永久磁石

XIII

サマリウム系ボンド磁石

サマリウム磁石には1-5型と2-17型があるが、ボンド磁石としては、2-17型が利用されている。製造法は、まず合金粉末をつくり、エポキシ、ナイロンなどの熱硬化性のバインダーを混合し、射出成形機や磁場プレスによって成形し、所定の熱処理をほどこす。磁石特性としては、残留磁化5000(G)、保磁力4000(Oe)、最大エネルギー積8(MGOe)が標準である。

XIV

MQ型ネオジム系ボンド磁石

1970年代初め、アメリカのGM社は、ネオジム磁石合金を溶融状態から急冷してアモルファスとし、適当な熱処理をほどこして、高い保磁力と、飽和磁化をもつ材料を開発した。この粉末を原料とし、粘結剤をもちいて成形し、ネオジム系のボンド磁石をつくることができる。

この方式による等方性磁石はMQ-Ⅰといわれ、その磁石性能は、残留磁化6000(G)、保磁力5000(Oe)、最大エネルギー積8(MGOe)である。この製造のときに、ホットプレスをもちいたものをMQ-Ⅱといい、最大エネルギー積13(MGOe)程度の磁石がえられる。またダイアップセット法を適用したものをMQ-Ⅲといい、前2者が等方性であるのに対してMQ-Ⅲは異方性磁石となり、最大エネルギー積は30(MGOe)に向上するといわれる。

XV

超伝導永久磁石

1986年、新しいランタン・バリウム・銅酸化物系の高温超伝導体が発表されて以来、世界じゅうで盛んに研究がおこなわれた。その結果次々と新しい材料が発見され、各種の応用研究も進展している。この応用の中で、高温超伝導体を永久磁石として利用することが注目されている。

この場合、材料は、バルクの形状で利用されるので、材料の線状加工の困難性などを考慮する必要がないという利点がある。もちろんこの場合でも、材料の臨界温度、臨界磁場、臨界電流が大きいという基本の性質が必要である。

永久磁石への利用の場合、重要なことはマイスナー効果である。これは超伝導体に外部から磁場を印加すると、磁束が超伝導体内に進入しないことである。すなわち超伝導体は反磁性体であり、通常の磁石が強磁性体を利用するのとはまったくことなる点が重要である。

超伝導体に印加される外部の磁場がしだいに強くなると、たえられなくなって外部の磁束が進入するようになる。このように外部磁束が進入するときの挙動によって、超伝導体は、第1種と第2種に分類される。

1

2つの超伝導体

第1種超伝導体とは、磁場がある限界に達すると、一挙に磁束が進入し超伝導が破壊するもので、これが臨界磁場である。

第2種超伝導体は下部臨界磁場と上部臨界磁場をもち、外部磁場が下部臨界磁場をこえると、磁束がしだいに超伝導体内に進入を開始し、外部磁場が強力なほど多くの磁束が進入する。そして上部臨界磁場をこえると、超伝導が破壊される。上部下部の臨界磁場の中間で進入した磁束は超伝導体中にピン止めされ、外部磁場を除去しても超伝導体中に残存保持される。

2

ピン止めの利用

超伝導体を永久磁石として利用する場合はこのピン止めを利用する。ふつうの永久磁石は、物質の原子磁気モーメントのそろい方を利用するもので、超伝導体の永久磁石は機構がことなる。したがって、超伝導体を利用すれば、通常の磁石ではえられないような、大きな飽和磁気をもつ磁石がえられる可能性がある。これが超伝導体が永久磁石として注目されるゆえんである。