Halbach-Arrays sind hocheffiziente Anordnungen mehrerer Permanentmagnete, bei denen die Magnetisierungsrichtung schrittweise rotiert wird. Das Resultat ist eine gezielte einseitige Verstärkung der magnetischen Flussdichte (B-Feld) bei zeitgleicher nahezu vollständiger Auslöschung des Feldes auf der Rückseite – ideal für extrem kompakte Baugruppen ohne schweren Eisenrückschluss.
Das auf den Physiker Klaus Halbach zurückgehende Prinzip ermöglicht Höchstleistungen in modernen Elektromotoren, hochauflösender Sensorik und tomographischen Medizinsystemen. Strong Magnets GmbH liefert präzise Segmentierung, fundierte FEM-Simulation und kundenindividuelle Serienfertigung nach Maß.
Halbach-Arrays nutzen präzise ausgerichtete Einzelmagnete, um das magnetische Feld exakt dort zu bündeln, wo es benötigt wird.
Das physikalische Prinzip des Halbach-Arrays basiert auf der Überlagerung magnetischer Vektoren. Die genaue Auslegung entscheidet über Effizienz und Feldgüte.
Arbeitsseite: Magnetische Flusslinien addieren sich konstruktiv, wodurch die Flussdichte theoretisch um bis zu √2 (≈ 1,41) im Vergleich zu Standardanordnungen steigt.
Rückseite: Die Feldlinien löschen sich destruktiv aus (B ≈ 0 T).
Da die Rückseite selbstabschirmend ist, wird kein schweres Joch aus Weicheisen zur Flussführung benötigt. Das Gesamtsystem spart dadurch bis zu 50 % Gewicht ein – ein entscheidender Vorteil in Luftfahrt und e-Mobility.
4 Segmente (90°): Grundlegende Feldverstärkung, kostengünstige Montage.
8 Segmente (45°): Sehr hohe Homogenität und geringe Oberwellen.
16+ Segmente: Nahezu perfekt sinusförmiger Feldverlauf.
Neodym (NdFeB): Höchste Energiedichte (bis N55) für maximale Flussdichte.
Samarium-Cobalt (SmCo): Einsatz bei Einsatztemperaturen bis +350 °C oder hoher Korrosionsbeanspruchung.
Die Wahl der richtigen Segmentanzahl bestimmt das Gleichgewicht zwischen magnetischer Perfektion und fertigungstechnischem Aufwand.
| Segmentanzahl | Drehwinkel | Feldgüte / Effizienz |
|---|---|---|
| 4 Segmente | 90° Schritte | Basis-Feldverstärkung (~75% des Optimums) |
| 8 Segmente | 45° Schritte | Hohe Effizienz (~90% des Optimums) |
| 12 Segmente | 30° Schritte | Sehr hohe Feldhomogenität (~95%) |
| 16+ Segmente | ≤ 22,5° Schritte | Nahezu perfekter Sinusverlauf (>98%) |
Werte basieren auf theoretischer Überlagerung und FEA-Simulation. Tatsächliche Werte hängen von Fertigungstoleranzen und Werkstoff ab.
Aufgrund der starken Abstoßungskräfte zwischen den benachbarten Magnetsegmenten gelten besondere Vorgaben für Design und Montage.
Von der Luft- und Raumfahrt bis zur Medizintechnik setzen High-Tech-Sektoren auf Halbach-Anordnungen. Wir fertigen maßgeschneiderte Systeme nach Ihren exakten CAD-Vorgaben.
Maximale Leistung und Wirkungsgrad bei minimalem Rotorgewicht. Elektromotoren →
Homogene In-situ Magnetfelder für kompakte, tragbare MRT-Anlagen. Medizintechnik →
Gewichtsoptimierte Aktuatoren und Magnetsysteme ohne störende Streufelder. Luftfahrt →
Präzise Linear- und Rotationsführungen in hochreinen Vakuumumgebungen. Sensorik →
Da jedes High-End-System spezifische Anforderungen an Feldstärke und Bauraum stellt, bieten wir die vollständige Entwicklung und Fertigung kundenspezifischer Halbach-Arrays an.
Wichtige Antworten rund um Halbach-Arrays, Konstruktion und Magnetisierung.
