Магнитная сборка Халбаха
Магнитная сборка Хальбаха — особая конфигурация постоянных магнитов, характеризующаяся тем, что магнитное поле с одной стороны практически полностью отсутствует благодаря особому расположению элементов сборки.[1]
Повторение последовательности элементов (на передней поверхности вектор намагничивания: влево, вверх, вправо, вниз, влево) воспроизводит описываемый эффект.
Эффект был открыт Маллинсоном в 1973 году и был назван им удивительным, что, тем не менее, не помешало ему распознать в нём способ потенциального улучшения свойств и качеств записи на магнитную ленту.[2]
В 1980-х годах Клаус Хальбах, в то время физик Национальной лаборатории им. Лоуренса разработал магнитную сборку, впоследствии названную его именем и предназначенную для мощного излучения пучком электронов в ускорителе.[3]
Содержание
Одномерные сборки Хальбаха[править | править код]
Намагничивание[править | править код]
Распределение магнитного поля может быть представлено при помощи чертежей Маллинсона. Чертежи показывают магнитное поле, вызванное полоской поверхностью ферромагнитного материала с переменным вектором намагничивания по координате y (верхний левый чертёж) и по координате x (верхний правый чертёж). Обратите внимание на то, что поле в верхней полуплоскости обоих чертежей имеет одинаковую направленность, в то время как в нижней полуплоскости — противоположную. В результате суперпозиции магнитных полей двух структур получается структура, магнитное поле которой изображённо на нижнем чертеже:
Основной смысл сборки заключается в том, что компенсация магнитного потока снизу сборки приводит к его усилению сверху. В принципе, любая сборка, в которой компоненты магнетизированы с поворотом фазы приводит к усилению магнитного потока с одной стороны сборки. Математические преобразования, в которых сдвиг фазы всех компонентов относительно друг друга составляет называется преобразованием Гильберта. Таким образом, вектор намагниченности компонентов должен составлять пары в преобразовании Гильберта (простейший случай — функции , как это показано на рисунке выше).
Можно выделить два основных преимущества в одностороннем магнитном потоке:
- Наверху сборки магнитный поток в два раза интенсивнее (в идеальном случае);
- Внизу магнитной сборки магнитный поток отсутствует (опять же в идеальном случае, при условии сборки бесконечной длины), а это серьёзно упрощает разработку систем.
Магнитная сборка Халбаха может быть легко «развёрнута» в цилиндр Халбаха.
Поле сверху бесконечно длинной сборки может быть записано функцией вида:[4]
- ,
где
- — функция поля, вида
- — амплитуда поля на поверхности сборки
- — пространственная частота
Цилиндр Хальбаха[править | править код]
Сфера Хальбаха[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ K. Halbach (1980). «Design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobalt material». Nuclear Instruments and Methods 169: 1–10. 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
- ↑ «Magnetically levitated train takes flight»
- ↑ アーカイブされたコピー. Проверено 31 августа 2008. Архивировано 4 июня 2011 года.
Ссылки[править | править код]
Литература[править | править код]
- Z. Q. Zhu, D. Howe «Halbach permanent magnet machines and applications: a review», 2001, ISSN 1350-2352
См. также[править | править код]
![]() |
Это заготовка статьи по физике. |