Nam châm mảng Halbach

Bạn có cần một trường từ mạnh ở một phía và gần như bằng không ở phía kia không? Có một giải pháp—không dây, chỉ cần nam châm.

Mảng Halbach là một cách sắp xếp thông minh các nam châm giúp tăng cường trường từ ở một mặt trong khi triệt tiêu ở mặt kia.

Lắp ráp nam châm mảng Halbach

Liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin về Nam châm mảng Halbach

Từ động cơ đến tàu maglev, thiết kế mạnh mẽ này đang thúc đẩy tương lai của kỹ thuật từ trường.

Halbach array dùng để làm gì?

Nam châm rất hữu ích—nhưng nếu chúng ta có thể hướng sức mạnh của chúng chỉ về một phía thì sao?

Halbach array được sử dụng trong động cơ, hệ thống từ trường từ tính và gia tốc kế hạt nhân, nơi các trường từ hướng có thể cải thiện hiệu suất và hiệu quả.

Nơi Halbach array tỏa sáng

Halbach array tập trung trường từ trong một hướng. Đây là bước đột phá cho các ứng dụng cần trường từ mạnh mà không bị nhiễu hoặc lãng phí năng lượng. Dưới đây là cách chúng được áp dụng:

1. Động cơ điện

Halbach array được sử dụng trong động cơ không chổi than để cải thiện mô-men xoắn, hiệu quả và mật độ công suất. Chúng giảm thiểu tổn thất từ sắt lưng và cho phép thiết kế động cơ nhỏ gọn.

2. Gia tốc từ (Maglev)

Tàu maglev sử dụng Halbach array để duy trì độ ổn định, nâng đỡ không ma sát. Trường tập trung cho phép trượt mượt mà mà không tiếp xúc vật lý.

3. Gia tốc kế hạt nhân

Halbach array tạo ra các trường từ mạnh, đồng nhất trong các bộ phận phát xung synchrotron, giúp uốn cong và gia tốc hạt để nghiên cứu hoặc hình ảnh.

4. Máy MRI và thiết bị y tế

Một số thiết kế MRI tiên tiến sử dụng ống Halbach để tạo ra trường nội bộ đồng nhất với ít nhiễu từ bên ngoài.

Trong các dự án của mình, tôi đã thấy các thiết kế Halbach giảm trọng lượng hệ thống xuống 20% trong khi duy trì hoặc tăng cường đầu ra từ trường. Đó là một lợi ích lớn cho các thiết bị hiệu suất cao.

Một mảng Halbach mạnh hơn bao nhiêu lần?

Chúng ta biết rằng trường tập trung, nhưng nó mạnh hơn bao nhiêu lần?

Một mảng Halbach có thể tạo ra một trường từ trường mạnh hơn từ 1,4 đến 2 lần ở phía làm việc so với các sắp xếp nam châm truyền thống sử dụng cùng vật liệu.

Tại sao trường trở nên mạnh hơn

Một sắp xếp nam châm truyền thống gây ra dòng từ bị rò rỉ ra nhiều hướng. Nhưng một mảng Halbach xoay hướng của từng nam châm để hướng tất cả năng lượng đó vào một phía tập trung.

Cách hoạt động:

• Các cực bắc và cực nam của mỗi nam châm được sắp xếp để củng cố trường ở một phía.
• Các trường đối lập nhau sẽ triệt tiêu nhau ở phía ngược lại.
• Kết quả: tăng cường cường độ trường có thể sử dụng, giảm các trường lạc hướng.

Ví dụ:

Giả sử bạn đặt một hàng gồm bốn nam châm:

• Trong hàng truyền thống, các trường bị rò rỉ phía trên và phía dưới.
• Trong cấu hình Halbach (xoay 0°, 90°, 180°, 270°), các trường triệt tiêu phía dưới và tập trung phía trên.

Chúng tôi đã chế tạo một rotor Halbach cho một động cơ không lõi đạt được mô-men xoắn cao hơn 15% trên mỗi ampe. Điều này giúp khách hàng của chúng tôi giảm kích thước pin và nâng cao hiệu quả nhiệt.

Kết luận

Các mảng Halbach là một cách thông minh, nhỏ gọn để kiểm soát từ trường. Chúng tập trung sức mạnh nơi cần thiết và loại bỏ lãng phí—hoàn hảo cho động cơ, từ trường nâng, và công nghệ tiên tiến.