مصفوفة هالباخ

الرسم التخطيطي للتدفق من صفائف هالباخ

وهناك مجموعة هالباخ، والتي تبين اتجاه المجال المغناطيسي جميع بترة. وهذا من شأنه إعطاء مجموعة مجال قوية تحتها، في حين حتى الحقل أعلاه سيتم إلغاؤه.

مجموعة هالباخ هى ترتيب خاص من المغناطيسات الدائمة والتي تقوي المجال المغناطيسي على جانب واحد من مجموعة وشطب حقل إلى ما يقارب الصفر على الجانب الآخر. ويتحقق ذلك من خلال وجود نمط متناوب مكانيا من مغنطتها. هذا النمط الدائم للمغناطيسية الدوارة (على الوجه الأمامي ، بل على اليسار، إلى أعلى، اليمين، أسفل) يمكن حتى يستمر إلى أجل غير مسمى ويكون له نفس التأثير. تأثير هذا الترتيب هومماثل تقريبا لعديد من مغناطيس حدوة حصان توضع مجاورة لبعضها البعض، مع الأقطاب المتماثلة متلامسة.

تم اكتشاف هذا التأثير من قبل جون سي مالينسون في عام 1973، وقد وصفت هذه الهياكل "المتدفقة من جانب واحد" في البداية بإنها بأنها "الفضول"، على الرغم من أنه استوعب في ذلك الوقت إمكانات تحسينات كبيرة في تكنولوجيا الشريط المغناطيسي .

في 1980 ، الفيزيائي كلاوس هالباخ بمختبر لورنس بيركلي الوطني ، اخترع بشكل مستقل مجموعة هالباخ للهجريز أشعة معجل الجسيمات .

صفائف هالباخ المسطحة

المغناطيسية

إلغاء المكونات المغناطيسية مما يؤدى إلى تدفقه من جانب واحد

على الرغم من حتى هذا التوزيع للتدفق المغناطيسي يظهر إلى حد ما غير بديهية بالنسبة لهؤلاء المعتادون شريط مغناطيس أوsolenoids ولبية ، على سبيل المثال، ، والسبب في ذلك هوتوزيع الجريان حيث يمكن تصور حدسي باستخدام الرسم البياني مالينسون الأصلي (لاحظ هذا يستخدم Y-مكون سلبي ، على عكس المخطط في ورقة مالينسون ل). ويبين الرسم البياني الحقل من شريط من المواد المغناطيسية بالتناوب مع مغنطة في الاتجاه Y (أعلى اليسار) وفي اتجاه X (أعلى اليمين). لاحظ حتى الحقل أعلاه الطائرة في واحد اتجاه لكلا الهياكل، ولكن الحقل أدناه الطائرة في لقاء الاتجاهات. يظهر تأثير بهجريب كلا من هذه الهياكل في الشكل: والنقطة الحاسمة هي حتى تدفق سوف إلغاء دون المستوى أوالمسطح وتعزز نفسها فوق المستوى. في الواقع، أي نمط مغنطة حيث مكونات مغنطة هي ${\displaystyle \scriptstyle \sin(x)\cos(y)$

المجال المغناطيسي حول وجود هالباخ مجموعة لانهائية من مغناطيس مكعب. الحقل لا يلغي تماما ويرجع ذلك إلى إستخدام مغناطيسات منفصلة.

The field on the non-cancelling side of the ideal, continuously varying, infinite array is of the form:

${\displaystyle F(x,y)=F_{0 e^{ikx e^{-ky$

حيث:

{\displaystyle \scriptstyle F(x,y)

هوحقل في النموذج

{\displaystyle \scriptstyle F_{x +iF_{y

{\displaystyle \scriptstyle F_{0

هوحجم الحقل على السطح من المصفوفة

{\displaystyle \scriptstyle {\frac {2\pi {\lambda

التطبيقات

مزايا واحدة توزيعات الجريان جانب وذات شقين:

الحقل هوضعف كبيرة كما في الجانب الذي يقتصر الجريان (في حالة مثالية).
لا حقل ضال هوإنتاج (في الحالة المثالية) على الجانب المعاكس. ويساعد هذا مع الحبس المجال، عادة ماقد يكون معضلة في تصميم الهياكل المغناطيسية.

Variable flat arrays

Halbach cylinder

Applications

Uniform fields

Three designs producing uniform magnetic fields within their central air gap

Varying the field

Halbach spheres

The magnetic field in the centre of a halbach sphere can be particularly intense

The equation for the field in a Halbach sphere is:

${\displaystyle B={\frac {4 {3 B_{0 \ln \left({\frac {R_{o {R_{i \right)$

Higher fields are possible by optimising the spherical design to take account of the fact that it is composed of point dipoles (and not line dipoles). This results in the stretching of the sphere to an elliptical shape and having a non-uniform distribution of magnetization over the component parts of the sphere. Using this method, as well as soft pole pieces within the design, 4.5 T in a working volume of 20 mm³ was achieved by Bloch et al. in 1998 and this was increased further toخمسة T in 2000,^[] although over a smaller working volume of 0.05 mm³. As hard materials are temperature dependent, refrigeration of the entire magnet array can increase the field within the working area further as shown by Kumada et al. This group also reported development of a 5.16 T Halbach dipole cylinder in 2003.

انظر أيضاً

Supermagnet
Permanent magnet
Strong focusing
Inductrack uses Halbach arrays to generate strong fields for maglev
Helmholtz coil can give very even magnetic fields

References

^ K. Halbach (1980). "Design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobalt material". Nuclear Instruments and Methods. 169 (1): 1–10. Bibcode:1980NucIM.169....1H. doi:10.1016/0029-554X(80)90094-4. ISSN 0029-554X.
^ J.C. Mallinson, "One-Sided Fluxes — A Magnetic Curiosity?", IEEE Transactions on Magnetics, 9, 678-682, 1973, DOI:10.1109/TMAG.1973.1067714
^ "Magnetically levitated train takes flight"
^ [1]
^ Permanent magnet based sources of magnetic field
^ Bloch, F. and Cugat, O. and Meunier, G. and Toussaint, J.C. (1998). "Innovating approaches to the generation of intense magnetic fields : design and optimization of a أربعة Tesla permanent magnet flux source". IEEE Transactions on Magnetics. 34 (5): 2465–2468. Bibcode:1998ITM....34.2465B. doi:10.1109/20.717567.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Kumada, M. and Antokhin, E.I. and Iwashita, Y. and Aoki, M. and Sugiyama, E. (2004). "Super strong permanent dipole magnet". IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 14 (2): 1287–1289. doi:10.1109/TASC.2004.830555.CS1 maint: multiple names: authors list (link)

خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Coey2003" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.
خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Cugat1998" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.

خطأ استشهاد: الوسم <ref> ذوالاسم "Hilton2012" المُعرّف في <references> غير مستخدم في النص السابق.