Halbaha masīvs ir pastāvīgo magnētu sērijas īpašs izvietojums. Masīvam ir telpiski rotējošs magnētisma modelis, kas vienā pusē dzēš lauku, bet otrā pusē to pastiprina. Halbach bloku galvenās priekšrocības ir tādas, ka tie var radīt spēcīgus magnētiskos laukus vienā pusē, vienlaikus radot ļoti mazu izkliedētu lauku pretējā pusē. Šo efektu vislabāk var saprast, novērojot magnētiskās plūsmas sadalījumu.
Feromagnētisko materiālu sloksnes (materiāli, kurus var pastāvīgi magnetizēt) ar mainīgu magnetizāciju ir apvienoti tā, lai magnētiskie lauki būtu virs kompozītmateriāla struktūras plaknes, savukārt zem struktūras lauki atrodas pretējos virzienos un dzēš. Precīzāk, mainīgie magnetizācijas komponenti ir p/2 vai 90oārpus fāzes.
Ideālā gadījumā, kā parādīts iepriekš, šī superpozīcija radītu lauku virs plaknes, kas ir divreiz lielāks nekā tad, ja struktūra būtu vienmērīgi magnetizēta, un zem plaknes nebūtu lauka. Tomēr patiesībā ideālais gadījums nekad netiek novērots, un apakšpusē veidojas ļoti mazs lauks. Šo izkārtojumu var turpināt bezgalīgi, lai izveidotu lielus masīvus.
Šīs "vienpusējās plūsmas" struktūras pirmo reizi atklāja Džons K. Malinsons 1973. gadā, aprakstot tās kā "ziņkārības" ar potenciālu uzlabot magnētiskās lentes ierakstīšanas tehnoloģiju. Tomēr to patiesais potenciāls tika realizēts tikai astoņdesmitajos gados, kad Bērklija fiziķis Klauss Halbahs neatkarīgi no jauna atklāja šo magnētisko parādību un izveidoja Halbaha blokus izmantošanai daļiņu paātrinātājos. Halbahs izgatavoja blokus, izmantojot feromagnētiskā materiāla kobaltu, lai radītu spēcīgus magnētiskos laukus fokusēšanai un stūrējot daļiņu paātrinātāja starus.
Halbach masīviem tagad ir daudz pielietojumu, un tie tiek izmantoti dažādās sarežģītības sistēmās. Viens no vienkāršākajiem Halbach bloku pielietojumiem ir ledusskapja magnēti. Šajā gadījumā tiek izmantotas vienpusējās plūsmas īpašības, lai palielinātu magnēta turēšanas spēku. Mainīgus magnētisko stieņu blokus var arī apvienot, lai izveidotu vienkāršas bloķēšanas sistēmas. Ja stieņu magnetizācija ir sakārtota tā, lai lauks būtu maksimāli palielināts virs plaknes un samazināts zem tās, plūsmas ierobežošanu var pagriezt, pagriežot katru stieni par 90o.
Progresīvāks Halbach masīva piemērs darbībā ir Maglev vilcienu sliežu ceļi vai Inductrack, kur vagona atbalstam tiek izmantota magnētiskā levitācija. Magnētiskie bloki paceļ vilcienu nelielu attālumu virs sliežu ceļa un var izturēt svaru, kas līdz pat 50 reizēm pārsniedz magnēta svaru. Darbība ir balstīta uz indukcijas principu; masīvam laižot pāri metāla sliežu ceļa spolēm, magnētiskā lauka svārstības rada spriegumu trasē. Pēc tam sliežu ceļi izveido savu magnētisko lauku, un līdzīgi kā tad, kad jūs mēģināt saspiest divus līdzīgus stieņu magnētu polus, kad šis lauks sakrīt ar lauku, ko rada Halbaha bloks, atgrūšanās izraisa vilciena levitāciju. Maglev vilcieni necieš no daudziem berzes spēkiem, kas palēnina tradicionālos riteņvilcienus un spēj nodrošināt lielu ātrumu. Faktiski Japānas SCMaglev vilcienu sistēmai, kas 2003. gadā sasniedza 361 jūdzes stundā, pašlaik pieder Ginesa pasaules rekords ātrākajiem dzelzceļa pārvadājumiem.
Halbaha bloki tiek izmantoti arī progresīvos zinātniskos eksperimentos, piemēram, sinhrotronos un brīvo elektronu lāzeros (FEL), kur tos sauc par Halbaha "viglieriem". FEL ir ļoti plašs un ļoti regulējams frekvenču diapazons, un tos izmanto daudzos lietojumos, sākot no medicīnas līdz militāram. Halbaha viļņotājs ir viena no FEL galvenajām sastāvdaļām, kur masīva magnētiskais lauks tiek izmantots, lai periodiski “izkustinātu” lādētu daļiņu (parasti elektronu) staru. Kustības efekts izraisa virziena izmaiņas un līdz ar to arī daļiņu paātrinājuma izmaiņas. Tas savukārt izraisa augstas intensitātes sinhrotrona starojuma (fotonu) emisiju, ja to apvieno ar ārēju lāzera avotu.
Ir iespējams izveidot arī Halbach cilindrus un gredzenus, kur magnētiskais lauks ir spēcīgs gredzena vai cilindra iekšpusē, bet niecīgs ārpusē, vai otrādi atkarībā no magnētu izvietojuma. Šīs struktūras parasti izmanto bezsuku maiņstrāvas motoriem, kur tradicionāli izkliedēti lauki var samazināt griezes momentu un efektivitāti. Tomēr, tā kā Halbaha cilindri pēc būtības ir aizsargāti ar to struktūru, gandrīz visa plūsma atrodas centrā, tie var izvairīties no šīs problēmas un radīt lielākus griezes momentus.