从冰箱磁贴到线性电机 ，这种磁体结构太神奇！

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冰箱磁贴是一种特殊的称为 海尔贝克阵列（Halbach Array） 磁体结构。

如下图所示：

▲Halbach Array目标是用最少量的磁体产生最强的磁场

通过这样排列磁体，可以使磁场中一侧的阵列排列较强，另一侧的阵列近乎为零。

这样一来，虽然冰箱磁贴采用的橡胶磁铁（由粘结铁氧体磁粉和合成橡胶复合而成）磁性很弱，大概是钕铁硼的2% - 3%，但是依然可以使其背面，也就是贴在冰箱那一面的磁性大大增强。

这种结构最早是在1973年被美国科学家Mallianson在永久磁铁结构进行拼装实验时发现了单向通量（one-sided flux）的结构，并把它命名为“Magnetic Curiosity” ，但是很可惜当时他并没有意识到这种结构的应用潜力。

之后在1979年，美国科学家Klaus Halbach在劳伦斯伯克利国家实验室研究电子加速时，发现了这种特殊的永磁结构，通过逐步完善该结构，最终形成了所谓的“海尔贝克”磁铁。

由于拥有单边磁场（one-sided field）这一显著特点，“海尔贝克”磁铁在线性电机中有很好的应用价值。

相对于传统电机，Halbach电机有下列几种优越性：

功率密度大

相对于传统永磁电机架构，由于Halbach磁环分解后的平行磁场与径向磁场的相互迭加使得另一侧的磁场强度大幅度提升，这样可有效地减小电机的体积，提升电机的功率密度。

定转子不再需要斜槽

在传统永磁电机中，由于气隙磁场不可避免的存在谐波，一般在定转子架构上采取斜槽削弱其影响。在Halbach电机中，由于气隙磁场正弦分布程度较高，谐波含量小，故定转子无需斜槽。

转子可采用非铁心材料

由于Halbach磁铁自屏蔽效应产生的单边磁场分布不再需要转子采用磁性材料为其提供通路，这样不仅为转子选材料提供了较大的选择空间，而且可以使系统有较低的转动惯量和较好的快速附应性能。

永久磁铁利用率高

由于Halbach磁铁分向磁化的结果，导致其永久磁铁工作点较高，一般均超过0.9，提升了永久磁铁的利用率。

可使用集中式绕组

传统永磁电机中往往采用分布式绕组来削弱谐波磁动势的影响。在Halbach电机中由于其磁场正弦分布程度较高，谐波磁场影响较小，故可采用集中式绕组。

采用Halbach电机磁铁排列，可以降低电动机之转矩涟波，因而对于电动机的轴承要求大大的减小。

除了冰箱磁贴、电机外，海尔贝克阵列还应用于粒子加速器、自由电子激光器和磁悬浮列车的轨道中。

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