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希土類磁石

1984
  • Karl J. Strnat (SmCo)
  • Masato Sagawa (NdFeB)
  • John Croat (NdFeB)
固体物理学実験室での希土類磁石のテスト。.

(画像はイメージです)

希土類 磁石は、合金から作られた強力な永久磁石です。 希土類元素1970年代から1980年代にかけて開発された最も一般的なタイプは、ネオジム磁石(NdFeB)とサマリウムコバルト磁石(SmCo)です。これらは製造されている永久磁石の中で最も強力なタイプであり、フェライト磁石やアルニコ磁石よりもはるかに強力な磁場を発生させ、多くの分野で小型化と性能向上を可能にしています。 テクノロジー. Note: the term ‘rare-earth element’ is a historical misnomer. These elements are not exceptionally rare in the Earth’s crust. Cerium, the most abundant, is the 25th most abundant element, similar to copper. Even the least abundant stable 希土類, lutetium, is nearly 200 times more common than gold. The ‘rare’ label arose because they were difficult to separate.

The exceptional strength of rare-earth magnets stems from their unique crystalline structure and the properties of the rare-earth elements. The lanthanide elements, such as neodymium and samarium, possess high magnetic anisotropy. This means their crystal lattice has a preferred axis of magnetization, making it very difficult to change the direction of their magnetic moments once aligned. This property leads to a very high coercivity (resistance to demagnetization). The transition metals in the alloy, like iron or cobalt, contribute a very high magnetic saturation, meaning they can sustain a very strong magnetic field. The combination of high coercivity and high magnetic saturation results in a very high maximum energy product ([latex](BH)_{max}[/latex]), which is the primary figure of merit for permanent magnets.

サマリウムコバルト磁石は1970年代初頭に初めて開発され、キュリー温度が高いため高温用途に適しています。1984年にゼネラルモーターズと住友特殊金属がそれぞれ独自に開発したネオジム磁石は、さらに強力ですがキュリー温度は低く、現代の合金によって改善されています。希土類磁石の開発は材料科学における画期的な進歩であり、これまで実用的ではなかった小型軽量で高出力の電気モーター、発電機、その他の機器の製造を可能にしました。

UNESCO Nomenclature: 2211
固体物理学

タイプ

物理デバイス

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 希土類元素の発見
  • 粉末冶金および焼結技術の開発
  • 強磁性と磁気異方性の理解
  • アルニコ磁石とフェライト磁石の開発

アプリケーション

  • ハードディスクドライブ(ボイスコイルモーター)
  • 電気自動車用モーター
  • 風力タービン発電機
  • ヘッドホンとスピーカー
  • MRIスキャナー
  • コードレス工具
  • マグネット式の留め具と玩具

特許:

  • US4496395
  • US4770723

潜在的なイノベーションのアイデア

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Related to: rare-earth magnet, neodymium magnet, ndfeb, samarium-cobalt, smco, permanent magnet, coercivity, magnetic anisotropy, energy product, materials science.

歴史的背景

希土類磁石

1980
1980
1980
1984
1985
1986
1990
1975
1980
1980
1980
1984
1986
1986
1991

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

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