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海尔贝克阵列-冰箱贴单面磁性的秘密

文章出处:未知 浏览次数:发表时间:2018-12-01
我们先来做个小实验,手边能找到两块冰箱贴的朋友可以试一下。把两个冰箱贴有磁性的一面吸在一起。缓慢平行推动,使两个分开,会感受到一会是吸引力一会是排斥力的情况。而在不平行的情况下是不会出现这种情况的。这也是磁贴里海尔贝克阵列的原因。

可以把整个海尔贝克阵列看做↓↑↓这种排列的结构与→←这种结构两个基本的单元构成的,这两种结构产生的磁场在如图的上方同向,下方反向,所以两个叠加之后,表现出在上方增强,下方相互抵消的情况。

这是因为冰箱磁贴是一种特殊的称为 海尔贝克阵列(Halbach Array) 磁体结构。如下图所示,通过这样排列磁体,可以使磁场中一侧的阵列排列较强,另一侧的阵列近乎为零。这样一来,虽然冰箱磁贴采用的橡胶磁铁(由粘结铁氧体磁粉和合成橡胶复合而成)磁性很弱,大概是钕铁硼的百分之二到三,但是依然可以在其背面也就是贴在冰箱那一面的磁性大大增强。
 



这种结构最早是在1973年被美国科学家Mallianson 在永久磁铁结构进行拼装实验时发现了单向通量(one-sided flux)的结构,并把它命名为“Magnetic  Curiosity” ,但是很可惜当时他并没有意识到这种结构的应用潜力。之后在1979年,美国科学家Klaus Halbach在劳伦斯伯克利国家实验室研究电子加速时,发现了这种特殊的永磁结构,通过逐步完善该结构,最终形成了所谓的“海尔贝克”磁铁。除了冰箱磁贴,海尔贝克阵列还被应用在无刷直流电机、粒子加速器、自由电子激光器、磁悬浮列车的轨道。
海尔贝克阵列是什么?海尔贝克阵列(Halbach <wbr>Array)
海尔贝克阵列(Halbach Array)是一种新型的永磁体排列方式。不同磁化方向的永磁体按照一定的顺序排列,从而使得阵列一边的磁场显著增强,而另一边显著减弱。
海尔贝克阵列常见形式:

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