磁気知識の普及-磁性材料に関する15の概念の説明

磁気知識の普及-磁性材料に関する15の概念の説明

1. 磁性

実験によると、どんな物質も外部磁場の中で多かれ少なかれ磁化されますが、磁化の程度は異なります。外部磁場における物質の特性に応じて、物質は常磁性体、反磁性体、強磁性体、フェリ磁性体、反強磁性体の5つのカテゴリに分類できます。常磁性体と反磁性体を弱磁性体と呼び、強磁性体とフェリ磁性体を強磁性体と呼びます。

2. 磁性材料

軟磁性材料: 最小の外部磁場で最大の磁化を実現できます。保磁力が低く、透磁率が高い磁性材料です。軟磁性材料は磁化しやすく、消磁も簡単です。例: ソフトフェライト、アモルファスナノ結晶合金。

硬磁性材料:永久磁性材料とも呼ばれ、磁化しにくく、一度磁化すると消磁しにくい材料を指します。主な特徴は高い保磁力で、希土類永久磁性材料、金属永久磁性材料、永久フェライトなどがあります。

機能性磁性材料:主に磁歪材料、磁気記録材料、磁気抵抗材料、磁気バブル材料、磁気光学材料、磁性薄膜材料。

3. NdFeB永久磁石材料

焼結NdFeB永久磁石材料は粉末冶金技術を採用しています。溶解した合金を粉末にし、磁場で圧縮して成形体を形成します。成形体は不活性ガスまたは真空中で焼結して緻密化し、磁石の保磁力を向上させます。通常は時効熱処理が必要で、その後加工と表面処理を行って完成品を得ます。

結合ネオジム鉄ボロンは、永久磁石粉末を良好な巻き付け性ゴムまたは硬くて軽いプラスチック、ゴムなどの結合材料と混合して作られ、ユーザーの要件に応じてさまざまな形状の永久磁石部品に直接成形されます。

ホットプレスNdFeBは、重希土類元素を添加せずに、高密度、高配向性、良好な耐腐食性、高保磁力、最終成形に近いなど、焼結NdFeBと同様の磁気特性を実現できます。利点はありますが、機械的性能は良くなく、特許独占のため加工コストが高くなります。

4. 残留磁化

閉回路環境において、焼結ネオジム鉄ボロン磁石が外部磁場によって磁化され、技術が飽和状態に達し、その後外部磁場がキャンセルされたときの磁気誘導強度を指します。平たく言えば、磁化後の磁石の磁力と一時的に理解できます。単位はテスラ(T)とガウス(Gs)で、1Gs=0.0001Tです。

5. 保磁力 Hcb

磁石を逆方向に磁化したとき、磁気誘導強度をゼロにするために必要な逆磁界強度の値を磁気保磁力といいます。ただし、このとき磁石の磁化はゼロではなく、印加された逆磁界と磁石の磁化は互いに打ち消し合います。このとき、外部磁界が除去されても、磁石は一定の磁気特性を持ちます。1A/m=(4π/1000)Oe、1 Oe=(1000/4π) A/m。

6. 固有保磁力 Hcj

磁石の磁化をゼロにするために必要な逆磁場の強さを固有保磁力といいます。磁気グレードの分類は、固有保磁力に基づきます。低保磁力 N、中保磁力 M、高保磁力 H、超高保磁力 UH、極めて高保磁力 EH、最高保磁力 TH。

7. 最大磁気エネルギー積(BH)max

これは磁石の2つの磁極間の空間によって確立される磁気エネルギー密度、つまり空隙の単位体積あたりの静磁気エネルギーを表し、BとHの積の最大値であり、その大きさは磁石の性能を直接示します。同じ条件、つまり同じサイズ、同じ極数、同じ磁化電圧の下では、磁気エネルギー積の高い磁性部品はより高い表面磁性を得ることができますが、同じ(BH)max値では、BrとHcjのレベルは磁化に次の影響を及ぼします。

高Br、低Hcj:同じ磁化電圧で、より高い表面磁性が得られます。

Br は低く、Hcj は高い: 同じ表面磁性を得るには、より高い磁化電圧が必要です。

8.SIシステムとCGSシステム

国際単位系とガウス単位系は、長さの単位における「メートル」と「マイル」の違いのようなものです。国際単位系とガウス単位系の間には複雑な変換関係があります。

9. キュリー温度

磁性体が強磁性体と常磁性体の間で変化する温度です。キュリー温度より低い温度では物質は強磁性体になります。このとき物質に関係する磁場は変化しにくくなります。キュリー温度より高い温度では物質は常磁性体になり、磁石の磁場は周囲の磁場によって容易に変化します。

キュリー温度は、磁性材料の理論的な動作温度限界を表します。NdFeB のキュリー温度は約 320 ~ 380 ℃ です。キュリー点のレベルは、磁石の焼結によって形成される結晶構造に関係しています。温度がキュリー温度に達すると、磁石内の分子が激しく動き、消磁します。これは不可逆です。磁石は消磁された後、再び磁化することができますが、磁力は大幅に低下し、元の約 50% にしか達しません。

10. 動作温度

焼結NdFeBの最大動作温度はキュリー温度よりもはるかに低く、温度が上昇すると磁力は低下しますが、冷却後に磁力の大部分は回復します。

作業温度とキュリー温度の関係:キュリー温度は高いほど、磁性材料の作業温度は比較的高く、温度安定性はより優れています。焼結ネオジム鉄ホウ素原料にコバルト、テルビウム、ジスプロシウムなどの元素を加えると、キュリー温度を上げることができるため、高保磁力製品(H、SHなど)には一般にジスプロシウムが含まれています。

焼結NdFeBの最大動作温度は、焼結NdFeB磁石自身の磁気特性と動作点の選択に依存します。同じ焼結NdFeB磁石の場合、動作磁気回路が近いほど、磁石の最大使用温度が高くなり、磁石の性能が安定します。したがって、磁石の最大動作温度は一定の値ではなく、磁気回路の閉鎖度に応じて変化します。

11. 磁場の向き

磁性材料は、等方性磁石と異方性磁石の2種類に分けられます。等方性磁石はどの方向でも同じ磁気特性を持ち、自由に引き付けることができます。異方性磁石は方向によって磁気特性が異なります。最も良い磁気特性が得られる方向を磁石の配向方向と呼びます。
正方形の焼結NdFeB磁石の場合、配向方向のみが磁場強度が最も高く、他の2つの方向ははるかに小さいです。磁性材料が製造プロセスで配向プロセスを持つ場合、それは異方性磁石です。焼結NdFeBは一般的に磁場配向によって成形およびプレスされるため、異方性があるため、製造前に配向方向、つまり今後の磁化方向を決定する必要があります。粉末磁場配向は、高性能NdFeBを製造するための重要な技術の1つです。(NdFeBの結合には等方性と異方性があります)

12. 磁気

磁石の表面の特定の点における磁気誘導強度を指します(磁石の中心と端の表面磁気は同じではありません)。磁石の特定の表面に接触するガウスメーターによって測定された値であり、磁石の全体的な磁気性能ではありません。

13. 磁束

磁気誘導強度Bの一様磁場中に、磁場の方向と垂直で面積Sの平面があるとします。磁気誘導強度Bと面積Sの積はこの平面を通過する磁束といい、記号は「Φ」、単位はウェーバー(Wb)です。磁束は磁場の分布を表す物理量です。スカラーですが、正負の値を持ち、方向のみを表します。Φ=B·S、Sの垂直面とBの間に角度θがある場合、Φ=B·S·cosθとなります。

14. 電気メッキ

焼結ネオジム鉄ホウ素永久磁石材料は粉末冶金技術によって製造され、化学的に活性な粉末材料です。内部には小さな気孔や空洞があり、空気中で腐食や酸化されやすいため、使用前に厳密な表面処理を施す必要があります。電気めっきは成熟した金属表面処理方法として広く使用されています。

ネオジム鉄ボロン強力磁石に最も一般的に使用されるコーティングは、亜鉛メッキとニッケルメッキです。外観、耐腐食性、耐用年数、価格に明らかな違いがあります。

研磨の違い:ニッケルメッキは亜鉛メッキよりも研磨性に優れ、外観がより明るくなります。製品の外観に対する要求が高い人は、一般的にニッケルメッキを選択しますが、一部の磁石は露出せず、一般的な亜鉛メッキは製品の外観が比較的低くなります。

耐食性の違い:亜鉛は活性金属であり、酸と反応するため、耐食性は劣りますが、ニッケルメッキ表面処理後は耐食性が高くなります。

耐用年数の違い:耐食性の違いにより、亜鉛メッキの耐用年数はニッケルメッキより短くなります。主な症状は、長期間使用すると表面コーティングが剥がれやすくなり、磁石が酸化して磁気性能に影響を与えることです。

硬度の違い:ニッケルメッキは亜鉛メッキよりも硬度が高く、使用中に衝突を大幅に回避できるため、ネオジム鉄ボロン強力磁石に角や欠けが生じることはありません。

価格差:この点では亜鉛メッキが非常に有利であり、価格は亜鉛メッキ、ニッケルメッキ、エポキシ樹脂などのように安いものから高いものの順に並んでいます。

15.片面マグネット

磁石には2つの極がありますが、一部の作業位置では片面磁石が必要です。したがって、磁石の片面を鉄板で覆い、鉄板で覆われた面が磁気的に遮蔽されるようにする必要があります。このような磁石は総称して片面磁石と呼ばれます。または片面磁石。実際の片面磁石は存在しません。

ポットマグネット、カップマグネット
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