Magneten sind in der heutigen Industrie aus den meisten Produkten nicht mehr wegzudenken. Sie finden sich fast überall da, wo Geräte mit Akkus betrieben werden. Darüberhinaus in vielen anderen Produkten. Mittlerweile werden die meisten von ihnen in China hergestellt, da sie aus den dortigen seltenen Erden gewonnen werden. Eine ganz besondere Variante im Bereich der industriellen Magnete ist der Halbach-Array. Wir zeigen, was es damit auf sich hat und wo es eingesetzt wird.
Ein Halbach-Array entsteht dadurch, dass mehrere Permanentmagneten in einer ganz besonderen Konstellation angeordnet werden. Dies führt zu der außergewöhnlichen Situation, dass sich auf der einen Seite des Feldes der magnetische Fluss nahezu komplett neutralisiert. Auf der anderen Seite wiederum wird er massiv verstärkt.
Seinen Namen hat diese spezielle Konfiguration von Magneten vom Wissenschaftler Klaus Halbach. Er entdeckte sie, als er am Lawrence Berkeley National Laboratory forschte. Klaus Halbach fertigte im Jahr 1980 als erster eine Komponenten diese Bauart an. Dennoch nennen viele Wissenschaftler John Mallinson als Erfinder, da er das Grundprinzip schon 1973 in einer seiner Veröffentlichungen beschrieb. Er bezeichnete es als "one-sided flux."
Aufbau eines Halbach-Array
Ein solches Halbach-Array wird mit Hilfe von mehreren Permanentmagneten erzeugt. Ihre Magnetisierungsrichtung wird gegeneinander gerichtet und jeweils um 90° in die Richtung des Arrays gekippt. Mit Ausrichtung auf die Längsachse.
Mit Hilfe dieser Anordnung werden die magnetischen Flusslinien auf einer Seite verstärkt, während sich auf der anderen Seite Nord-Pole und Süd-Pole neutralisieren, da sie direkt nebeneinander liegen und sich abwechseln.
In Summe entsteht dadurch ein Magnet, der deutlich mehr Kraft hervorbringt, als die kleineren Magneten, aus denen er besteht.
Einsatz von Halbach-Array-Mangeten
Die Herstellung solcher Dauermagneten erfolgt heute in großem Maße in der Volksrepublik China. Grund dafür ist, dass Magneten sehr häufig aus den seltenen Erden bestehen. Fast das gesamte, weltweite Vorkommen dieser raren Metalle konzentriert sich auf dieses eine Land. Mittlerweile wurde der Export dieser Rohstoffe staatlich streng reguliert. Somit hat sich eine komplette Industrie nach Asien verschoben. Heute dort große kundenspezifische Magnete hergestellt, die in tausenden von unterschiedlichen Produkten zum Einsatz kommen.
Das Besondere an einem Halbach-Array ist die Tatsache, dass die gesamte Kraft von Magneten auf die eine Seite konzentriert wird, während die anderen Seite keine Anziehung ausübt. Vorteil an der Sache ist, dass man bei der Herstellung von Geräten deutlich weniger Magneten benötigt, um die gleiche Kraft zu erzeugen.
Eingesetzt werden sie zum Beispiel im Kühlschrank. Mit ihrer Hilfe wird die Kühlschranktür immer fest verschlossen, so dass keine Luft ausdringt. Beim Bau von Generatoren und Elektromotoren werden häufig ringförmige Halbach-Arrays eingesetzt.