NdFeBのような永久磁石の場合、主に磁力を生成・保持する能力を利用します。これは磁性材料にとって最も基本的な機能要件です。では、この能力はどのように測定するのでしょうか？通常、残留磁化率Br、保磁力Hcb、固有保磁力Hcj、最大磁気エネルギー積BH(max)という4つの指標を使用します。
これら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。永久磁石はまず磁化される必要があるため、使用中に様々な悪影響に耐えなければなりません。減磁曲線は磁石の全体的な性能を効果的に反映します。
上の図は、永久磁石の典型的なヒステリシスループを示しています。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 象限は逆減磁曲線を表しています。横軸は印加磁場 H、縦軸は磁気誘導 B と磁気分極 J を表しています。[簡単に言うと、磁気誘導 B は磁石の外部磁場と内部磁場の合計であり、磁気分極 J は磁石の内部磁場です。] 4 つの磁気特性 (残留磁化、保磁力、固有保磁力、最大磁気エネルギー積) はすべて減磁曲線から得られます。上の図の赤い線は JH 減磁曲線 (磁気分極 J と印加磁場 H の関係をプロットした曲線) で、固有減磁曲線とも呼ばれます。青い線はBH減磁曲線（磁気誘導Bと印加磁場Hの関係を示す曲線）です。小さな四角は磁区を表しています。磁区は小さな磁石と考えることができます。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）を示しています。磁気的に中性な状態（電荷を持たない磁石）にある永久磁石では、磁区はほぼ同一の座標系に配置されますが、磁区の方向は互いに打ち消し合うため、図1に示すように、見かけ上の磁性は存在しません。
図1
磁化方向に沿って磁場を印加すると、図2および図3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軸を揃えます。これが磁化曲線です。飽和磁化に対応する磁気分極強度は、飽和磁気分極強度Jsと呼ばれます。
図2
図3
磁石が飽和磁化に達し、外部磁場が除去されると、大部分の磁区は元の向きを維持します。図4に示すように、少数の磁区はわずかに回転しますが、向きは変わりません。その結果、磁束密度と磁気分極はどちらも高いままになります。この値は残留磁束密度Brまたは残留磁気分極Jrと呼ばれます。直感的には、これは飽和磁石から外部磁場を除去した後も残る磁束密度Bまたは磁気分極Jを表します。外部磁場Hがゼロの場合、Br = Jrとなります。Brは、一般的に残留磁化と呼ばれるものを表すためによく使用され、GsまたはTで表されます。
Br が高くなるほど、保持磁束密度が大きくなり、強力な磁性材料となる可能性が高くなります。
図4
印加された外部磁場が逆方向に増加すると、図 5 に示すように、磁石の磁区が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) はゼロに低下します。簡単に言えば、磁石内に保持された磁場の強さと外部の逆磁場が互いに打ち消し合います。この時点での対応する磁場の強さは、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。磁石の磁区が短期間で移動または回転する可能性が低い場合、JH 曲線は非常に直線的になり、Hcb は Br に近づきます。Hcb の上限は Br であり、ここで Hcb = Br です。これは理想的な状況であり、逆磁場の強さが Br に達するまで磁区の反転は発生しません。これは磁石が非常に安定していることを意味し、逆磁場の強度が最初に Br を下回っている場合、磁石は減磁に対して非常に耐性があることを意味します。
図5
逆磁場が増加し続けると臨界値に達し、逆磁区が急速に出現して磁石の磁気分極強度が急速にゼロに低下します。簡単に言うと、図 6 に示すように、磁石内に保持される磁場の強さがゼロに低下します。この時点での対応する磁場の強さは、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耐性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耐性が大きくなり、より正確には、完全減磁に対する耐性が大きくなります。Hcj と Hcb の違いに注意することが重要です。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6
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、残留磁化と保磁力の両方を考慮した値です。この値は、磁石に含まれる磁気エネルギーの量を表すとともに、JH曲線の初期傾きを反映します。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、磁石をコップに入った水に例えてみましょう。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です。Hcbは、周囲温度が一定温度に達し、水の熱が相殺され、外部からの熱がなくなる値です。Hcjは、水の熱を完全にゼロにするために必要な周囲温度です。以下は、ヒステリシスループの第2象限を簡略化した図で、関連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関しては、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、一般的には残留磁化を最大化することでより多くの磁力を放出する必要があります。しかし、これは減磁がないことを前提としていることに注意することが重要です。減磁がある場合、単に残留磁化を高めるだけでは効果がない可能性があります。また、減磁を減らすにはHcjを高めることも必要です。最も単純な例として、D10*1のディスク磁石の場合、52H磁石の表面磁化はN52磁石よりも高くなります。これは、52H磁石はHcjが高いためBrを十分に活用できますが、N52磁石はHcjが低いため減磁が抑えられるためです。したがって、Br値が高くても、その磁性を十分に活用することはできません。
2. 強力な減磁耐性と安定性が求められる磁石の場合、通常、Hcj を増加させ、Hcb 値を Br 値にできるだけ近づける必要があります。
3. 優れた耐熱性が求められる磁石の場合、通常はHcjを高く設定します。同じHcjを持つNdFeB永久磁石の保磁力の温度係数はそれほど変わらないため、Hcjを高く設定することによる最も直接的な効果は、BHラインの変曲点をできるだけ遅く、あるいは全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、Hcbの要件も考慮する必要があります。磁石の不可逆減衰を低減するため、BHラインの傾きを可能な限り小さくするようにしてください。