Wissenschaftler haben viel in diesem Bereich geforscht und Halbach-Arrays in verschiedenen Formen entworfen. Sie haben kontinuierlich untersucht, wie der magnetische Fluss maximiert werden kann, von traditionell bis verbessert, von einfach bis dual, ungleich, von dipolar bis Quadrupol, Hexapol, Sextupol, Oktupol und anderen Magnetkonfigurationen.
Je nach Anordnung der Permanentmagnete sind Halbach-Arrays in den folgenden Typen erhältlich:
Bei der Herstellung komplexerer Magnetanordnungen wie dem Halbach-Array werden nicht nur starke Permanentmagnete benötigt, sondern auch Materialien, um verschiedene Klemmen herzustellen und die Magnete an Ort und Stelle zu halten.
Halbach-Arrays sind darauf ausgelegt, maximale Magnetfelder zu erreichen, daher werden im Allgemeinen Neodym-Magnete am häufigsten gewählt. In besonders heißen Umgebungen (>200 °C) ist Samarium-Kobalt die beste Wahl.
Darüber hinaus sind die Preise für Magnetmaterialien zu einem unsicheren Faktor für die Entwicklung von Halbach-Arrays geworden. Sie können das für Ihr Projekt am besten geeignete Halbach-Magnetmaterial je nach Magnetkraft, Betriebstemperatur, Korrosionsbeständigkeit und Preis auswählen.
Normalerweise werden für kleine Halbach-Dipole Aluminiumrahmen und Messing verwendet. Für große Dipole wird Stahl verwendet.
Derzeit gibt es drei Möglichkeiten, die Stapelstruktur von Halbach-Arrays zu implementieren.
Da ein Halbach-array eine spezielle Anordnung der Magnetpole ist, ist es aufgrund der starken abstoßenden Magnetkräfte schwierig, Zielanordnungen zu bilden. Darüber hinaus sind einige Halbach-Strukturen komplex und erfordern spezielle Fähigkeiten und maßgeschneiderte Vorrichtungen, um sie zusammenzubauen, was die Herstellung von Halbach-Arrays teuer macht.
Wir können unsere eigenen Vorrichtungen/Befestigungen entwerfen und in unserer Fabrik herstellen. Ob es sich um Halbach-Zylinder für wissenschaftliche Experimente oder um einen Großmengenbedarf für Ihr Produkt handelt, wir können Ihre Anforderungen erfüllen.
Halbach-Arrays sind eine Art Magnetarrays mit einzigartiger Anordnung.
Sie haben die folgenden Eigenschaften:
Durch die Verwendung eines Halbach-Magnetarrays kann der magnetische Fluss auf einer Seite (starke Seite) des Arrays verstärkt werden, während der Fluss auf der anderen Seite (schwache Seite) aufgehoben wird. Dies führt zu einer effizienteren Nutzung des verfügbaren magnetischen Flusses und erzeugt stärkere Felder als bei anderen Konfigurationen.
Das Ziel dieser magnetischen Komponentenstruktur ist es, das stärkste Magnetfeld mit der geringsten Menge an Neodym-Magneten zu erzeugen. Sie kann dazu beitragen, kompaktere und stärkere Permanentmagnetbaugruppen für die Industrie herzustellen. Magsafe verwendet beispielsweise eine ähnliche Struktur.
Bei Topfmagneten und Gummimagneten ist es ähnlich, dass die magnetische Kraft auf einer Seite konzentriert wird.
Bei der Montage von Topfmagneten wird jedoch ein Stahlkanal oder eine Stahlschale verwendet, um das Magnetfeld von der Rückseite eines einzelnen Magneten umzuleiten, wodurch die Zugkraft, die Sie von dem Magneten allein erwarten würden, ungefähr verdoppelt wird. Der Magnet im Schalenmagneten ist normalerweise ein komplettes Stück und die Pole sind auch durch die Dicke magnetisiert.
Der Gummimagnet ist ein komplettes Stück Weichmagnet mit den gleichen Polen wie die Halbach-Arrays.
Und Halbach-Arrays sind komplexer aufgebaut und verwenden mindestens 5 Seltenerdmagnete anstelle eines einzelnen Magneten. Sie haben eine stärkere Magnetkraft und kosten natürlich mehr.
Ein Halbach-Array hat eine überlegene magnetische Kraft, hat aber auch den Nachteil eines komplexen Montageprozesses und hoher Kosten. Es ist wichtig, die Schwierigkeiten bei Design und Herstellung zu berücksichtigen, bevor man ein Halbach-Array implementiert.
Große Halbach-Array-Ringe sind aufgrund der starken magnetischen Kraft sehr schwer zusammenzubauen. Sie können sie zusammenbauen, wenn Sie über eine geeignete Werkstatt und geeignete Werkzeuge und natürlich viel Geduld verfügen.
Wir haben einen Kunden, der ein Halbach-Array benötigt, das in einem Partikelbeschleuniger als transversales Fokussierungselement verwendet wird. Angesichts der sehr geringen Größe und der schwer zu kontrollierenden Toleranz empfehlen unsere Ingenieure dem Kunden, die normale Richtung zu verwenden. Und schließlich haben wir es erfolgreich und kostengünstig gemacht.
Das erste Halbach-Array wurde 1979 von Klaus Halbach am Lawrence Berkeley National Laboratory vorgestellt.
Er untersuchte damals die Verwendung von Permanentmagneten (PM) aus seltenen Erden und Kobalt. Mit diesem Array gelang es ihm, ein nahezu unidirektionales Magnetfeld, nämlich ein Dipolfeld, zu erzeugen, das keine externe Stromversorgung benötigte.
In den 1990er Jahren wurden Halbach-Arrays erfolgreich in einer neuen Generation von Teilchenbeschleunigern, Freie-Elektronen-Lasern und Synchrotronstrahlungsgeräten im Bereich der Hochenergiephysik eingesetzt.
In den letzten Jahren haben Halbach-Arrays aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie große Aufmerksamkeit erhalten. Immer mehr Wissenschaftler haben spezielle Forschungen zu ihnen durchgeführt und immer mehr Bereiche haben sie verwendet.
Halbach-Arrays haben sich in einer Vielzahl interessanter Anwendungen als nützlich erwiesen, von Aktuatoren mit einem Freiheitsgrad (DOF), Magnetschwebetechnik, Aktuatoren mit mehreren Freiheitsgraden, elektromechanischen Batterien bis hin zu effizienteren elektrischen Rotationsmaschinen.
Magnetische Kühlanwendungen
Kalibrierungsgeräte für die Ölexploration
Wirbelstrombremsen für Magnetschwebebahnen
Kernspinresonanzgeräte im medizinischen Bereich
Fokussierungsgeräte für geladene Ionenablenkung (z. B. magnetische Linsen)
Magnetische Maschinen (z. B. magnetische Koppler, magnetische Lager)
Halten und Fixieren: Verwenden Sie Halbach-Array-Magnete, um kleine Teile zu halten, die geschliffen werden sollen oder andere.
Elektrische Maschinen (z. B. Hochgeschwindigkeitsmotoren, hochpräzise Servomotoren, Linearmotoren, Motoren mit mehreren Freiheitsgraden)
Der Halbach-Array-Magnet wird auch im Marsrover der NASA eingesetzt. Es handelt sich um ein wissenschaftliches Experiment, das auf den Mars-Erkundungsrovern Spirit und Opportunity Staub ansetzt.
Viele von uns hergestellte Halbach-Array-Magnetbaugruppen werden auch in wissenschaftlichen Experimentprojekten an Universitäten und Forschungsinstituten auf der ganzen Welt eingesetzt.
Wenn der Permanentmagnet in einem Halbach-Array angeordnet ist, ist das bemerkenswerteste Merkmal, dass der Luftspaltfluss zunimmt, während der Rotorjochfluss abnimmt und das sinusförmige Luftspaltmagnetfeld leicht erreicht wird. Diese sind sehr vorteilhaft, um das Motorvolumen zu reduzieren und die Leistungsdichte zu erhöhen. Daher sind Halbach-Arrays in den letzten Jahren ein heißes Forschungsthema für Motorforscher.
Beispielsweise sind die im Motor des Tesla Model 3 verwendeten Magnete in einem Halbach-Array angeordnet. Die erhöhte Effizienz des Magnetkreises ermöglicht die Erzeugung eines stärkeren Magnetfelds mit weniger Magneten, wodurch der Motor des Model 3 kleiner und leichter wird, aber er ist leistungsstärker als andere Motoren.
Neben Kühlschrankmagneten scheint dies die erste Massenverwendung von Halbach-Arrays in einem Verbraucherprodukt zu sein.
Es sind verschiedene Baugruppen und Anordnungen erhältlich. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Unternehmen für Magnettechnik ist unerlässlich, um festzustellen, ob ein Halbach-Array die richtige Lösung für eine Anwendung ist.
China Magnets Source bietet Halbach-Arrays in linearer/flacher/Block- oder Ring-/Zylinder-Anordnung an. Gleichzeitig können wir die Einheiten als Einzelmagnet oder Halbach-Array-Baugruppe in einem geeigneten Gehäuse (Messing- oder Aluminiumhülse) liefern. Kontaktieren Sie uns unter sales@china-magnets-source-material.com, wenn Sie Bedarf an einem Halbach-Array haben.
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