Kas yra Halbacho masyvas ir kaip jis koncentruoja magnetinius laukus

Halbacho masyvas yra specialus nuolatinių magnetų išdėstymas, kuris koncentruoja magnetinį srautą vienoje pusėje, o panaikina jį priešingoje pusėje. Linijiniams varikliams tai padvigubina oro tarpo srauto tankį, palyginti su įprastu kintamu{1}}polių matrica, naudojant tą patį magneto tūrį. Tinkamai suprojektuota Halbacho matrica pasiekia beveik-sinusoidinį srauto pasiskirstymą, sumažindama traukos jėgą ir harmoninius nuostolius. Toliau pateiktoje analizėje paaiškinamas principas, palyginamos tiesinės ir apskritos matricos, pateikiami srauto didinimo duomenys ir detalizuojami gamybos iššūkiai, įskaitant surinkimą, klijavimą ir saugos protokolus.

Įprastame kintamajame{0}}polių matricoje (NSNS) srauto linijos išeina iš šiaurės ašigalių ir patenka į gretimus pietų ašigalius, o abiejose pusėse yra didelis nuotėkis. Halbacho matricoje kiekvienas magnetas yra orientuotas 90 laipsnių žingsniu, palyginti su kaimynu. Linijinio masyvo seka yra: aukštyn (0 laipsnių), dešinėn (90 laipsnių), žemyn (180 laipsnių), kairėn (270 laipsnių), kartojasi. Šių vektorių superpozicija sukuria stiprų, vienpusį{9}}lauką.

Srauto koncentracijos koeficientas: idealioje begalinio ilgio Halbacho matricoje magnetinis laukas stipriojoje pusėje yra B=Br * sin(π/n), kur n yra magnetų skaičius bangos ilgiui. 4-magnetų-vieno bangos ilgio matricai B ≈ 0,7 * Br. Silpnojoje pusėje laukas artėja prie nulio. Įprastam kintamam masyvei B ≈ 0,5 * Br iš abiejų pusių. Taigi, Halbach išgauna 40% didesnį didžiausią srautą darbinėje pusėje, kai nulinė atgalinė geležis.

Linear Halbach arrays are used in ironless linear motors (e.g., wafer handling stages, high-precision positioning systems). The absence of back iron reduces moving mass and eliminates cogging. Typical design: an array of 10-50mm long, 5-10mm wide NdFeB N42SH magnets glued to an aluminum carrier plate. Air gap flux density can reach 0.8-1.0 T, sufficient for accelerations >10g.

Žiedinės Halbacho matricos (taip pat vadinamos Halbacho cilindrais) naudojamos vamzdiniuose varikliuose, MRT nuolatiniuose magnetuose ir didelio{0}}efektyvumo rotoriuose. 2D Halbach cilindro (įmagnetinimas nuolat sukasi) vidinis laukas yra vienodas ir iki 2x Br. Diskretiškam 8 segmentų Halbacho žiedui vidinis laukas B=Br * ln(OD/ID). Pavyzdys: OD 50 mm, ID 30 mm, Br 1,3 T → vidinis laukas ≈ 0,66 T.

Palyginimo lentelė: Halbach ir įprastinis kintamasis masyvas

Halbacho matricose reikia tiksliai išdėstyti magnetus su kintamomis orientacijomis. Kiekvienas 4-segmentų matricos magnetas prieš surinkimą turi būti įmagnetintas per savo storį tam tikra kryptimi. Įmagnetinimas po surinkimo neįmanomas dėl sudėtingo lauko modelio.

Surinkimo žingsniai:

Tvirtinimas su indeksuotais plyšiais (tolerancija ±0,05 mm), skirtas laikinai laikyti magnetus.

Sutampančius paviršius užtepkite dviejų{0}}dalių epoksidine danga (pvz., Loctite Hysol 9466).

Įdėkite magnetus paeiliui naudodami ne{0}}magnetinį stūmiklį. Dėl stiprių atstūmimo jėgų tarp gretimų magnetų (iki 50N 10x10x10mm N52) kietėjimo metu reikia suspausti.

Kietinti kambario temperatūroje 24 valandas arba 80 laipsnių 2 valandas.

Saugos protokolai: Magnetinės jėgos surinkimo metu gali suspausti pirštus arba priversti magnetus suskristi kartu, jei jie nekontroliuojami. Gamybos kiekiams naudojame vakuuminius griebtuvus ir automatizuotas surinkimo stotis. Norėdami sukurti prototipą, naudokite plastikinius pincetus ir įtaisą su slankiojančiomis kasetėmis, kad nuleistumėte kiekvieną magnetą į vietą neatleisdami, kol visi bus pritvirtinti.

Klijavimas: dėl didelių atstūmimo jėgų reikia klijų, turinčių didelį atsiplėšimo stiprumą ir{0}}užpildo tarpus. Mažiausias epoksidinės sukibimo linijos storis 0,1-0,2 mm. Cianoakrilatas (momentiniai klijai) nerekomenduojamas, nes jam trūksta šlyties stiprumo veikiant vibracijai. Vibracinio nuovargio bandymas: su epoksidine derva surinktos Halbach matricos be gedimų atlaiko 20 g vibraciją 100 valandų (ISO 16750-3).

Norėdami gauti pasirinktinius Halbach magnetinius mazgus linijiniams varikliams arba tikslioms pakopoms, apsilankykite mūsų svetainės magnetinių variklių mazgų kategorijos puslapyje. Siūlome dizainą-, skirtą-surinkimo (DFA) peržiūrai ir FEA lauko modeliavimui.

Norėdami aptarti savo linijinio variklio specifikacijas, įskaitant reikalingą srauto tankį, matricos ilgį ir darbo temperatūrą, susisiekite su mūsų magnetų inžinierių komanda.

Kl.: Ar galiu naudoti Halbacho masyvą be galinės geležies judančiame{0}}magnetiniame linijiniame variklyje?
A: Taip, tai yra pagrindinis pranašumas. Dėl savaime-apsaugančios savybės pašalinama užpakalinė geležis, todėl judančioji masė sumažėja 50-70 %, palyginti su įprastomis konstrukcijomis. Įsitikinkite, kad tvirtinimo laikiklis yra nemagnetinis (aliuminis, nerūdijantis 316 arba anglies pluoštas).

K: Koks yra didžiausias Halbach masyvo ilgis, kurį galime pagaminti?
A: iki 1000 mm viename ištisiniame mazge, sujungiant 200 mm mazgus su blokuojamomis galinėmis savybėmis. Ilgesnėse sistemose keli nepriklausomi masyvai pateikiami iš galo-iki-su nedideliu tarpu (<1mm). We provide alignment jigs.

Klausimas: Kaip patikrinti kiekvieno segmento įmagnetinimo orientaciją prieš surinkimą?
A: Kiekvienas magnetas yra matuojamas atskirai, naudojant Hall zondą su 3 ašių padėties nustatymo pakopa. Orientacijos kampo tolerancija: ±2 laipsniai. Prie kiekvienos Halbach masyvo siuntos pridedame magneto orientacijos bandymo ataskaitą.