Los científicos han realizado muchas investigaciones relacionadas y han diseñado matrices de Halbach en diferentes formas. Han estudiado continuamente cómo maximizar el flujo magnético, desde tradicional hasta mejorado, desde simple hasta dual, desigual, desde dipolar hasta cuadrupolo, hexapolo, sextupolo, octupolo y otras configuraciones de imanes.
Dependiendo de la disposición de los imanes permanentes, los conjuntos Halbach están disponibles en los siguientes tipos.
Al fabricar conjuntos de imanes más complejos como el conjunto de Halbach, la producción requiere no sólo imanes permanentes potentes, sino también materiales para fabricar diversas abrazaderas y mantener los imanes en su lugar.
La matriz Halbach está diseñada para lograr campos magnéticos máximos, por lo que, en general, los imanes de neodimio son los elegidos con más frecuencia. En ambientes con temperaturas particularmente altas (>200°C), el samario cobalto es la mejor opción.
Además, los precios de los materiales magnéticos se han convertido en un factor incierto para el desarrollo de los sistemas Halbach. Puede elegir el material del imán Halbach más adecuado según la fuerza magnética, la temperatura de trabajo, la resistencia a la corrosión y el precio de su proyecto.
Normalmente se utilizan marcos de aluminio y latón para los dipolos Halbach pequeños. El acero se utiliza para dipolos grandes.
Actualmente existen tres formas de implementar la estructura de pila de matrices de Halbach.
Como conjunto de Halbach es una disposición especial de los polos magnéticos. Es difícil formar objetivos debido a las fuertes fuerzas magnéticas repulsivas. Además, algunas estructuras Halbach son complejas y se requieren habilidades especializadas y plantillas hechas a medida para ensamblarlas, lo que hace que la fabricación de los conjuntos Halbach sea costosa.
Podemos diseñar nuestras propias plantillas/accesorios y fabricarlos en nuestra fábrica. Ya sea que se trate de un cilindro Halbach para experimentos científicos o un requisito de gran volumen para su producto, podemos satisfacer sus necesidades.
Los conjuntos de Halbach son un tipo de conjuntos de imanes con una disposición única.
Usando la matriz de imanes Halbach, el flujo magnético se puede mejorar en un lado (lado fuerte) de la matriz mientras que el flujo se cancela en el otro lado (lado débil). Esto conduce a un uso más eficiente del flujo magnético disponible, generando campos más fuertes que otras configuraciones.
El objetivo de esta estructura de componentes magnéticos es producir el campo magnético más fuerte con la menor cantidad de imanes de neodimio. Puede ayudar a fabricar conjuntos de imanes permanentes más compactos y fuertes para la industria. Por ejemplo, Magsafe utiliza una estructura similar.
Es similar a los imanes en recipiente y a los imanes de goma al hacer que la fuerza magnética se concentre en un lado.
Pero los imanes en recipiente de montaje utilizan un canal o copa de acero para redirigir el campo magnético desde la parte posterior de un solo imán, lo que aproximadamente duplica la fuerza de atracción que se podría esperar del imán solo. El imán en forma de copa suele ser una pieza completa y los polos también están magnetizados en todo su espesor.
El imán de goma es una pieza completa de imán blando con polos similares a los de las matrices de Halbach.
Y las matrices de Halbach tienen una estructura más compleja que utiliza al menos 5 imanes de tierras raras en lugar de un solo imán. Tendrá una fuerza magnética más fuerte y, por supuesto, costará más.
La matriz Halbach tiene una fuerza magnética superior, pero también tiene la desventaja de un proceso de ensamblaje complejo y un alto costo. Es importante considerar la dificultad de diseño y fabricación antes de implementar un Halbach Array.
Los anillos grandes de Halbach son muy difíciles de ensamblar debido a la fuerte fuerza magnética. Podrás montarlos si tienes un taller adecuado y herramientas adecuadas y por supuesto mucha paciencia.
Tenemos un cliente que necesita una matriz Halbach utilizada en un desacelerador de partículas como elemento de enfoque transversal. Considerando un tamaño muy pequeño y la dificultad de controlar la tolerancia, nuestro ingeniero sugiere al cliente utilizar la dirección normal. Y finalmente, lo hicimos exitoso y rentable.
El primer ejemplo de matriz Halbach fue introducido en 1979 por Klaus Halbach en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
En ese momento estaba estudiando los usos de los imanes permanentes (PM) de cobalto de tierras raras. Con este conjunto logró crear un campo magnético casi unidireccional, es decir, un campo dipolar, que no requiere fuente de alimentación externa.
En la década de 1990, las matrices de Halbach se utilizaron con éxito en una nueva generación de aceleradores de partículas, láseres de electrones libres y dispositivos de radiación sincrotrón en el campo de la física de altas energías.
En los últimos años, las matrices Halbach han recibido amplia atención tanto en el mundo académico como en la industria debido a sus ventajas únicas. Cada vez más científicos han realizado investigaciones específicas sobre ellos y cada vez más campos los han utilizado.
Se ha descubierto que los conjuntos de Halbach son útiles en una variedad de aplicaciones interesantes, que van desde actuadores de un solo grado de libertad (DOF), levitación magnética, actuadores multi-DOF, baterías electromecánicas y máquinas rotativas eléctricas más eficientes.
Aplicaciones de refrigeración magnética
Equipos de calibración para exploración petrolera.
Frenado por corrientes parásitas para trenes maglev
Equipos de resonancia magnética nuclear en el campo médico.
Dispositivos de enfoque por desviación de iones cargados (por ejemplo, lentes magnéticas)
Máquinas magnéticas (por ejemplo, acopladores magnéticos, cojinetes magnéticos)
Sujeción y fijación: utilice el imán de matrices Halbach para sujetar algunas piezas pequeñas para moler u otras.
Maquinaria eléctrica (por ejemplo, motores de alta velocidad, servomotores de alta precisión, motores lineales, motores DOF múltiples)
El imán Halbach también se utiliza en el vehículo de exploración de Marte de la NASA. Se trata de un experimento científico que acumula polvo en los vehículos de exploración de Marte, Spirit y Opportunity.
Muchos conjuntos de imanes de matriz Halbach que producimos también se utilizan en proyectos de experimentos científicos en universidades e institutos de investigación de todo el mundo.
Cuando el imán permanente está dispuesto en una disposición de Halbach, la característica más notable es que el flujo del entrehierro aumenta, mientras que el flujo del yugo del rotor disminuye, y el campo magnético del entrehierro sinusoidal se obtiene fácilmente. Son muy beneficiosos para reducir el volumen del motor y aumentar la densidad de potencia. Por lo tanto, la matriz de Halbach es un tema de investigación candente para los investigadores del motor en los últimos años.
Por ejemplo, los imanes utilizados en el motor Tesla Model 3 están dispuestos en una matriz de Halbach. La mayor eficiencia del circuito magnético permite producir un campo magnético más fuerte con menos imanes, lo que hace que el motor del Model 3 sea más pequeño y liviano, pero más potente que otros motores.
Este parece ser el primer uso masivo de los Halbach-Arrays en un producto de consumo, además de los imanes de nevera.
Hay varios montajes y disposiciones diferentes disponibles. Trabajar con una empresa de ingeniería magnética con experiencia es esencial para determinar si un conjunto Halbach es la solución adecuada para una aplicación.
China Magnets Source proporciona matrices Halbach en disposición lineal/plana/de bloque o de anillo/cilindro. Al mismo tiempo, podemos suministrar las unidades como conjunto de imán único o conjunto Halbach en una carcasa adecuada (manguito de latón o aluminio). Contáctenos en sales@china-magnets-source-material.com si tiene algún requisito para la matriz halbach.
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