Halbach-ryhmä on kestomagneettien sarjan erityinen järjestely. Ryhmässä on spatiaalisesti pyörivä magnetismikuvio, joka kumoaa kentän toiselta puolelta, mutta tehostaa sitä toiselta puolelta. Halbach-ryhmien tärkeimmät edut ovat, että ne voivat tuottaa vahvoja magneettikenttiä toiselle puolelle ja luoda hyvin pienen hajakentän toiselle puolelle. Tämä vaikutus ymmärretään parhaiten tarkkailemalla magneettivuon jakautumista.
Ferromagneettisten materiaalien (materiaalit, jotka voidaan magnetoida pysyvästi) nauhat vuorotellen magnetoinneilla yhdistetään siten, että magneettikentät kohdistuvat komposiittirakenteen tason yläpuolelle, kun taas rakenteen alapuolella kentät ovat vastakkaisiin suuntiin ja kumoutuvat. Tarkemmin sanottuna magnetoinnin vuorottelevat komponentit ovat p/2 tai 90oepätahdissa.
Yllä esitetyssä ihannetapauksessa tämä superpositio tuottaisi tason yläpuolelle kentän, joka on kaksi kertaa suurempi kuin jos rakenne olisi tasaisesti magnetoitu, eikä kenttää tason alapuolella. Todellisuudessa ideaalista tapausta ei kuitenkaan koskaan havaita ja alapuolelle muodostuu hyvin pieni kenttä. Tätä järjestelyä voidaan jatkaa loputtomiin suurten ryhmien tuottamiseksi.
Nämä "yksipuoliset vuorakenteet" löysi ensimmäisen kerran John C. Mallinson vuonna 1973, ja hän kuvaili niitä "uteliaisuuksiksi", joilla on potentiaalia parantaa magneettinauhan tallennustekniikkaa. Niiden todellinen potentiaali kuitenkin realisoitui vasta 1980-luvulla, jolloin Berkleyn fyysikko Klaus Halbach löysi itsenäisesti uudelleen tämän magneettisen ilmiön ja loi Halbach-ryhmiä käytettäväksi hiukkaskiihdyttimissä. Halbach valmisti ryhmiä käyttämällä ferromagneettista materiaalia kobolttia voimakkaiden magneettikenttien luomiseksi tarkennusta ja tarkennusta varten. ohjaamalla hiukkaskiihdyttimen säteitä.
Halbach-taulukoilla on nyt monia sovelluksia, ja niitä käytetään monimutkaisissa järjestelmissä. Yksi Halbach-ryhmien yksinkertaisimmista sovelluksista on jääkaappimagneetit. Tässä tapauksessa yksipuolisen vuon ominaisuuksia hyödynnetään magneetin pitovoiman lisäämiseksi. Vaihtelevia magneettisauvoja voidaan myös yhdistää yksinkertaisten lukitusjärjestelmien luomiseksi. Jos sauvojen magnetoinnit on järjestetty siten, että kenttä maksimoidaan tason yläpuolella ja minimoidaan sen alapuolella, voidaan vuonrajoitusta kääntää kiertämällä kutakin sauvaa 90o.
Edistyneempi esimerkki Halbach-järjestelmästä toiminnassa on Maglev-junaradalla tai Inductrackilla, jossa vaunun tukemiseen käytetään magneettista levitaatiota. Magneettiryhmät nostavat junan pienen matkan radan yläpuolelle ja kestävät jopa 50 kertaa magneetin painon. Toiminta perustuu induktioperiaatteeseen; Kun ryhmä johdetaan metallisten ratakäämien yli, magneettikentän vaihtelut indusoivat jännitteen radassa. Rata luo sitten oman magneettikentän, ja samalla tavalla kuin silloin, kun yrität työntää tankomagneettien kahta samanlaista napaa yhteen, kun tämä kenttä kohdistuu Halbach-ryhmän tuottaman kentän kanssa, hylkäys saa junan leijumaan. Maglev-junat eivät kärsi monista kitkavoimista, jotka hidastavat perinteisiä pyörillä varustettuja junia ja pystyvät tarjoamaan nopean kuljetuksen. Itse asiassa japanilaisella SCMaglev-junajärjestelmällä, joka saavutti 361 mph vuonna 2003, on tällä hetkellä Guinnessin maailmanennätys nopeimman rautatiekuljetuksen osalta.
Halbach-ryhmiä käytetään myös edistyneissä tieteellisissä kokeissa, kuten synkrotroneissa ja vapaiden elektronien lasereissa (FEL), joissa ne tunnetaan Halbachin "wigglereina". FEL:illä on erittäin laaja ja erittäin viritettävä taajuusalue, ja niitä käytetään monissa sovelluksissa lääketieteellisistä sotilaskäyttöön. Halbach-heiluri on yksi FEL:n ydinkomponenteista, jossa ryhmän magneettikenttää käytetään määräajoin varautuneiden hiukkasten (yleensä elektronien) säteen "heilutukseen". Heiluttava vaikutus aiheuttaa suunnanmuutoksen ja siten muutoksen hiukkasten kiihtyvyydessä. Tämä puolestaan johtaa korkean intensiteetin synkrotronisäteilyn (fotonien) emissioon, kun se yhdistetään ulkoiseen laserlähteeseen.
Voidaan myös luoda Halbach-sylintereitä ja -renkaita, joissa magneettikenttä on voimakas renkaan tai sylinterin sisällä, mutta sen ulkopuolella mitätön, tai päinvastoin magneettien sijoittelusta riippuen. Näitä rakenteita käytetään tyypillisesti harjattomissa AC-moottoreissa, joissa perinteisesti hajakentät voivat vähentää vääntöä ja tehokkuutta. Kuitenkin, koska Halbach-sylinterit ovat luonnostaan suojattuja niiden rakenteella, ja lähes kaikki vuo on keskellä, ne pystyvät välttämään tämän ongelman ja tuottamaan suurempia vääntömomentteja.