Halbachov niz je edinstvena konfiguracija trajnih magnetov z izmenično polarnostjo, ustvarjena tako, da naredi magnetno polje na eni strani bistveno močnejše od polja na drugi.
Na primer: spodnje polje je nižje od zgornjega.
Značilnosti
1. Velika gostota moči
Motorji z magnetno zasnovo Halbach učinkovito zmanjšujejo velikost motorja, hkrati pa izboljšujejo gostoto moči motorja v primerjavi z običajnimi strukturami motorjev s trajnimi magneti. To je posledica dejstva, da sta se ob razstavljanju Halbachovega magnetnega obroča vzporedno magnetno polje in radialno magnetno polje prekrivala, kar je znatno povečalo jakost magnetnega polja na nasprotni strani.
2. Rotor magnetnega polja Halbach ne potrebuje žleba.
Zaradi neizogibnega obstoja harmonikov magnetnega polja zračne reže struktura fiksnega rotorja običajnega motorja s trajnim magnetom pogosto zavzame žleb, da zmanjša njegov vpliv. Zaradi sinusne porazdelitve magnetnega polja velike zračne reže in nizke vsebnosti harmonikov Halbachovega motorja stator nima žleba.
3. Za izdelavo tega rotorja se lahko uporabi nejedrni material.
Ker ni več potrebe, da bi rotor zagotavljal pot za magnetni material, enostranska porazdelitev magnetnega polja, ki jo ustvari samozaščitni učinek Halbachovega magneta, omogoča sistemu nižji vztrajnostni moment in dobro pritrjeno delovanje.
4. Izkoristek trajnih magnetov je visok.
Izboljša uporabo trajnih magnetov, saj je Halbachov magnet razdeljen na magnetizirane izide, zaradi česar je njegovo delovanje trajnega magneta višje kot običajno več kot 0.9.
Pogosti tipi
1. Cylinder Halbach niz
Tradicionalni niz Halbach je valj/obroč z dipolnim (2-polnim) vzorcem v osrednji zračni reži. V obroču je magnetno polje močno in homogeno (vzporedne silnice) po celotni osrednji luknji.
Obroč NdFeB Halbach Array je sestavljen iz 8 magnetov (vsak ima različno smer magnetizacije in je razporejen v segmentih loka 45 stopinj). Vsak segment obloka je magnetiziran tako, da magnetno polje potuje skozi osrednjo zračno režo, preden se 'usmeri' skozi in okoli magnetnega materiala.
Nudimo dvopolno niz NdFeB Halbach s premerom 110 mm in osrednjo luknjo s premerom 30- mm. Njegova osna dolžina je 40 mm. Uporablja običajni NdFeB (neodim železo bor) s priporočeno delovno temperaturo plus 80 stopinj. Pri sobni temperaturi je polje v sredini zračne reže najmanj 10,000 Gauss/en Tesla. Zaščitni zunanji tulec je izdelan iz medenine.
Zagotovimo lahko tudi tip SmCo. 16 magnetov (22,5-stopinjski ločni segmenti, vsak z edinstveno usmeritvijo magnetizacije) sestavlja obroč SmCo Halbach Array. Vsak segment obloka je magnetiziran tako, da magnetno polje potuje skozi osrednjo zračno režo, preden se vodi skozi in okoli materiala magneta. Ta specifični niz je edinstven, saj je popolnoma zaprt in uporablja kriogeno lepilo, ki omogoča delovanje pri -269 stopinjah Celzija za tekoči helij.
2. blok Halbach matrika
Magnetna polja se poravnajo nad ravnino kompozitne strukture, ko se mešajo trakovi izmenično magnetiziranih feromagnetnih materialov (materiali, ki jih je mogoče trajno magnetizirati), medtem ko so magnetna polja pod strukturo v nasprotnih smereh in se izničijo. Komponente izmenične magnetizacije so dejansko za 90 stopinj zunaj faze ali p/2.
Idealna situacija, kot je navedeno zgoraj, bi povzročila, da pod ravnino ne bi bilo polja, polje nad ravnino pa bi bilo dvakrat večje, kot bi bilo, če bi bila struktura enakomerno magnetizirana. Vendar pa se v praksi na spodnji strani ustvari le zelo skromno polje in nikoli ni upoštevano idealno stanje. Velike nize je mogoče ustvariti z nadaljevanjem tega vzorca za vedno.
John C. Mallinson je leta 1973 prvič odkril te tvorbe "enostranskega toka" in jih opisal kot "zanimivosti" s potencialom za napredek tehnologije snemanja na magnetni trak. Toda njihov resnični potencial je postal očiten šele v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je Berkleyjev fizik Klaus Halbach neodvisno odkril ta magnetni pojav in razvil Halbachove nize za uporabo v pospeševalnikih delcev. Da bi ustvarili močna magnetna polja za fokusiranje in vodenje žarkov pospeševalnika delcev, Halbach je ustvaril nize z uporabo feromagnetnega elementa kobalta.
Aplikacije
Nizi Halbach se trenutno uporabljajo v različnih sistemih z različnimi stopnjami kompleksnosti in imajo številne aplikacije. Pri magnetih za hladilnike se nizi Halbach uporabljajo na enega najosnovnejših načinov. V tem primeru se zadrževalna moč magneta poveča z uporabo funkcij enostranskega pretoka. Enostavne sisteme zaklepanja je mogoče izdelati tudi s kombiniranjem spremenljivih nizov magnetnih palic. Omejitev pretoka je mogoče obrniti z vrtenjem vsake palice za 90 stopinj, če so magnetizacije palic nastavljene tako, da je polje največje nad ravnino in minimizirano pod njo.
Železniška proga Maglev, znana tudi kot Inductrack, ki uporablja magnetno levitacijo za podporo vagona, je bolj izpopolnjen primer delujočega Halbachovega polja. Vlak dvignejo malo nad tir z magnetnimi nizi, ki lahko prenesejo težo do 50-krat večjo od teže magneta. Proces temelji na principu indukcije; ko se niz premika čez tuljave kovinske steze, spremembe v magnetnem polju povzročijo, da se v tiru inducira napetost. Ko se magnetno polje, ki ga ustvari tir, poravna s poljem, ki ga ustvari niz Halbach, odboj povzroči, da vlak lebdi, podobno kot če poskušate potisniti dva podobna pola paličastih magnetov skupaj. Vlaki Maglev lahko zagotavljajo visoke hitrosti prevoza, ker jih ne ovirajo številne torne sile, ki upočasnjujejo običajne kolesne vlake. Pravzaprav ima japonski železniški sistem SCMaglev Guinnessov svetovni rekord za najhitrejši železniški tranzit, potem ko je leta 2003 dosegel 361 mph.
Halbachovi nizi, imenovani tudi Halbachovi "wigglerji", se uporabljajo v vrhunskih znanstvenih raziskavah, ki se izvajajo v sinhrotronih in laserjih s prostimi elektroni (FEL). FEL se uporabljajo na najrazličnejših področjih, od medicine do vojske, in imajo zelo širok in zelo nastavljiv frekvenčni razpon. Eden temeljnih delov FEL je Halbachov wiggler, ki uporablja magnetno polje niza za periodično 'miganje' žarka nabitih delcev (običajno elektronov). Pospešek delcev se spremeni zaradi spremembe smeri delcev zaradi učinka miganja. V povezavi z zunanjim laserskim virom to povzroči emisijo visokointenzivnega sinhrotronskega sevanja (fotonov).
Priljubljena oznake: magnetni niz halbach, Kitajska magnetni niz halbach proizvajalci, dobavitelji, tovarna
