Магнитная сборка Халбаха (англ. Halbach-Array) — особая конфигурация постоянных магнитов, характеризующаяся тем, что магнитное поле с одной стороны практически полностью отсутствует благодаря особому расположению элементов сборки.
Повторение последовательности элементов (на передней поверхности вектор намагничивания: влево, вверх, вправо, вниз, влево) воспроизводит описываемый эффект.
Эффект был открыт Маллинсоном (англ. Mallinson ) в 1973 году и был названы им удивительным, что, тем не менее, не помешало ему распознать в нём способ потенциального улучшения свойств и качеств записи на магнитную ленту.
В 1980-х годах Клаус Халбах (нем. Klaus Halbach), в то время физик Национальной лаборатории им. Лоуренса (LBNL) разработал магнитную сборку, впоследствии названную его именем и предназначенную для мощного излучения пучком элементарных частиц в ускорителе.
Одномерные сборки Халбаха
Распределение магнитного поля может быть представлена при помощи чертежей Маллинсона. Чертежи показывают магнитное поле, вызванное полоской поверхностью ферромагнитного материала с переменным вектором намагничивания по координате y (верхний левый чертёж) и по координате x (верхний правый чертёж). Обратите внимание на то, что поле в верхней полуплоскости обоих чертежей имеет одинаковую направленность, в то время как в нижней полуплоскости — противоположную. В результате суперпозиции магнитных полей двух структур получается структура, магнитное поле которой изображённо на нижнем чертеже:
Поле вокруг отдельных элементов сборки
Основной смысл сборки заключается в том, что компенсация магнитного потока снизу сборки приводит к его усилению сверху. В принципе, любая сборка, в которой компоненты магнетизированы с поворотом фазы приводит к усилению магнитного потока с одной стороны сборки. Математические преобразования, в которых сдвиг фазы всех компонентов относительно друг друга составляет называется преобразованием Гильберта. Таким образом, вектор намагниченности компонентов должен составлять пары в преобразовании Гильберта (простейший случай — функции , как это показано на рисунке выше).
Можно выделить два основных преимущества в одностороннем магнитном потоке:
Наверху сборки магнитный поток в два раза интенсивнее (в идеальном случае);
Внизу магнитной сборки магнитный поток отсутствует (опять же в идеальном случае, при условии сборки бесконечной длины), а это серьёзно упрощает разработку систем.
Магнитная сборка Халбаха может быть легко «развёрнута» в цилиндр Халбаха.