永久磁石材料には、2つの異なる特性があります。1つは外部磁場の作用下で強く磁化されること、もう1つはヒステリシス特性、つまり外部磁場を除去しても磁化された状態が維持されることです。外部磁場の変化と永久磁石の磁性の変化の関係は、ヒステリシス曲線(BH曲線)と固有減磁曲線(JH曲線)という2つの曲線で表すことができます。
ヒステリシスループ
磁場がHs → Hc → o → – Hc → – Hs → – Hc → o → Hc → Hsの順に変化すると、対応する磁気誘導Bは閉曲線s-hcsHCSに沿って変化し、これをB~H曲線(ヒステリシスループ)と呼びます。
1. 初期磁化曲線
図中の原点0は、硬磁性材料が磁化前の磁気中性状態、すなわちB = H = 0であることを示しています。磁場Hがゼロから増加すると、磁気誘導Bは緩やかに増加し、その後BはHとともに急激に増加し、その後Bは緩やかに増加します。hがHSまで増加すると、Bは飽和値BSに達します。この点線曲線は初期磁化曲線と呼ばれます。
2. ヒステリシス
磁場がHSからゼロへと徐々に減少すると、磁気誘導Bは初期磁化曲線に沿って「0」点に戻るのではなく、別の新しい曲線abに沿って減少します。線oaと線abを比較すると、hが減少し、それに応じてbも減少しますが、Bの変化はHの変化に遅れて発生します。この現象はヒステリシスと呼ばれます。ヒステリシスの明らかな特徴は、h = 0の場合でもBがゼロではなく、残留磁化brを維持することです。
3. 減磁曲線
逆磁場が0から-Hcに徐々に変化すると、磁気誘導Bは0に減少します。これは、残留磁化を除去するには逆磁場を印加する必要があることを示しています。HCは保磁力と呼ばれ、磁性体が残留磁化状態を維持する能力を反映しており、BC線は減磁曲線と呼ばれます。
固有減磁曲線
外部磁場Hの変化が磁気誘導Bの変化を引き起こすと、磁気分極Jも変化します。これらの関係はJ-H曲線を用いて記述できます。これは永久磁石材料の固有の磁気特性を反映する曲線であり、固有減磁曲線(または固有曲線)と呼ばれます。固有減磁曲線上の磁気分極Jが0のとき、対応する磁場強度は固有保磁力Hcjと呼ばれます。
1. ニーポイントHk
図から、反外部磁場が増加すると磁石の磁気分極は非常に緩やかに減少しますが、外部磁場が一定値を超えると磁気分極は急激に減少することが容易に分かります。一般的に、減磁曲線上のJi = 0.9Brの点は減磁曲線の屈曲点または屈曲点と呼ばれ、対応する磁場はHK、つまり屈曲保磁力とも呼ばれます。外部磁場がHKを超えると、磁石の性能は不可逆的に低下するため、HKの値が重要視される理由でもあります。
2. 消磁曲線の角型度Q
減磁曲線の角型度Qは、HKとHcjの比(Hk/Hcj)で表されます。Qの値の範囲は0~1です。Qが1に近いほど、減磁曲線は角型に近づきます。一般的に、角型度Q>0.9の製品は合格品とみなされます。
3. 異なる温度における減磁曲線
一般的に、永久磁石材料メーカーは、下図に示すように、様々なブランドの製品の異なる温度における減磁曲線を提供します。複雑に思えるかもしれませんが、本質は複数の減磁曲線と固有曲線を1つのグラフにまとめることです。