海爾貝克磁鐵陣列磁鐵知識(shí)全掌握！

HalbachArray是一種超強(qiáng)磁鐵結(jié)構(gòu)，是一種經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的近乎理想的磁體結(jié)構(gòu)，目的是用最少的磁鐵產(chǎn)生最強(qiáng)的磁場(chǎng)。 1979年，當(dāng)美國(guó)科學(xué)家克勞斯·哈爾巴赫KlausHalbach）在實(shí)驗(yàn)電子加速實(shí)驗(yàn)時(shí)，他制造出了這種特殊的永磁鐵結(jié)構(gòu)并逐漸完善，最終形成了海爾貝克磁鐵陣列。

halbacharray是一種磁體組裝結(jié)構(gòu)，是一種近似理想結(jié)構(gòu)的工程磁場(chǎng)。永磁體永磁體不同磁化方向上的排列方式，使陣列一側(cè)的磁場(chǎng)顯著增強(qiáng)，而另一側(cè)的磁場(chǎng)顯著減弱。 目的是用最少的磁場(chǎng)在工作區(qū)域產(chǎn)生最強(qiáng)的磁場(chǎng)。

左邊是一個(gè)單一的磁體，北極全在上面，磁場(chǎng)的強(qiáng)度可以從磁鐵底部和頂部的顏色中看出。右邊是海爾貝克陣列，頂部磁場(chǎng)較高，底部磁場(chǎng)較弱。（在相同體積的情況下，特別是磁鐵充磁方向方向?yàn)?/span>4-16mm厚的情況下，黑貝克陣列磁體的強(qiáng)側(cè)表面磁場(chǎng)強(qiáng)度約為普通單磁體的2倍（或1.4倍））。

主要應(yīng)用于粒子加速器、自由電子激光裝置、同步輻射裝置等高能物理領(lǐng)域領(lǐng)域。由于其優(yōu)良的磁場(chǎng)分布特性，應(yīng)用領(lǐng)域已逐步擴(kuò)展到核磁共振、磁懸浮、永磁特種電機(jī)等工業(yè)領(lǐng)域。

目前市場(chǎng)上的海爾貝克磁體主要有兩種形式。直線型陣列及環(huán)形陣列：

一，直線型海爾貝克陣列;

二，環(huán)形海爾貝克陣列磁鐵；

把磁鐵徑向式排列和平行式排列結(jié)合起來(lái)，如果忽略端部效應(yīng)，把周圍導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁率看作無(wú)窮大，則上述永磁體結(jié)構(gòu)最終形成單邊磁場(chǎng)（one-sided field），這是Halbach一的顯著特點(diǎn)。 這一特點(diǎn)表明Halbach磁鐵在線性電機(jī)中具有良好的應(yīng)用價(jià)值。 與傳統(tǒng)電機(jī)相比, Halbach電機(jī)具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。

1.功率密度

與傳統(tǒng)永磁電機(jī)架構(gòu)相比，Halbach磁環(huán)分解后的平行磁場(chǎng)和徑向磁場(chǎng)的疊加，使得另一邊的磁場(chǎng)強(qiáng)度大大增加，有效地減少了電機(jī)的體積，提高了電機(jī)的功率密度。

2.定轉(zhuǎn)子不再需要斜槽

在傳統(tǒng)永磁電機(jī)中，由于氣隙磁場(chǎng)中不可避免的諧波，在定轉(zhuǎn)子架構(gòu)中通常采用斜槽來(lái)減小其影響。在Halbach電機(jī)中，由于氣隙磁場(chǎng)正弦分布大，諧波含量低，定轉(zhuǎn)子沒(méi)有斜槽。

3.轉(zhuǎn)子可以采用非鐵心材料；

由于Halbach磁鐵的自屏蔽效應(yīng)，單邊磁場(chǎng)分布不再要求轉(zhuǎn)子采用磁性材料為其提供路徑，這不僅為轉(zhuǎn)子的選擇提供了更多的材料，而且使系統(tǒng)具有更低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和更快的粘附性。

4.**磁鐵利用率高；

由于Halbach磁鐵的分區(qū)，其**磁鐵工作點(diǎn)較高，一般超過(guò)0.9，從而提高了**磁鐵的利用率。

5.可采用集中繞制；

傳統(tǒng)永磁電機(jī)中常用分布式繞組來(lái)降低諧波磁動(dòng)勢(shì)。在Halbach電機(jī)中，由于其高的磁場(chǎng)正弦分布和低的諧波磁場(chǎng)影響，可以采用集中式繞組。

6.使用Halbach電機(jī)磁鐵排列可以減少電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩漣波，因此電動(dòng)機(jī)軸承的需求大大減少。

實(shí)際操作中，可根據(jù)不同的磁場(chǎng)需要，組合不同形式的海爾貝克磁鐵。

現(xiàn)有的磁體組件是通過(guò)處理具有特定尺寸和磁化方向的磁體，然后按特定的磁化方向充電，然后將它們組裝在海爾貝克陣列中，將每個(gè)磁體粘合在一起，形成具有特定磁場(chǎng)分布的磁組件。由于每磁體都有一個(gè)特定的磁化方向，所以當(dāng)磁體排列磁體不同的方向時(shí)，它們之間會(huì)有很大的斥力和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。目前，磁體的裝配主要依靠人工裝配，由于強(qiáng)磁大，裝配難度大。磁鐵組裝自動(dòng)化-海爾貝克陣列磁組件裝配自動(dòng)化方案已成功落地，有需要可以聯(lián)系獲取案例報(bào)價(jià)。