Halbach 어레이는 Berkley Labs 엔지니어링 부서의 물리학자인 제작자 Klaus Halbach의 이름을 따서 명명되었습니다. 어레이의 원래 목적은 입자 가속기에서 빔 집중 프로세스를 지원하는 것이었습니다. 할바흐 배열은 특정 영역에서 자속을 향상시키도록 설계된 자석 배열입니다.
두 끝을 제외하고 영구 자석의 선형 배열은 한쪽에서 플럭스 필드를 생성하고 다른 쪽에서는 거의 상쇄하도록 설계되었습니다. 자화 패턴은 화살표와 플럭스 필드로 표시됩니다.
할바흐 어레이의 일반적인 배열은 순축 플럭스 필드를 제공하기 위해 자석이 디스크 상단의 자기장을 향상시키고 디스크 아래에서 상쇄하도록 방향을 잡는 것입니다.
아래는 Halbach 어레이로 구성된 쌍극자의 단면도입니다. 또한 어레이를 구성하는 영구 자석의 자화 방향을 보여줍니다. 이 설계는 어레이 내부에 수직으로 배향된 순 균일 필드와 어레이 외부 필드의 거의 완전한 취소를 생성합니다. 우수한 성능과 효율성을 갖춘 전기 모터는 다양한 응용 분야에서 Halbach 어레이를 사용하여 빠르게 만들어졌습니다. Gallo는 영구 자석 디스크가 있는 일반적인 축방향 필드 브러시리스 DC 모터를 만들었습니다. Thompson은 영구 자석의 축 방향 Halbach 배열에 대한 플럭스 필드 솔루션에 대한 분석 공식을 확립했습니다.
Halbach 영구 자석 어레이가 있는 브러시리스 기계의 전자기 성능은 파라미터와 성능 사이의 관계에 대한 물리적 이해와 함께 간단하고 정확한 분석 모델을 사용하여 예측하고 최적화해야 합니다. 다양한 입력 전류에 대한 평균 출력 토크를 안정적으로 예측하려면 영구 자석의 Halbach 배열에 의해 생성된 필드 분포에 대한 분석 모델을 생성해야 합니다. 전류와 자기장의 상호 작용에 따라 모든 모터는 토크를 생성합니다. "로렌츠 힘"은 전자기장에서 하전 입자에 작용하는 힘을 말합니다.
제한된 길이의 전류가 흐르는 도체에 자기장이 도입되면 도체의 전류 흐름은 전하의 지속적인 움직임으로 인해 발생하기 때문에 순 힘이 생성됩니다. 순 토크는 각각의 힘이 반대 방향으로 향하지만 이격되도록 2개의 도체를 배열하여 생성됩니다. 전기자는 토크의 결과로 회전합니다. 전기자의 운동이 유도된 EMF에 의해 지속적으로 반대된다는 렌츠의 법칙은 전기 모터에 관한 또 다른 중요한 법칙입니다. 결과적으로 전자기장과 전기자의 회전이 역기전력의 원인이 됩니다. 결과적으로 자기장의 강도와 가변성은 모터가 얼마나 잘 작동할지를 결정하는 중요한 요소입니다.
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