Lineare Halbach-Arrays bestehen aus diskreten, rechteckigen Permanentmagneten, die auf einer ferromagnetischen Rückplatte mit unterschiedlichen magnetischen Ausrichtungen montiert sind und dazu dienen, das Feld auf einer Seite des Arrays zu fokussieren und so ein gleichmäßiges und starkes halbsinusförmiges Magnetfeld zu erzeugen. Lineare (planare) Arrays können auch in einer Jochkonfiguration verwendet werden, um ein sehr starkes sinusförmiges Feld im Spalt zu erzeugen.

 

Ein Halbach-Array (HA) ist eine besondere Konfiguration von Permanentmagneten, die das Magnetfeld auf einer Seite konzentriert und es auf der anderen Seite praktisch auf Null aufhebt. Abbildung 1 zeigt die beiden Magnetsätze, die Primärmagnete und die Transitmagnete. Das Magnetfeld des Halbach-Arrays ist aufgrund der Überlagerung des von den Primärmagneten und Transitmagneten erzeugten Magnetflusses auf einer Seite (der aktiven Seite) konzentriert. Unter der Annahme, dass die von den Hauptmagneten erzeugte Magnetfeldstärke mit der von den Transitmagneten erzeugten identisch ist, weist die aktive Seite des Halbach-Arrays im Vergleich zur normalen Konfiguration die doppelte Magnetfeldstärke auf. Die andere Seite des Halbach-Arrays (die ruhige Seite) wird ein vernachlässigbares Magnetfeld haben.

 

 

Es gibt zwei Arten von Halbach-Arrays, nämlich flache Halbach-Arrays und Halbach-Zylinder, wie in Abbildung 2 dargestellt. Flache Halbach-Arrays werden beispielsweise als Wiggler-Magnete in Teilchenbeschleunigern sowie in Freie-Elektronen-Lasern und Linearmotoren eingesetzt. Zu den Anwendungen von Halbach-Zylindern gehören bürstenlose Wechselstrommotoren, Magnetkupplungs- und Hochfeldzylinder sowie lineare Wechselstromgeneratoren.

 

 

Ein Halbach-Array, das die Ausrichtung des Magnetfelds jedes Teils zeigt. Dieses Array würde ein starkes Feld darunter ergeben, während das Feld darüber aufgehoben wäre.

 

 

Ausrichtung der starken und schwachen Seite in einer linearen Halbach-Anordnung.

 

Flussverteilung für einen Kühlschrankmagneten

 

Einseitige Flussverteilungen haben zwei Vorteile:

• Das Feld ist auf der Seite, auf der der Fluss eingeschränkt ist (im idealisierten Fall), doppelt so groß.
• Auf der anderen Seite entsteht (im Idealfall) kein Streufeld. Dies hilft bei der Feldeingrenzung, die normalerweise beim Entwurf magnetischer Strukturen ein Problem darstellt.

 

Obwohl einseitige Flussverteilungen etwas abstrakt erscheinen mögen, gibt es für sie überraschend viele Verwendungsmöglichkeiten, vom Kühlschrankmagnet bis hin zu High-Tech-Wiggler-Magneten, die in Teilchenbeschleunigern und Freie-Elektronen-Lasern verwendet werden. Zu den weiteren Einsatzmöglichkeiten gehören Schwingspulen, bürstenlose Gleichstrommotoren und die magnetische Medikamentenausrichtung.

 

Das Halbach-Array stößt die Drahtschleifen ab, aus denen die Schiene besteht, nachdem der Zug eine Geschwindigkeit erreicht hat, die sie anheben kann. Damit ist dieses Gerät ein wesentlicher Bestandteil sowohl des Inductrack-Maglev-Zugs als auch des Inductrack-Raketenstartsystems.

 

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