Os cientistas fizeram muitas pesquisas relacionadas e projetaram matrizes Halbach em diferentes formas. Eles têm estudado continuamente como maximizar o fluxo magnético, do tradicional ao melhorado, do simples ao duplo, desigual, do dipolar ao quadrupolo, hexapolo, sextupolo, octupolo e outras configurações magnéticas.
Dependendo da disposição dos ímãs permanentes, os arranjos Halbach estão disponíveis nos seguintes tipos.
Ao fazer conjuntos magnéticos mais complexos, como o conjunto Halbach, a produção requer não apenas ímãs permanentes fortes, mas também materiais para fazer vários grampos e manter os ímãs no lugar.
A matriz Halbach é projetada para atingir campos magnéticos máximos, portanto, em geral, os ímãs de neodímio são os escolhidos com mais frequência. Em ambientes com temperaturas particularmente altas (>200°C), o samário-cobalto é a melhor escolha.
Além disso, os preços dos materiais magnéticos tornaram-se um fator incerto para o desenvolvimento da matriz Halbach. Você pode escolher o material magnético Halbach mais adequado de acordo com a força magnética, temperatura de trabalho, resistência à corrosão e preço para o seu projeto.
Normalmente, moldura de alumínio e latão são usados para pequenos dipolos Halbach. O aço é usado para dipolos grandes.
Atualmente existem três maneiras de implementar a estrutura de pilha do array Halbach.
Como matriz Halbach é um arranjo especial dos pólos magnéticos. É difícil formar arranjos de alvos devido às fortes forças magnéticas repulsivas. Além disso, algumas estruturas Halbach são complexas e requerem habilidades especializadas e gabaritos personalizados para montá-las, o que torna a fabricação de matrizes Halbach cara.
Somos capazes de projetar nossos próprios gabaritos/acessórios e fabricá-los em nossa fábrica. Quer se trate de um cilindro Halbach para experimentos científicos ou de um grande volume necessário para o seu produto, podemos atender às suas necessidades.
As matrizes Halbach são um tipo de matriz magnética com arranjo único.
Eles têm os seguintes recursos:
Usando o conjunto magnético Halbach, o fluxo magnético pode ser aumentado em um lado (lado forte) do conjunto enquanto o fluxo é cancelado no outro lado (lado fraco). Isto leva a uma utilização mais eficiente do fluxo magnético disponível, proporcionando campos mais fortes do que outras configurações.
O objetivo desta estrutura de componentes magnéticos é produzir o campo magnético mais forte com a menor quantidade de ímãs de neodímio. Pode ajudar a tornar a montagem de ímãs permanentes mais compacta e forte para a indústria. Por exemplo, Magsafe utiliza uma estrutura semelhante.
É semelhante aos ímãs de pote e aos ímãs de borracha, fazendo com que a força magnética se concentre em um lado.
Mas a montagem de ímãs em pote usa um canal ou copo de aço para redirecionar o campo magnético da parte traseira de um único ímã, o que quase dobra a força de tração que você pode esperar apenas do ímã. O ímã no ímã do copo é geralmente uma peça completa e os pólos também são magnetizados através da espessura.
O ímã de borracha é uma peça completa de ímã macio com pólos semelhantes aos dos arranjos Halbach.
E as matrizes halbach têm uma estrutura mais complexa, usando pelo menos 5 unidades de ímãs de terras raras em vez de um único ímã. Terá uma força magnética mais forte e, claro, custará mais.
A matriz Halbach possui força magnética superior, mas também apresenta a desvantagem de um processo de montagem complexo e alto custo. É importante considerar a dificuldade de projeto e fabricação antes de implementar um Halbach Array.
Grandes anéis de matriz Halbach são muito difíceis de montar devido à forte força magnética. Você pode montá-los se tiver uma oficina adequada e ferramentas adequadas e, claro, muita paciência.
Temos um cliente que precisa de uma matriz Halbach usada em um desacelerador de partículas como elemento de foco transversal. Considerando o tamanho muito pequeno e a tolerância difícil de controlar, nosso engenheiro sugere que o cliente use a direção normal. E, finalmente, tornamos isso bem-sucedido e econômico.
A primeira instância de um array halbach foi introduzida em 1979 por Klaus Halbach no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.
Ele estava estudando os usos de ímãs permanentes (PM) de cobalto de terras raras na época. Com esta matriz ele conseguiu criar um campo magnético quase unidirecional, nomeadamente um campo dipolo, não necessitando de fonte de alimentação externa.
Na década de 1990, matrizes Halbach foram usadas com sucesso em uma nova geração de aceleradores de partículas, lasers de elétrons livres e dispositivos de radiação síncrotron no campo da física de altas energias.
Nos últimos anos, os arranjos Halbach têm recebido ampla atenção tanto na academia quanto na indústria devido às suas vantagens únicas. Cada vez mais cientistas realizam pesquisas específicas sobre eles e cada vez mais campos os utilizam.
Descobriu-se que os arranjos Halbach são úteis em uma variedade de aplicações interessantes, desde atuadores de grau único de liberdade (DOF), levitação magnética, atuadores multi-DOF, baterias eletromecânicas e máquinas rotacionais elétricas mais eficientes.
Aplicações de refrigeração magnética
Equipamento de calibração para exploração de petróleo
Frenagem por correntes parasitas para trens maglev
Equipamento de ressonância magnética nuclear na área médica
Dispositivos de foco com deflexão de íons carregados (por exemplo, lentes magnéticas)
Máquinas magnéticas (por exemplo, acopladores magnéticos, rolamentos magnéticos)
Fixação e fixação: use o ímã de matrizes halbach para segurar algumas peças pequenas para moer ou outras.
Máquinas elétricas (por exemplo, motores de alta velocidade, servomotores de alta precisão, motores lineares, motores DOF múltiplos)
O conjunto magnético Halbach também é usado no Mars Rover da NASA. É um experimento científico que coleta poeira nos Rovers de Exploração de Marte, Spirit e Opportunity.
Muitos conjuntos magnéticos de matriz Halbach que produzimos também são usados em projetos de experimentos científicos em universidades e institutos de pesquisa em todo o mundo.
Quando o ímã permanente é disposto no arranjo Halbach, a característica mais notável é que o fluxo do entreferro aumenta, enquanto o fluxo do garfo do rotor diminui e o campo magnético do entreferro sinusoidal é obtido facilmente. Estes são muito benéficos para reduzir o volume do motor e aumentar a densidade de potência. Portanto, o array Halbach é um tema de pesquisa importante para pesquisadores motores nos últimos anos.
Por exemplo, os ímãs usados no motor Tesla Modelo 3 estão dispostos em uma matriz Halbach. A maior eficiência do circuito magnético permite que um campo magnético mais forte seja produzido com menos ímãs, tornando o motor do Modelo 3 menor e mais leve, mas é mais potente que outros motores.
Ao lado dos ímãs de geladeira, este parece ser o primeiro uso em massa de Halbach-Arrays em um produto de consumo.
Existem vários conjuntos e arranjos diferentes disponíveis. Trabalhar com uma empresa experiente em engenharia magnética é essencial para determinar se um Halbach Array é a solução certa para uma aplicação.
A China Magnets Source fornece matrizes Halbach em arranjo linear/plano/bloco ou anel/cilindro. Ao mesmo tempo, podemos fornecer as unidades como conjunto de ímã único ou conjunto Halbach em um invólucro adequado (luva de latão ou alumínio). Entre em contato conosco se você tiver algum requisito para matriz halbach.
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