ハルバッハ配列、ハルバッハ永久磁石
ハルバッハ配列は磁石配置構造です。この構造を理解する前に、いくつかの一般的な永久磁石の磁力線の分布を見てみましょう。
この図から、磁石の配置方向や配置が磁力線の分布、つまり磁石の周囲の磁場分布の形状に直接影響を与えることがわかります。
ハルバッハ配列の概念
ハルバッハ配列（ハルバッハ永久磁石）は、磁石構造の一種です。 1979 年、アメリカの学者クラウス ハルバッハは、電子加速実験中にこの特殊な永久磁石構造を発見し、徐々に改良し、最終的にいわゆる永久磁石構造を形成しました。"ハルバッハ"磁石。これは工学におけるほぼ理想的な構造です。磁石ユニットの特別な配置を使用して、ユニット方向の磁界強度を強化します。目標は、最小限の磁石を使用して最も強い磁場を生成することです。
この種のアレイは全体が希土類永久磁石材料で構成されています。着磁方向の異なる永久磁石を一定の法則に従って配置することで、磁石の片側に磁力線を集中させ、反対側では磁力線を弱めることができ、理想的な片側磁場が得られます。これはエンジニアリングにおいて非常に重要です。ハイエルベックアレイは、その優れた磁場分布特性により、核磁気共鳴、磁気浮上、永久磁石特殊モーターなどの産業分野で幅広く使用されています。
左側には、すべての N 極が上を向いた単一の磁石があります。色から、磁場の強さが磁石の下部と上部にあることがわかります。右側はハルバッハ配列です。磁石の上部の磁場は比較的高く、下部は比較的弱いです。 （同じ体積の下で、ハルバッハ配列磁石の強い側面の磁場強度は約√従来の単体磁石に比べて2倍（1.4倍）、特に磁石の厚みが着磁方向に4～16mmの場合）
ハルバッハ配列の最も一般的な例は、柔軟な冷蔵庫のステッカーです。これらの薄くて柔らかい磁石は、通常、冷蔵庫や車の後部に印刷されています。磁性はNdFeBに比べて非常に弱い（強度は2%～3%）ものの、安価で実用性があるため広く使用されています。
ハルバッハ配列の形式と応用
リニアアレイ
線形型は、最も基本的なハルバッハ配列構成です。この配列磁石は、下図に示すように、ラジアル配列とタンジェンシャル配列を組み合わせたものとみなすことができます。
リニアハルバッハアレイは現在、主にリニアモーターに使用されています。リニアモーターカーの浮上原理は、移動する磁石が導体の誘導電流によって発生する磁場と相互作用して浮上力を発生させるとともに、磁気抵抗を伴います。浮上システムの性能向上には浮力と抗力比の向上が鍵となり、それには搭載磁石の重量が必要となります。 軽量、強力な磁場、均一な磁場、高い信頼性を実現します。ハルバッハ配列は車体中央に水平に設置され、線路中央の巻線と相互作用して推進力を発生させることで、少量の磁石で磁場を最大化し、反対側は磁場を少なくすることで、乗客が強い磁場にさらされるのを防ぐことができます。
円形アレイ
円形ハルバッハ配列は、円形のリング形状を形成する線形ハルバッハ配列の端から端までの組み合わせとみなすことができます。
永久磁石モータにおいて、ハルバッハ配列構造を用いた永久磁石モータは、従来の永久磁石モータに比べてエアギャップ磁界が正弦波分布に近くなります。同じ量の永久磁石材料の場合、ハルバッハ永久磁石モーターの方がより大きなエアギャップ磁密度を持ちます。鉄損が少ない。さらに、ハルバッハ リング アレイは、永久磁気軸受、磁気冷凍装置、磁気共鳴装置にも広く使用されています。
ハルバッハ配列の作製と製造方法
方法 1: アレイのトポロジーに従って、磁石接着剤を使用して磁化された磁石セグメントを結合します。磁石セグメント間の相互反発力が非常に強いため、接着時のクランプには金型を使用する必要があります。この方法は製造効率は低いですが、実装が容易であり、実験室での研究段階での使用により適しています。
方法2：金型に充填またはプレスする方法で磁石を完成させ、専用の治具で着磁します。このメソッドで処理される配列構造は次の図のようになります。この方法は処理効率が高く、量産化が容易です。ただし、着磁治具の専用設計や着磁プロセスの策定が必要となります。
方法 3: 下図に示すように、特殊な形状の巻線アレイを使用してハルバッハ型の磁場分布を実現します。
