مغناطيس مصفوفة هالباخ النيوديميوم

باستخدام مغناطيسات دائمة منظمة في إزاحة اتجاه 90 درجة بين العناصر المغناطيسية، يتم استخدام مصفوفة هالباخ في أغلب الأحيان في التطبيقات الصناعية لإنشاء مجال مغناطيسي يزيد من القوة المغناطيسية المطبقة. تقوم كل من مصفوفات هالباخ المسطحة والدائرية بتوليد مجالات مغناطيسية مماثلة لتلك التي تنتجها الملفات اللولبية التي تعمل بالطاقة (المغناطيسات الكهربائية)، ولكن بدون الحجم الإضافي أو النفقات أو الصيانة الإضافية. تركز مصفوفة هالباخ الدائرية المجال المغناطيسي على المعرف أو المخرج، بينما تحصر مصفوفة هالباخ المستوية المجال المغناطيسي على حافة واحدة من المصفوفة. على الرغم من أن "مغناطيسات التباعد" توفر زاوية 45 درجة بين المغناطيسات بدلاً من 90 درجة، إلا أن هناك تكرارات أخرى أيضًا، ويمكن الإشارة إليها باسم مصفوفات هالباخ "غير التقليدية".

إن الهندسة الأساسية لمصفوفات الهالباخ الدائرية هي مجموعة من المغناطيسات الدائرية على شكل إسفين ذات اتجاهات مغناطيسية مختلفة تتمحور حول محور مشترك.

ترتيبات هالباخ سداسية الأقطاب
يمكن مقارنة أسطوانة هالباخ غير الملفوفة بمصفوفات هالباخ المستوية. يُنتج هذا المتغير مجالًا مغناطيسيًّا قويًّا جدًّا على وجه وظيفي واحد، على الرغم من أنه لا ينتج دائمًا مجالًا منتظمًا.

ترتيب هالباخ المستوي

مجموعة من تطبيقات هالباخ
تشمل التطبيقات القياسية لمصفوفات هالباخ المستوية ما يلي:

الحجز/التركيب
تطبيقات أدوات التوصيل الخطية
في دورة OD، يتم استخدام مصفوفات هالباخ الدائرية في:

دوارات محرك تيار مستمر بدون فرش
دوارات اقتران مغناطيسي
دوارات إنتاج الطاقة الدوارة
في دورة الهوية، يتم استخدام مصفوفات هالباخ الدائرية من أجل:

تقييد البلازما
تسريع وتنظيم وتوجيه الأيونات المشحونة أثناء الحركة.
إدخال الموجات
اسطوانة هالباخ
أفكار تصميم مصفوفة هالباخر
العجز العملي

بالنسبة للترتيب المستوي، بين قطعة العمل وصفيف المغناطيس
في عدد اسطوانة هالباخ اسطوانة هالباخ
إعداد العمل بين دوّار هالباخ والجزء الثابت

سرعات الدوران ودرجة الحرارة
السوائل والغازات
مناطق إزالة المغناطيسية الخارجية

وهذا أمر مهم خاصةً في مصفوفات هالباخ المستخدمة في الدوّارات.
التكلفة

ضروري للخدمة للأبد

مقدار المساحة أو السعة التي يمكن أن يحتوي عليها الترتيب

حجم تجميع المصفوفة

تعتمد مصفوفات هالباخ على مجموعة من المغناطيسات التي تتجاذب وتقاوم بعضها البعض بشكل طبيعي. ويجعل محيط المصفوفة بناءها أكثر صعوبة.

مزايا مصفوفة هالباخر
مما لا شك فيه أن المجال القوي جدًا للمصفوفة من طراز هالباخ مقارنةً بالمصفوفات الأخرى بنفس الكمية من سبيكة المغناطيس هو الميزة الأبرز لها. يحسن التصميم بشكل أساسي من فعالية الدائرة المغناطيسية.

لا يوجد سوى سطح وظيفي واحد، أو "وجه عمل"، نتيجة للبناء. يتركز المجال المغناطيسي على وجه وظيفي واحد، حيث يكون قويًا جدًا، ويكون غائبًا تمامًا تقريبًا على الوجه الآخر. في الواقع، يستقبل الوجه العامل المجال المغناطيسي الذي يكون عادةً على الوجه غير العامل. وينطبق هذا الوصف على كل من المصفوفات من النوع الدائري والمستوي.

مزايا مصفوفات هالباخ العيب الرئيسي لشكل مصفوفة هالباخ هو صعوبة وضع

مقارنةً بالخيارات الأخرى الممكنة، مما يؤدي إلى احتمال ارتفاع تكاليف التصنيع. ويحدث ذلك بسبب مقاومة مجموعة كاملة من مكونات صفيف هالباخ للمغناطيسات المغناطيسية التي تقاوم بعضها البعض. يمكن أن يؤدي ذلك إلى عدد من المشاكل المتعلقة بالتجميع، مثل الحاجة إلى ضم المغناطيسات الممغنطة، ومقاومة الضغوط أثناء التجميع، والتأكد من أن التجميع "سيتماسك" عند استخدامه.

قد تواجه مصفوفات هالباخ أيضًا مشاكل في حالات الحرارة المرتفعة لأن مكونات المصفوفة تطبق مجال إزالة المغناطيسية على بعضها البعض. ويصبح المغناطيس أكثر عرضة لإزالة المغناطيسية مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل، وتتفاقم عملية إزالة المغناطيسية للمغناطيسات القريبة.

الخاتمة
ليس كل تطبيق مناسب لصفيفة هالباخ. لقد تم وصف هوائي هالباخ، ومع ذلك، قبل اعتماد مصفوفة هالباخ، من المهم أن نأخذ في الاعتبار صعوبة التخطيط والتصنيع. يتمتع تصميم هالباخ بالعديد من الفرص لزيادة الكفاءة، ولكن القيام بذلك سيكلف أموالاً. بالنسبة لتطبيقات مصفوفة هالباخ الخاصة بك، فإن العمل مع شركة هندسة مغناطيسية متمرسة أمر بالغ الأهمية لإيجاد أفضل إجابة. لمعرفة ما إذا كان بإمكان مصفوفة هالباخ تحسين تطبيقك المغناطيسي وللحصول على المساعدة في تطبيق المغناطيس لجميع تصميمات المصفوفات، تواصل مع شركة Dura Magnetics.

تويتر هالباخ عرائس البريد الإلكتروني انشر على ريديت، أضف دبوسًا، انشر عبر الخلاصات على فيسبوك
كيف تعمل مجموعات هالباخ؟ ولماذا قد يستخدمها شخص ما؟ نركز في هذه المقالة على بعض الطرق الرائعة لتصنيع وتطبيق هذه المجموعات المغناطيسية غير العادية.

ما هي مصفوفة هالباخ؟

يشير القطب الشمالي للمغناطيس المنفرد دائمًا إلى أعلى في الصورة على اليسار. يحتوي كلٌّ من الجزء العلوي والسفلي للمغناطيس على مجالين قويين متشابهين، كما هو موضَّح في الطيف اللوني. من ناحية أخرى، تحتوي مصفوفة هالباخ على مجال قوي للغاية في الأعلى ومجال ضعيف في الأسفل.
تكوين فريد من المغناطيسات الدائمة يسمى مصفوفة هالباخ يخلق مجالاً مغناطيسياً على حافة واحدة من.

المجال على الجانب المقابل إلى الصفر تقريبًا، مما يجعل المصفوفة أقوى. وبالمقارنة مع المجال المغناطيسي الناتج عن مغناطيس منفرد، فإن هذا الأمر مميز للغاية. يُنتِج المغناطيس المنفرد مجالًا مغناطيسيًّا متساويًا في القوة على كلا الجانبين، كما هو موضَّح في الرسم التوضيحي على اليمين.

هنا يُصوَّر المغناطيس الانفرادي على شكل 5 مكعبات، على غرار مصفوفة هالباخ، ولكن مع أقطاب شمالية متجهة جميعها لأعلى. وهذا له نفس الخواص المغناطيسية لمغناطيس خطي واحد منفرد.

وقد لاحظ جون سي مالينسون هذا التأثير لأول مرة في عام 1973، وكان يعتقد في البداية أن تشكيلات "التدفق من جانب واحد" هذه هي من غرائب الأمور (رابط ورقة IEEE). تم تطوير مصفوفة هالباخ بشكل منفصل من قبل العالم كلاوس هالباخ في الثمانينيات لتركيز أشعة الجسيمات والإلكترونات والليزر.

لماذا قد ترغب في الحصول على واحدة؟ أين تُستخدم في الممارسة العملية؟
نقلا عن ويكيبيديا توزيعات التدفق أحادية الجانب لها عدد ملحوظ من الاستخدامات، من مغناطيس الثلاجة إلى الاستخدامات الصناعية مثل المحرك بدون فرش والاقتران المغناطيسي، على الرغم من مظهرها المجرد. تم ابتكارها في البداية من قبل كلاوس هالباخ لاستخدامها كمغناطيس متذبذب في مسرعات الجسيمات وليزر الإلكترونات الحرة.

تُعد مصفوفات هالباخ أيضاً جزءاً أساسياً من نظام قطار إندراك ماجليف. في هذا النظام، بعد أن يصل القطار إلى سرعته القصوى، تقوم مصفوفات هالباخ بصدّ لفائف الأسلاك التي تشكل المسار، مما يؤدي إلى رفع القطار.

قم بإنشاء مجموعة هالباخ مستقيمة كتوضيح.

نوضح هنا كيفية بناء مصفوفة هالباخ خطية باستخدام المغناطيسات من سلسلتي B888-2PA-N52 و B888-2PE-N52. هذه المغناطيسات لها شكل مربع 12 بوصة.

يمكن إدخال عمود ملولب طويل من خلال الفتحة الموجودة في المنتصف لتثبيتها معًا. وبالمقارنة مع مغناطيس B888 القياسي، فإن تركيبها أبسط بكثير.

تقع الفتحة في -2PA- المغناطيسات موازية لمحور الاستقطاب. على الجوانب التي يوجد بها تجويف، يقع القطبان الشمالي والجنوبي. الفتحة في المغناطيس -2PE- تكون الفتحة في المغناطيس -2PE- متعامدة على محور المغنطة. على الجوانب المتقابلة التي لا توجد بها ثقوب، يقع القطبان الشمالي والجنوبي.

يظهر تجميع مصفوفة واحدة من 5 مغناطيسات في الفيلم أدناه.

مصفوفات هالباخ عبارة عن ترتيب دقيق للمغناطيسات الدائمة التي توجه المجال المغناطيسي في منطقة واحدة بينما تلغيه إلى ما يقرب من الصفر في المنطقة الأخرى. يمكننا إنشاء مصفوفات هالباخ وتجميعات هالباخ حسب الطلب، ولكننا نحتفظ بالتركيبات التالية في المخزون.

تُستخدم مصفوفة هالباخ عادةً في التطبيقات الصناعية لتوليد مجال مغناطيسي عن طريق ترتيب مغناطيسات دائمة في تغيير اتجاه 90 درجة بين المكونات المغناطيسية، مما يزيد من القوة المغناطيسية التي يتم توصيلها. توفر مصفوفات هالباخ المستوية والدائرية على حد سواء مجالاً مغناطيسيًا مماثلًا للمجال المغناطيسي الذي ينتجه الملف اللولبي المدفوع (مغناطيس كهربائي)، ولكن بدون الحجم الإضافي والنفقات والصيانة الإضافية. يتم احتواء المجال المغناطيسي على جانب واحد من صفيف هالباخ المستوي، بينما يتركز المجال المغناطيسي على المعرف أو الجهة الخارجية لصفيف هالباخ الدائري. وتوجد تكرارات أخرى، وفي حين أن "المغناطيسات المتقابلة" تنتج زاوية 45 درجة بين المغناطيسات بدلاً من التكرار بزاوية 90 درجة، يمكن تسميتها مصفوفات هالباخ "غير التقليدية".

إن التصميم الأساسي لمصفوفات هالباخ الدائرية هو مصفوفة من المغناطيسات الدائرية على شكل إسفين ذات اتجاهات مغناطيسية متفاوتة حول محور مشترك.