Halbach 어레이란 무엇이며 어떻게 자기장을 집중시키나요?
Halbach 배열은 각 자석 세그먼트의 자화 방향을 점진적으로 회전시킵니다. 선형 배열의 경우 일반적인 순서는 위쪽으로 자화된 자석 1(작업 간격의 북쪽을 향함), 자석 2가 앞쪽으로 자화된(어레이 길이를 따라), 자석 3이 아래쪽으로 자화된(간극의 남쪽을 향함), 자석 4가 뒤로 자화된 것입니다. 이 4부분 패턴이 반복됩니다. 결과: 활성 측(갭)의 자속은 강화되는 반면 반대쪽(백 철)의 자속은 거의 상쇄됩니다. 갭 플럭스 대 백 플럭스의 비율은 20:1에 도달할 수 있어 무겁고 값비싼 철 요크가 필요하지 않습니다.
선형 모터 애플리케이션(예: 정밀 포지셔닝 스테이지)의 경우 무버(슬라이더)의 Halbach 어레이는 고정자의 코일과 상호 작용하는 강력한 자기장을 생성합니다. 무버에 백 아이언이 없으면 이동 질량이 30{5}}50% 감소합니다. Halbach가 장착된 리니어 모터는 기존 영구 자석 리니어 모터에 비해 1.5배의 추력 밀도를 달성합니다.
모터 엔지니어링의 선형 및 원형 Halbach 어레이
선형 Halbach 어레이는 평면 선형 모터, 자기 부상 트랙 및 자성 유체 씰에 사용됩니다. 배열 길이는 세그먼트 수에 의해서만 제한됩니다. 장거리 이동 응용 분야(예: 10m 스트로크의 컨베이어 시스템)의 경우 섹션 사이에 정확한 정렬 다웰을 사용하여 각각 200-500mm의 모듈식 섹션에서 Halbach 어레이를 생산합니다.
원형 Halbach 어레이(Halbach 로터라고도 함)는 브러시리스 DC 모터, 반응 휠 및 플라이휠 에너지 저장 장치에 사용됩니다. 원형 Halbach 배열에서 자화는 원주를 중심으로 연속적으로 회전합니다. 내부 필드는 매우 균일할 수 있어 MRI 경사 코일이나 고정밀-자이로스코프에 적합합니다. 그러나 원형 Halbach 어레이를 제조하려면 각각 특정 자화 각도를 가진 분할된 아크 자석이 필요합니다.
비교 데이터:
| 구성 | 피크 갭 자속 밀도(Tesla) | 백 아이언이 필요합니까? | 일반적인 응용 분야 | 제조 복잡성 |
|---|---|---|---|---|
| 기존의 교류극 | 0.9-1.1 | 예(두께 10-20mm) | 일반 리니어 모터, 컨베이어 무버 | 낮은 |
| 선형 Halbach 배열 | 1.3-1.5 (공극 5mm) | 아니요(또는<3mm shielding) | 높은-가속 단계, 픽{1}}및{2}}로봇 | 중간 |
| 원형 Halbach 배열 | 내부: 1.2-1.4 | 아니요(자체-차폐) | 내부-로터 BLDC, 반응 휠, MRI | 높은 |
| 하이브리드 어레이(철 기둥 포함) | 1.6-1.8 | 최소(1-2mm) | 매우-높은 힘 밀도, 제한된 스트로크 | 높은 |
제조 과제: 조립, 접착 및 안전 프로토콜
네오디뮴 자석(N42SH 이상)으로 Halbach 어레이를 조립하는 것은 인접한 자석 사이의 강력하고 복잡한 힘으로 인해 본질적으로 위험합니다. 잘못 배치된 자석 하나는 5m/s를 초과하는 속도로 제자리에 고정되어 손가락이 눌리거나 자석이 파손될 수 있습니다.
당사의 제조 프로토콜:
알루미늄 또는 3D-프린팅된 비자성-조립 고정물을 사용하세요.
자석은-하나씩-순서대로 설치되며 각 자석은 임시 플라스틱 심으로 고정됩니다.
2액형 에폭시(LOCTITE Hysol 9460, 전단 강도 25MPa)가 자석 사이에 적용됩니다.
전체 어레이는 에폭시 경화(25도에서 24시간) 동안 0.5-1.0MPa 압력으로 압축됩니다.
For large arrays (>자석 50개), 단계별 조립 사용: 자석 하위 조립품 5개-10개를 만든 다음 결합합니다.
우리는 또한 알루미늄 하우징이나 스테인리스 스틸 튜브에 캡슐화된 Halbach 어레이도 제공합니다. 캡슐화는 자석을 부식으로부터 보호하고 어레이의 강력한 표유 자기장과의 우발적인 접촉을 방지합니다.
정밀한 자화 각도(공차 ±1도)를 갖춘 고강도 Halbach 어레이를 원하는 선형 모터 제조업체의 경우 당사 웹사이트의 자기 모터 어셈블리 카테고리 페이지를 방문하세요.
에어 갭 플럭스 프로필, 암페어당 추력 및 백아이언 최적화를 포함하여 선형 모터용 Halbach 어레이의 FEA 시뮬레이션을 요청하려면 당사 자석 엔지니어링 팀에 문의하세요.
자주 묻는 질문
Q: -기성 블록 자석을 사용하여-집에서 나만의 Halbach 어레이를 구축할 수 있나요?-
답변: 권장되지 않습니다. 표준 블록은 두께에 따라 자화 방향이 고정되어 있습니다. DIY Halbach에는 특정 각도(예: 0도, 45도, 90도, 135도)의 자화가 있는 맞춤형 자석이 필요합니다. 우리는 정확한 방향의 자석을 공급합니다.
Q: 제조할 수 있는 단일 Halbach 어레이의 최대 길이는 얼마입니까?
A: 단일 하우징의 연속 길이는 500mm입니다. 더 긴 어레이의 경우 자속 연속성을 보장하기 위해 정렬 핀과 자기 커플링이 있는 모듈식 섹션을 제공합니다. 섹션 조인트 간격 < 0.2mm.
Q: Halbach 어레이에는 부식 방지를 위해 특수 코팅이 필요합니까?
A: Halbach 어레이는 노출되는 경우가 많기 때문에(후면 철 또는 하우징 없음) 내습성을 위해 Ni{0}}Cu-Ni 코팅(20-25μm)과 에폭시 탑코트를 권장합니다. 캡슐화된 어레이는 포팅 등급 에폭시(1-2mm 두께)를 사용합니다.
