表面磁束密度の計算SI単位換算磁場解析ソフトELF/MAGIC使用記

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ご注意2)(たぶん)計算値と実測値には差が出ます。参考程度にご利用下さい

表面磁束密度の計算

磁石の表面からXmm離れた位置の磁束密度を計算します。磁石の寸法とBr値を入力してから「計算」ボタンを押してください。Brの値は等方性Baフェライトは2000~2300程度、異方性Srフェライトは3800~4400程度です。

ガウスメータ(テスラメータ)の実測値と比較する場合には次の点にご注意下さい。

  • プローブの厚さ
    • プローブの磁気センサー(ホール素子)は内部に埋め込まれているため、プローブを磁石に密着して測定しても、若干の距離が生じ計算値よりも小さな値になります
    • どれぐらいの深さに埋め込まれているかは計測器メーカーによって異なります(例.電子磁気工業製T-1Hは0.5mm)
  • ホール素子の面積
    • プローブ内部の磁気センサーには丸形状や角形状があり、ある面積を持っており測定する磁石の面積より充分小さい必要があります。
    • これもまた計測器メーカーによって異なります(例.電子磁気工業製T-H1は1.8mm×5.3mm)。

 

円柱形磁石encyu2

  • 外径φD(mm):
  • 厚さ L(mm):
  • 距離 X(mm):
  • Br(ガウス):

磁束密度(ガウス)

角柱形磁石kakucyu2

  • a(mm)
  • b(mm):
  • 厚さ L(mm):
  • 距離 X(mm):
  • Br(ガウス):

磁束密度(ガウス)

SI単位変換

SI単位と従来のCGS単位の変換

  • 磁束密度(テスラとガウス)
    (T) (G)
  • 磁界の強さ(アンペア毎メートルとエルステッド)
    (A/m) (Oe)
  • 磁気エネルギー積(キロジュール毎立方メートルとメガガウスエルステッド)
    (kJ/m3) (MGOe)

磁場解析ソフトELF/MAGIC使用記

2001年に株式会社エルフの磁場解析ソフト「ELF/MAGIC(MINI)」を購入しました。 今まではノートに書いたり頭の中で想像するだけだった磁力線が目で見えるというのは画期的なことです。 (正確に言えばソフトで描画されるのは磁力線ではなく、ある点での磁力ベクトルです)。 これまでに何度か当社のユーザーからの依頼で磁場解析を行いました。相対的な比較を行うのにかなり参考になっているようです。 なかなか難しくて、使いこなすところまでは行きませんが実例を挙げて使用記などを書いてみたいと思います。

例題1、リードスイッチに働く力を求めてみる

磁石とリードスイッチの位置関係は図1、図2の通り。リードスイッチの接点の中央に「2mm×2mmのマックスウェルの応力面」を設定し、そこに働く力を計算した。計算条件は下記の通り。

磁石

  • 材質:湿式異方性ストロンチウムフェライト
  • 残留磁束密度:3,950G
  • 保磁力:3000Oe
  • 寸法:5×5×11(容易磁化方向11mm)

リードスイッチ

  • 材質:Ni-Fe合金
  • 接点間距離:0.2mm

計算結果は「2.55グラム」と出ました。ちなみ同じ条件で、磁石の残留磁束密度を4200Gに変えると2.90グラムと計算されます。

図1:リードスイッチと磁石の位置関係

elf fig1

図2:図1をElfMagicで表示した図(クリックで拡大します)

elf fig2 thumb

図3:リードスイッチの接点付近の磁束密度のベクトル(クリックで拡大します)

elf fig3 thumb

図4:マックスウェルの応力面にはたらく力のベクトル(クリックで拡大します)

elf fig4 thumb

バリウムフェライト磁石の製造工程を写真でご紹介します

材料

zairyo

材料は酸化鉄と、酸化バリウムを化合した粉です

成型

seikei1

粉末成型機で圧力(1.5Ton/cm2)をかけてかたちにします。

seikei2

焼結

syoketu

1200度で焼結します。そのとき12~13%ほど収縮します

着磁

cyakuji

電磁石で磁力を入れます

検査

kensa

設備

  • 連続式トンネル炉2基(36kW・40kW)
  • 自動式成型用プレス
    • 15ton-1台
    • 6ton-4台
    • 3ton-5台
    • 2ton-3台
    • 1ton-2台
  • 着磁電源
    • セレン整流式
    • オイルコンデンサー式
  • 磁束計、ガウスメーター
  • バレル(回転式、振動式、流動層式)
  • 超音波洗浄機
  • 旋盤、ボール盤
  • フォークリフト(1.5ton)
  • センターレス研磨機
  • 丸目機
  • スライサー

等方性Baフェライト異方性Srフェライト| 温度特性について異方性と等方性

等方性バリウムフェライト-BAROX

フェライト磁石のいちばん基本的な磁石です。粉末成型プレス機で成型したものを1200度で焼結して作ります。円筒型、角型、リング型等の金型がそろっています。着磁、極表示はご指定下さい。平面研磨、外周研磨可能。

寸法一覧表

円筒形・角形磁石の代表的な寸法の一覧表を作りました。

製造可能寸法

  • 断面積が3cm2程度まで
  • 円筒型:外径φ2~φ20mm
  • 角型:1辺が30mm程度
  • リング型:外径 ~φ20、内径 φ3~

寸法公差

  • 未加工の場合20mmまでは±0.2、それ以上は±1%
  • 研磨加工の場合±0.05程度

磁気特性

  • 残留磁束密度(Br)200~240mT
  • 保磁力(HcB)  127.3~159.2kA/m
  • 保磁力(HcJ)  238.7~278.5kA/m
  • 最大エネルギー積(BHmax)7.2~9.5kJ/m3

異方性ストロンチウムフェライト

(株)トーキン、TDK(株)、日立金属(株)製の材料をダイヤモンド工具で切断・研磨等おこない各種寸法に仕上げます。着磁、極表示はご指定下さい。

製造可能寸法

  • 角型:1辺2mm程度以上
  • 円筒型:外径φ2~φ13

寸法公差

  • 角型:20mmまでは±0.1、それ以上は±1%
  • 円筒型:φ10以下は±0.03、それ以上は±0.05

フェライト磁石の温度特性について

  1. キューリー点(磁力が無くなる温度)は460℃。
  2. 温度係数(可逆減磁)は-0.2%/℃。※温度が1℃上がると磁力(表面磁束密度)が0.2%下がります。温度が元に戻れば、磁力も戻ります
  3. 低温による不可逆減磁。製品の寸法、磁化方向によっては不可逆減磁を考慮に入れる必要があります。

異方性と等方性について

同じ材料でより強い磁石を、という要求のもと「異方性」磁石が開発されました。以下に異方性と等方性磁石の違いを簡単に説明します。

まず同じ形状の立方体磁石があるとします。異方性磁石は容易磁化方向が一つあります。この方向を目視で判別するのは困難です。等方性磁石はどの方向でも磁気的に等価です。

異方性磁石anisotropic と、等方性磁石isotropic

この磁石を次の図のようにいろいろな方向に向け、固定して外部磁界をかけて着磁します。

magnetize

1)異方性磁石は容易磁化方向には磁力が入りやすい magnet1

2)容易磁化方向以外にはほとんど磁力が入らない magnet2

3)および4)の等方性はどの方向でも磁力が入る magnet3 magnet4

図中の数字はフェライト磁石における磁力の強さを相対的に表現したものです

会社の沿革

昭和33年6月
資本金500万円にて会社登記設立。
昭和33年8月
東京都大田区に工場を建設し、フェライト磁石の製造、販売を開始しました。当社の磁石は、当時、科学技術庁金属材料研究所・技師・山川和郎博士のご指導により完成した製品です。(日本特許:第27181号)
昭和36年9月
需要の増加に伴い、設備の増強が必要となり、現在地の横浜市大倉山に土地を求めて新工場の建設に着手しました。
昭和37年1月
新工場が完成し、生産設備類も増設完了し、操業を開始しました。
昭和41年1月
当社の開発による、『磁気プレス』にて異方性フェライトの製造を開始しました。(日本特許:第308120号・308121号)
昭和42年5月
オランダのフィリップス白熱電球(株)と技術援助契約を締結して更に一層の良品質で低廉な磁石の製造を始めました。
昭和55年1月
磁石の切断・研磨等の加工品の需要が増加し、外注への依存のみでは、量・品質の管理が不充分な為、工場内に加工機械を設備して、併せて「加工部」を設けました。
昭和56年6月
横浜工場も建築後、20年経過し事務所も含め老朽化し、手狭くなってきた為、全面的な増改築に着手しました。
昭和56年12月
工場・事務所・社宅並びに「加工部」が鉄骨・コンクリート造りで完工し、生産ラインの増産・合理化が実行されました。
昭和57年5月
「加工部」を有限会社京浜加工として、設立し、機械設備を増強し加工能力の向上をはかりました。
昭和60年4月
着磁・検査設備を増設し、出荷量の増加に努めました。
昭和62年8月
希土類磁石の加工・着磁・脱磁の為、スライシングマシンを増設、高容量のオイルコンデンサー着脱磁機及びコイルを新設しました。
平成2年4月
有限会社京浜加工に設備増設、作業場を拡張しました。
平成3年2月
有限会社京浜加工に両頭平面研削盤を設備しました。
平成4年8月
電気炉の自動化をはかり、夜間は、無人操業としました。
平成5年8月
事務室を改装、検査室を改装と共に増築しました。
平成6年1月
アキシャル型ガウスメーターを購入し、磁力測定の範囲を強化しました。
平成7年12月
商法改正により増資し、新資本金1,000万円となりました。
平成8年4月
需要増加の為、成型用プレスを増設しました。
平成19年
磁石とセラミックを同時に成形するためのプレスを開発しました。