ハルバッハ配列は、その作成者であるバークレー研究所の工学部門の物理学者であるクラウス ハルバッハにちなんで名付けられました。 このアレイの本来の目的は、粒子加速器のビーム集束プロセスを支援することでした。 ハルバッハ アレイは、特定の領域の磁束を強化するように設計された磁石の配置です。
両端を除いて、永久磁石の直線状の配列は、一方の側で磁束場を生成し、もう一方の側では磁束場をほぼ打ち消すことを目的としています。 磁化パターンは矢印と磁束場で示されます。
ハルバッハ配列の典型的な配置は、正味の軸方向の磁束場を提供するために、ディスクの上部の磁場を強化し、ディスクの下の磁場を打ち消すように磁石が配向されることです。
以下は、ハルバッハ配列から構築されたダイポールの断面図です。 また、配列を構成する永久磁石の磁化の方向も示します。 この設計は、アレイの内側に垂直に配向された正味均一な場を生成し、アレイの外側の場をほぼ完全にキャンセルします。 優れた性能と効率を備えた電気モーターは、ハルバッハ アレイを使用してさまざまな用途にすぐに作成されました。 Gallo は、永久磁石ディスクを備えた典型的なアキシャル界磁ブラシレス DC モーターを作成しました。 トンプソンは、永久磁石の軸方向ハルバッハ配列の磁束場解の解析公式を確立しました。
ハルバッハ配列の永久磁石を備えたブラシレス マシンの電磁性能は、パラメータと性能の関係を物理的に理解するとともに、直接的で正確な解析モデルを使用して予測し、最適化する必要があります。 さまざまな入力電流に対する平均出力トルクを確実に予測するには、永久磁石のハルバッハ配列によって生成される磁界分布の解析モデルを作成する必要があります。 電流と磁場の相互作用に従って、すべてのモーターはトルクを生成します。 「ローレンツ力」とは、電磁場中で荷電粒子に作用する力を指します。
導体中の電流の流れは電荷の連続運動によって引き起こされるため、限られた長さの電流が流れる導体に磁界を導入すると、正味の力が生成されます。 正味トルクは、2 つの導体を、それぞれの力が反対方向に向けられながらも間隔をあけて配置されるように配置することによって生成されます。 アーマチュアはトルクによって回転します。 レンツの法則によれば、アーマチュアの運動は誘導起電力によって常に反対されるというもので、電気モーターに関するもう 1 つの重要な法則です。 その結果、電磁界とアーマチュアの回転が逆起電力の原因となります。 その結果、磁場の強さと変動は、モーターがどの程度機能するかを決定する重要な要素となります。
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