Nam châm một mặt dùng để chỉ một mặt có từ tính tương đối mạnh hơn và mặt còn lại có từ tính tương đối yếu, còn mặt có từ tính yếu hơn được làm bằng một số vật liệu đặc biệt, chẳng hạn như tấm sắt mạ kẽm sau khi xử lý đặc biệt, từ tính của nó ở mặt này sẽ là bị chặn bởi tấm tôn mạ kẽm, sau đó phản xạ sang phía bên kia, tức là phía có từ tính mạnh hơn (tấm sắt mạ kẽm ở đây tương đương với một tấm gương, phản chiếu lại ánh sáng mặt trời), nhờ đó từ tính của phía bên kia mạnh hơn.
Bởi vì nam châm tủ lạnh là một loại cấu trúc nam châm đặc biệt gọi là Halbach Array. Bằng cách sắp xếp các nam châm theo cách này, như thể hiện trong sơ đồ bên dưới, bạn có thể có một mảng mạnh ở một phía của từ trường và một mảng gần như bằng 0 ở phía bên kia.
Bằng cách này, mặc dù nam châm cao su (hỗn hợp bột từ tính ferit liên kết và cao su tổng hợp) được sử dụng trong nam châm tủ lạnh rất yếu, nó chỉ bằng khoảng 2 đến 3% NdFeB, nhưng từ tính ở mặt sau, tức là ở mặt bên gắn vào tủ lạnh, vẫn có thể được tăng cường rất nhiều.
Cấu trúc này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1973 bởi nhà khoa học người Mỹ Mallianson trong thí nghiệm lắp ráp cấu trúc nam châm vĩnh cửu và đặt tên là “Sự tò mò từ tính”, nhưng thật đáng tiếc khi ông chưa phát hiện ra tiềm năng ứng dụng của cấu trúc này. Sau đó, vào năm 1979, nhà khoa học người Mỹ Klaus Halbach đã phát hiện ra cấu trúc nam châm vĩnh cửu đặc biệt này khi ông đang nghiên cứu gia tốc electron tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley. Bằng cách dần dần cải thiện cấu trúc, cái gọi là nam châm "Halbach" cuối cùng đã được hình thành. Ngoài nam châm tủ lạnh, mảng Halbach còn được sử dụng trong động cơ DC không chổi than, máy gia tốc hạt, laser điện tử tự do và đường ray tàu đệm từ.