A matriz Halbach recebeu o nome de seu criador Klaus Halbach, um físico do departamento de engenharia do Berkley Labs. O propósito original da matriz era auxiliar no processo de focalização do feixe em aceleradores de partículas. Uma matriz de halbach é um arranjo de ímãs projetados para aumentar o fluxo magnético em um determinado domínio.
Com exceção de suas duas extremidades, uma matriz linear de ímãs permanentes destina-se a produzir um campo de fluxo de um lado e quase cancelá-lo do outro. O padrão de magnetização é indicado pelas setas e pelo campo de fluxo.
Um arranjo típico na matriz de Halbach é que os ímãs são orientados para aumentar o campo na parte superior do disco e cancelá-lo abaixo do disco, de modo a fornecer um campo de fluxo axial líquido.
Abaixo está a vista em corte transversal de um dipolo construído a partir de uma matriz de Halbach. Também mostra as direções de magnetização dos ímãs permanentes que compõem a matriz. O projeto produz um campo líquido uniforme orientado verticalmente dentro da matriz, bem como um cancelamento quase total do campo fora da matriz. Motores elétricos com excelente desempenho e eficiência foram rapidamente criados usando as matrizes Halbach para uma variedade de aplicações. Gallo criou um típico motor CC sem escovas de campo axial com um disco magnético permanente. Thompson estabeleceu fórmulas analíticas para as soluções de campo de fluxo para uma matriz Halbach axial de ímãs permanentes.
O desempenho eletromagnético de uma máquina brushless com uma matriz Halbach de ímãs permanentes precisa ser previsto e otimizado usando um modelo analítico direto e preciso, juntamente com uma compreensão física da relação entre parâmetros e desempenho. Para prever com segurança o torque médio de saída para uma variedade de correntes de entrada, deve ser criado um modelo analítico para as distribuições de campo geradas por uma matriz Halbach de ímãs permanentes. Seguindo a interação de correntes elétricas e campos magnéticos, todos os motores produzem um torque. A "força de Lorentz" refere-se à força que age sobre uma partícula carregada em um campo eletromagnético.
A introdução de um campo magnético em um condutor condutor de corrente de comprimento limitado produz uma força resultante porque o fluxo de corrente em um condutor é causado pelo movimento contínuo da carga elétrica. Um torque líquido é produzido pela disposição de dois condutores de modo que suas respectivas forças sejam direcionadas em direções opostas, mas espaçadas. A armadura gira como resultado do torque. A lei de Lenz, segundo a qual o movimento da armadura é constantemente oposto pelo EMF induzido, é outra lei crucial em relação aos motores elétricos. Como resultado, o campo eletromagnético e a rotação da armadura são as fontes de contra-EMF. Como resultado, a força e a variabilidade do campo magnético são fatores cruciais para determinar o funcionamento de um motor.
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