مصفوفة هالباخ​​

​​مجموعة هالباخ هى ترتيب خاص من المغناطيسات الدائمة و التي تقوي المجال المغناطيسي على جانب واحد من مجموعة وشطب حقل إلى ما يقارب الصفر على الجانب الآخر. ويتحقق ذلك من خلال وجود نمط متناوب مكانيا من مغنطتها. هذا النمط الدائم للمغناطيسية الدوارة (على الوجه الأمامي ، بل على اليسار، إلى أعلى، اليمين، أسفل) يمكن أن يستمر إلى أجل غير مسمى ويكون له نفس التأثير. تأثير هذا الترتيب هو مماثل تقريبا لعديد من مغناطيس حدوة حصان توضع مجاورة لبعضها البعض، مع الأقطاب المتماثلة متلامسة.

الرسم التخطيطي للتدفق من صفائف هالباخ

وهناك مجموعة هالباخ​​، والتي تبين اتجاه المجال المغناطيسي كل قطعة. وهذا من شأنه إعطاء مجموعة مجال قوية تحتها، في حين أن الحقل أعلاه سيتم إلغاؤه.

تم اكتشاف هذا التأثير من قبل جون سي مالينسون في عام 1973، وقد وصفت هذه الهياكل "المتدفقة من جانب واحد" في البداية بإنها بأنها "الفضول"، على الرغم من أنه أدرك في ذلك الوقت إمكانات تحسينات كبيرة في تكنولوجيا الشريط المغناطيسي .

في 1980 ، الفيزيائي كلاوس هالباخ بمختبر لورنس بيركلي الوطني ​​، اخترع بشكل مستقل مجموعة هالباخ ​​للتركيز أشعة معجل الجسيمات .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 صفائف هالباخ المسطحة

 المغناطيسية

إلغاء المكونات المغناطيسية مما يؤدى إلى تدفقه من جانب واحد

على الرغم من أن هذا التوزيع للتدفق المغناطيسي يبدو إلى حد ما غير بديهية بالنسبة لهؤلاء المعتادون شريط مغناطيس أو solenoids ولبية ، على سبيل المثال، ، والسبب في ذلك هو توزيع الجريان حيث يمكن تصور حدسي باستخدام الرسم البياني مالينسون الأصلي (لاحظ هذا يستخدم Y-مكون سلبي ، على عكس المخطط في ورقة مالينسون ل). ويبين الرسم البياني الحقل من شريط من المواد المغناطيسية بالتناوب مع مغنطة في الاتجاه Y (أعلى اليسار) وفي اتجاه X (أعلى اليمين). لاحظ أن الحقل أعلاه الطائرة في واحد اتجاه لكلا الهياكل، ولكن الحقل أدناه الطائرة في مقابل الاتجاهات. يظهر تأثير بتركيب كلا من هذه الهياكل في الشكل: والنقطة الحاسمة هي أن تدفق سوف إلغاء دون المستوى أو المسطح وتعزز نفسها فوق المستوى. في الواقع، أي نمط مغنطة حيث مكونات مغنطة هي $\scriptstyle {\frac {\pi }{2}}$ للخروج من مرحلة مع بعضها البعض سوف يؤدي إلى تدفق من جانب واحد. التحويل الرياضية التي تحول المرحلة من جميع مكونات بعض وظيفة من قبل $\scriptstyle {\frac {\pi }{2}}$ يسمى هيلبرت تحويل؛ مكونات ناقلات مغنطة بالتالي يمكن أن يكون أي تحويل الزوج هيلبرت (أبسط من التي هي ببساطة $\scriptstyle \sin(x)\cos(y)$, كما هو مبين في الرسم البياني أعلاه).

المجال المغناطيسي حول وجود هالباخ ​​مجموعة لانهائية من مغناطيس مكعب. الحقل لا يلغي تماما ويرجع ذلك إلى إستخدام مغناطيسات منفصلة.

The field on the non-cancelling side of the ideal, continuously varying, infinite array is of the form:

$F(x,y)=F_{0}e^{ikx}e^{-ky}$

حيث:

$\scriptstyle F(x,y)$ هو حقل في النموذج $\scriptstyle F_{x}+iF_{y}$

$\scriptstyle F_{0}$ هو حجم الحقل على السطح من المصفوفة

$\scriptstyle k$ هو المكانية متجه مموج موجه، (هو، وتردد المكانية) $\scriptstyle {\frac {2\pi }{\lambda }}$

 التطبيقات

مزايا واحدة توزيعات الجريان جانب وذات شقين:

• الحقل هو ضعف كبيرة كما في الجانب الذي يقتصر الجريان (في حالة مثالية).
• لا حقل ضال هو إنتاج (في الحالة المثالية) على الجانب المعاكس. ويساعد هذا مع الحبس المجال، عادة ما يكون مشكلة في تصميم الهياكل المغناطيسية.

 Halbach cylinder

 Uniform fields

Three designs producing uniform magnetic fields within their central air gap

 Halbach spheres

The magnetic field in the centre of a halbach sphere can be particularly intense

The equation for the field in a Halbach sphere is:

$B={\frac {4}{3}}B_{0}\ln \left({\frac {R_{o}}{R_{i}}}\right)$

Higher fields are possible by optimising the spherical design to take account of the fact that it is composed of point dipoles (and not line dipoles). This results in the stretching of the sphere to an elliptical shape and having a non-uniform distribution of magnetization over the component parts of the sphere. Using this method, as well as soft pole pieces within the design, 4.5 T in a working volume of 20 mm³ was achieved by Bloch et al. in 1998 and this was increased further to 5 T in 2000, although over a smaller working volume of 0.05 mm³. As hard materials are temperature dependent, refrigeration of the entire magnet array can increase the field within the working area further as shown by Kumada et al. This group also reported development of a 5.16 T Halbach dipole cylinder in 2003.

 انظر أيضاً

• Supermagnet
• Permanent magnet
• Strong focusing
• Inductrack uses Halbach arrays to generate strong fields for maglev
• Helmholtz coil can give very even magnetic fields

 وصلات خارجية

• Skytran technology
• Passive levitation of a shaft
• Electric model aircraft motor
• magnet levitated vehicle switching system