как бесщеточные двигатели переменного тока, магнитные муфты и высокие полевые цилиндры.

• Бесщеточные двигатели или генераторы обычно используют цилиндрические конструкции, в которых весь поток ограничен центром отверстия с катушками AC, также содержащимися в отверстии. Такие конструкции двигателя самостоятельного оборудования или генератора являются более эффективными и производят более высокий крутящий момент или выход, чем обычные конструкции двигателя или генератора.

• Устройства с магнитной связью передают крутящий момент через магнитные прозрачные барьеры (то есть барьер не магнитный или магнитный, но не влияет на приложенное магнитное поле), например, между герметичными контейнерами или судами под давлением. Оптимальное крутящее моментное соединение состоит из пары коаксиально вложенных цилиндров с противоположными шаблонами магнетизации потока +k и -k, поскольку эта конфигурация является единственной системой для бесконечно длинных цилиндров, которая производит крутящий момент. В состоянии самой низкой энергии внешний поток внутреннего цилиндра точно соответствует внутреннему потоку внешнего цилиндра. Вращение одного цилиндра относительно другого из этого состояния приводит к восстановительному крутящему моменту.

Преимущества Halbach Motors:

1. Высокая плотность мощности

По сравнению с традиционной архитектурой двигателя постоянного магнита суперпозиция параллельного магнитного поля и радиального магнитного поля после разложения магнитного кольца Халбаха значительно увеличивает силу магнитного поля на другой стороне, что может эффективно уменьшить размер двигателя и увеличить мощность плотности двигателя.

2. Статор и ротор больше не требуют желоба

В традиционных двигателях с постоянными магнитами рампы обычно используются на структурах статора и ротора, чтобы ослабить влияние из -за неизбежного присутствия гармоник в магнитном поле воздушного зазора. Однако в двигателе Halbach, из -за высокой степени синусоидального распределения магнитного поля воздушного зазора и небольшого гармонического содержания гармоники, желоб больше не требуется.

3. Ротор может быть изготовлен из неточных материалов

Поскольку распределение одностороннего магнитного поля, создаваемое эффектом самостоятельного защиты от магнита Halbach, больше не требует, чтобы ротор использовал магнитные материалы для обеспечения доступа для него, это не только обеспечивает больший выбор выбора для материала ротора, но также позволяет системе пользоваться более низким моментом инерции и лучшей быстрой производительности адгезии.

4. высокая скорость использования постоянных магнитов

Из -за направленного намагничения магнитов Халбаха рабочая точка постоянного магнита относительно высока, как правило, превышает 0,9, что улучшает скорость использования постоянного магнита.

5. Концентрированная обмотка может быть использована

Распределенные обмотки часто используются в традиционных перманентных двигателях магнитов, чтобы ослабить влияние гармонической магнитомозной силы. В двигателе Halbach из -за высокой степени распределения синусоидальных магнитных поля и небольшого влияния гармонических магнитных полей можно использовать концентрированные обмотки.

Использование магнитного расположения магнита Halbach может уменьшить волновую волну двигателя, что значительно снижает требования к подшипнику двигателя.

(а) Распределение магнитного поля радиального магнитного расположения

(б) распределение магнитного поля параллельного магнитного расположения

(C) Распределение магнитного поля Halbach