Le réseau Halbach porte le nom de son créateur Klaus Halbach, un physicien du département d'ingénierie de Berkley Labs. L'objectif initial du réseau était de faciliter le processus de focalisation du faisceau dans les accélérateurs de particules. Un réseau halbach est un agencement d'aimants conçu pour améliorer le flux magnétique dans un certain domaine.
À l'exception de ses deux extrémités, un réseau linéaire d'aimants permanents est destiné à produire un champ de flux d'un côté et à l'annuler presque de l'autre. Le modèle de magnétisation est indiqué par les flèches et le champ de flux.
Une disposition typique dans le réseau Halbach est que les aimants sont orientés pour améliorer le champ sur le dessus du disque et l'annuler sous le disque, de manière à fournir un champ de flux axial net.
Ci-dessous, la vue en coupe d'un dipôle construit à partir d'un réseau Halbach. Il montre également les directions d'aimantation des aimants permanents qui composent le réseau. La conception produit un champ uniforme net orienté verticalement à l'intérieur du réseau ainsi qu'une annulation presque complète du champ à l'extérieur du réseau. Des moteurs électriques aux performances et à l'efficacité excellentes ont été rapidement créés à l'aide des réseaux Halbach pour une variété d'applications. Gallo a créé un moteur à courant continu sans balais à champ axial typique avec un disque à aimant permanent. Thompson a établi des formules analytiques pour les solutions de champ de flux pour un réseau Halbach axial d'aimants permanents.
Les performances électromagnétiques d'une machine sans balais avec un réseau Halbach d'aimants permanents doivent être prédites et optimisées à l'aide d'un modèle analytique simple et précis, ainsi que d'une compréhension physique de la relation entre les paramètres et les performances. Afin de prévoir de manière fiable le couple de sortie moyen pour une variété de courants d'entrée, un modèle analytique pour les distributions de champ générées par un réseau Halbach d'aimants permanents doit être créé. Suite à l'interaction des courants électriques et des champs magnétiques, tous les moteurs produisent un couple. La "force de Lorentz" fait référence à la force agissant sur une particule chargée dans un champ électromagnétique.
L'introduction d'un champ magnétique dans un conducteur porteur de courant de longueur limitée produit une force nette car le flux de courant dans un conducteur est provoqué par le mouvement continu de la charge électrique. Un couple net est produit en disposant deux conducteurs de sorte que leurs forces respectives soient dirigées dans des directions opposées tout en étant espacées. L'armature tourne sous l'effet du couple. La loi de Lenz, selon laquelle le mouvement de l'induit est constamment opposé par la FEM induite, est une autre loi cruciale en ce qui concerne les moteurs électriques. En conséquence, le champ électromagnétique et la rotation de l'armature sont les sources de contre-EMF. Par conséquent, la force et la variabilité du champ magnétique sont des facteurs cruciaux pour déterminer le bon fonctionnement d'un moteur.
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