Halbach dizisi nedir?

Bir Halbach dizisi, alayı diğer tarafta sıfıra yaklaştırırken, dizinin bir tarafındaki manyetik alanı artıran kalıcı mıknatısların özel bir düzenlemesidir. Bu, uzamsal olarak mıknatısın döndürülmesi ile elde edildi.

Yüksek ve muntazam manyetik alan, belirli bir alanda Halbach dizisi tarafından üretilecek ve manyetik alanı da manyetik malzemenin kendisinin yeniden canlanmasını aşabilir.

Başvuru:

1. Doğrusal Halbach dizileri:

Eksenlerine dik mıknatıslanmış bir dizi manyetik çubuk, bir halbach dizisine düzenlenebilir. Bu düzenleme, çubukların dönüşüne bağlı olarak alanın, çubukların düzleminin üstünde veya altında etkili bir şekilde açılmasını sağlar. Böyle bir cihaz, güç gerektirmeyen verimli bir mekanik manyetik mandal yapar. Bu düzenlemenin ayrıntılı bir çalışması, her çubuğun komşu çubuklarından güçlü bir torka maruz kaldığını ve bu nedenle mekanik stabilizasyon gerektirdiğini göstermiştir.

Fırçasız AC motoru, ses bobinleri, partikül hızlandırıcılarında ve serbest elektron lazerlerinde kullanılan Wiggler mıknatısları gibi yüksek teknoloji uygulamalarını hedefleyen manyetik ilaç gibi.

2. Silindir Halbach dizileri:

Bir Halbach silindiri, (idealize edilmiş durumda) üreten ferromanyetik malzemeden oluşan mıknatıslı bir silindirdir (idealize edilmiş durumda) tamamen silindir içinde, dışarıda sıfır alan ile sınırlı bir manyetik alan. Silindirler ayrıca manyetik alan tamamen silindirin dışında, içeride sıfır alan olacak şekilde mıknatısa gösterilebilir.

Fırçasız AC motorları, manyetik kaplinler ve yüksek alan silindirleri gibi.

• Fırçasız motorlar veya alternatörler tipik olarak tüm akının deliğin merkeziyle sınırlı olduğu silindirik tasarımları kullanır. Bu tür kendini koruyan motor veya alternatör tasarımları daha verimlidir ve geleneksel motor veya alternatör tasarımlarından daha yüksek tork veya çıkış üretir.

• Manyetik bağlanma cihazları, örneğin kapalı kaplar veya basınçlı damarlar arasında manyetik olarak şeffaf bariyerlerden (yani bariyer manyetik değildir veya manyetik değildir, ancak uygulanan bir manyetik alandan etkilenmez) torku iletir. Optimal tork kaplakları, karşı +k ve −K akı mıknatıslama modellerine sahip bir çift koaksiyel olarak iç içe silindirden oluşur, çünkü bu konfigürasyon bir tork üreten sonsuz uzun silindirler için tek sistemdir. En düşük enerjili durumda, iç silindirin dış akısı, dış silindirin iç akısıyla tam olarak eşleşir. Bir silindirin diğerine göre bu durumdan dönmesi, geri yükleme torkuyla sonuçlanır.

Halbach motorlarının avantajları:

1. yüksek güç yoğunluğu

Geleneksel kalıcı mıknatıs motor mimarisi ile karşılaştırıldığında, halbach manyetik halkanın ayrışmasından sonra paralel manyetik alanın ve radyal manyetik alanın üst üste binmesi, diğer taraftaki manyetik alan mukavemetini büyük ölçüde arttırır, bu da motorun boyutunu etkili bir şekilde azaltabilir ve motor yoğunluğunun gücünü artırabilir.

2. Stator ve rotor artık bir oluk gerektirmiyor

Geleneksel kalıcı mıknatıs motorlarında, hava boşluğu manyetik alanında kaçınılmaz harmonik varlığı nedeniyle etkiyi zayıflatmak için rampalar genellikle stator ve rotor yapılarında kullanılır. Bununla birlikte, Halbach motorunda, hava boşluğu manyetik alanının ve küçük harmonik içeriğin yüksek derecede sinüzoidal dağılımı nedeniyle, artık oluk gerekli değildir.

3. rotor çekirdek olmayan malzemelerden yapılabilir

Halbach mıknatısının kendini koruyucu etkisi ile üretilen tek taraflı manyetik alan dağılımı artık rotorun erişim sağlamak için manyetik malzemeler kullanmasını gerektirmediğinden, bu sadece rotor malzemesi için daha büyük bir seçim seçimi sağlamakla kalmaz, aynı zamanda sistemin daha düşük bir inertia moment ve daha iyi bir hızlı yapışma performansı elde etmesini sağlar.

4. Kalıcı mıknatısların yüksek kullanım oranı

Halbach mıknatıslarının yönlü mıknatıslanması nedeniyle, kalıcı mıknatısın çalışma noktası nispeten yüksektir, genellikle 0.9'u aşar, bu da kalıcı mıknatısın kullanım oranını iyileştirir.

5. Konsantre sargı kullanılabilir

Dağıtılmış sargılar genellikle harmonik manyetomotif kuvvetin etkisini zayıflatmak için geleneksel kalıcı mıknatıs motorlarında kullanılır. Halbach motorunda, yüksek derecede sinüzoidal manyetik alan dağılımı ve harmonik manyetik alanların küçük etkisi nedeniyle konsantre sargılar kullanılabilir.

Halbach motor mıknatıs düzenlemesinin kullanımı motorun tork dalgalanmasını azaltabilir, böylece motorun rulman gereksinimlerini büyük ölçüde azaltabilir.

(a) Radyal mıknatıs düzenlemesinin manyetik alan dağılımı

(b) Paralel mıknatıs düzenlemesinin manyetik alan dağılımı

(c) Halbach Düzenleme Manyetik Alan Dağıtım