מערך הלבך, מגנט קבוע של הלבך
מערך הלבך הוא מבנה סידור מגנט. לפני שנבין את המבנה הזה, בואו נסתכל על התפלגות קווי השדה המגנטי של כמה מגנטים קבועים נפוצים.
מתוך תמונה זו, לא קשה לגלות שכיוון המיקום וסידור המגנט ישפיע ישירות על התפלגות קווי השדה המגנטי, כלומר ישפיע על צורת התפלגות השדה המגנטי סביב המגנט.
הרעיון של מערך הלבך
מערך הלבך (מגנט קבוע של הלבך) הוא מעין מבנה מגנט. בשנת 1979 גילה החוקר האמריקאי קלאוס הלבך את מבנה המגנט הקבוע המיוחד הזה במהלך ניסוי האצת אלקטרונים ושיפר אותו בהדרגה, ולבסוף יצר את מה שנקרא"הלבך"מַגנֵט. זהו מבנה אידיאלי משוער בהנדסה. הוא משתמש בסידור מיוחד של יחידות מגנט כדי לשפר את עוצמת השדה בכיוון היחידה. המטרה היא להשתמש בכמות הקטנה ביותר של מגנטים כדי ליצור את השדה המגנטי החזק ביותר.
סוג זה של מערך מורכב כולו מחומרי מגנט קבועים נדירים של כדור הארץ. על ידי סידור מגנטים קבועים עם כיווני מגנט שונים לפי כלל מסוים, ניתן לרכז את קווי הכוח המגנטיים בצד אחד של המגנטים, ולהחליש את קווי הכוח בצד השני, ובכך לקבל שדה מגנטי חד צדדי אידיאלי. יש לזה משמעות גדולה בהנדסה. עם מאפייני הפצת השדה המגנטי המצוינים שלו, מערכי Haierbek נמצאים בשימוש נרחב בתחומים תעשייתיים כגון תהודה מגנטית גרעינית, ריחוף מגנטי ומנועים מיוחדים למגנט קבוע.
בצד שמאל יש מגנט בודד שכל הקטבים הצפוניים פונים כלפי מעלה. מהצבע ניתן לראות שעוצמת השדה המגנטי ממוקמת בחלק התחתון והחלק העליון של המגנט. מימין מערך הלבך. השדה המגנטי בחלק העליון של המגנט גבוה יחסית, בעוד התחתון חלש יחסית. (תחת אותו נפח, עוצמת השדה המגנטי של משטח הצד החזק של מגנט מערך הלבך היא בערך√פי 2 (פי 1.4) מזה של מגנט בודד מסורתי, במיוחד כאשר עובי המגנט הוא 4-16 מ"מ בכיוון הממגנט)
הדוגמה הנפוצה ביותר של מערך הלבך עשויה להיות מדבקת המקרר הגמישה. מגנטים דקים ורכים אלו מודפסים בדרך כלל על המקרר או על גב המכונית. למרות שהמגנטיות שלהם חלשה מאוד בהשוואה ל-NdFeB (חוזק של 2%-3% בלבד), הם המחיר הנמוך והמעשיות שלו הופכים אותו לשימוש נרחב.
הצורה והיישום של מערך הלבך
מערך ליניארי
הסוג הליניארי הוא הרכב מערך הלבך הבסיסי ביותר. ניתן להתייחס למגנט מערך זה כשילוב של מערך רדיאלי ומערך משיק, כפי שמוצג באיור למטה.
מערכי הלבך ליניאריים משמשים כיום בעיקר במנועים ליניאריים. עקרון הריחוף של רכבת המגלב הוא שהמגנט הנע יוצר אינטראקציה עם השדה המגנטי שנוצר מהזרם המושרה במוליך כדי ליצור כוח ריחוף, ובמקביל, הוא מלווה בהתנגדות מגנטית. שיפור יחס הציפה והגרר הוא המפתח לשיפור הביצועים של מערכת הריחוף, המחייבת את משקל המגנט על הלוח קל משקל, שדה מגנטי חזק, שדה מגנטי אחיד ואמינות גבוהה. מערך הלבך מותקן אופקית במרכז מרכב המכונית ומקיים אינטראקציה עם הפיתול במרכז המסילה ליצירת כוח הנעה, הממקסם את השדה המגנטי עם כמות קטנה של מגנטים, ובצד השני יש פחות שדות מגנטיים, מה שיכול למנוע מהנוסעים להיחשף לשדות מגנטיים חזקים.
מערך מעגלי
ניתן להתייחס למערך הלבך העגול כשילוב של מערכי הלבך ליניאריים מקצה לקצה ליצירת צורת טבעת מעגלית.
במנוע המגנט הקבוע, למנוע המגנט הקבוע המשתמש במבנה מערך הלבך יש שדה מגנטי של מרווח אוויר הקרוב יותר לפיזור הסינוסואיד מאשר למנוע המגנט הקבוע המסורתי. במקרה של אותה כמות של חומר מגנט קבוע, למנוע מגנט קבוע של הלבך יש צפיפות מגנטית של מרווח אוויר גדול יותר. איבוד הברזל קטן. בנוסף, מערכי הטבעות של הלבך נמצאים בשימוש נרחב גם במיסבים מגנטיים קבועים, ציוד קירור מגנטי וציוד תהודה מגנטית.
שיטת ייצור וייצור של מערך הלבך
שיטה 1: על פי הטופולוגיה של המערך, השתמשו בדבק מגנט כדי לחבר את מקטעי המגנט הממוגנטים זה לזה. מכיוון שהדחייה ההדדית בין מקטעי המגנטים חזקה מאוד, יש להשתמש בתבנית להידוק במהלך ההדבקה. לשיטה זו יעילות ייצור נמוכה, אך קלה יותר ליישום ומתאימה יותר לשימוש בשלב מחקר המעבדה.
שיטה 2: תחילה השתמשו בשיטה של מילוי תבנית או תבנית לחיצה לייצור מגנט שלם, ולאחר מכן ממגנטים במתקן מיוחד. מבנה המערך המעובד בשיטה זו דומה לאיור למטה. לשיטה זו יש יעילות עיבוד גבוהה והשוואה קל לממש ייצור המוני. עם זאת, יש צורך לעצב במיוחד מתקן מגנט ולגבש תהליך מגנט.
שיטה 3: השתמש במערך מתפתל בצורת מיוחד כדי לממש את התפלגות השדה המגנטי מסוג הלבך, כפי שמוצג באיור למטה.
