海爾貝克陣列（Halbach Array）

是一種磁體結構，是工程上的近似理想結

構，目標是用最少量的磁體產(chǎn)生最強的磁場(chǎng)。1979 年，美國學(xué)者Klaus Halbach做

電子加速實(shí)驗時(shí)，發(fā)現了這種特殊的永磁鐵結構，并逐步完善這種結構，最終形成

了所謂的“Halbach”磁鐵。

       Halbach磁體結構是工程上理想結構的近似，目標是用最少量的磁體產(chǎn)生最

強的磁場(chǎng)。利用特殊的磁體單元的排列，增強單位方向上的場(chǎng)強。

對于工程上有極為重要意義。當然具體運用極為復雜，在此不做涉及

在 1973 年，美國學(xué)者M(jìn)allianson 在對**磁鐵結構進(jìn)行拼裝實(shí)驗時(shí)發(fā)現了一

種奇特的永磁鐵結構，并把它稱(chēng)為〝Magnetic Curiosity〞。他當時(shí)并沒(méi)有察覺(jué)

到這種結構的應用價(jià)值。1979 年，美國學(xué)者Klaus Halbach再利用各種永磁鐵結

構產(chǎn)生的磁場(chǎng)做電子加速實(shí)驗時(shí)，發(fā)現了這種特殊的永磁鐵結構，并逐步完善這

種結構，最終形成了所謂的“Halbach”磁鐵。Halbach磁環(huán)是將磁鐵徑向式與平行

式排列結合在一起，如果忽略端部效應，并把周?chē)膶Т挪牧系膶Т怕士醋鳠o(wú)窮

大，那么上述永磁體結構最終形成單邊磁場(chǎng)（one-sided field），這就是Halbach

一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)。這一特點(diǎn)表示Halbach磁鐵在線(xiàn)性電機中有很好的應用價(jià)值。

相對于傳統電機，Halbach電機有下列幾種優(yōu)越性：

功率密度大

相對于傳統永磁電機架構，由于Halbach磁環(huán)分解后的平行磁場(chǎng)與徑向磁場(chǎng)的相

互迭加使得另一側的磁場(chǎng)強度大幅度提升，這樣可有效地減小電機的體積，提升

電機的功率密度。

定轉子不再需要斜槽

在傳統永磁電機中，由于氣隙磁場(chǎng)不可避免的存在諧波，一般在定轉子架構上

采取斜槽削弱其影響。在Halbach電機中，由于氣隙磁場(chǎng)正弦分布程度較高，諧

波含量小，故定轉子無(wú)需斜槽。

轉子可采用非鐵心材料

由于Halbach磁鐵自屏蔽效應產(chǎn)生的單邊磁場(chǎng)分布不再需要轉子采用磁性材料為

其提供通路，這樣不僅為轉子選材料提供了較大的選擇空間，而且可以使系統有

較低的轉動(dòng)慣量和較好的快速附應性能。

**磁鐵利用率高

由于Halbach磁鐵分向磁化的結果，導致其**磁鐵工作點(diǎn)較高，一般均超過(guò)

0.9，提升了**磁鐵的利用率。

可使用集中式繞組

傳統永磁電機中往往采用分布式繞組來(lái)削弱諧波磁動(dòng)勢的影響。在Halbach電機

中由于其磁場(chǎng)正弦分布程度較高，諧波磁場(chǎng)影響較小，故可采用集中式繞組。

采用Halbach電機磁鐵排列，可以降低電動(dòng)機之轉矩漣波，因而對于電動(dòng)機的軸

承要求大大的減小。

（a）徑向式磁鐵排列磁場(chǎng)分布

（b）平行式磁鐵排列磁場(chǎng)分布

（c）Halbach排列磁場(chǎng)分布