Bilim insanları konuyla ilgili pek çok araştırma yapmış ve Halbach dizilerini farklı formlarda tasarlamışlardır. Gelenekselden gelişmişe, tekliden ikiliye, eşitsiz, çift kutupludan dört kutupluya, altı kutuplu, altı kutuplu, sekiz kutuplu ve diğer mıknatıs konfigürasyonlarına kadar manyetik akıyı nasıl en üst düzeye çıkaracaklarını sürekli olarak araştırdılar.
Kalıcı mıknatısların düzenine bağlı olarak Halbach dizileri aşağıdaki tiplerde mevcuttur.
Halbach dizisi gibi daha karmaşık mıknatıs düzenekleri yapılırken, üretim yalnızca güçlü kalıcı mıknatıslara değil, aynı zamanda çeşitli kelepçeler yapmak ve mıknatısları yerinde tutmak için malzemelere de ihtiyaç duyar.
Halbach dizisi maksimum manyetik alan elde edecek şekilde tasarlanmıştır, bu nedenle genel olarak neodimyum mıknatıslar en sık seçilenlerdir. Özellikle yüksek sıcaklıktaki ortamlarda (>200°C), samaryum kobalt en iyi seçimdir.
Ayrıca mıknatıs malzeme fiyatları halbach dizisinin geliştirilmesinde belirsiz bir faktör haline gelmiştir. Projenize manyetik kuvvet, çalışma sıcaklığı, korozyon direnci ve fiyatına göre en uygun halbach mıknatıs malzemesini seçebilirsiniz.
Küçük Halbach dipolleri için genellikle alüminyum çerçeve ve pirinç kullanılır. Büyük dipoller için çelik kullanılır.
Şu anda Halbach dizi yığın yapısını uygulamanın üç yolu vardır.
Halbach dizisi manyetik kutupların özel bir düzenlemesi olduğundan. Güçlü itici manyetik kuvvetler nedeniyle hedef düzenlemeleri oluşturmak zordur. Buna ek olarak, bazı Halbach yapıları karmaşıktır ve bunların montajı uzmanlık becerileri ve özel yapım aparatlar gerektirir, bu da Halbach dizilerinin imalatını pahalı hale getirir.
Kendi aparatlarımızı/fikstürlerimizi tasarlayıp fabrikamızda üretebiliyoruz. İster bilimsel deney amaçlı Halbach silindiri, ister ürününüz için büyük hacim ihtiyacı olsun, ihtiyaçlarınızı karşılayabiliriz.
Halbach dizileri, benzersiz düzenlemeye sahip bir tür mıknatıs dizileridir.
Aşağıdaki özelliklere sahiptirler:
Halbach mıknatıs dizisini kullanarak, dizinin bir tarafında (güçlü taraf) manyetik akı arttırılabilirken diğer tarafta (zayıf taraf) akı iptal edilebilir. Bu, mevcut manyetik akının daha verimli kullanılmasına yol açarak diğer konfigürasyonlara göre daha güçlü alanlar sağlar.
Bu manyetik bileşen yapısının amacı en az miktarda neodim mıknatısla en güçlü manyetik alanı üretmektir. Endüstri için daha kompakt ve güçlü kalıcı mıknatıs montajı yapılmasına yardımcı olabilir. Örneğin Magsafe de benzer bir yapı kullanıyor.
Manyetik kuvvetin bir tarafta yoğunlaşması açısından pot mıknatıslar ve kauçuk mıknatıslara benzer.
Ancak montaj kabı mıknatısları, manyetik alanı tek bir mıknatısın arka tarafından yönlendirmek için çelik bir kanal veya kap kullanır; bu, yalnızca mıknatıstan bekleyebileceğiniz çekme gücünü kabaca iki katına çıkarır. Bardak mıknatısındaki mıknatıs genellikle tam bir parçadır ve kutuplar da kalınlık yoluyla mıknatıslanır.
Kauçuk mıknatıs, halbach dizileriyle benzer kutuplara sahip tam bir yumuşak mıknatıs parçasıdır.
Halbach dizileri ise tek mıknatıs yerine en az 5 adet nadir toprak mıknatısı kullanan daha karmaşık bir yapıdadır. Daha güçlü bir manyetik kuvvete sahip olacak ve elbette daha pahalıya mal olacak.
Halbach dizisi üstün manyetik kuvvete sahiptir ancak aynı zamanda karmaşık montaj süreci ve yüksek maliyet gibi dezavantajlara da sahiptir. Halbach Dizisini uygulamadan önce tasarım ve üretimin zorluğunu dikkate almak önemlidir.
Büyük Halbach dizi halkalarının birleştirilmesi, güçlü manyetik kuvvet nedeniyle çok zordur. Uygun bir atölyeniz, uygun aletleriniz ve tabii ki çok sabrınız varsa bunları birleştirebilirsiniz.
Parçacık yavaşlatıcısında enine odaklama elemanı olarak kullanılan Halbach dizisine ihtiyaç duyan bir müşterimiz var. Çok küçük boyut ve toleransı kontrol etmenin zor olduğu göz önüne alındığında mühendisimiz müşteriye normal yönü kullanmasını önerir. Sonunda bunu başarılı ve uygun maliyetli hale getirdik.
Halbach dizisinin ilk örneği 1979'da Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda Klaus Halbach tarafından tanıtıldı.
O sırada nadir toprak kobalt kalıcı mıknatıslarının (PM) kullanımlarını inceliyordu. Bu diziyle, hiçbir harici güç kaynağı gerektirmeyen, tek yöne yakın bir manyetik alan, yani dipol alanı yaratmayı başardı.
1990'lı yıllarda halbach dizileri, yüksek enerji fiziği alanında yeni nesil parçacık hızlandırıcılarda, serbest elektron lazerlerinde ve sinkrotron radyasyon cihazlarında başarıyla kullanıldı.
Halbach dizileri son yıllarda benzersiz avantajlarından dolayı hem akademide hem de endüstride büyük ilgi görmüştür. Giderek daha fazla bilim insanı bunlar üzerinde özel araştırmalar yürütüyor ve giderek daha fazla alanda bunları kullanıyor.
Halbach dizilerinin, tek serbestlik dereceli (DOF) aktüatörler, manyetik kaldırma, çoklu DOF aktüatörler, elektro-mekanik piller ve daha verimli elektrikli döner makineler gibi çeşitli ilginç uygulamalarda faydalı olduğu bulunmuştur.
Manyetik soğutma uygulamaları
Petrol arama kalibrasyon ekipmanı
Maglev trenleri için girdap akımı frenlemesi
Tıp alanında nükleer manyetik rezonans ekipmanı
Yüklü iyon saptırma odaklama cihazları (örneğin manyetik lensler)
Manyetik makineler (örneğin, manyetik kuplörler, manyetik yataklar)
Tutma ve sabitleme: öğütülecek bazı küçük parçaları veya diğerlerini tutmak için Halbach dizilimi mıknatısını kullanın.
Elektrikli makineler (örneğin yüksek hızlı motorlar, yüksek hassasiyetli servo motorlar, doğrusal motorlar, çoklu DOF motorları)
Halbach dizisi mıknatısı aynı zamanda NASA'nın Mars gezicisinde de kullanılıyor. Mars Keşif Rovers'ı, Spirit ve Opportunity'nin tozunu toplayan bilimsel bir deneydir.
Ürettiğimiz birçok Halbach dizilimi mıknatıs düzeneği aynı zamanda dünya çapındaki üniversiteler ve araştırma enstitülerindeki bilimsel deney projelerinde de kullanılmaktadır.
Kalıcı mıknatıs Halbach dizisinde düzenlendiğinde en dikkat çeken özellik hava aralığı akısının artması, rotor boyunduruğu akısı azalması ve sinüzoidal hava aralığı manyetik alanının kolaylıkla elde edilmesidir. Bunlar motor hacminin azaltılması ve güç yoğunluğunun arttırılması açısından oldukça faydalıdır. Halbach dizisi son yıllarda motor araştırmacıları için sıcak bir araştırma konusudur.
Örneğin Tesla Model 3 motorunda kullanılan mıknatıslar halbach dizisinde düzenlenmiştir. Manyetik devrenin artan verimliliği, daha az mıknatısla daha güçlü bir manyetik alan üretilmesine olanak tanıyor ve bu sayede Model 3'ün motoru daha küçük ve hafif oluyor ancak diğer motorlara göre daha güçlü.
Bu, buzdolabı mıknatıslarının yanı sıra Halbach-Array'lerin bir tüketici ürününde ilk toplu kullanımı gibi görünüyor.
Çeşitli farklı montajlar ve düzenlemeler mevcuttur. Halbach Dizisinin bir uygulama için doğru çözüm olup olmadığını belirlemek için deneyimli bir manyetik mühendislik şirketiyle çalışmak çok önemlidir.
China Magnets Source, Halbach dizilerini doğrusal/düz/blok veya halka/silindir düzeninde sağlar. Aynı zamanda üniteleri uygun bir muhafaza (pirinç veya alüminyum manşon) içerisinde tek mıknatıslı veya halbach dizilimi olarak da tedarik edebilmekteyiz. Halbach dizisine ihtiyacınız varsa bizimle iletişime geçin.
China Magnets Source Material Limited
