Dipôles
Les dipôles consistent en une paire d’aimants avec un entrefer. On peut en trouver sous de nombreuses formes / tailles et les aimants sont généralement montés sur un cadre en acier (également appelé joug) pour l’efficacité magnétique, le blindage magnétique et / ou la résistance mécanique. Les dipôles sont utilisés lorsqu’une application nécessite une intensité et une uniformité de champ magnétique spécifiques sur un volume spécifique. Des éléments polaires sont parfois utilisées pour améliorer l’uniformité du champ magnétique dans l’entrefer.
Chez Dexter, nous avons construit des centaines de types différents de dipôles, chacun optimisé pour une application particulière. Les intensités de champ sur nos dipôles peuvent atteindre 3,0 Tesla (30 000 Gauss). En général, une intensité de champ élevé implique un plus petit entrefer à couvrir. Une uniformité de champ plus élevée est généralement associée à de grands entrefers.
Les dipôles sont utilisés pour :
- Calibrer / initialiser les capteurs magnétiques
- Effacer les disques durs de l’ordinateur
- Orienter les couches minces de matériau magnétique lorsqu’elles sont déposées sous forme de films minces
- Détourner ou focaliser des faisceaux de particules sous tension
Nous avons utilisé le principe du dipôle dans ces conceptions :
- Démagnétiseur EraseTrack ™
- Station de séparation SpeedSep ™
Aide à la conception
Lorsque vous travaillerez avec notre groupe d’ingénierie, on peut vous demander:
- Quelle est l’intensité minimale du champ magnétique requise?
- Quelle est le volume à insérer dans l’entrefer?
- Quelle peut être la taille du dipôle, doit-il tenir à l’intérieur d’un autre appareil ?
- Le dipôle sera-t-il exposé à des températures élevées ou cryogéniques?
- Le dipôle sera-t-il exposé au vide ou à des gaz / fluides corrosifs?
- Avez-vous besoin de marquer la polarité sur l’assemblage ?
MATÉRIAUX
Le Néodyme-Fer-Bore et le Samarium-Cobalt sont souvent utilisés lorsque de grands champs magnétiques sont nécessaires. La ferrite dure est utilisée si le coût est plus important que les grands champs magnétiques. Alnico est généralement utilisé si le dipôle doit être utilisé dans un environnement à haute température (> 300 ° C).
Foire Aux Questions
Quel est le champ magnétique le plus puissant que Dexter puisse créer? À ce jour, le champ magnétique le plus puissant que nous ayons créé est de 3 Tesla (30 000 Gauss) sur un entrefer de 5 mm.
Quelle peut être la taille de l’aimant? Notre plus grand aimant à ce jour est en forme de cube, d’environ 2 mètres de côté.
Est-il possible qu’un dipôle fonctionne dans un four? Les matériaux Alnico sont généralement utilisés pour les applications à haute température. Si le matériau Alnico n’est pas assez résistant, le dipôle doit être conçu pour englober le four.
Prototypes
Etude de faisabilité requise: non.
Temps de conception typique: 1-2 jours
Acquisition de matériel typique et délai d’assemblage: deux semaines, si le matériel est disponible. Six à huit semaines, si le matériel n’est pas disponible.
Réseaux de Hallbach/Stelter
Les dipôles Halbach / Stelter sont des dipôles spécialisés qui peuvent produire des champs magnétiques larges et / ou uniformes sur de grandes surfaces. L’intensité du champ magnétique peut dépasser la rémanence (magnétisme résiduel) du matériau magnétique. Nous avons fabriqué des dipôles qui ont produit des champs aussi grands que 3,0 Tesla (30 000 Gauss).
Les dipôles Halbach et Stelter array sont utilisés là où des champs magnétiques très élevés sont nécessaires. Les Halbach sont utilisés lorsque la performance / l’uniformité sont des exigences clés. Les dipôles Stelter sont économiquement intéressants, mais ne produisent pas des champs uniformes.
Klaus Halbach, professeur au Laboratoires Lawrence Berkeley de l’Université de Californie, a été un innovateur dans l’application des aimants permanents à des projets d’accélérateurs et de synchrotrons dans le monde entier. Le principe de son travail innovant est la superposition. Le théorème de superposition stipule que les composantes de la force en un point de l’espace fournies par plusieurs objets indépendants s’ajouteront algébriquement.
L’application du théorème aux aimants permanents n’est possible que lors de l’utilisation de matériaux avec une coercivité presqu’égale à l’induction résiduelle. Bien que les aimants en ferrite aient cette caractéristique, il n’était pas pratique d’utiliser le matériau de cette manière car de simples aimants Alnico fournissaient des champs plus intenses à un coût inférieur. L’avènement des aimants de terres rares à induction résiduelle élevée tels que Sm-Co et Nd-Fe-B a rendu l’utilisation de la superposition pratique et abordable. Ces matériaux permettent de développer des champs magnétiques intenses dans de petits volumes sans les besoins énergétiques des électroaimants. L’inconvénient des électroaimants est l’espace occupé par les bobinages, et la nécessité de dissiper la chaleur générée par les bobines.
Alors que le Dr Halbach poursuivait des applications «haut de gamme» de superposition, Dick Stelter de Dexter a utilisé le théorème dans des applications commerciales. Halbach a enseigné l’utilisation de dipôles à «anneau magique» pour développer des champs intenses dans une ouverture circulaire. Dans ce dispositif, des aimants trapézoïdaux sont assemblés pour former un anneau. L’orientation de chaque aimant trapézoïdal est telle qu’il y a une rotation continue du vecteur magnétique dans chaque moitié de l’anneau, et pour un anneau infiniment long, l’intensité du champ dans l’ouverture est proportionnelle au logarithme naturel du rapport diamètre extérieur sur diamètre itnérieur
Les réseaux Stelter utilisent le nombre minimum de formes d’aimants rectangulaires pour atteindre les résultats souhaités dans une ouverture rectangulaire. Pour un réseau de Stelter, les relations sont similaires et le champ interne est proportionnel au logarithme naturel du rapport périphérie externe / périphérie interne. L’utilisation de formes rectangulaires permet également la «mise en bouteille de flux» pour façonner le champ interne. Des champs magnétiques très uniformes de plus de 2-3T peuvent être générés en routine dans une gamme d’entrefers, et les applications Dexter basées sur le Stelter Array breveté incluent des dipôles pour RMN / IRM, RMN «ouverte», spectromètres de masse, magnétrons de pulvérisation, effaceurs de disque dur , des actionneurs rotatifs miniatures, des outils d’effacement en vrac et bien d’autres.
Types
Les dipôles Halbach et Stelter array sont utilisés là où des champs magnétiques très élevés sont nécessaires. Les Halbach sont utilisés lorsque la performance / l’uniformité sont des exigences clés. Les dipôles Stelter sont rentables, mais ne produisent pas des champs aussi uniformes que les autres dipôles.
Aide à la conception
Lorsque vous travaillerez avec notre groupe d’ingénierie, on peut vous demander :
- Quelle est l’intensité minimale du champ magnétique requise ?
- De quel volume avez-vous besoin pour le champ magnétique ?
- Y a-t-il des limites à la taille externe du dipôle ?
- Existe-t-il des spécifications d’uniformité de champ ?
- Sera-ce dans des environnements difficiles (température, humidité, etc.) ?
Materiaux
Le Néodyme-Fer-Bore et le Samarium-Cobalt sont généralement utilisés. Des matériaux de ferrite durs peuvent également être utilisés mais le champ magnétique produit est réduit. En raison des grands champs de démagnétisation internes, Alnico est rarement utilisé pour les dipôles Halbach / Stelter.
L’aluminium est utilisé pour les dipôles Hallbach ronds. L’acier est utilisé pour les dipôles carrés.
Foire Aux Questions
Quel est le champ magnétique le plus puissant que vous puissiez créer ? À ce jour, le champ magnétique le plus puissant que nous ayons créé est de 3 Tesla (30 000 Gauss) sur un entrefer de 5 mm.
Quelle peut être la taille de l’aimant ? Notre plus grand aimant à ce jour est en forme de cube, environ 2 mètres de côté.
Est-il possible qu’un dipôle fonctionne dans un four ? Les matériaux Alnico sont généralement utilisés pour les applications à haute température. Si le matériau Alnico n’est pas assez résistant, le dipôle doit être conçu autour du four.
Un dipôle peut-il être utilisé sous vide ? Oui, bien que l’assemblage doive être scellé pour empêcher l’adhésif de dégazer. Selon les niveaux de vide, certains adhésifs à faible dégazage peuvent fonctionner.
Prototypes
En raison du grand nombre de variables, nous n’avons pas de conception de dipôle Halbach / Stelter standard. Chacun est conçu sur mesure pour un niveau de performance spécifique. Le processus de conception peut être achevé en 1 à 2 semaines. En général, les prototypes ne sont pas nécessaires et le délai d’exécution est donc généralement de 8 à 10 semaines.