Halbach-ryhmät
mitä Halbach-ryhmät ovat? Miksi haluaisit käyttää sellaista? Tässä artikkelissa, tutkimme vain muutamia mielenkiintoisia tapoja luoda ja käyttää näitä ainutlaatuisia magneetti kokoonpanoissa.
mikä on Halbachin joukko?
vasemmalla näkyy yksittäinen magneetti, jonka pohjoisnapa on kauttaaltaan ylöspäin. Väriasteikon osoittama kenttävoima on yhtä vahva magneetin ylä-ja alaosassa. Sen sijaan oikealla näkyvällä Halbach-ryhmällä on erittäin vahva kenttä ylhäällä ja melko heikko kenttä alhaalla.
Halbachin matriisi on kestomagneettien erikoisjärjestely, joka tekee magneettikentän toisella puolella matriisia vahvemmaksi ja kumoaa kentän lähelle nollaa toisella puolella. Tämä on hyvin erilainen kuin yhden magneetin ympärillä oleva magneettikenttä. Yhdellä magneetilla on yhtä voimakas magneettikenttä magneetin kummallakin puolella, kuten oikealla näkyy.
yksittäinen magneetti näkyy tässä 5 kuutiona kuten Halbachin array, mutta kaikki pohjoisnavat osoittavat ylöspäin. Magneettisesti tämä on sama kuin yksittäinen pitkä magneetti.
ilmiön löysi alun perin John C. Mallinson vuonna 1973, ja näitä ”yksipuolisia flux”-rakenteita hän kuvasi aluksi uteliaisuudeksi (IEEE-paperilinkki). Fyysikko Klaus Halbach keksi 1980-luvulla itsenäisesti Halbach-ryhmän, jolla hiukkassäteet, elektronit ja laserit keskitetään.
miksi haluaisit sellaisen? Missä niitä oikeasti käytetään?
Wikipediasta: Vaikka yksipuoliset vuonjakaumat voivat tuntua hieman abstrakteilta, niillä on yllättävä määrä sovelluksia aina jääkaappimagneetista teollisiin sovelluksiin, kuten harjattomaan moottoriin ja magneettiseen kytkimeen. Klaus Halbach keksi alun perin käyttää niitä wiggler-magneetteina, joita käytetään hiukkaskiihdyttimissä ja vapaaelektronilasereissa.
Halbach-paneelit ovat myös keskeinen osa Inductrack – maglev-junajärjestelmää, jossa Halbach-paneelit hylkivät langansilmukoita, jotka muodostavat radan sen jälkeen, kun juna on kiihdytetty vauhtiin nostaen junaa.
Rakenna esimerkki-suora Halbachin joukko
tässä näytämme rakentaminen suora Halbach array käyttäen meidän b888-2PA-N52 ja b888-2PE-N52 magneetteja. Nämä magneetit ovat ½ ” kuutioita, joiden keskellä on reikä, jotta pitkä kierteinen sauva pitää ne yhdessä. Tämä tekee niistä paljon helpompi koota kuin tavallinen b888 magneetti.
– 2PA-magneeteissa reikä on magnetointisuunnan suuntainen. Pohjois-ja etelänavat ovat kasvoilla, joissa on reikä. -2PE-magneeteissa reikä on kohtisuorassa magnetointisuuntaan nähden. Pohjois-ja etelänavat sijaitsevat vastakkaisilla pinnoilla, joissa ei ole reikää.
alla olevalla videolla kerrotaan, miten kootaan yksi 5 magneetin sarja.
kuten alla olevasta videosta näkyy, tämän magneettien joukon toinen puoli on selvästi toista vahvempi.
miltä magneettikenttä näyttää?
oikealla, näytämme magneettikentän ympärillä äskettäin tehty Halbach array käyttäen sekä äärellinen Elementti analyysi simulointi (värikuva), ja käyttämällä meidän mv43 katselu elokuva. Elokuvassa näkyy vaalea viiva, jossa napaisuus siirtyy suuntaan ja toiseen.
Tsekkaa tavallinen jääkaappimagneetti!
ehkä yleisimmin nähty esimerkki Halbach-ryhmästä on joustava jääkaappimagneetti. Nämä ohuet, joustavat magneetit painetaan usein jääkaappimagneeteiksi tai autojen takaosaan. Ne ovat paljon, paljon heikompia kuin neodyymimagneetti (vain 2-3% vahvuudesta), mutta ovat edullisia ja hyödyllisiä tässä sovelluksessa.
vaikka K&J Magnetiikka ei myy tällaisia magneetteja, ajattelimme Halbach-matriiseja käsittelevässä artikkelissa, että pikainen vilkaisu kannattaa! Nehän ovat arkielämässämme todennäköisesti yleisin esimerkki Halbach-ryhmästä. Alla olevassa kuvassa vihreä mv43-filmimme näyttää vuorottelevat magneettikentät.
joustava jääkaappimagneetti, jossa on mv43-katselufilmi, joka näyttää magneettisuuden
alla olevassa videossa, antaa nopean näytteen siitä, miten tämä joustava magneetti tarttuu hyvin toiselta puolelta, mutta ei lainkaan toiselta.
ehkä joskus et halua Halbachia
meiltä kysytään usein Halbach-magneeteista, koska ne ovat siistejä. On mielenkiintoista, miten magneettikentät ovat vuorovaikutuksessa, ja jotkut ihmiset ajattelevat, että heillä on oltava vahvin mahdollinen konfiguraatio.
jos magneetin vetovoima kiinnostaa eniten, Halbach-matriisi ei välttämättä ole paras ratkaisu. Jos haluat eniten vetovoimaa teräspintaan, on vahvempiakin vaihtoehtoja. Muista, että nämä ryhmät suunniteltiin alun perin tuottamaan toiselle puolelle todella voimakas, vaihteleva magneettikenttä elektronisäteen ohjaamiseksi, ei vahvemman tavan pitämiseksi kiinni teräspinnasta!
vetovoiman ja Kenttävoiman suhteen vertaillaan:
- Halbachin viiden ½ ”kuution sarja (käyttäen samoja b888-2PA-N52-ja b888-2PE-N52-magneetteja)
- viiden ½” kuution sarja, joissa kaikissa on pohjoinen ylöspäin (tämä toimii aivan kuin yksi iso magneetti)
- viiden ½ ” kuution sarja, vuorotellen napaisuus (ensimmäinen magneetti on pohjoiseen päin, toinen magneetti etelään päin, kolmas magneetti pohjoiseen päin, jne.)
- samankokoinen kiinnitysmagneetti, jonka ympärillä on yksi magneetti ja teräskuppi/ – kanava, jolla magneettikenttä ohjataan uudelleen magneetin takapuolelta (MMR-a-Y8 muistuttaa eniten tutkittua joukkoa)
kuvassa oikealla, näytämme tulokset tämän kokeellisen testin. Käytimme jokaista näistä neljästä magneetista meidän vetovoima, tapaus 1 testi rig, jossa mittaamme vetovoima magneetti(s) kiinni iso, paksu, tasainen teräspinta.
Halbachin joukko veti (vahvoilla puolella) noin 72 lb voimalla. Vaikka vahva, joukko 5 magneetteja järjestetty kaikki pohjoisnavat ylöspäin on hieman vahvempi, klo 77 lb.
asettamalla magnetointisuunnat vuorottelevaan (pohjois-etelä-pohjoinen-etelä-suuntaiseen) kuvioon havaitsimme vielä voimakkaamman mittauksen 88 lb: n kohdalla.
jos teräspintaan tarttuminen on tavoitteesi, on vielä parempi vaihtoehto: kiinnitysmagneetti. Kiinnitysmagneetit käyttävät teräskanavaa tai-kuppia ohjaamaan magneettikenttää yksittäisen magneetin takapuolelta, mikä suunnilleen kaksinkertaistaa vetovoiman, jota pelkältä magneetilta voi odottaa. MMR-a-Y8-magneetillamme mitattiin 84 lb. Koska magneetti on ohuempi, tämä osoittautuu edullisimmaksi ratkaisuksi. Se tarjoaa samanlaista voimaa käyttämällä paljon pienempi magneetti.
Halbachin sylinterit ja renkaat
joitakin mahdollisia skenaarioita Halbach-matriiseista rengasmagneeteissa, jotka löytyvät Wikipedian Halbach-matriisisivulta
Halbach-matriiseja voidaan konfiguroida myös muissa muodoissa. Näin voidaan käyttää moninapaista rengasmagneettia tai pienemmistä kaarisegmenteistä koostuvaa rengasta. Erilaiset magneettikokoonpanot tuottavat reiän sisällä olevan magneettikentän eri suuntiin ja vahvuuksiin, kuten tässä Wikipedian kuvassa oikealla näkyy.
K& J Magnetiikka tarjoaa Kaarisegmenttimagneetteja 4 mahdolliseen suuntaan:
http://www.kjmagnetics.com/magdir.asp#arcs
meidän varastossa tai mukautettuja magneetteja, voit rakentaa kokoonpano kuin esitetty k=1 tai k=4. Valitettavasti emme tarjoa kaarisegmenttejä, joiden magnetointisuunta tukisi K=2 tai k=3: n ehdottamaa rakennetta.
joka tapauksessa näiden suuntausten magneetit eivät välttämättä yksinkertaisesti houkuttele toisiaan helposti. Itse asiassa ne voivat torjua toisiaan voimakkaalla voimalla, mikä tekee kokoonpanosta haasteen, joka vaatii kiinnittämistä, liimaamista ja aimo annoksen kärsivällisyyttä ja huolellisuutta.
