焼結NdFeB小型ネオジム磁石
焼結ネオジム磁石は、その磁気特性を得るために様々な原材料を組み合わせて作られています。焼結ネオジム磁石の組成に含まれる主な元素には、ネオジム（Nd）、鉄（Fe）、ホウ素（B）があります。さらに、磁石の性能を向上させるため、特に高温用途や減磁に対する耐性を高めるために、ジスプロシウム（Dy）やプラセオジム（Pr）などの他の元素を添加することもあります。
焼結NdFeB永久小型ネオジム磁石の主原料はネオジム、鉄、ホウ素であることは周知の事実ですが、それ以外にも多くの元素が原料に添加され、磁石の中でさまざまな役割を果たしています。磁石は、ネオジム、鉄、ボロンの3元素で構成されているが、それ以外にも多くの元素が添加されており、磁石の中でさまざまな役割を担っている。原料配合は各メーカーのトップシークレット情報とも言える。
焼結NdFeBの10種類以上の元素は、ちょうど珍味を作るために加える様々な調味料のようなものです。私たちのNdFeBが作られているのは、異なる固有の性質と機能を持つこれらの元素の科学的かつ規則的な組み合わせによるものなのです。ホウ素にはさまざまな等級と性質があります。各元素の意味を理解することは、異なるグレードの性能と製造コストをよりよく理解する上で大きな意味を持ちます。以下に、これらの元素の価値を簡単に紹介する。
理解を容易にするために、NdFeBの構成元素を3つに分類することができる：
一つは、RE（Ce、Gd、Nd、Dyなど）、Fe、Bの主要元素であり、これらは主にRE2Fe14B主相粒の形成に関与する。
第二は、Al、Co、Ga、Zrのような小元素で、主相粒に対する粒界の被覆を最適化するのが主な役割である。
第三に、炭素や酸素などの不純物元素が原料や製造工程に混入することが避けられない。
NdFeB素子の種類の模式図を下図に示す。
実際の原料メーカーは、製造工程で使用されるプロセスルートが異なるため、特定の偏差を持つことがよくあります。例えば、PrNdの比率は20:80から25:75に変化し、GdFeは75%よりも少なく表示され、BFeの異なるバッチでB 含有量は大きく変動するため、使用中の品質検査文書の各バッチの実際の含有量に比例して使用する必要があります。
NdFeB小型ネオジム磁石に含まれる各元素は、次のような独自の特性を持っている：
LaとCeの導入は、磁石の残留磁束Brと保磁力Hcjを低下させるが、その価格は非常に安く、コスト削減が可能である；
PrNdに代わる純粋なNd元素からなるREFeBは、非常に高い飽和磁化を有し、超高レマネンス磁石の調製に使用できる；
Tb元素の導入は磁石のHcjを大幅に改善できるが、そのコストは非常に高価である；
Gd元素は比較的安価である。これによって形成されるREFeBはキュリー温度が最も高く、耐高温磁石を作製することができるが、Brを著しく低下させる。
どのように組み合わせれば、必要な性能を持つ磁石を低コストで製造できるかを考えるには、ネオジム系小型磁石の各元素の特性を理解する必要がある。
材料費の80%～90%以上は、主に注の「高・低」の部分で構成されており、「-」の部分は添加量が非常に少ないか、価格が安いことを示し、全体のコスト小型ネオジム磁石にほとんど影響を与えない。中でもLaとCeは主にコストダウンのために添加されている。近年、技術の進歩に伴い、Ce磁石の高グレード化が進んでいる。
上記の元素の特性を深く理解し、様々な元素が焼結プロセス、焼結密度、エージングプロセス、製品性能に与える影響を理解することで、よりコストパフォーマンスの高いネオジム系NdFeB小型磁石製品を製造するための指針を得ることができます。
磁場は目に見えず、無形である。では、磁場の形状を描き、磁場の方向を表現するにはどうすればよいのだろうか？そのためには、有限要素シミュレーションが有効です。
有限要素シミュレーションは、FEAシミュレーション（Finite Element Analysis）とも呼ばれ、複雑な数式、モデル、公式を使用して実際の物理システムをシミュレートするためにコンピュータを使用します。
単純で相互作用する要素（すなわち単位）を用いて、限られた数の 未知量を用いて無限の未知量を持つ実システムを近似する。温度場、電場小型ネオジム磁石、磁場、力場、浸透場、音波場などの分野で広く利用されている。磁場シミュレーションソフトとしては、ANSYS、ABAQUS、Comsol Multiphysics、JMAG-Designer、EasiMotorなどがよく使われています。
シミュレーションソフトを使い始めるのは比較的難しい。新しいソフトウェアを使用する際の問題を克服するだけでなく、材料ライブラリ内のさまざまな材料の磁気パラメータを理解する必要があります。と磁場シミュレーションは比較的ニッチな小さなネオジム磁石であるため、ソフトウェアの材料ライブラリ内のほぼすべての永久磁石材料と軟質材料 磁性材料は完全ではありません、それはまた、新しい材料を確立する可能性が含まれます。
新素材の磁気パラメーターと減磁曲線をどのように確立するか。これらはすべて、材料そのものの十分な理解と磁性の基礎知識に基づいている必要がある。
FEA ソフトウェアによって、小型ネオジム磁石の使用方法が異なる場合があります。本稿では、ANSYS を例に、永久磁石磁界の有限要素法シミュレーションの一般的な手順を紹介します：
1.設計タイプを選択します。ANSYSソフトウェアには多くの設計モジュールがあります。電磁界に特化した設計モジュールでも、高周波、電界、回路、静磁界の設計モジュールがあります。小型ネオジム磁石の表面磁気シミュレーションでは、通常、静磁場モジュールを選択します。
2.モデリング。2D 3Dモデリングと同様に、シミュレーションが必要な磁石の形状、位置、テストポイントを描画します。モデルは、2Dおよび3D描画ソフトウェアを介してインポートすることもできる。
3.材料を追加する。そうしないと、デフォルトが真空になるか、ランエラーが発生します。永久磁石は磁化方向を定義する必要があり、磁化方向は一般的に座標系に基づいて定義されます。
4.計算領域を設定する。適切な計算領域は非常に重要です。計算領域を設定しないと、デフォルトで空間全体が小さなネオジム磁石の計算領域となります。これは、確かに磁石の周囲に他の干渉物質が存在しない可能性があるため、実際の状況と一致しますが、計算結果に大きな誤差を生じます。また、演算に時間がかかる。
5.境界条件を設定する。境界を設定することは、計算領域の設定に合わせ、問題の複雑さを軽減することである。妥当な境界を設定することで、計算時間を大幅に短縮することができる。異なる境界は異なる意味を持つ。通常、静磁場シミュレーションではバルーン境界を選択します。.
6.励磁源を設定する。選択された材料が永久磁石の場合、システムは自動的に静磁励動機を選択します。コイルの磁場をシミュレートする必要がある場合は、励磁源として電圧または電流を追加する必要があります。
7.グリッドを分割する。メッシュ作成とは、簡単に言えば、これらの有限要素計算をつなげてメッシュ構造を作ることである。ソフトウェアにはメッシュ作成が付属している。メッシュ構造が密であればあるほど、結果はより正確になり、時間もかかります。
8.解の設定を追加します。ここではエラー率や計算ステップ数を設定することができ、システムにはデフォルト設定も用意されている。
9.ソリューション操作を追加します。磁力線の方向を見るにせよ、磁力線のデータを見るにせよ、このシミュレーションでどのような結果を得たいかということだ。
10.ポスト処理。シミュレーション終了後、磁力線図（スカラーまたはベクトル）、各種雲図、シミュレーションが必要な期間の最初に設定したデータやパラメータなどを表示することができます。
永久磁石は、材料である小型ネオジム磁石内の磁区の配列により、自身の周囲に磁界を形成する。この磁場は磁石からあらゆる方向に広がり、その強さと方向によって特徴付けられます。
永久磁石が生み出す磁場の強さは、材料組成、磁石の形状や大きさ、磁石が受ける磁化プロセスなどの要因に依存する。
永久磁石の表面付近では、一般的に磁場が強く、磁石から離れるにつれて徐々に弱くなります。磁界の強さは、磁石からの距離の2乗に比例して減少するという逆2乗則に従い、距離とともに減少する。
永久磁石が作り出す磁場には、大きさと方向の両方がある。磁力線の方向は、小さなネオジム磁石の磁場に置かれた場合、コンパスの針の北極が指す方向と定義される。磁力線は磁石の北極から南極まで延び、磁石の外側で閉じたループを形成する。
永久磁石は、外部電源を必要とせずに安定した持続磁場を発生させることができるため、電動機、発電機、磁気共鳴画像装置（MRI）、磁気分離、センサー、その他多くの小型ネオジム磁石など、幅広い用途で使用されている。
