Das Magnetfeld im Bereich zwischen den Armen wäre in Richtung relativ gleichmäßig, in der Intensität jedoch ungleichmäßig.Unten habe ich ein Bild des Feldes angehängt, das ich mit sehr einfacher Simulationssoftware erstellt habe (Hinweis: Dies ist eine extrem einfache Software, die nur für didaktische Zwecke gedacht ist. Die Ergebnisse sind nicht unbedingt repräsentativ für die Realität).Beachten Sie, dass das Magnetfeld auf der linken Seite in der Nähe des Permanentmagneten intensiver (weißer) und weniger stark (grüner) ist, wenn Sie sich nach rechts bewegen.

Wenn ich die Intensität etwas anpasse, um sie besser anzuzeigen, können Sie auch sehen, dass das Feld zwischen den Armen weit kleiner ist als das Feld näher am Permanentmagneten:

Das ist vielleicht gut genug für Sie.Oder vielleicht auch nicht.Persönlich würde ich eine Helmholtz-Spule verwenden und mich nur darum kümmern, das Ding manuell aufwickeln zu müssen;Es ist langweilig, aber zumindest müssen Sie es nur einmal tun.

Betrachten Sie die folgenden drei Bits:

Ich möchte sehen, ob ein Entwurf mit Permanentblockmagneten hinsichtlich Kosten und Konstruktion machbar ist. Das Volumen in der Kammer beträgt ungefähr 13 cm × 13 cm × 13 cm.

Um die Baukosten zu senken, plane ich, viele Teile laserzuschneiden und zu stapeln

Dies ist ein experimenteller Prototyp, bei dem mir mehr die Feldhomogenität als die Feldstärke selbst am Herzen liegt.

und diese Antwort, dann scheint es Ihnen Spaß zu machen, die Formen Ihrer Polkanten anzupassen, um eine gleichmäßigere Feldstärke und, falls erforderlich, die Feldrichtung zu erreichen .

TEs gibt einen anderen Ansatz, den Sie in Betracht ziehen sollten. Dies ist normalerweise die Lösung, die Menschen wählen, wenn sie ein Volumen eines gleichmäßigen Magnetfelds erzeugen müssen. Sie könnten eine Helmholtz-Spule bauen.

Im ersten Bild befindet sich das Feld in vertikaler Richtung und die obere und untere Spule haben Strom in derselben Richtung.

Quellen: 1, 2, 3

Auf diese Weise können Sie über ein signifikantes Volumen eine Gleichmäßigkeit von etwa 1% erzielen und mit einem einzigen Knopf die Stärke

Wenn Sie das Erdfeld löschen müssen oder wenn Sie das Feld in eine beliebige Richtung richten möchten, können Sie drei Sätze ineinandergreifender Helmoltz-Spulen bauen und mit drei Knöpfen das Feld nach Belieben ausrichten.

Hier ist ein dreiachsiger Spulensatz höherer Ordnung, der einen zweiten Satz in jeder Achse verwendet, um die Gleichmäßigkeit noch weiter und über ein größeres Volumen hinweg zu verbessern. Es wird in der Frage der Physik SE diskutiert, wie diese "zusätzlichen" oder "Satelliten" Helmholtz-Spulen verwendet werden?:

Kommentierter Screenshot aus dem NASA-Video MAVEN Magnetometer

Hier ist eine Holzform, auf der Sie drei Paare von ineinandergreifenden Rillen für eine dreiachsige Konfiguration sehen können, um unterschiedliche, aber gleichmäßige Feldstärken und Richtungen auf das Magnetometer der Weltraumsonde Mariner 3 anzuwenden. Dies wird im Weltraum erläutertSE-Frage Warum befindet sich auf dem Magnetometer von Mariner 3 eine große Holzkugel?.

Quelle: Fotonummer 293-6619Ac.Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech.

Sie erhalten ein Feld. Es wird ein ziemlich einheitliches Feld für einige Werte von "ziemlich" erzeugt, die Sie möglicherweise nicht erkennen. Es gibt FEMM-Löser, einige davon kostenlos, die Ihnen zeigen, wie schrecklich ungleichmäßig ein Feld sein wird. Es hängt alles von Ihrer Spezifikation ab, bedeutet einheitlich +/- 10% oder +/- <1ppm (wie in der MRT erforderlich)?

Sie haben eine starke Asymmetrieachse mit starken Magneten und einem Eisenklumpen auf einer Seite. Dadurch wird Ihr Feld insgesamt geneigt.

Sie haben flache Flächen, sodass das Feld über einen winzigen Totpunkt des Volumens gleichmäßig ist und zu den Rändern hin abfällt. Sie können diesem Effekt entgegenwirken, indem Sie den Abstand zwischen den Flächen verringern, wenn der Abstand von der Mitte zunimmt. Ihre Flexibilität beim Laserschneiden könnte sich als nützlich erweisen. In einer Hybridlösung können Sie Permanentmagnete verwenden, um den Großteil des Feldes zu erzeugen, und dann die Gleichmäßigkeit mithilfe von Shim-Spulen (wie sie in der MRT-Bildgebung genannt werden) einstellen, um die Feldform zu optimieren.

Mit modernen Hochfeldmagneten ist es möglicherweise besser, das Rückfeldglied aufzugeben und einfach zwei Anordnungen kleiner starker Magnete zu verwenden, die durch ihre eigene Anziehungskraft auf zwei getrennten, gegenüberliegenden flachen Eisenblechen gehalten werden. Das Feld könnte dann durch Einstellen der Dichte der Magnete oder durch Hinzufügen von Eisen an den Enden auf Gleichmäßigkeit eingestellt werden, um den Abstand zu ändern

Selbst der Helmholz-Spulenstandard für gleichmäßiges Magnetfeld versagt an anderen Punkten als der exakten Mitte.Wie einheitlich muss es sein?Die Gleichmäßigkeit wird durch magnetische Substanzen wie Wasser oder flüssigen Sauerstoff gestört.Fazit: Sie können kein gleichmäßiges Magnetfeld über ein Volumen ungleich Null erhalten, genauso wie Sie keine absolute Nulltemperatur erhalten können.