ネオジム磁場
表面磁性は、磁性鋼製品の重要な技術的指標である。その名の通り、表面の磁気誘導強度である。業界では表面磁界強度、つまり表面磁場と呼ぶこともあります。
空間磁場の利用を必要とする応用分野では、通常、表面磁気または特定点の磁気誘導強度値が重要な技術的要件として用いられる。ここで、表面磁気には方向があることを明確にしておく必要がある。ここでは通常、磁極面に垂直な方向の表面磁気の値を指す。
表面磁気の計算は可能か？
もしそうなら、どのように計算するべきか？
これは誰もが気になる問題です。インターネット上には計算式がいくつか掲載されていますし、多くの磁性材料メーカーのウェブサイトにも、ネオジム磁場の計算を容易にする対応する計算プログラムがあります。
しかし、これらの計算式やツールは、円筒形や直方体の表面磁力しか計算できず、中心部の表面磁力しか計算できないことが、使ったことのある人ならわかると思います。他の形状は計算が難しいのでしょうか？最高面磁力の計算も難しいのでしょうか？表面磁気を正確に計算するのは非常に難しく、複雑です。
円筒形と直方体の磁石の場合、磁場分布は理想的で対称的であり、中心表面の磁性は磁極表面のネオジム磁場に対して理想的に垂直であると仮定する。エアギャップ内の透磁率は磁石の透磁率と等しく、1.0に等しい。以上の条件から、比較的簡単な計算方法があります。TDKの計算式を参考にしてください：
上記の計算式に基づき、計算を容易にするエクセル電卓を作ることができる。また、多くのサイトで計算プログラムの計算式もこの計算式が元になっている。しかし、実際に計算してみると、計算結果の精度が不十分であることがわかる。
製品によっては計算値と実測値が大きく異なるものがあります。N50 D10*10mmマグネットを例にとります。ガウスメーターで磁極面の中心位置を測定します。プローブと磁石は密着しており、エアギャップはないと考えます。
測定器の誤差を除けば、計算式で求めたBrは14kGsですから、中心面の磁性は6261Gsのネオジム磁界となるはずです。しかし実際には、どのように測定しても、N54を用いても、この値に達することは不可能である。何が問題なのだろうか。TDKの計算式も不正確なのでしょうか？
上記の問題を分析するためには、計算式の根拠が何であるかを理解する必要があり、単純にそのまま受け取ることはできない。まず、式中のXは計算点から磁石表面までの距離です。測定時には必ずプローブを磁石の表面に直接当てますが、ガウスメーターのプローブ自体がホールチップを露出しているわけではありません。
保護シェルがある。例えば、業界で広く使われている日本のKANETECのガウスメーターは、プローブのホールチップに約0.2mmの透明な保護シェルが付いています。さらに、ネオジム磁場の測定を重ねると、黒いシートと完成品の表面磁気に違いがあることがわかります。なぜでしょうか？それは、ニッケル-銅-ニッケルコーティングのような完成品の表面コーティングの影響によるもので、一般的に片面の厚さは0.02mmです。
また、ニッケル自体が磁性を帯びた導電性材料であり、磁界を遮蔽するため、コーティングも測定値の低下を招きます。また、私たちが常々強調しているネオジム磁場ガウスメーターで測定される表面磁気は、理想的な点ではなく、小さな面積であり、実際の磁石の向きや均一性は完全ではありません。
従って、上記の条件と多くの実務経験ネオジム磁界に基づいて、Xは0.4～0.5mmの追加補正が必要である。Pc値が3以下の場合は0.5mm、Pc値が3以上の場合は0.4mmの補正となります。
以上がX値の補正についての説明である。もう一つ重要なことは、この式の原理は磁石の透磁率とエアギャップの透磁率がともに1.0に等しいことです。空気の透磁率は1.000065と1.0に非常に近いことが分かっていますが、磁石の透磁率はそれほど理想的ではありません。実際、すでに1.02に達している。
NシリーズとMシリーズのネオジム磁石のほとんどは1.05以上のネオジム磁場であり、中には1.1に達するものさえあります。なぜ透磁率が試験データに影響するのでしょうか？減磁曲線に戻って分析し、理解する必要があります：
減磁曲線からわかるように、開放状態での磁石の実際の残留磁束値は理想的なBr値ではなく、固有磁束密度Bdiネオジム磁界と呼ぶBrより低い値である。その理由は、青色J-H減磁曲線の初期状態が理想的なX軸に平行ではなく、傾斜しているため、Br値がHcbより大きくなければならず、回復透磁率μrec=Br/Hcbが1.0にならないからである。
もう一つの状況は、B-H線には変曲点があり、磁石の作動点は変曲点より下にあるため、実際のBdiはBrよりはるかに低くなり、下図に示すように、計算結果が実際の値から乖離することです。これは、N54 20*10*1mm磁石の実際の中心表面磁性が理論計算値よりはるかに低いだけでなく、非常に不安定である理由も説明します。
上記と合わせて、計算式中のBrをBdiに補正し、Xを適切に補正することで、より正確な計算式となるが、実際の状況ではBdiもネオジム磁界の計算が難しい。実際の減磁曲線とPc値からグラフから計算するのが一番良い方法ですが、これも面倒です。以下の考え方に従って計算することをお勧めします：
1.まず、作業点はB-H減磁曲線の変曲点より上にあり、適切なマージンを保持していなければならない。このように、磁気エネルギー積が45以上のN材や、Pcが0.6未満の薄板には特に注意が必要である。
変曲点以下であれば、磁性が不安定であることを意味する。この曲線からBdiを算出して中心面磁気変動を計算しても、その変動は大きなネオジム磁界となります。Hcjを大きくして作業点を変曲点以下に維持するか、BH線が変曲点ネオジム磁界を持たないようにする必要があります。
2.第1点を満足することを前提に、Bdi=Br・(Pc+1)/(μrec+Pc)とし、μrecは実測値により決定され、一般にN40以下は1.08〜1.1、N40以上は1.06〜1.08、Mギヤは1.05〜1.06、Hギヤは1.04、その他は1.03である。
円筒形（または円筒形に近い形）と長方形（または長方形に近い形）の中心面磁力の最終的な計算式は以下の通りである：
注：上記の式は、NdFeB、SmCo、フェライトなどの線形減磁曲線を持つ永久磁石にのみ適用できます。AlNiCo、FeCrCoネオジム磁場、各種軟磁性材料ネオジム磁場のような非線形の減磁曲線を持つ永久磁石の場合、この方法は表面磁性の計算には適しません。また、斜めに配向した磁石の磁化方向は磁極面に対して垂直ではなく、適用できない。
ネオジム磁石の表面磁性を計算するには、通常、磁石ネオジム磁場の表面における磁束密度（B）を決定する必要があります。ここでは、その方法を段階的に説明します：
磁気特性を理解する：ネオジム磁石は通常、磁束密度によって特徴付けられ、テスラ（T）またはガウス（G）で測定されることが多い。この特性は、磁石が発生する磁場の強さを示します。
磁石の寸法を特定する：磁石の寸法、特に表面磁気を計算したい表面積を測定または入手する。面積をAAとする。
磁束密度（B）を決定する：磁束密度BBは、メーカーが提供する磁石の仕様書から求めるか、ガウスメーターを使って直接測定する。
表面磁気の計算BB（単位はテスラまたはガウス）とAA（単位は平方メートルまたは平方センチメートル、BBの単位による）が決まれば、式を使って表面磁気MMを計算することができる：
BBをテスラで、AAを平方メートルで示す：
M = B \cdot AM=B・A
BBの単位がガウス、AAの単位が平方センチメートルとする：
M = ¶frac{B ¶cdot A}{10,000}M=
10,000
B・A
(ガウスからテスラへの変換：1テスラ＝10,000ガウス）
計算例表面積A = 4A=4 cm²、磁束密度B = 1.2B=1.2 テスラのネオジム磁石があるとする。表面磁気MMを求める：
M = B \cdot AM=B・A
M＝1.2㎤・4㎤。\(θ)・4(θ)・4cm
M＝4.8㎤、㎤テキスト｛T｝。\M=4.8T・cm
結果をガウスで知りたい場合：
M = \frac{1.2 ㎤, ㎤text{T｝\(σ)σ)σ)σ)σ)σ)σ)σ)σ)σ)
10,000
1.2T・4cm
M = \frac{4.8㎤, ㎤{ガウス｝\²}{10,000}M=である。
10,000
4.8ガウス・cm
M＝0.00048㎤、㎤テスラ｝。\cdot \text{m}²M=0.00048Tesla⋅m
考慮事項計算中、単位が一貫していることを確認してください。磁石の形状が不規則であったり、磁場が変化したりする場合は、正確な表面磁気の計算を行うために、磁場マッピングや数値シミュレーションを含むより高度な方法が必要になる場合があります。
以下の手順に従えば、磁束密度と表面積からネオジム磁石の表面磁性を判断することができる。
