할바흐 어레이, 할바흐 영구 자석
할바흐 어레이는 자석 배열 구조입니다. 이 구조를 이해하기 전에 몇 가지 일반적인 영구 자석의 자력선 분포를 살펴보겠습니다.
이 그림에서 자석의 배치 방향과 배열이 자기장선의 분포, 즉 자석 주변의 자기장 분포 형태에 직접적인 영향을 미친다는 것을 어렵지 않게 알 수 있습니다.
할바흐 배열의 개념
할바흐 정렬 (할바흐 영구 자석)는 일종의 자석 구조입니다. 1979년 미국 학자 클라우스 할바흐(클라우스 할바흐)가 전자 가속 실험 중에 이 특수 영구자석 구조를 발견하고 점차 개선해 마침내 소위 말하는 영구자석 구조를 형성하게 되었습니다."할바흐"자석. 이는 공학에서 대략적인 이상적인 구조입니다. 이는 단위 방향의 자기장 강도를 향상시키기 위해 특수한 자석 단위 배열을 사용합니다. 목표는 가장 강한 자기장을 생성하기 위해 최소한의 자석을 사용하는 것입니다.
이러한 종류의 어레이는 전적으로 희토류 영구 자석 재료로 구성됩니다. 일정한 규칙에 따라 자화 방향이 서로 다른 영구자석을 배열함으로써 자석의 한쪽에는 자력선이 집중되고 다른 한쪽에는 자력선이 약해짐으로써 이상적인 일방적 자기장을 얻을 수 있습니다. 이는 공학에서 매우 중요한 의미를 갖습니다. 우수한 자기장 분포 특성을 갖춘 하이얼벡 어레이는 핵 자기 공명, 자기 부상 및 영구 자석 특수 모터와 같은 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
왼쪽에는 모든 북극이 위쪽을 향하고 있는 단일 자석이 있습니다. 색상을 보면 자기장의 세기가 자석의 하단과 상단에 위치함을 알 수 있습니다. 오른쪽에는 할바흐 배열이 있습니다. 자석 상단의 자기장은 비교적 높은 반면 하단은 상대적으로 약합니다. (동일한 부피에서 할바흐 배열 자석의 강한 측면의 자기장 강도는 약√기존 단일 자석의 2배(1.4배), 특히 자석의 두께가 자화 방향으로 4~16mm인 경우)
할바흐 어레이의 가장 일반적인 예는 유연한 냉장고 스티커일 수 있습니다. 이 얇고 부드러운 자석은 일반적으로 냉장고나 자동차 뒷면에 인쇄되어 있습니다. NdFeB에 비해 자성은 매우 약하지만(강도 2~3%) 저렴한 가격과 실용성으로 인해 널리 사용됩니다.
할바흐 배열의 형태와 응용
선형 배열
선형형은 가장 기본적인 할바흐 배열 구성입니다. 이 배열 자석은 아래 그림과 같이 방사형 배열과 접선 배열의 조합으로 간주할 수 있습니다.
선형 할바흐 어레이는 현재 주로 선형 모터에 사용됩니다. 자기 부상 열차의 부상 원리는 움직이는 자석이 도체에 유도 전류에 의해 생성된 자기장과 상호 작용하여 부상력을 생성하는 동시에 자기 저항을 동반한다는 것입니다. 부력과 항력비를 높이는 것은 탑재된 자석의 무게를 필요로 하는 공중부양 시스템의 성능 향상의 핵심이다. 경량, 강한 자기장, 균일한 자기장, 높은 신뢰성을 제공한다. 할바흐 어레이는 차체 중앙에 수평으로 설치되어 트랙 중앙의 권선과 상호 작용하여 추진력을 발생시켜 적은 양의 자석으로 자기장을 극대화하고 반대쪽은 자기장이 적으며, 승객이 강한 자기장에 노출되는 것을 방지할 수 있습니다.
원형 배열
원형 할바흐 어레이는 선형 할바흐 어레이를 끝에서 끝까지 조합하여 원형 링 모양을 형성한 것으로 간주할 수 있습니다.
영구자석 모터에 있어서 할바흐 배열 구조를 이용한 영구자석 모터는 기존 영구자석 모터에 비해 정현파 분포에 가까운 공극 자기장을 갖는다. 동일한 양의 영구 자석 재료의 경우 할바흐 영구 자석 모터는 더 큰 에어 갭 자기 밀도를 갖습니다. 철 손실이 적습니다. 또한 할바흐 링 어레이는 영구 자석 베어링, 자기 냉동 장비 및 자기 공명 장비에도 널리 사용됩니다.
할바흐 어레이의 제작 및 생산방법
방법 1: 어레이의 토폴로지에 따라 자석 접착제를 사용하여 자화된 자석 세그먼트를 서로 결합합니다. 자석 세그먼트 사이의 상호 반발력이 매우 강하기 때문에 접착 시 클램핑용으로 금형을 사용해야 합니다. 이 방법은 제조 효율성이 낮지만 구현이 더 쉽고 실험실 연구 단계에서 사용하기에 더 적합합니다.
방법 2: 먼저 금형을 충전하거나 금형을 압착하는 방법을 사용하여 완전한 자석을 제조한 다음 특수 고정구에서 자화합니다. 이 방법으로 처리한 배열 구조는 아래 그림과 유사하다. 이 방법은 가공 효율이 높고 비교도 가능하며 대량 생산이 용이합니다. 그러나 자화 치구를 특별히 설계하고 자화 공정을 공식화하는 것이 필요합니다.
방법 3: 아래 그림과 같이 특수 모양의 권선 배열을 사용하여 할바흐 유형 자기장 분포를 구현합니다.
