La matriz de Halbach (imán permanente de Halbach) es un tipo de estructura magnética. En 1979, el investigador estadounidense Klaus Halbach descubrió esta estructura especial de imán permanente durante experimentos de aceleración de electrones y la mejoró gradualmente, hasta formar el llamado imán de Halbach. Se trata de una estructura ideal aproximada en ingeniería, que utiliza la disposición de unidades magnéticas especiales para aumentar la intensidad del campo en la dirección de la unidad, con el objetivo de generar el campo magnético más intenso con la mínima cantidad de imanes.

El arreglo circular Halbeck es una estructura magnética de forma especial diseñada mediante la combinación de múltiples imanes con la misma forma, pero con diferentes direcciones de magnetización, para formar un imán circular. Esto mejora la uniformidad y estabilidad de la superficie de trabajo o campo magnético central. El motor de imán permanente con estructura de arreglo Halbach presenta un campo magnético de entrehierro con una distribución más senoidal que el de los motores de imán permanente tradicionales. Con la misma cantidad de material de imán permanente utilizado, la densidad magnética de entrehierro de los motores de imán permanente Halbach es mayor y la pérdida de hierro es menor. Además, los arreglos de anillos Halbach se utilizan ampliamente en rodamientos de imán permanente, equipos de refrigeración magnética y equipos de resonancia magnética.

El neodimio-hierro-boro, como material de imán permanente de tierras raras de tercera generación, se ha utilizado ampliamente gracias a sus excelentes propiedades magnéticas. Sin embargo, los imanes de neodimio-hierro-boro también presentan desventajas como la baja temperatura de Curie, el alto coeficiente de coercitividad térmica y la baja estabilidad química. Además, el alto consumo de praseodimio, neodimio, disprosio y terbio ha suscitado preocupación por el daño ambiental y la sostenibilidad de la protección de estos recursos. Por lo tanto, mientras se mejora continuamente el rendimiento de los materiales de imán permanente de neodimio-hierro-boro, los profesionales de materiales magnéticos también desarrollan activamente otros tipos de materiales de imán permanente.

Detrás de los impresionantes efectos visuales de "Ne Zha: El nacimiento del niño demonio", se está desarrollando silenciosamente una revolución magnética. Desde los efectos de partículas de Huntianling hasta la representación cuantificada del espíritu extracorporal de Nezha, desde la simulación dinámica de montañas y ríos hasta el modelado físico de las escamas del dragón de hielo de Aobing, los principios técnicos relacionados con los imanes están profundamente integrados en cada aspecto de la producción de efectos especiales en forma digital. Esta aplicación magnética que abarca el mundo físico y el espacio digital está redefiniendo los límites tecnológicos de la industria cinematográfica de animación.

La herramienta de medición de campos magnéticos suele ser un medidor gaussiano, también conocido como medidor Tesla. La siguiente figura muestra el medidor gaussiano japonés KANETEC, ampliamente utilizado.

En los últimos años, la industria de los imanes ha mostrado una tendencia de rápido desarrollo a nivel mundial, con avances tecnológicos, aplicaciones generalizadas y una demanda sostenida del mercado que la convierten en un componente importante de los campos industriales y tecnológicos.

En el campo del electromagnetismo, además de utilizar las unidades del sistema internacional SI, también se utilizan las unidades del sistema gaussiano CGS. Esto a veces requiere la conversión de unidades para los amigos que entran en contacto con materiales magnéticos, y el cálculo de conversión entre estos dos sistemas de unidades es muy complejo. Para la comodidad de todos, hemos resumido sistemáticamente las unidades en electromagnetismo y las relaciones de conversión entre diferentes sistemas de unidades. Le invitamos a recopilarlas para futuras referencias.

La generación de campos magnéticos se puede dividir en dos vertientes: una se basa en la corriente de movimiento (inducción electromagnética) y la otra se basa en el giro de las partículas fundamentales que componen la materia. El primer tipo es el efecto magnético de la corriente eléctrica, que nos resulta familiar. Después de que un cable se electrifica, los electrones libres se mueven de manera direccional para generar un campo magnético. El segundo tipo es el campo magnético generado por la propia sustancia, que es el tema principal que presentaremos hoy.

En la actualidad, la mayoría de los motores sin escobillas de imán permanente convencionales utilizan placas magnéticas montadas en la superficie o incrustadas para formar un circuito magnético circular. Sin embargo, el anillo magnético de empalme tiene desventajas, como requisitos de alta precisión para el procesamiento de las placas magnéticas, ensamblaje difícil, transición suave deficiente de los polos magnéticos y ruido severo del motor. Además, esta estructura requiere una estructura de marco hecha de materiales magnéticos blandos para fijar las placas magnéticas, lo que afecta la eficiencia del ensamblaje.

En los últimos años, las fluctuaciones de precios de las materias primas de tierras raras, como el neodimio-praseodimio, han sido significativas, lo que ha provocado grandes dificultades y limitaciones en términos de costo para las empresas de producción de neodimio-hierro-boro y las empresas de aplicación final. El cerio Ce y el praseodimio-neodimio PrNd, ambos elementos de tierras raras, tienen características estructurales similares y son extremadamente abundantes en la corteza terrestre. Cuando se utiliza en imanes de neodimio-hierro-boro para reemplazar el Pr y el Nd, no solo puede lograr de manera efectiva la utilización equilibrada de los recursos de tierras raras, sino que también reduce significativamente el costo de producción del neodimio-hierro-boro sinterizado. En la actualidad, casi todas las empresas de producción de neodimio-hierro-boro en China han estado involucradas en el desarrollo y producción de imanes de cerio. La producción anual de nuevos imanes de cerio ha alcanzado aproximadamente las 50000 toneladas y la escala está en constante expansión.

La aplicación de imanes se basa a menudo en el principio de repulsión entre los mismos polos y atracción entre polos opuestos, o la adsorción de sustancias ferromagnéticas por imanes, como diversos dispositivos de atracción magnética, estructuras de conexión magnética, equipos de separación magnética, equipos de transmisión magnética, etc.

Los escenarios de uso de los imanes permanentes de neodimio-hierro-boro se pueden dividir aproximadamente en adsorción, repulsión, inducción, conversión electromagnética, etc. Los requisitos de los campos magnéticos varían en diferentes escenarios de aplicación.