サマリウムコバルトとネオジム鉄ホウ素はどちらも金属材料です。金属材料は優れた導電性を持つため、抵抗率は非常に低くなります。しかし、これは電気モーターなどの回転機械には理想的ではありません。渦電流損が発生し、磁石を含む回転機械の発熱を引き起こすからです。したがって、磁石とモーターの設計者は、回転機械における渦電流損を考慮する必要があります。本日は、磁石における渦電流損とは何か、そしてそれを回避する方法について解説します。.
渦電流損失を理解し、低減するには、まずそれがどのように発生するかを理解する必要があります。そのためには、表皮効果の概念を導入する必要があります。.
表皮効果（または表皮集中効果）：交流電流が導体を通過すると、導体断面における電流密度の分布は不均一になります。電流変化の周波数が高くなると、電流は導体表面に集中し、導体内部の電流は減少します。この現象を表皮効果と呼びます。周波数が高くなるほど、表皮効果は強くなります。.
表皮効果の原因は渦電流です。電磁誘導の法則によれば、交流電場は交流磁場を発生させます。導体に交流電流を流すと、導体の内側と周囲に交流磁場が発生し、導体内に渦状の渦電流が誘導されます。.
導体の中心に近づくほど、導体内の交流磁場によって発生する誘導起電力（EMF）は大きくなります。渦電流が強くなるほど、元の電流に対する抵抗も強くなり、導体の中心付近では電流密度が低くなり、表面付近では電流密度が高くなります。.
誘導起電力は周波数とともに増加するため、表皮効果も周波数の上昇とともに顕著になります。高周波電流が導体を通過する場合、電流は導体表面の非常に薄い層のみを流れると考えられます。これは導体の断面積の減少に相当し、導体材料の有効利用率を著しく低下させます。.
渦電流損失：サマリウムコバルトおよびネオジム鉄ボロン永久磁石は抵抗率が非常に低いため、交流電界における渦電流は一般的にかなり大きくなります。渦電流の熱効果により、磁石は発熱し、過度の高温は熱減磁につながる可能性があります。.
渦電流損失の大きさは、磁場の変化、導体の運動、導体の形状、透磁率と導電率といった要因に関係しています。回転機械では、回転速度（周波数に相当）が高く、透磁率が高く、抵抗率が低いほど、表皮深さが小さくなり、損失が大きくなります。電気自動車、エレベーターなどの分野では、永久磁石モータは通常、速度制御のためにインバータ電源によって制御されます。搬送周波数における高次高調波の存在も、磁石の渦電流損失を増加させ、熱減磁を引き起こします。.
焼結NdFeB磁石の抵抗率増加による渦電流損失の低減
モータ設計の観点から、永久磁石を使用した回転機械の渦電流損失を低減するために、磁石の周囲にシールド柱を配置したり、セグメント化された磁石や側面絶縁磁石などのいくつかの技術的方法が提案されています。.
磁石自体の観点から見ると、モータの渦電流損失を低減する最も効果的な方法の一つは、ボンド磁石を使用することです。バインダーの存在とその十分に高い体積分率により、ボンド磁石の抵抗率は焼結磁石の10²～10⁴倍になります。しかし、これはモータの出力と最高動作温度を大幅に制限します。したがって、最も直接的な方法は、焼結磁石自体の抵抗率を高めることです。.
焼結磁石の抵抗率を高める方法としては、高抵抗粉末（Al₂O₃など）の添加やSiO₂コーティングなど様々な方法がありますが、これらの方法は焼結磁石の磁気特性にある程度影響を与えます。そのため、磁石開発においては、抵抗率と磁気特性のバランスをとる必要があります。.