永久磁石材料選択ガイドと包括的な概要-AIC Magnetics Ltd -AIC Magnetics Ltd

恒久的な磁石材料選択ガイド

永久磁石材料は、外部エネルギー入力を必要とせずに、永久に磁場を生成できる磁気材料です。エネルギー効率や利便性など、多くの利点を提供します。特に、高強力性と高磁気エネルギー製品を特徴とする希土類磁石材料は、デバイス磁気回路に小さくて薄い磁石サイズを使用して製品機能を実現し、永久磁石デバイスの小型化と軽量設計を大幅に促進できるようにします。ハイテクの分野における不可欠な機能材料として、航空宇宙、防衛、電子機器と電気通信、輸送、産業エネルギー、家庭用品など、多くの分野で恒久的な磁石材料が広く使用されています。

彼らの実用的な原則によれば、永久磁石のアプリケーションは5つのタイプに分類できます。

関数	原理	物理法	典型的なアプリケーション
電気エネルギーは機械的エネルギーに変換されます	電流導体に対する磁場の効果	アンペアの法則	スピーカー、モーター、ヘッドフォン、測定器
機械的エネルギーは電気エネルギーに変換されます	磁場に対する導体の動きは、誘導された電気力を生成する	ファラデーの法律	ジェネレーター、マイク、センサー
機械的エネルギーの変換	永久磁石の極と、永久磁石と強磁性物質の間の相互作用	クーロンの法律	吸着、磁気分離器、磁気フィルター、磁気結合、永久磁気チャックの磁石
さまざまな磁気効果	磁場と光、電気、熱などの間。		核磁気共鳴、発振器、光アイソレータ
その他の磁気アプリケーション	荷電粒子に対する磁場の効果	ローレンツの法律	マグネトロン、粒子ガスペダル、磁気分光計、マグネトロンスパッタリング、電気スイッチ

恒久的な磁石材料は広く使用されており、工学開発の初期段階では、適切な永久磁石材料を選択することがすべてのエンジニアにとって考慮事項です。各タイプの永久磁石材料には独自の特性があるため、永続的な磁石を選択するには、必要な磁場強度、温度抵抗、コスト、製造プロセスなどの複数の要因を考慮します。これらの手順に従うことをお勧めします。

（1）磁場強度要件を決定します

システムまたはデバイス全体で、永久磁石は主に機能的成分として（美学または構造の部分ではなく）、受動的な磁場を提供します。磁場強度は、磁気鋼の性能の重要な指標であり、エンジニアリング設計のコア要素です。永久磁石の磁場強度の使用を最大化する方法は、永久磁石デバイスの設計における基本的な目標でもあります。エンジニアは、ターゲット磁場強度を計算し、これをその後の材料選択の基礎として使用できます。

（2）適切な磁気材料を選択します

エンジニアリングで使用される一般的な永久磁石材料には、焼結ネオジウム鉄ボロン（NDFEB）、焼結型サマリウムコバルト（SMCO）、焼結または鋳造アルニコ（アルミニウムニッケルコバルト）、焼結フェライト、結合および射出成形磁石、サマリウム鉄ニトリド（SMFEN）などの新しい材料が含まれます。異なる永久磁石材料には、独自の磁気特性と材料特性があります。

	学年	BR/KGS	HCB/KOE	HCJ/KOE	（bh）max/mgoe	tmax（℃）*
焼結ndfeb磁石	42sh	12.5	12.3	21	42	<150
焼結SMCO磁石	28	10.8	9.8	22	28	<300
焼結/鋳造アルニコ磁石	CLNG44	12.5	0.65	0.65	5.5	<525
ハードフェライト磁石	Y30	4	2.6	2.7	3.7	<250
結合磁石	CMN10	7.2	6	10	10	<150
射出成形磁石	IMF0606	2.9	2.2	3.2	2.2	<140
*最大動作温度は参照のみです。
永久磁石の実際の最大動作温度は、グレード、形状、磁気回路に依存します。

（3）磁石の仕様と寸法を明確にします

特定の磁場強度を達成するためには、異なる永久磁石には異なるサイズが必要です。永久磁石の仕様と形状は、実際のアプリケーションの特定の要件に依存し、適切なサイズと形状を決定するために、空間制約や磁場方向などの要因と組み合わされます。

右側の画像は、5kgの鉄ブロックを引き付けるために必要な永久磁石材料の量を比較しています。たとえば、焼結したネオジム - 鉄 - ボロン（NDFEB）はD20x5mmのみを必要としますが、焼結フェライトにはD20x55mmが必要です。これはNDFEBの10倍以上の量です。

焼結ndfebマグネットN35、d20x5mm

焼結SMCOマグネット28、D20x7mm

ボンディングされた魔術師CMN10、D20x15mm

鋳造されたアルニコ磁石、D20x32mm

ハードフェライトマグネットY30、D20x55mm

（4）磁石の加工性を評価します

磁石の機械性を評価する：永久磁石材料の従来の生産プロセスには、主に焼結、鋳造、成形が含まれます。これらの中で、焼結し、鋳造された永久磁石材料は硬くて脆く、丈夫さや機械性が悪くなります。通常、最初にブランクになり、次にワイヤー切断、スライス、および研削プロセスを使用して形作られます。それらは、ターニング、フライス、粉砕、プレーニングなどの機械加工技術で処理することはできません。また、従来の製品は、ほとんどがプレート、リング、タイルなどの単純な形状です。複雑な形状または高精度で設計されている場合、特別なプロセスが必要であり、コストがかかる場合があります。これらの処理要因は、製品の初期設計で考慮する必要があります。

右側のテーブルは、従来の永久磁石材料の材料特性を比較しています。

	密度G/cm³	硬度hv	曲げ強度MPA
焼結ndfeb磁石	7.5-7.8	400-600	250-300
焼結SMCOマグネット2:17	8.3-8.5	550-600	120-150
キャストされたアルニコ磁石	6.9-7.3	520-700	50-310
ハードフェライト磁石	4.9-5.1	400-700	50-90
結合磁石	5.5-6.4	80-120	100-160
射出成形磁石	3-5.5	140-150	60-100
ゴム磁石	3.5-3.7	/	/

（5）作業環境要因を検討します

恒久的な磁石の作業環境は、そのパフォーマンスと寿命に大きな影響を与えます。温度、湿度、腐食性材料への曝露は磁石に悪影響を与える可能性があり、選択した磁気材料が実際のアプリケーション環境に適応できるようにすることが重要です。

右側の画像は、従来の永久磁石材料の該当する動作温度範囲の比較を示しています。ネオジム - 鉄 - ボロン（NDFEB）とフェライトは作業温度範囲が狭く、サマリウムコバルト（SMCO）とアルニコ（アルミニウムニッケルコバルト）は、より広い作業温度範囲を持っています。

（6）重量の材料費

計量材料コスト：さまざまな種類の永久磁石材料のコストは大きく異なるため、パフォーマンスの要件を満たしている間、プロジェクトコストが制御されることを確認するために、それらを徹底的に考慮することが重要です。

右側の画像は、D10x10mmディスク製品の従来の永久磁石材料の価格比較を示しています（数字は、実際の製品価格ではなく、価格の違いの比較表示を表しています）。焼結されたサマリウムコバルトは最も高価ですが、焼結フェライトは最も安価です。

焼結ndfebマグネットN35

焼結SMCO磁石28

キャストされたアルニコ磁石

ハードフェライトマグネットY30

ボンディングされた魔術師CMN10

（7）他の特別な要件に注意してください

他の特別な要件に注意してください。一部のアプリケーションシナリオには、高い強制性、高い残留磁気、または低温係数など、磁石に特定の要件がある場合があります。このような場合、これらの特定の要件について話し合い、評価するためにお客様に連絡することをお勧めします。

上記の要因に基づいて、さまざまな永久磁石材料の性能と特性の要約比較は、次のように作成されます。

	磁気特性	処理可能性	作業温度	耐食性	安定性	料金
焼結ndfeb磁石	最高、（bh）最大35-52mgoe	脆いテクスチャー、高い硬度、処理が容易ではありません	高温に耐性がないため、作業温度は200を超えてはなりません。	腐食しやすく、メッキ保護が必要です	良い	高くて不安定な
焼結SMCO磁石	より高い、（bh）最大17-30mgoe	脆いテクスチャー、高い硬度、処理が容易ではありません	高温抵抗、350°Cまでの作業温度	良好な腐食抵抗	素晴らしい	高い
キャストされたアルニコ磁石	平均、（bh）最大<9mgoe	脆いテクスチャー、高い硬度、処理が容易ではありません	高温抵抗、550°Cまでの作業温度	良好な腐食抵抗	簡単な消磁	適度
ハードフェライト磁石	低い、（bh）max <4mgoe	脆いテクスチャー、高い硬度、処理が容易ではありません	一般的なパフォーマンス、最大250℃までの作業温度	良好な腐食抵抗	Alnicoよりも優れた平均安定性	低い
結合磁石	平均、（bh）最大2-14mgoe	型を通して複雑な形を作ることができます	高温に耐性がないため、作業温度は150を超えてはなりません。	腐食しやすく、メッキ保護が必要です	良い	適度
射出成形磁石	低い、（bh）max <10mgoe	型を通して複雑な形を作ることができます	高温に耐性がないため、作業温度は120を超えてはなりません。	良好な腐食抵抗	良い	低価格、高い金額コスト

上記の要因に基づいて、次の表に従って、永久磁石材料の予備選択を作成できます。

材料	価格	磁気特性		温度抵抗		動作環境		処理可能性			耐食性
材料	価格	磁場	磁気引力	耐熱性	耐寒性	屋外	水中	加工精度	複雑な形状	機械的強度	耐食性
焼結ndfeb磁石	Δ	√	√	Δ	√	×	×	×	×	Ο	Δ
焼結SMCO磁石	×	√	√	√	√	√	√	×	×	Δ	√
キャストされたアルニコ磁石	Ο	Δ	Δ	√	√	√	√	×	×	√	√
ハードフェライト磁石	√	×	×	Ο	×	√	√	×	×	×	√
結合磁石	Ο	Δ	Δ	Δ	√	×	×	×	×	×	Δ
射出成形磁石	Ο	Δ	Δ	Δ	√	√	√	√	√	×	√
√····優れ ····いい δ····平均 ×····貧しい、同じサイズと磁化方向に基づく製品の比較。

恒久的な磁石材料を選択するときは、エンジニアリングプロジェクトのニーズに応じて上記のすべての要因を検討し、適切な永久磁石材料を選択してください。評価プロセス中に質問がある場合は、お問い合わせください。私たちは、専門的なアドバイスと包括的なサポートを提供することを約束しています。

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