NdFeBなどの永久磁性材料の場合、主に磁性を生成および保存する能力を使用します。これは磁性材料の最も基本的な機能要件です。では、磁石の磁性を生成および保存する能力をどのように測定するのでしょうか。通常、残留磁化Br、保磁力Hcb、固有保磁力Hcj、最大磁気エネルギー積BH（最大）の4つの指標を使用します。
上記の指標を真に理解するには、まず減磁曲線を理解する必要があります。永久磁石材料はまず磁化される必要があるため、磁化された永久磁石は使用中に磁性に不利なさまざまな要因に耐える必要があります。減磁曲線は磁石の全体的な性能を効果的に反映できます。
上図は典型的な永久磁石のヒステリシスループです。第1象限は磁化曲線、第2象限は減磁曲線、第3象限は逆磁化曲線、第4象限は逆減磁曲線です。横軸は外部磁場強度H、縦軸は磁気誘導強度Bと磁気分極強度Jを表しています。[簡単に言えば、磁気誘導強度Bは外部磁場と磁石の内部磁場の累積であり、磁気分極強度Jは磁石の内部磁場です]
残留磁化、保磁力、固有保磁力、最大磁気エネルギー積の 4 つの磁気性能パラメータはすべて減磁曲線から導き出されます。上の図の赤い線は JH 減磁曲線 (磁気分極強度 J と外部磁場 H の変化の曲線) と呼ばれ、固有減磁曲線とも呼ばれ、青い線は BH 減磁曲線 (磁気誘導強度 B と外部磁場 H の変化の曲線) と呼ばれます。小さなボックスを使用して磁区を表します。磁区は小さな磁石として理解できます。磁石は多数の磁区で構成されています。矢印は磁区の自発磁化方向 C 軸です。磁気的に中性状態 (簡単に言えば、充電されていない磁石) の永久磁石の場合、ほとんどの磁区は同じ座標にありますが、方向が互いに打ち消し合うため、図 1 に示すように、外部に磁性は表示されません。
図1.
磁化方向に沿って磁場をかけると、図2に示すように、磁区は徐々に移動し、磁壁を通過して回転し、C軸方向が一致するようになります。これが磁化曲線です。飽和磁化時の磁石に対応する磁気分極強度値を飽和磁気分極強度Jsと呼びます。
図2
磁石が飽和し、外部磁場が除去されると、図からわかるように、ほとんどの磁区は同じ方向を維持し、小さな部分がわずかに回転しますが、主な方向は図3に示すように変化しません。このように、磁石の磁気誘導強度と磁気分極強度はどちらも高い値を維持します。この値は、残留磁気誘導強度Brまたは残留磁気分極強度Jrと呼ばれます。直感的には、飽和した磁石から外部磁場が除去されると、磁石の残留磁気誘導強度Bまたは磁気分極強度Jになります。外部磁場Hが0のとき、Br = Jrです。私たちはしばしばBrを使用してそれを記述しますが、これは私たちが最もよく言う残留磁化であり、GsまたはTの単位で表します。Brが高いほど、保持できる磁気誘導強度が強くなり、強磁性材料になる可能性が高くなります。
図3
印加された外部磁場が反対方向に増加すると、図4に示すように、磁石の磁区は徐々に移動して回転します。磁場の強さがある値に達すると、磁石の磁気誘導強度Bは0に低下します。簡単に言えば、磁石の内部に保持された磁場の強さと外部の逆磁場の強さは互いに打ち消し合います。このときの対応する磁場の強さの値は、磁気保磁力Hcb（bHcとも表記）と呼ばれ、単位はOeまたはkA/mです。磁気保磁力Hcbは、JH減磁曲線の傾きと密接な関係があります。磁石の磁区が短時間で移動または回転する可能性が低い場合、JHラインは非常に直線的になるため、Hcbの値はBrに限りなく近くなり、Hcbの上限はBr、Hcb=Brになります。これは理想的な状況であり、逆磁場の強さがBrの値に達する前に磁区が反転する傾向はありません。このように、磁石は非常に安定しており、つまり、磁石は、逆磁場値が Br 以下の初期状態では、減磁に抵抗する非常に強い能力を持っています。
図4
逆磁場がさらに増加して臨界値に達すると、逆磁区が急速に現れ、磁石の磁気分極強度が急速に 0 に低下します。簡単に言えば、図 5 に示すように、磁石内に保持される磁場強度が 0 に低下します。このときの対応する磁場強度値は、固有保磁力 Hcj (jHc とも表記) と呼ばれ、単位は Oe または kA/m です。固有保磁力は、磁石の減磁に対する抵抗力の大きさを反映する物理量です。固有保磁力が大きいほど、減磁に対する抵抗力が強くなり、より正確には、完全減磁に対する抵抗力が強くなります。Hcj と Hcb の違いには特に注意する必要があります。Hcj が Br より大きい場合、Hcb の限界値は Br です。Hcj が Br より小さい場合、Hcb の限界値は Hcj です。
図5
BH 減磁曲線上の任意の点に対応する B と H の積は、磁気エネルギー積と呼ばれます。最大値は、最大磁気エネルギー積 (BH)max です。理論的には、最大磁気エネルギー積 (BH)max=(½ Br)² です。最大磁気エネルギー積は、残留磁気と磁気保磁力の両方を考慮に入れています。その値は、磁石に含まれる磁気エネルギーの大きさを表し、JH ラインの初期傾斜を反映することもできます。単位は GOe または j/m³ です。
上記の 4 つのパラメータがまだ理解しにくい場合は、磁石をコップ一杯の水と考えれば、磁化は加熱、残留磁化は加熱が止まった後の水の熱、消磁は水を冷却するようなもの、Hcb は周囲の低温が一定値に達したときに水の熱を相殺し、全体の熱は外部に反射されない、Hcj は水の熱を完全に 0 に下げるために必要な周囲の低温値です。以下は、ヒステリシス ループの第 2 象限の簡略版であり、関連する概念の理解を深めるのに役立ちます。
上記の磁気パラメータについては、実際のアプリケーションでは次の点に注意する必要があります。
1. 強い磁場を必要とする磁石の場合、通常、残留磁束密度をできるだけ高めて、より多くの磁力を放出する必要がありますが、これは減磁がないという前提であることに注意してください。減磁がある場合、単に残留磁束密度を高めるだけでは効果がない場合があり、減磁を減らすには Hcj を高める必要があります。最も単純な例は、D10*1 ディスク磁石です。54H の表面磁性は N54 の表面磁性よりも高くなっています。その理由は、54H の Hcj が高いため、Br を十分に活用できますが、N54 の Hcj は非常に低く、減磁されていない状態を維持できないためです。Br がいくら高くても、その磁性を十分に活用することはできません。
2. 強力な耐減磁能力と安定性が求められる磁石の場合、通常は Hcj を増加させる必要があり、Hcb 値は Br にできるだけ近づける必要があります。
3. 優れた耐熱性を必要とする磁石の場合、通常は Hcj を増やすことを選択します。これは、同じ Hcj を持つ NdFeB 永久磁石の保磁力の温度係数がそれほど変わらないためです。Hcj を増やすことの最も直接的な効果は、BH ラインの変曲点ができるだけ遅く現れるか、まったく現れないようにすることです。温度安定性に厳しい要件が課される場合は、磁石の不可逆減衰振幅を減らすために、BH ラインの傾斜を最小限に抑えるために、Hcb の要件も考慮する必要があります。