磁性材料の徹底理解と活用 (全3コース)

2018年2月15日「これだけは押さえておきたい磁性応用のための入門講座」

　マグネット、磁気ディスク装置、モーター、センサーなどには、鉄に代表されるような磁性材料が用いられています。本講義では、磁性材料の基本的な性質 (磁性) について説明します。初めに、磁性の用途、歴史、述語について、次に磁性の種類とその特徴について、次に磁性の種類の1つである強磁性について、次に、強磁性を更に分類した硬磁性と軟磁性の材料と特徴について、最後に磁気ディスク装置のしくみについて説明します。

1. 磁性 (磁気) とは何か
   1. 磁石の用途
   2. 磁石の歴史
   3. 磁石の性質 (磁性) に関する述語
      1. 磁極
      2. 磁荷
      3. 磁場と磁界
      4. 磁気モーメント
      5. 磁化
      6. 磁束密度
      7. 磁化率、比磁化率
      8. 透磁率、比透磁率
   4. 単位系
2. 磁性の種類
   1. 強磁性 (フェロ磁性)
   2. 反磁性
   3. 常磁性
   4. 反強磁性
   5. フェリ磁性
3. 強磁性
   1. 磁化曲線
      1. 初磁化曲線
      2. 磁化率
      3. B – H曲線
      4. 透磁率
      5. メジャーループとマイナーループ
   2. 熱磁気曲線
      1. Tcを実験から求める方法の例
      2. 飽和磁化とキュリー温度の例
   3. 反磁界
      1. 反磁界とは
      2. 磁性体の形状の違いによる反磁界の違い
         (球、無限に長い長さをもつ円柱、無限に広い面をもつ薄膜)
      3. 磁化曲線と反磁界の関係
   4. 磁気異方性
      1. 磁気異方性とは (磁気異方性の種類)
      2. 結晶磁気異方性
      3. Fe、Ni、Coの磁気異方性
      4. 磁気異方性エネルギー
      5. 立方晶と六方晶の磁気異方性エネルギー
      6. 異方性磁界
      7. 形状磁気異方性
   5. 磁区構造
      1. 磁区とは
      2. 還流磁区
      3. 磁壁 (ブロッホ磁壁, ネール磁壁)
      4. 磁界を印加した場合の磁区構造
   6. 交換相互作用
      1. 現象論的考え方
      2. 量子力学的考え方
4. 硬磁性材料
   1. 硬磁性材料とは
   2. 永久磁石
   3. 減磁曲線
   4. 最大エネルギー積
   5. アルニコ磁石
   6. フェライト磁石
   7. 希土類磁石 (サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石)
   8. 磁気ディスク、磁気テープに使われる材料
5. 軟磁性材料
   1. 軟磁性材料とは
   2. 鉄
   3. 電磁鋼板
      1. 無方向性電磁鋼板と方向性電磁鋼板
      2. 電磁鋼板に求められる課題
      3. ヒステリシス損
      4. 渦電流損
   4. パーマロイ (鉄 – ニッケル合金)
   5. センダスト (Fe – Si – Al合金)
   6. ソフトフェライト
   7. アモルファス磁性合金
   8. 磁気ディスク装置の磁気ヘッドに使われる材料
6. 磁気ディスク装置の記録のしくみ
   1. 磁気ディスク, 磁気ヘッドに使われる材料
   2. 磁気ディスクと磁気ヘッドの動き
   3. 記録のしくみ
• 質疑応答・名刺交換

2018年2月16日「磁石/永久磁石活用のための実用特性理解と最新技術動向」

　はじめに永久磁石の基礎知識として、磁石の用途と市場動向について説明し、磁石特性の見方について説明を行う。次いでNdFeB焼結磁石およびフェライト磁石の材料開発の最新技術動向について解説する。また永久磁石使用時の注意点について説明する。特に問題となる磁気回路設計時の動作点の考え方、減磁や経時変化についても説明する。

1. はじめに
   1. 永久磁石の主な用途
   2. 市場動向
      • HEV
      • EPS
      • 風力発電 etc.
   3. 減磁曲線の見方
   4. 各種永久磁石材料の製造工程および特徴・用途
   5. 永久磁石に使われる元素の磁性
   6. 良い磁石とは
2. 各種永久磁石の特徴と実際
   1. NdFeB焼結磁石
      1. NdFeB焼結磁石の製造プロセス
      2. NdFeB磁石の設計
      3. 希土類資源の世界的現状と今後の展望
      4. NdFeB焼結磁石の保磁力について
         • NdFeB焼結磁石の構成相概念図
         • 結晶配向度と残留磁束密度
         • 配向度と保磁力減少率
         • NdFeB磁石の保磁力の支配要因・高保磁力化の手段
         • Br、HcJ、異方性磁界のDy量依存性
         • R2Fe14B 化合物の磁気特性
         • NdFeB磁石の保磁力発現機構
         • Dy拡散材の概念
      5. Dy拡散技術と保磁力傾斜磁石
         • NdFeB焼結磁石の製造プロセス
         • Dy拡散工程の概要
         • Dy拡散による高保磁力化
         • Dy拡散材の磁石特性
         • Dy蒸着拡散による高Br・高Hcj化
         • Dy拡散による傾斜保磁力磁石
         • Dy拡散磁石の保磁力分布
         • Dy拡散による傾斜保磁力磁石の減磁特性
         • SPMモデル
         • Dy拡散磁石の保磁力の粉砕粒径依存性
      6. NdFeB焼結磁石の表面処理と寿命
         • 各種表面処理とその特徴
         • 各種表面処理の特性
   2. フェライト磁石
      1. フェライト磁石の結晶構造
      2. フェライト磁石の特長
      3. フェライト磁石の製造工程
         • フェライト新組成磁石の磁気特性
         • フェライト磁石高性能化のポイント
         • フェライト磁石の磁気特性分布
         • ミクロ構造の適正化
         • 主相組成改良による磁気特性の向上
         • 磁気特性の温度依存性の改良
         • 高性能フェライト磁石を使用したDCモータ設計
         • フェライト磁石の磁気特性の推移
   3. 鋳造磁石
      1. 鋳造磁石製造工程
      2. アルニコ磁石の長所・短所・用途
      3. アルニコ磁石の構造、組織写真
      4. FeCrCo磁石の長所・短所・用途
      5. FeCrCo系磁石の状態図と熱処理条件
   4. これからの磁石開発の方向
   5. NdFeB磁石,フェライト磁石の保磁力のメカニズム
      1. これまでの保磁力のメカニズム
      2. 保磁力の配向依存性
      3. 保磁力の配向度依存性から考えられる保磁力メカニズム
      4. 保磁力の配向度依存性と保磁力の角度依存性
   6. その他の磁石
      1. 軟磁性材料
3. 磁石使用上の注意点
   1. NdFeB磁石の熱膨張異常と使用上の注意
      1. 接着材使用上の注意
      2. 熱膨張異常による応力
   2. 着目すべき特性・注意点
      1. ヒステリシス曲線、減磁曲線から得られる情報・特性
      2. 磁石単体のパーミアンス
      3. アンペールの法則、ガウスの法則
      4. パーミアンス係数決定因子
      5. 最大エネルギー積とは
      6. 永久磁石の安定性
      7. 磁気回路設計上の注意点
      8. NdFeB磁石の熱膨張異からくる問題点 (接着、応力)
   3. 減磁への対応方法・注意点
      1. 外部 (コイル) からの減磁界 (電機子反作用)
      2. 低温減磁、高温減磁について
      3. 永久磁石の不可逆減磁:高温減磁
      4. 永久磁石の不可逆減磁:低温減磁
      5. 経時変化:永久磁石の時間に対する磁化の変化
      6. 錆による減磁
   4. 着磁の方法と注意点
      1. 着磁の具体的方法
      2. 着磁磁界の目安
      3. 着磁特性
      4. 着磁パターン及び着磁ヨーク形状
• 質疑応答・名刺交換

2018年3月19日「磁性材料の磁気特性の測定評価ノウハウ」

　モータやトランス、インダクタ、電流センサ、記録媒体など、軟磁性材料は多岐の分野に利用されています。誰でも軟磁性材料の測定評価ができるように、考え方と技術を紹介いたします。実演も交え、磁気特性の初めての方も熟練した方も、正確な測定を行えるように、磁気測定のノウハウなど 基礎から応用まで幅広くご紹介いたします。

1. 身の回りの磁性材料
   1. 磁性材料の種類
   2. 軟磁性材料の形状
   3. 軟磁性材料の用途
   4. 軟磁性材料の使用例
2. 磁気特性測定の基礎
   1. 磁性材料の交流磁気特性
   2. 交流磁気特性の測定原理
   3. 磁気特性を測る測定器
   4. 材料の形状に合わせた測定方法
      1. 単体で閉磁路を構成できるもの
      2. 単体では閉磁路を構成できないもの
   5. 試料定数の求め方
      1. トロイダルコア
      2. EIコア
   6. 材料評価と部品評価の差異
   7. 交流磁気特性測定で得られるパラメータの種類
   8. 各種磁気パラメータの求め方
   9. B-Hアナライザとインピーダンスアナライザ/LCRの測定差異
3. コアロス測定
   1. コアロスとは
   2. 大きい方が良い?小さい方が良い?
   3. 軟磁性材料への低損失化が求められる理由
   4. 高精度なコアロス測定
      1. 測定規格
      2. 波形記憶装置方式
      3. CROSS-POWER方式
      4. 各方式の比較
      5. 高確度な測定の実現方法
      6. 位相補正の有無によるコアロス測定比較
   5. コアロスと位相角の関係
   6. ゼロを測るのは難しい (低損失材料の損失評価時の課題)
4. 主な磁気特性の特長
   1. 温度によって変化する磁気特性
   2. 材料の種類と透磁率
   3. 透磁率の特長
   4. 材料の用途と保磁力
   5. 残留磁束密度の特長
5. 交流磁気特性の測定
   1. 測定前の確認項目
   2. 計算シートを用いた測定試算
   3. 試料への巻き線の仕方
   4. 測定条件の設定
   5. B-Hアナライザを用いた実測★
   6. 材料評価と部品評価の差異
6. 形状により変化する磁気特性
   1. 素材の特性を知ることが必要
   2. 単板測定
      1. 単板とは
      2. 単板を使用した製品
      3. 単板測定方式の種類と特長
      4. エプスタイン法
      5. SST (励磁電流法)
      6. SST (Hコイル法)
      7. 単板磁気測定装置への要望
      8. 単板磁気測定装置新方式の特長
      9. フェライトシートの測定例
   3. 小形単板測定装置を用いた実測★
7. 直流重畳により変化する磁気特性
   1. 実動作に近い特性評価が必要
   2. チップインダクタの測定例 (パルス測定)
   3. トロイダルコアへの直流重畳方式
   4. チップインダクタへの直流重畳方式
   5. 直流重畳測定装置への要望
   6. 直流重畳測定新方式の特長
   7. 直流重畳測定例の紹介
8. 目に見えない現象に注意
   1. 共振
   2. 渦電流
• 質疑応答・名刺交換