Halbach Array Aimant permanent Halbach

Le réseau Halbach est une structure d'arrangement d'aimants. Avant de comprendre cette structure, examinons la distribution des lignes de champ magnétique de certains aimants permanents courants.

À partir de cette image, il n'est pas difficile de constater que la direction de placement et la disposition de l'aimant affecteront directement la distribution des lignes de champ magnétique, c'est-à-dire qu'elles affecteront la forme de la distribution du champ magnétique autour de l'aimant.

Le concept de réseau Halbach

Halbach Array (aimant permanent Halbach) est une sorte de structure magnétique. En 1979, le chercheur américain Klaus Halbach a découvert cette structure spéciale d'aimant permanent lors d'une expérience d'accélération d'électrons et l'a progressivement améliorée, et a finalement formé le soi-disant"Halbach"aimant. C'est une structure idéale approximative en ingénierie. Il utilise une disposition spéciale d'unités magnétiques pour améliorer l'intensité du champ dans la direction de l'unité. L'objectif est d'utiliser le moins d'aimants pour générer le champ magnétique le plus puissant.

Ce type de réseau est entièrement composé de matériaux d'aimants permanents de terres rares. En disposant des aimants permanents avec différentes directions de magnétisation selon une certaine règle, les lignes de force magnétiques peuvent être concentrées d'un côté des aimants, et les lignes de force peuvent être affaiblies de l'autre côté, obtenant ainsi un champ magnétique unilatéral idéal. Ceci est d'une grande importance dans l'ingénierie. Avec ses excellentes caractéristiques de distribution de champ magnétique, les réseaux Haierbek sont largement utilisés dans les domaines industriels tels que la résonance magnétique nucléaire, la lévitation magnétique et les moteurs spéciaux à aimants permanents.

Sur la gauche se trouve un seul aimant avec tous les pôles nord tournés vers le haut. D'après la couleur, on peut voir que la force du champ magnétique est située en bas et en haut de l'aimant. Sur la droite se trouve un tableau Halbach. Le champ magnétique au sommet de l'aimant est relativement élevé, tandis que le bas est relativement faible. (Sous le même volume, l'intensité du champ magnétique de la surface latérale forte de l'aimant du réseau Halbach est d'environ√2 fois (1,4 fois) celle d'un aimant unique traditionnel, en particulier lorsque l'épaisseur de l'aimant est de 4 à 16 mm dans le sens de l'aimantation)

L'exemple le plus courant du réseau Halbach peut être l'autocollant de réfrigérateur flexible. Ces aimants fins et doux sont généralement imprimés sur le réfrigérateur ou à l'arrière de la voiture. Bien que leur magnétisme soit très faible par rapport au NdFeB (seulement 2% à 3% de force), ils sont Son prix bas et sa praticité le rendent largement utilisé.

La forme et l'application du tableau Halbach

Réseau linéaire

Le type linéaire est la composition de matrice Halbach la plus basique. Cet aimant de réseau peut être considéré comme une combinaison d'un réseau radial et d'un réseau tangentiel, comme illustré dans la figure ci-dessous.

Les réseaux linéaires de Halbach sont actuellement principalement utilisés dans les moteurs linéaires. Le principe de lévitation du train maglev est que l'aimant mobile interagit avec le champ magnétique généré par le courant induit dans le conducteur pour générer une force de lévitation, et en même temps, il est accompagné d'une résistance magnétique. L'amélioration de la flottabilité et du rapport de traînée est la clé pour améliorer les performances du système de lévitation, qui nécessite le poids de l'aimant embarqué Léger, champ magnétique puissant, champ magnétique uniforme et haute fiabilité. Le réseau Halbach est installé horizontalement au centre de la carrosserie de la voiture et interagit avec l'enroulement au centre de la piste pour générer une force propulsive, ce qui maximise le champ magnétique avec une petite quantité d'aimants, et l'autre côté a moins de champs magnétiques,

Réseau circulaire

Le réseau Halbach circulaire peut être considéré comme une combinaison de réseaux Halbach linéaires bout à bout pour former une forme d'anneau circulaire.

Dans le moteur à aimant permanent, le moteur à aimant permanent utilisant la structure de réseau Halbach a un champ magnétique à entrefer plus proche de la distribution sinusoïdale que le moteur à aimant permanent traditionnel. Dans le cas de la même quantité de matériau d'aimant permanent, le moteur à aimant permanent Halbach a une plus grande densité magnétique d'entrefer. La perte de fer est faible. En outre, les réseaux annulaires de Halbach sont également largement utilisés dans les paliers magnétiques permanents, les équipements de réfrigération magnétique et les équipements de résonance magnétique.

Fabrication et méthode de production du réseau Halbach

Méthode 1 : selon la topologie du réseau, utilisez de la colle magnétique pour lier ensemble les segments d'aimant magnétisés. Étant donné que la répulsion mutuelle entre les segments d'aimant est très forte, le moule doit être utilisé pour le serrage lors de l'adhésion. Cette méthode a une faible efficacité de fabrication, mais est plus facile à mettre en œuvre et convient mieux à une utilisation au stade de la recherche en laboratoire.

Méthode 2 : utilisez d'abord la méthode de remplissage du moule ou de pressage du moule pour fabriquer un aimant complet, puis magnétisez dans un appareil spécial. La structure de tableau traitée par cette méthode est similaire à la figure ci-dessous. Cette méthode a une efficacité de traitement et une comparaison élevées. Il est facile de réaliser une production de masse. Cependant, il est nécessaire de concevoir spécialement un appareil de magnétisation et de formuler un processus de magnétisation.

Méthode 3 : Utilisez un réseau d'enroulements de forme spéciale pour réaliser la distribution du champ magnétique de type Halbach, comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Le processus et l'effet du réseau Halbach auto-fabriqué en laboratoire