Un réseau Halbach est un agencement spécial d'aimants permanents qui augmente le champ magnétique d'un côté du réseau tout en annulant le champ à un niveau proche de zéro de l'autre côté. Ceci est obtenu grâce à un modèle de magnétisation en rotation spatiale.
Le motif de rotation des aimants permanents (sur la face avant : gauche, haut, droite, bas) peut être poursuivi indéfiniment et a le même effet. L'effet de cet agencement est à peu près similaire à celui de nombreux aimants en fer à cheval placés les uns à côté des autres, avec des pôles similaires se touchant.
Caractéristiques des tableaux Halbach
- Les réseaux Halbach peuvent générer un champ magnétique étendu et uniforme dans une zone spécifique, et le champ magnétique peut même dépasser la rémanence du matériau magnétique lui-même.
- Ils améliorent le champ magnétique d’un côté tout en maintenant simultanément le champ de l’autre côté à un niveau très faible.
- Le champ magnétique présente une distribution sinusoïdale et peut également réduire considérablement les ondes harmoniques.
- Le champ magnétique présente une distribution sinusoïdale et peut également réduire considérablement les ondes harmoniques.
- Ils augmentent considérablement la puissance.
- Les réseaux Halbach ont un excellent effet de blindage magnétique.
Types de tableaux de Halbach
Les aimants à réseau Halbach peuvent être divisés en trois types : Halbach linéaire, circulaire et en arc, selon leurs différentes formes.
1. Aimants linéaires à réseau Halbach
Une application des aimants Halbach linéaires est celle des aimants flexibles pour réfrigérateur. Ils ont un champ magnétique puissant sur leur face active, tandis que le champ magnétique de l’autre côté est proche de zéro.
De nombreux appareils électroniques profitent également des avantages des réseaux linéaires de Halbach. Par exemple, les iPad utilisent une conception Halbach linéaire pour garantir que l'Apple Pencil s'enclenche précisément au point où les bobines de charge sont alignées.
Applications:
Les réseaux linéaires de Halbach sont utilisés dans diverses applications, allant des moteurs à courant alternatif sans balais, des bobines mobiles et du ciblage magnétique de médicaments aux applications de haute technologie telles que les aimants ondulés utilisés dans les accélérateurs de particules et les lasers à électrons libres.
2. Aimants circulaires à réseau Halbach (anneau ou cylindre)
Il existe trois configurations principales pour un anneau ou un cylindre de Halbach : dipôle, quadripôle et sextupôle. Dans une configuration dipolaire (N=1), la flèche de magnétisation tourne de 60 degrés d'un aimant à l'autre. Dans une configuration quadripolaire, la flèche tourne de 90 degrés et dans une configuration sextupolaire, elle tourne de 120 degrés.
Dans les applications pratiques, les aimants sont combinés avec de la colle et sont pour la plupart fixés et protégés par un manchon métallique à l'extérieur. Les réseaux Arc Halbach sont pris en compte lorsque l'assemblage d'un seul réseau circulaire est difficile. Ils servent de sous-ensembles pour les réseaux Halbach circulaires.
3. Aimants à réseau Arc Halbach
Les réseaux Arc Halbach sont principalement utilisés dans les moteurs linéaires. Le principe de lévitation d'un train maglev repose sur l'interaction entre l'aimant en mouvement et le champ magnétique généré par le courant induit dans le conducteur, entraînant une force de lévitation et une résistance magnétique.
L’amélioration du rapport flottabilité/résistance est cruciale pour améliorer les performances du système de lévitation. Cela nécessite que l'aimant embarqué soit léger, génère un champ magnétique puissant et uniforme et présente une grande fiabilité. Le réseau Halbach est installé horizontalement au centre de la carrosserie de la voiture, générant une force de propulsion avec l'enroulement au centre de la piste.
Le réseau Halbach maximise le champ magnétique avec un plus petit nombre d'aimants, tandis que l'autre côté a un champ magnétique plus faible, évitant ainsi d'exposer les passagers à des champs magnétiques puissants.
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