硬磁性材料

硬磁性材料の理解には、以下の用語を知っておく必要があります。

• コアシビティ：強磁性材料が周囲の磁場に抵抗して脱磁化されずに維持する能力。

• 残留磁束密度（Br）：強磁性材料が磁場がゼロに減少した後も保持できる磁気量。

• 透磁率：材料が磁場に反応する方法を決定するために使用されます。

• 磁性材料は主に（コアシビティの大きさに基づいて）硬磁性材料と軟磁性材料の2つのサブドメインに分類されます。

ここで、硬磁性材料を定義します。これらの材料は、結晶欠陥や不完全性により領域壁が動きにくいので、非常に磁化するのが難しいです。

しかし、一度磁化されると永続的に磁化されます。そのため、永磁体とも呼ばれます。これらはコアシビティが10kA/m以上で、高い残留磁束密度を持っています。硬磁性材料を初めて外部磁場に曝すと、領域が成長し、適用された磁場に沿って飽和磁化します。その後、磁場を取り除くと、磁化はある程度戻りますが、磁化曲線を追跡することはなくなります。一定のエネルギー（Br）が磁石に蓄積され、永続的に磁化されます。

ヒステリシスループ

ヒステリシスループの全面積 = 単位体積の材料が操作サイクル中に磁化される際に放出されるエネルギー。硬磁性材料のB-H曲線またはヒステリシスループは、大きなコアシビティのために常に大きな面積を持ちます。

BH積

BH積は、消磁曲線上で変化します。優れた永磁体は最大のBHmax値を持つことになります。このBHの次元はエネルギー密度（Jm-3）を意味するため、これをエネルギープロダクトと呼びます。

硬磁性材料の特性

• 最大の残留磁束密度とコアシビティ。

• エネルギープロダクト（BH）の値が大きい。

• BHループの形状はほぼ長方形。

• 高いヒステリシスループ。

• 小さな初期透磁率。

重要な永磁性材料の特性は以下の表に示されています。

重要な硬磁性材料は以下の通りです：
鋼
炭素鋼は大きなヒステリシスループを持っています。衝撃や振動により、急速に磁気特性を失います。しかし、タングステン鋼、クロム鋼、コバルト鋼は高いエネルギープロダクトを持っています。
アルニコ
アルミニウム、ニッケル、コバルトを組み合わせて磁気特性を向上させています。アルニコ5は最も重要な永磁体材料であり、BHプロダクトは36,000 Jm-3です。高温での使用に適しています。
希土類合金：
SmCo5, Sm2Co17, NdFeBなど。
硬フェライトまたはセラミック磁石（バリウムフェライトなど）：
これらの材料は粉末にしてプラスチックのバインダーとして使用できます。この方法で作られたプラスチックはプラスチック磁石と呼ばれます。
ボンド磁石：
DCモーター、ステッピングモーターなどに使用されます。
ナノクリスタリン硬磁石（Nd-Fe-B合金）：
これらの材料の小型軽量な特徴により、医療機器や薄型モーターなどに使用されます。

硬磁性材料の応用

硬磁性材料は幅広い応用があります。以下に示します。

• 自動車：ファン、ワイパー、インジェクションポンプ用のモータードライブ、スターターモーター、シートや窓の制御など。

• 通信：マイク、スピーカー、電話ベルなど。

• データ処理：プリンター、ステッピングモーター、ディスクドライブ、アクチュエータなど。

• 消費者向け電子機器：家庭用コンピュータ、時計、シャワー用DCモーターなど。

• 電子・計測：エネルギーメーターディスク、センサー、ダンパなど。

• 産業：吊り上げ装置、ロボット、メーターなど。

• 宇宙・航空：自動コンパス、カップリング、計測器など。

• バイオ・外科：NMR/MRIボディスキャナー、創傷閉鎖など。

声明：原文を尊重し、良い記事は共有に値するものであり、侵害がある場合は削除をお願いします。