مفهوم مصفوفة هاير بيك
تتكون هذه المصفوفة بالكامل من مواد مغناطيسية دائمة من معادن أرضية نادرة. بترتيب مغناطيسات دائمة ذات اتجاهات مغناطيسية مختلفة وفقًا لقاعدة معينة، يمكن لخطوط المجال المغناطيسي أن تتقارب على أحد جانبي المغناطيس وتضعف على الجانب الآخر، مما يؤدي إلى مجال مغناطيسي أحادي الجانب مثالي نسبيًا. لهذا الأمر أهمية كبيرة في الهندسة، حيث تُستخدم مصفوفة هاير بويك على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل الرنين المغناطيسي النووي، والرفع المغناطيسي، والمحركات الخاصة ذات المغناطيس الدائم، نظرًا لخصائصها الممتازة في توزيع المجال المغناطيسي.
على اليسار يوجد مغناطيس واحد، مع جميع الأقطاب الشمالية متجهة لأعلى. يشير اللون إلى أن قوة المجال المغناطيسي تقع في أسفل وأعلى المغناطيس. على اليمين توجد مصفوفة هالبيك، حيث يكون المجال المغناطيسي في أعلى المغناطيس مرتفعًا نسبيًا، بينما يكون ضعيفًا نسبيًا في الأسفل. تبلغ قوة المجال المغناطيسي السطحي الجانبي القوي لمجموعة مغناطيس مصفوفة هاير بيك تحت نفس الحجم حوالي √ 2 مرة (أي 1.4 مرة) من المغناطيس الفردي التقليدي، خاصةً عندما يكون سمك اتجاه مغنطة المغناطيس 4-16 مم. قد يكون المثال الأكثر شيوعًا لمصفوفة هاير بيك هو ملصق الثلاجة المرن. عادةً ما تُطبع هذه المغناطيسات الرقيقة والناعمة وتُلصق على الثلاجات أو الجزء الخلفي من السيارات. على الرغم من أن مغناطيسيتها ضعيفة نسبيًا مقارنة بمغناطيس النيوديميوم والحديد والبورون (قوة 2٪ -3٪ فقط)، إلا أن سعرها المنخفض وعمليتها تجعلها مستخدمة على نطاق واسع.
مصفوفة خطية
مصفوفة هالباخ الخطية هي أبسط أشكال تركيب مصفوفة هالباخ، ويمكن اعتبارها مزيجًا من المصفوفات الشعاعية والظاهرية. تُستخدم مصفوفة هالباخ الخطية حاليًا بشكل رئيسي في المحركات الخطية. يعتمد مبدأ تعليق قطارات ماجليف على التفاعل بين المغناطيس المتحرك والمجال المغناطيسي الناتج عن التيار المستحث في الموصل، مما يُولّد قوة تعليق مصحوبة بمقاومة مغناطيسية. يُعد تحسين نسبة الطفو إلى المقاومة مفتاح تحسين أداء نظام التعليق، والذي يتطلب أن يكون المغناطيس الموجود على متن المركبة خفيف الوزن، وقويًا في المجال المغناطيسي، ومتساويًا في المجال المغناطيسي، وعالي الموثوقية. تُركّب مصفوفة هالباخ أفقيًا في مركز هيكل المركبة، وتتفاعل مع اللف في مركز المسار لتوليد قوة دفع، مما يحقق أقصى مجال مغناطيسي مع استخدام أقل للمغناطيس، بينما يكون المجال المغناطيسي على الجانب الآخر أقل، مما يسمح للركاب بتجنب التعرض للمجالات المغناطيسية القوية.
مجموعة بولار أراي
يمكن اعتبار مصفوفة هالباخ الدائرية عبارة عن مزيج من مصفوفات هالباخ المستقيمة المتصلة من طرف إلى طرف لتشكيل شكل حلقة دائرية.
في محركات المغناطيس الدائم، تتميز محركات المغناطيس الدائم التي تستخدم هياكل مصفوفة هالباخ بمجالات مغناطيسية ذات فجوة هوائية أقرب إلى توزيع الجيب من محركات المغناطيس الدائم التقليدية. وباستخدام نفس كمية مادة المغناطيس الدائم، تتميز محركات هالباخ بكثافة مغناطيسية أعلى للفجوة الهوائية وفقد أقل للحديد. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم مصفوفات حلقات هالباخ على نطاق واسع في محامل المغناطيس الدائم، ومعدات التبريد المغناطيسي، ومعدات الرنين المغناطيسي. طريقة إنتاج وتصنيع مصفوفة هاير بيك
الطريقة الأولى: بناءً على طوبولوجيا المصفوفة، يُستخدم لاصق مغناطيسي لربط قطع المغناطيس الممغنطة مسبقًا. نظرًا لقوة التنافر المتبادلة القوية بين كل قطعة مغناطيسية، يُنصح باستخدام قالب للتثبيت أثناء عملية الالتصاق. هذه الطريقة أقل كفاءة في التصنيع، لكنها أسهل في التنفيذ وأكثر ملاءمة للاستخدام في مراحل الأبحاث المخبرية.
الطريقة الثانية: أولاً، يُصنع مغناطيس كامل باستخدام طريقة التعبئة أو الكبس، ثم يُمغنط في جهاز مُصمم خصيصًا. يُشبه هيكل المصفوفة المُعالج بهذه الطريقة الهيكل الموضح في الشكل أدناه. تتميز هذه الطريقة بكفاءة معالجة عالية، ويُمكن إنتاجها بكميات كبيرة بسهولة نسبية. لكنها تتطلب تصميمًا متخصصًا لمعدات التمغنط وتطوير عمليات التمغنط.