Halbach pole
co jsou Halbach pole? Proč bys ho chtěl použít? V tomto článku zkoumáme jen několik zajímavých způsobů, jak vytvořit a používat tyto jedinečné konfigurace magnetů.
co je Halbachovo pole?
jeden magnet je zobrazen vlevo, se Severním pólem směrem nahoru. Intenzita pole, označená barevnou stupnicí, je stejně silná na horní a spodní straně magnetu. Naproti tomu halbachovo pole zobrazené vpravo má velmi silné pole nahoře a poměrně slabé pole dole.
Halbach array je speciální uspořádání permanentních magnetů, které dělá magnetické pole na jedné straně pole silnější, zatímco zrušení pole téměř na nulu, na druhé straně. To se velmi liší od magnetického pole kolem jediného magnetu. S jediným magnetem máte na obou stranách magnetu magnetické pole stejné síly, jak je znázorněno vpravo.
jeden magnet je zde zobrazen jako 5 kostek jako Halbach array, ale u všech severní póly směrem nahoru. Magneticky je to stejné jako jeden dlouhý magnet.
efekt byl původně objeven John C. Mallinson v roce 1973, a tyto „jednostranný tok“ struktury byly původně popsal ho jako zvědavost (IEEE papíru odkaz). V roce 1980, fyzik Klaus Halbach nezávisle vynalezl Halbach array zaměřit částicové paprsky, elektrony a lasery.
proč byste ho chtěli? Kde se vlastně používají?
Z Wikipedie: Ačkoli jednostranné distribuce toku se může zdát poněkud abstraktní, mají překvapivý počet aplikací od magnetu chladničky až po průmyslové aplikace, jako je bezkartáčový motor a magnetická spojka. Klaus Halbach původně vynalezena pro použití jako vrtí magnety používané v urychlovačích částic a free electron lasers.
Halbach pole jsou také klíčovou součástí Inductrack vlak maglev systém, kde Halbach pole odrazit smyčky drátu, který tvoří trať po vlaku byla urychlena na rychlosti, zvedání vlak.
Vytvořit příklad – přímo Halbach array
Zde vám ukážeme konstrukci přímo Halbach array pomocí našeho B888-2PA-N52 a B888-2PE-N52 magnety. Tyto magnety jsou ½ “ kostky s otvorem uprostřed, aby je mohla dlouhá závitová tyč držet pohromadě. Díky tomu je mnohem snazší sestavit než obyčejný magnet B888.
magnety -2PA mají otvor rovnoběžný se směrem magnetizace. Severní a jižní pól jsou na tvářích, kde je díra. Magnety -2PE mají otvor kolmý ke směru magnetizace. Severní a jižní póly jsou umístěny na protilehlých plochách, které nemají díru.
video níže ukazuje, jak sestavit jedno pole 5 magnetů.
jak je znázorněno na videu níže, můžete jasně vidět, že jedna strana tohoto pole magnetů je mnohem silnější než druhá.
jak vypadá magnetické pole?
V pořádku, jsme se ukázat, že magnetické pole kolem nově vyrobený Halbach array pomocí obou analýza metodou konečných prvků simulace (barva, obrázek), a pomocí našeho MV43 sledování filmu. Film ukazuje světlou čáru, kde polarita přechází mezi jedním směrem a druhým.
podívejte se na běžný magnet na ledničku!
Snad nejčastěji vidět příklad Halbach array je flexibilní magnet na lednici. Tyto tenké, pružné magnety jsou často vytištěny pro použití jako magnety chladničky nebo na zadní straně automobilů. Jsou mnohem, mnohem slabší než neodymový magnet (pouze 2-3% síly), ale jsou v této aplikaci levné a užitečné.
zatímco k&J Magnetics tyto typy magnetů neprodává, mysleli jsme si, že rychlý pohled stojí za to v článku o polích Halbach! Koneckonců, jsou pravděpodobně nejběžnějším příkladem halbachova pole v našem každodenním životě. Na obrázku níže náš zelený film MV43 ukazuje střídavé magnetické pole.
flexibilní magnet na lednici s MV43 sledování filmu ukazuje pruhované pole magnetizace
Ve videu níže, jsme dát rychlou demonstraci toho, jak tento flexibilní magnet lepí dobře na jedné straně, ale vůbec ne na druhé.
Možná někdy nechcete Halbach array
Jsme často ptají, o Halbach magnety, protože, no, jsou prostě parádní. Je zajímavé, jak magnetická pole interagují, a někteří lidé si myslí, že musí mít nejsilnější možnou konfiguraci.
pokud vás nejvíce zajímá tažná síla magnetu, halbachovo pole nemusí být nejlepším řešením. Pokud chcete největší tažnou sílu na ocelový povrch, existují silnější možnosti. Pamatujte, že tato pole byla původně navržena tak, aby vytvořila opravdu silné, střídavé magnetické pole na jedné straně, aby řídila paprsek elektronů, ne najít silnější způsob, jak se držet ocelového povrchu!
z hlediska tažné Síly a Síly Pole, pojďme porovnat:
- Halbach array pěti ½ „kostky (pomocí stejné B888-2PA-N52 a B888-2PE-N52 magnety)
- Array pěti ½“ kostky, to vše s north up (to se chová jako jeden velký magnet)
- Array pěti ½ “ kostky, střídající se polarity (první magnet má severní směrem nahoru, druhý magnet má na jih směrem nahoru, třetí magnet má severní orientace, atd.)
- podobně velké Montážní Magnet, s jedním magnetem a oceli cup/kanál kolem něj, aby se znovu-přímý magnetické pole ze zadní straně magnet (MMR–Y8 je nejvíce podobná pole jsme byli zkoumání)
V grafu vpravo, ukážeme výsledky tohoto experimentálního testování. Použili jsme každý z těchto čtyř magnet nastavení na naše tažnou Sílu, Případ 1 test rig, kde budeme měřit tažnou sílu magnet(y) přilepená na velký, tlustý, rovný ocelový povrch.
halbachovo pole táhlo (na silné straně) asi 72 lb síly. Zatímco silný, sada 5 magnety uspořádané se všemi jejich severními póly směřujícími nahoru jsou o něco silnější, v 77 lb.
nastavením směrů magnetizace ve střídavém vzoru (sever-jih-sever-jih)jsme zjistili ještě větší měření síly na 88 lb.
pokud je vaším cílem přilepení na ocelový povrch, existuje ještě lepší možnost: montážní Magnet. Montážní magnety používají ocelový kanál nebo pohár k přesměrování magnetického pole ze zadní strany jednoho magnetu, což zhruba zdvojnásobuje sílu tahu, kterou můžete očekávat od samotného magnetu. Náš magnet MMR-a-Y8 měřil 84 lb. Protože je magnet tenčí, ukázalo se, že se jedná o řešení s nejnižšími náklady. Poskytuje podobnou sílu pomocí mnohem menšího magnetu.
Halbach Válců a Kroužky
Některé možné scénáře Halbach pole v kruhové magnety, našel na Wikipedii Halbach array stránka
Halbach pole mohou být také nakonfigurovány v jiné tvary. Tímto způsobem lze použít prstencový magnet s vícepólovou magnetizací nebo prstenec tvořený menšími obloukovými segmenty. Různé konfigurace magnetu přinesou různé směry a síly magnetického pole uvnitř díry, jak je znázorněno na tomto obrázku z Wikipedie vpravo.
K&J Magnetics nabízí Oblouku magnety ve 4 možné směry:
http://www.kjmagnetics.com/magdir.asp#arcs
S naším stock nebo custom magnety, můžete vytvořit konfigurace jako, které jsou uvedeny v k=1 nebo k=4. Omlouváme se, ale nenabízíme obloukové segmenty se směrem magnetizace, které podporují konstrukci navrženou k=2 nebo k=3.
v každém případě se magnety v těchto orientacích nemusí jednoduše přitahovat k sobě. Ve skutečnosti se mohou navzájem odpuzovat silnou silou, takže montáž je výzvou, která vyžaduje fixaci, lepidla a dobrou dávku trpělivosti a péče.
