ハルバッハ配列は特殊な磁石配列です。この構造を詳しく調べる前に、まず一般的な永久磁石の種類における磁力線分布を見てみましょう。
この図から、磁石の向きと配置が磁力線の分布、つまり磁石の周囲の磁場パターンに直接影響を与えることは容易にわかります。
ハルバッハ配列の概念
ハルバッハ配列は特殊な磁気構造です。1979年、アメリカの物理学者クラウス・ハルバッハは、この独特な永久磁石の配列を発見し、徐々に改良を重ねました。最終的な成果は、現在私たちがハルバッハ配列と呼んでいるものです。 ハルバッハ配列これは工学上ほぼ理想的な構成と考えられています。磁化されたブロックを特定の配置で使用し、片側の磁場を強め、反対側の磁場を弱めることで、最小限の磁石で可能な限り強力な磁場を生成することを目指しています。
このアレイは希土類永久磁石で構成されています。磁化方向の異なるこれらの磁石を所定のパターンに従って配置することで、磁力線がアレイの片側に集中し、反対側では抑制され、非常に効率的な磁界が得られます。 一方的な磁場。
この特性は工学において非常に貴重です。優れた磁場分布特性のため、ハルバッハ配列は核磁気共鳴（NMR）、磁気浮上システム、特殊な永久磁石モーターなど、様々な産業用途で広く利用されています。
左側はN極を上に向けた単一の磁石です。色の分布から、磁場が磁石の上部と下部の両方に集中していることがわかります。右側はハルバッハ配列で、上部に強い磁場を、下部にはるかに弱い磁場を発生させます。
同じ磁石全体の体積の場合、ハルバッハ配列の強い側の磁場の強さはおよそ √2（約1.4倍） 従来の単一磁石よりも強力です。この効果は、磁化方向の磁石の厚さが 4～16mm。
ハルバッハ配列の最もよく知られた例はおそらく フレキシブル冷蔵庫マグネット. これらの薄く柔らかい磁性シートは、多くの場合、模様が印刷され、冷蔵庫や車の表面に貼り付けられます。単純なハルバッハ配置を用いることで、接着力を高めています。強度は非常に弱いものの（ネオジム磁石の強度の約2～3%）、安価で柔軟性があり、実用的であるため、広く使用されています。
ハルバッハ配列の形態と応用
線形アレイ
直線型はハルバッハ配列の最も基本的な形態です。下図に示すように、ラジアル磁化配列とタンジェンシャル磁化配列の組み合わせと見ることができます。
線形ハルバッハ配列
線形ハルバッハ配列は主に リニアモーター。
磁気浮上式鉄道の浮上原理は、可動磁石が導体に誘導電流が生成する磁場と相互作用し、揚力（浮上力）と磁気抵抗の両方を生み出すというものです。サスペンションシステムの性能向上の鍵は、揚力抵抗比を最大化することです。そのためには、搭載磁石は軽量で、強力かつ均一な磁場を持ち、高い信頼性を確保する必要があります。
磁気浮上式車両ではハルバッハアレイが設置されている 車体中央に水平に. 線路沿いに配置されたコイルとの相互作用によって推進力を生み出します。この配置により、線路側の磁場は最大化され、反対側の磁場は最小化されます。これにより、乗客への磁気曝露が低減され、より少ない磁石数で強力な性能を発揮します。
リング（環状）ハルバッハ配列
リング型ハルバッハ配列は、 円形構成 直線状のハルバッハ配列の端部を接続することで形成され、連続した円周方向の磁場を生成します。
永久磁石モータにおけるハルバッハ配列
永久磁石モーターでは、 エアギャップ磁場 ハルバッハ配列モータの磁界分布は、従来の永久磁石モータに比べて正弦波分布に近い。同じ量の永久磁石材料で、ハルバッハ配列モータは より高い空隙磁束密度 そして 鉄損が低い。
加えて、 ハルバッハリング配列 効率的な磁場分布と一方向の磁気特性により、永久磁石軸受、磁気冷凍システム、磁気共鳴装置に広く使用されています。
ハルバッハアレイの作製と製造
方法1：セグメントアセンブリ
アレイの位相構造に従って、予め磁化された磁石セグメントが接着されている。 反発力 セグメント間の固定には、組み立て時に金型や治具を使用して固定する必要があります。この方法は 製造効率が低いシンプルで簡単に実装できるため、 実験室での研究と試作。
方法2：後着磁による一体型磁石
完全な磁石はまず 型に充填またはプレスする特別に設計された固定具で磁化されます。結果として得られるアレイ構造は下図のようになります。この方法は、 生産効率の向上 そして、 量産. ただし、磁化固定具の慎重な設計と明確に定義された磁化プロセスが必要です。
方法3: ハルバッハ型の磁場分布は、下図に示すように、特定の形状の巻線アレイを使用することで実現されます。
