Réseau d'aimants Halbach

Un réseau Halbach est une configuration unique d'aimants permanents à polarité alternée créés pour rendre le champ magnétique d'un côté nettement plus fort que le champ de l'autre.

Par exemple : Le champ ci-dessous est inférieur au champ ci-dessus.

1. Grande densité de puissance

Les moteurs de conception à aimants Halbach minimisent efficacement la taille du moteur tout en améliorant la densité de puissance du moteur par rapport aux structures de moteur à aimant permanent conventionnelles. Cela est dû au fait que lorsque l'anneau magnétique de Halbach a été démonté, le champ magnétique parallèle et le champ magnétique radial se sont superposés, augmentant considérablement la force du champ magnétique du côté opposé.

2. Le rotor à aimants du réseau halbach n'a pas besoin de goulotte.

En raison de l'existence inévitable d'harmoniques de champ magnétique d'entrefer, la structure de rotor fixe du moteur à aimant permanent conventionnel prend souvent la goulotte pour réduire son impact. En raison de la distribution sinusoïdale du champ magnétique à entrefer élevé et du faible contenu harmonique du moteur Halbach, le stator n'a pas de goulotte.

3. Un matériau non central peut être utilisé pour fabriquer ce rotor.

Puisqu'il n'est plus nécessaire que le rotor fournisse un chemin pour le matériau magnétique, la distribution unilatérale du champ magnétique créée par l'effet d'auto-blindage de l'aimant Halbach permet au système d'avoir un moment d'inertie plus faible et de bonnes performances attachées.

4. L'utilisation des aimants permanents est élevée.

Il améliore l'utilisation des aimants permanents car l'aimant de Halbach est divisé en résultats magnétisés, ce qui fait que son fonctionnement à aimant permanent est supérieur à celui normalement supérieur à 0.9.

1. Cylindre Halbach Array

Le Halbach Array traditionnel est un cylindre / anneau avec un motif dipôle (2 pôles) dans l'entrefer central. Dans l'anneau, le champ magnétique est fort et homogène (lignes de champ parallèles) sur tout le trou central.

L'anneau NdFeB Halbach Array est constitué de 8 aimants (chacun avec une direction de magnétisation distincte et disposés en segments d'arc de 45 degrés). Chaque segment de l'arc est magnétisé de telle sorte que le champ magnétique traverse l'entrefer central avant d'être "dirigé" à travers et autour du matériau de l'aimant.

Nous fournissons un réseau NdFeB Halbach bipolaire de 110 mm de diamètre avec un trou central de 30- mm de diamètre. Sa longueur axiale est de 40 mm. Il utilise du NdFeB (néodyme fer bore) conventionnel avec une température de travail recommandée de plus 80 degrés. À température ambiante, le champ au milieu de l'entrefer est d'au moins 10,000 Gauss/un Tesla. Le manchon extérieur de protection est en laiton.

Nous pouvons également fournir le type SmCo. 16 aimants (segments d'arc de 22,5 degrés, chacun avec une orientation d'aimantation unique) composent l'anneau SmCo Halbach Array. Chaque segment de l'arc est magnétisé de telle sorte que le champ magnétique traverse l'entrefer central avant d'être guidé à travers et autour du matériau de l'aimant. Ce réseau spécifique est unique car il est complètement fermé et utilise un adhésif cryogénique pour permettre un fonctionnement à -269 degrés Celsius pour l'hélium liquide.

2. Bloquer le tableau Halbach

Les champs magnétiques s'alignent au-dessus du plan de la structure composite lorsque des bandes de matériaux ferromagnétiques magnétisés en alternance (matériaux pouvant être magnétisés en permanence) sont mélangées, tandis que les champs magnétiques sous la structure sont dans des directions opposées et s'annulent. Les composants de magnétisation alternés sont en fait déphasés de 90 degrés, ou p/2.

La situation idéale, telle qu'indiquée ci-dessus, n'entraînerait aucun champ sous le plan et un champ au-dessus du plan deux fois plus important que si la structure était uniformément magnétisée. Cependant, en pratique, seul un champ très modeste est généré en sous-face et la condition idéale n'est jamais respectée. De grands tableaux peuvent être créés en continuant ce modèle indéfiniment.

John C. Mallinson a fait la découverte initiale de ces formations à "flux unilatéral" en 1973, les décrivant comme des "curiosités" ayant le potentiel de faire progresser la technologie d'enregistrement sur bande magnétique. Mais ce n'est que dans les années 1980, lorsque le physicien de Berkley, Klaus Halbach, découvrit indépendamment ce phénomène magnétique et développa des réseaux Halbach à utiliser dans les accélérateurs de particules que leur véritable potentiel devint apparent. Afin de créer de puissants champs magnétiques pour focaliser et guider les faisceaux des accélérateurs de particules, Halbach a créé les réseaux en utilisant l'élément ferromagnétique cobalt.

Les réseaux Halbach sont actuellement utilisés dans une variété de systèmes avec des degrés de complexité variés et ont de nombreuses applications. Dans les aimants de réfrigérateur, les réseaux Halbach sont utilisés de l'une des manières les plus élémentaires. Dans ce cas, la puissance de maintien de l'aimant est augmentée en utilisant les caractéristiques de flux unilatéral. Des systèmes de verrouillage simples peuvent également être réalisés en combinant des réseaux variables de tiges magnétiques. Le confinement du flux peut être inversé en faisant tourner chaque tige de 90 degrés si les magnétisations des tiges sont ajustées de sorte que le champ soit maximisé au-dessus du plan et minimisé en dessous.

Une voie ferrée Maglev, également connue sous le nom d'Inductrack, qui utilise la lévitation magnétique pour supporter le chariot, est un exemple plus sophistiqué d'un réseau Halbach en fonctionnement. Le train est soulevé à une courte distance au-dessus de la voie par les réseaux magnétiques, qui peuvent supporter des poids jusqu'à 50 fois supérieurs à ceux de l'aimant. Le procédé est basé sur le principe de l'induction ; lorsque le réseau est déplacé sur les bobines d'une piste métallique, des modifications du champ magnétique provoquent l'induction d'une tension dans la piste. Lorsque le champ magnétique produit par la voie s'aligne sur le champ produit par le réseau Halbach, la répulsion fait léviter le train, un peu comme lorsque vous essayez de pousser les deux pôles semblables d'aimants en barre ensemble. Les trains Maglev sont capables de fournir un transport à grande vitesse car ils ne sont pas gênés par de nombreuses forces de friction qui ralentissent les trains à roues conventionnels. En fait, le système ferroviaire japonais SCMaglev détient actuellement le record du monde Guinness du transport ferroviaire le plus rapide après avoir atteint 361 mph en 2003.

Les réseaux Halbach, également appelés "wigglers" Halbach, sont utilisés dans des recherches scientifiques de pointe menées dans des synchrotrons et des lasers à électrons libres (FEL). Les FEL sont utilisés dans une grande variété de domaines, du médical au militaire, et ont une gamme de fréquences très large et hautement réglable. L'une des parties fondamentales d'un FEL est un wiggler de Halbach, qui utilise le champ magnétique du réseau pour "agiter" périodiquement un faisceau de particules chargées (généralement des électrons). L'accélération des particules change à la suite de la modification de l'effet de tremblement dans la direction des particules. Couplé à une source laser externe, il provoque l'émission d'un rayonnement synchrotron de haute intensité (photons).

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