Halbach Matriser
Hva Er Halbach matriser? Hvorfor vil du bruke en? I denne artikkelen undersøker vi bare noen av de interessante måtene å lage og bruke disse unike magnetkonfigurasjonene.
Hva er En Halbach Array?
en enkelt magnet er vist til venstre, med nordpolen vendt opp gjennom. Feltstyrken, angitt av fargeskalaen, er like sterk på toppen og bunnen av magneten. I Kontrast Har Halbach-arrayet vist til høyre et veldig sterkt felt på toppen, og et ganske svakt felt på bunnen.
En Halbach-matrise er et spesielt arrangement av permanente magneter som gjør magnetfeltet på den ene siden av matrisen sterkere, mens feltet avbrytes til nær null på den andre siden. Dette er svært forskjellig fra magnetfeltet rundt en enkelt magnet. Med en enkelt magnet har du et like sterkt magnetfelt på hver side av magneten, som vist til høyre.
enkeltmagneten vises her som 5 kuber som Halbach-arrayet, men med alle nordpolene pekende opp. Magnetisk er dette det samme som en enkelt lang magnet.
effekten ble først oppdaget Av John C. Mallinson i 1973, og disse «ensidige flux»-strukturene ble opprinnelig beskrevet av Ham som en nysgjerrighet (IEEE paper link). På 1980-tallet oppfant fysikeren Klaus Halbach uavhengig Halbach-arrayet for å fokusere partikkelstråler, elektroner og lasere.
Hvorfor vil du ha en? Hvor brukes de egentlig?
Fra Wikipedia: Selv om ensidige fluks fordelinger kan virke noe abstrakt, de har et overraskende antall programmer som strekker seg fra kjøleskapet magnet til industrielle applikasjoner som børsteløs motor og magnetisk kobling. Klaus Halbach opprinnelig oppfunnet dem til å bruke som wiggler magneter som brukes i partikkel akseleratorer og frie elektron lasere.
Halbach arrays er også en nøkkelkomponent I Inductrack maglev togsystem hvor Halbach arrays frastøte løkker av wire som danner sporet etter at toget har blitt akselerert til hastighet, løfte toget.
Bygg et eksempel – straight Halbach array
her viser vi konstruksjonen av en rett Halbach array ved hjelp av våre b888-2pa-N52 og b888-2pe-N52 magneter. Disse magnetene er ½ » kuber med et hull gjennom midten for å tillate en lang gjengestang å holde dem sammen. Dette gjør dem mye enklere å montere enn en vanlig b888 magnet.
– 2pa – magneter har hullet parallelt med magnetiseringsretningen. Nord-og sørpolen er på ansikter der det er et hull. – 2pe-magneter har hullet vinkelrett på magnetiseringsretningen. Nord-og sørpolen ligger på motsatte ansikter som ikke har hull.
videoen nedenfor viser hvordan du monterer en rekke 5 magneter.
som vist i videoen nedenfor, kan du tydelig se at den ene siden av denne rekke magneter er mye sterkere enn den andre.
hvordan ser magnetfeltet ut?
til høyre viser vi magnetfeltet rundt Det nyopprettede Halbach-arrayet ved hjelp av både en endelig elementanalysesimulering (fargebildet) og VED HJELP av vår mv43-visningsfilm. Filmen viser en lysfarget linje hvor polariteten overgår mellom en retning og en annen.
Sjekk ut en vanlig kjøleskapsmagnet!
Kanskje den mest sett eksempel På En Halbach array er fleksibel kjøleskap magnet. Disse tynne, fleksible magneter er ofte trykt på for bruk som kjøleskapsmagneter eller på baksiden av biler. De er mye, mye svakere enn en neodymmagnet (kun 2-3% av styrken), men er billige og nyttige i denne applikasjonen.
Mens K & J Magnetics ikke selger disse typer magneter, tenkte vi en rask titt er verdt i en artikkel Om Halbach arrays! Tross Alt er de trolig det vanligste eksempelet På En Halbach-matrise i vårt daglige liv. PÅ bildet nedenfor viser VÅR mv43 green film de vekslende magnetfeltene.
en fleksibel kjøleskapsmagnet med mv43-visningsfilm som viser den stripete magnetiseringen
i videoen nedenfor gir vi en rask demonstrasjon av hvordan denne fleksible magneten stikker godt på den ene siden, men ikke i det hele tatt på den andre.
kanskje noen ganger vil Du ikke ha En Halbach-array
Vi blir ofte spurt Om Halbach magneter fordi, vel, de er bare ren ryddig. Det er interessant hvordan magnetfeltene samhandler, og noen finner ut at de må ha den sterkeste konfigurasjonen som er mulig.
hvis du er mest interessert i trekkraften til en magnet, kan Det hende At En Halbach-array ikke er den beste løsningen. Hvis du vil ha mest trekkraft til en ståloverflate, er det sterkere valg. Husk at disse arrays ble opprinnelig utviklet for å lage et veldig sterkt, vekslende magnetfelt på den ene siden for å styre en stråle av elektroner, for ikke å finne en sterkere måte å holde fast på en ståloverflate!
når Det gjelder Trekkraft og Feltstyrke, la oss sammenligne:
- Halbach utvalg av fem ½ «kuber (med samme b888-2pa-N52 og b888-2pe-N52 magneter)
- Utvalg av fem hryvnias» kuber, alle med nord opp (dette fungerer akkurat som en stor magnet)
- Utvalg av fem hryvnias» kuber, vekslende polaritet (første magnet har nord vendt opp, andre magnet har sør vendt opp, tredje magnet har nord vendt opp, etc.)
- En Tilsvarende Størrelse Monteringsmagnet, med en enkelt magnet og en stålkopp/kanal rundt den for å omdirigere magnetfeltet fra baksiden av magneten (EN MMR-A-Y8 er mest lik matrisen vi har undersøkt)
i grafen til høyre viser vi resultatene av denne eksperimentelle testingen. Vi brukte hver av disse fire magnetoppsettene på Vår Trekkraft, Case 1 test rigg, hvor vi måler trekkraften til magneten (e) som sitter fast på en stor, tykk, flat ståloverflate.
Halbach-arrayet trakk (på den sterke siden) med ca 72 lb kraft. Mens sterk, et sett av 5 magneter arrangert med alle sine nordpolen vendt opp er litt sterkere, på 77 lb.
ved å sette opp magnetiseringsretningene i et vekslende (nord-sør-nord-sør) mønster, fant vi enda mer kraftmåling ved 88 lb.
hvis du stikker til en ståloverflate er målet ditt, er Det et enda bedre alternativ: Monteringsmagnet. Monteringsmagneter bruker en stålkanal eller kopp for å omdirigere magnetfeltet fra baksiden av en enkelt magnet, noe som omtrent dobler trekkstyrken du kan forvente fra magneten alene. VÅR MMR-A-Y8 magnet målt 84 lb. Fordi magneten er tynnere, viser dette seg å være den laveste kostnadsløsningen. Det gir tilsvarende styrke ved hjelp av en mye mindre magnet.
Halbach Sylindere og Ringer
Noen mulige scenarier Av Halbach-matriser i ringmagneter, funnet på Wikipedia Halbach-matrisesiden
Halbach-matriser kan også konfigureres i andre former. En ringmagnet med flerpolet magnetisering, eller en ring som består av mindre buesegmenter, kan brukes på denne måten. Ulike magnetkonfigurasjoner vil gi forskjellige retninger og styrker av magnetfeltet i hullet, som vist på Dette bildet Fra Wikipedia til høyre.
K &J Magnetics tilbyr Bue Segment magneter i 4 mulige retninger:
http://www.kjmagnetics.com/magdir.asp#arcs
med våre lager eller tilpassede magneter kan du konstruere en konfigurasjon som vist i k=1 eller k = 4. Beklager, men vi tilbyr ikke buesegmenter med magnetiseringsretning som støtter konstruksjonen foreslått av k=2 eller k=3.
i alle fall kan magneter i disse orienteringene ikke bare tiltrekke seg hverandre lett. Faktisk kan de frastøte hverandre med en sterk kraft, noe som gjør montering en utfordring som krever fixturing, lim og en god dose tålmodighet og omsorg.
