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焼結Nd-Fe-Bはこれまで発見された磁性の最も強い永久磁性材料である。中国は豊かな希土類資源に恵まれ、製造の規模化及び先進的な生産プロセス及び技術の発展に従い、焼結Nd-Fe-B磁性体の価格性能比が高くなり、もう現在永久磁性デバイスの最初に選ばれる材料となった。

一、焼結Nd-Fe-B永久磁性体を選ぶ理由は

焼結Nd-Fe-B永久磁性体は以下のまれな利点を有する。

1.磁気エネ積が高い。単位体積の磁性体の磁気エネが高いため、従来の永久磁性体と比べ、永久磁性デバイスの体積、重量を大幅に低減させ、且つ多くの永久磁気デバイスは体積、重量及び周囲追加デバイス、設備が大幅に低減されるため、全体の製造コストが低減される。更に、体積、重量を低減するために、また、電磁石の給電、冷却等のシステムメンテナンスでもたらした不便を低減するために、現在、欧米の航空、軍事兵器設計部門は今後の一部分の磁場に用いられる各種デバイスは永久磁性体で作ることを規定した。冷却システムにより、電磁石のサイズがセンチメートルのレベルの以下と制限されると、その安定した磁場を維持する能力は焼結Nd-Fe-B永久磁性体に及ばない。言い換えると、デバイスのサイズがセンチメートルのレベルの以下と制限されると、焼結Nd-Fe-B永久磁性体を採用してより強い磁場を取得できる。

2、 固有保磁力が高い。焼結Nd-Fe-B永久磁性体の固有保磁力が容易に12 kOe以上に達することができ、永久磁気デバイスの磁性体の厚さが非常に薄く設計して、高消磁場の環境に用いることができ、デバイスをより軽く、薄くさせる。

3、 消磁曲線の直角度が高い。焼結Nd-Fe-B永久磁性体が広い反方向消磁場の範囲において、磁気分極強度はほとんど安定した状態に保ち、B-H曲線の2象限ひいては3象限の広い範囲において、直線に保つ。焼結Nd-Fe-Bは磁気回路の異なる位置に、その磁気分極強度が相変わらず安定した状態に保ち、これは大幅に磁路設計の仕事を簡単化させ、新しい永久磁気デバイスの開発周期を大幅に縮む。

4、 磁気モレが低い。焼結Nd-Fe-B永久磁性体の単軸磁性結晶の各方向異性場が大きいため、磁性体の磁束線が磁性体の二つの極面に制限され、磁気モレが低い。一方、固有保磁力が高いため、永久磁気デバイスの磁性体の磁化されやすい方向に沿ってその厚さを薄く設計し、更に磁路において磁束モレを低減する。このように、FEM(有限要素法)方法を用いてかなり正確的に全体の永久磁気磁路の磁場を模擬、計算し、永久磁気デバイスの設計開発に大量のコスト及び時間を節約する。希土類永久磁性体が発見される前に、永久磁路計算の各種の経験公式はおそらくすべての学科のうちに一番多いとよく言われ、その理由は従来の永久磁性体、特にAlnico磁性体、その磁性結晶の各方向異性場が低く、固有保磁力も低く、磁路において磁性体が磁化されやすい方向に沿ってその厚さが十分に厚く設計され、磁性体のかなりの一部分は磁性体の二つの極面に達しなくなり、磁性体の側面に大きな磁束モレがあり、全体永久磁路の磁場の計算結果にかなり大きな誤差をもたらす。

5、 エネルギー効率が高い。焼結Nd-Fe-B永久磁性体の消磁曲線の直角度が高いため、磁性体の回復透磁率が1.2以下に低減されることができる。回復透磁率recが低いほど、永久磁性体磁場が動態作業条件において、元磁気状態に回復する能力が強い。従来の永久磁性体、特にAlnico磁性体、その。回復透磁率recが高く、一般的に5~10にあり、動態作業条件において、外界のエネルギーのかなりの一部分は永久磁気システムに戻ることができないため、そのエネルギー転換率が低い。実践では、動態作業条件の同じな永久磁気磁路において、焼結Nd-Fe-B永久磁性体のエネルギー転換率がAlnico磁性体の5~8倍になる。

6、 うず損失が低い。焼結Nd-Fe-B永久磁性体の電気抵抗率は普通の金属材料よりはるかに高く、Sm-Co磁性体よりも高い。このように、モータ等の交流磁場に使用される場合、磁性体のうず損失が低く、デバイスの排熱が少なく、温度上昇がより遅くなる。

二、焼結Nd-Fe-B永久磁性体を選ぶ方法は?

焼結Nd-Fe-B永久磁性体の優位性を最大限に発揮するために、磁性体の等級、サイズ及び表面保護を選ぶ場合、以下のことを注意する必要がある。

1、 永久磁性体が磁路において作業負荷点はその最高使用温度のB-H曲線のニーポイントより高いこと(Knee point Bk, Hk

最高使用温度でも、磁性体に加える最大反方向磁場(その自身消磁場も含む)HrはB-H曲線のニーポイントの対応する磁場値Hkより低いとする:


 

また、最高使用温度、最大反方向磁場において、磁性体内部の見かけ磁束密度BdはB-H曲線のニーポイントの対応する磁場値Hkより高いとする:


 

 図の示すようにSANMAG- N46H磁性体は80Cと100CにおいてBkぞれぞれ0.2 Tと0.4 Tなる。このため、磁性体は80Cと100Cにおいて内部見かけ磁束密度Bdは0.2 Tと0.4 Tより高いはずである。言い換えると、100CにおいてN46H磁性体を使用する場合、磁性体が磁路における作業負荷線(Operating line)はB-H曲線との交点はニーポイントの対応する磁束密度0.4 Tより高いはずである。そうではなければ、使用過程において磁性体が高温になり、逆消磁が不可能となる。

このため、焼結Nd-Fe-B永久磁性体の等級を選ぶ場合、まずその永久磁性体の磁路最大使用温度を確認しなければならない。

その図から見ると、温度の上昇に従い、永久磁性体の残留磁気及び保磁力がいずれも低減し、B-H曲線のニーポイントが上昇する。永久磁性体の磁路作業負荷線は磁性体のサイズ、及び磁性体の所在磁路構造に関係あるため、永久磁性体の磁路構造が決まると、その永久磁性体の磁路作業負荷線も決まった。このため、焼結Nd-Fe-B永久磁性体の等級を選ぶことは、実際には、永久磁性体の最小保磁力の確定にまとめることができる。

各種等級の焼結Nd-Fe-B永久磁性体のB-H曲線の詳細データを提供致します。永久磁性体の磁路作業負荷線についての要求があれば、弊社のエンジニアとご連絡ください。

2、 焼結Nd-Fe-B永久磁性体のサイズの選択
焼結Nd-Fe-B永久磁性体は脆性材料であり、著しい表面効果を有し、磁性体のサイズを1.0 mm以下に設計することはお薦めしなく、1.0 mm以下のサイズの永久磁性体を必要とする場合、弊社の経験者エンジニアとご連絡ください。特別の処理方案を提供いたします。

焼結Nd-Fe-B永久磁性体は脆性が強いため、磁性体には一定の残留内部応力があり、通常の磁性体には適当の面倒りを設計する必要があり、使用過程におけるエッジ破壊を避ける。

3、 焼結Nd-Fe-B永久磁性体の保護層の選択
焼結Nd-Fe-B永久磁性体は環境に敏感であり、一般的に専門的な表面保護処理が必要とする。温度の他には、環境が磁性体に対する腐食は、磁性体失効をもたらす主な理由である。我々は各種の金属及び非金属の表面保護層を提供し、異なる表面保護層は磁性体の外観、耐腐食特性、磁気性能、及び接着性に異なる程度の影響を及ぼす。これについてのご質問があれば、弊社の経験者エンジニアとご連絡ください。
 

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