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[[Datei:HallbachArrayField.jpg|mini|Ein Halbach-Array mit eingezeichneten Feldlinien. Oberhalb dieses Arrays ist der magnetische Fluss größer als unterhalb.]]
Ein '''Halbach-Array''' ist eine spezielle Konfiguration von [[Permanentmagnet]]en. Sie ermöglicht, dass sich der [[Magnetischer Fluss|magnetische Fluss]] an ihrer einen Seite fast aufhebt, auf der anderen Seite jedoch verstärkt.

Benannt ist eine solche Anordnung nach [[Klaus Halbach]], damals Wissenschaftler am [[Lawrence Berkeley National Laboratory]]. Halbach stellte 1980 als erster ein Bauteil (einen 16-teiligen [[Quadrupol]]) dieser Art vor.<ref>{{Literatur |Autor=K. Halbach |Titel=Design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobalt material |Sammelwerk=[[Nuclear Instruments and Methods]] |Band=169 |Nummer=1 |Datum=1980 |Seiten=1–10 |Online=[http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.461.5756&rep=rep1&type=pdf citeseerx.ist.psu.edu] |Format=PDF |KBytes= |DOI=10.1016/0029-554X(80)90094-4}}</ref> Viele Fachautoren schreiben jedoch die Erstveröffentlichung John C. Mallinson zu, der diesen Effekt bereits 1973 unter der Bezeichnung „{{lang|en|one-sided flux}}“ (dt. „einseitiger Fluss“) beschrieb.<ref>{{Literatur |Autor=J. Mallinson |Titel=One-sided fluxes – A magnetic curiosity? |Sammelwerk=[[IEEE Transactions on Magnetics]] |Band=9 |Nummer=4 |Datum=1973 |Seiten=678–682 |Online=[http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.330.4962&rep=rep1&type=pdf citeseerx.ist.psu.edu] |Format=PDF |KBytes= |DOI=10.1109/TMAG.1973.1067714}}</ref>

Das Grundprinzip wurde bereits 1970 von James M. Winey des [[Lautsprecher]]-Herstellers [[Magnepan]] erfunden, für den idealen Fall einer kontinuierlich drehenden Magnetisierungsorientierung. Dazu wurde ein [[Mäander (Ornamentik)|mäanderförmiger]] [[Elektrischer Leiter|Leiter]] auf eine [[Bariumferrit]]-Folie gelegt und diese mit einer hohen [[Stromstärke]] [[Magnetisierung|magnetisiert]].<ref name="DE2164083">{{Patent| Land=DE| V-Nr=2164083| Code=B2| Titel=Elektrisch dynamischer Wandler, insbesondere Lautsprecher| A-Datum=1971-12-23| V-Datum=1977-08-11| Anmelder=Magnepan Inc| Erfinder=James Melton Winey}}</ref>

== Aufbau ==
[[Datei:Halbach2.svg|mini|Pfeile stellen die magnetische Orientierung eines jeden Segmentes dar. Der Magnetische Fluss ist unterhalb dieses Arrays größer als oberhalb.]]
Ein Halbach-Array setzt sich aus Segmenten von Permanentmagneten zusammen, deren Magnetisierungsrichtung gegeneinander jeweils um 90° in Richtung der Längsachse des Arrays gekippt ist. Dadurch rücken die [[Feldlinie]]n auf der Seite, in deren Richtung der Direktor des Feldes gekippt wird, enger zusammen, was eine Erhöhung der [[Magnetische Flussdichte|magnetischen Flussdichte]] bewirkt. Auf der gegenüberliegenden Seite liegen die Feldlinien weniger eng als im ungestörten Magneten, daher wird das Feld schon in geringem Abstand abgeschwächt bzw. verschwindet völlig, da sich Nord- und Südpole jeweils abwechseln.

Grundsätzlich können die Magnetisierungsrichtungen benachbarter Segmente auch einen Winkel kleiner als 90° einschließen, wodurch die Montage aufwändiger, die Feldkonzentration jedoch noch verbessert wird.

Der [[Idealisierung (Physik)|Idealfall]] perfekt einseitiger Feldkonzentration ist durch [[Kontinuum (Physik)|kontinuierlich]]e Änderung der Magnetisierungsrichtung gegeben,<ref>{{Cite web|url=https://www.femm.info/wiki/RadialMagnetization|title=D. Meeker: Dokumentation FEMM Magnetfeldsimulation, Abb. 4|website=femm.info | language=en }}</ref> die nicht mehr durch Zusammenfügen einzelner Permanentmagnete, sondern durch einseitige [[anisotrop]]e [[Magnetisierung]] eines flächigen Magnetmaterials realisiert wird.<ref name="DE2164083" />

== Anwendung ==
[[Datei:HalbachArray1.png|mini|Zur Funktionserklärung: Auf der oberen Seite tritt eine Flussverstärkung auf, auf der unteren Seite eine Flussabschwächung]]
Die Eigenschaft, dass sich der magnetische Fluss auf einer Seite des Halbach-Arrays fast aufhebt, ist in verschiedenen Anwendungen interessant, z. B. bei bestimmten [[Magnetschwebebahn]]en ([[Inductrack]]). Haftmagnete (Dekomagnete am Kühlschrank, Magnetwand) werden häufig als Halbach-Array gefertigt, da so eine deutlich geringere Menge an magnetischem Material die gleiche Haltekraft erzielt.

Beim Bau von [[Generator]]en und [[Elektromotor]]en sind ringförmige Halbach-Arrays interessant. Die von Halbach zuerst untersuchten ringförmigen Quadrupole werden in [[Teilchenbeschleuniger]]n verwendet. Eine relativ neue Anwendung ist die Verwendung ringförmiger Dipole für [[Kernspinresonanzspektroskopie|NMR]]-Experimente.<ref>{{Literatur |Autor=H. Raich, P. Blümler |Titel=Design and construction of a dipolar Halbach array with a homogeneous field from identical bar magnets: NMR Mandhalas |Sammelwerk=[[Concepts in Magnetic Resonance]] Part B: Magnetic Resonance Engineering |Band=23B |Nummer=1 |Datum=2004-10 |Seiten=16–25 |DOI=10.1002/cmr.b.20018}}</ref>

Im [[Miniatur Wunderland]] in Hamburg werden Halbach-Arrays auf der Rennstrecke in Monaco eingesetzt.<ref>{{Internetquelle |autor=Michael Richter |url=https://www.elektronikpraxis.de/im-massstab-187-die-formel-1-in-hamburg-a-a1b672ec19a1e032c38e9f25907a8d2e/ |titel=Im Maßstab 1:87 – Die Formel 1 in Hamburg |datum=2024-09-17 |sprache=de |abruf=2024-09-17}}</ref>

== Weblinks ==
* {{Webarchiv |url=http://www.llnl.gov/str/Post.html |text=Artikel über einen Inductrack-Zug mit Halbach-Array. |wayback=20080920082210}} Lawrence Livermore National Laboratory

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Z. Q. Zhu, D. Howe
|Titel=Halbach permanent magnet machines and applications: a review
|Sammelwerk=IEE Proceedings – Electric Power Applications
|Band=148
|Datum=2001
|Seiten=299–308
|DOI=10.1049/ip-epa:20010479}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Magnetismus]]

Halbach-Array - Versionsgeschichte

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