JPH10340809A

JPH10340809A - 磁気回路

Info

Publication number: JPH10340809A
Application number: JP16344097A
Authority: JP
Inventors: Masato Sagawa; 眞人佐川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】永久磁石又は電磁石からなる磁束発生源２
０と、該磁束発生源からの磁束の磁路を形成する磁心材
料２３、２４と、空隙ｇとを有する磁気回路であって、
磁心材料の一部又は全部が、高い結晶磁気異方性を有す
る化合物の結晶粒を含む高異方性磁心材料からなるとと
もに、前記化合物の結晶粒の磁化容易方向が、所望の方
向に配向されており、且つ、前記磁心材料が、低保磁力
であるものである。【効果】永久磁石や電磁石の磁束発生源から発生する磁
束を、空隙の方に導くことができ、それにより、空隙以
外のところからの磁束の漏れを少なくすることができる
ので、空隙に、より強い、均一な磁界を発生させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石又は電磁
石からなる磁束発生源と、該磁束発生源からの磁束の磁
路を形成する磁心材料と、該磁心材料間に形成された空
隙とを有する磁気回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上述した磁心材料として、Ｆｅや
Ｆｅ合金を使用した磁気回路が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、磁心材料として
使用されているＦｅやＦｅ合金は、磁気的に等方的、即
ち、磁化のされ方に、実質的に方向性がない。そのた
め、磁心材料内で磁力線が所望の方向に向かず、図９に
模式図的に示されているように、ＦｅやＦｅ合金（以
下、Ｆｅ合金とは、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｃｏ等、従来の
軟磁性磁心材料としての合金をいう。）からなる磁心材
料１、２の両端間に形成される空隙ｇに発生する、図示
されていない永久磁石又は電磁石からなる磁束発生源か
らの磁束が、空隙ｇ以外のところに漏れて、空隙に、強
い磁界を発生させることができない等の問題がある。

【０００４】例えば、図１０に示されているスピーカー
においては、側断面形状が略Ｕ字状の第１ヨーク３と、
磁束発生源としての永久磁石４の上端に取着された第２
ヨーク５と空隙ｇからなる磁気回路において、空隙にで
きるだけ強い磁界を発生させることが、スピーカーの高
性能化や小型化等にとって重要であるが、第１ヨーク３
及び第２ヨーク５の材料として、従来のような磁気的に
等方的な磁心材料を使用すると、上述したように、空隙
ｇ以外の所に磁束が漏れて、空隙ｇに発生する磁界が弱
くなる。なお、６は、空隙ｇに配置されたコーン紙（振
動板）７に取着された、電流の変化に応じて振動する可
動コイルである。

【０００５】図１１には、核磁気共鳴画像診断装置に使
用される磁気回路が示されている。この場合にも、枠状
の第１ヨーク８に対峙して配設された、磁束発生源とし
ての永久磁石９、１０の先端部に取着された第２ヨーク
１１、１２間に形成される空隙ｇに、できるだけ強い、
しかも、均一な磁界を発生させることが重要であるが、
従来のような磁気的に等方的な磁心材料を使用すると、
模式図的に矢印で示されているように、空隙ｇ以外のと
ころから磁束が漏れてしまい、空隙ｇに発生する磁界が
弱くなるとともに、空隙ｇの磁束密度が不均一になる。

【０００６】図１２には、磁気測定装置等に使用される
磁気回路が示されている。この場合にも、磁束発生源と
しての電磁石を構成する、周囲にコイル１３ａ、１４ａ
が巻回された鉄心１３、１４の先端部の円錐台状のポー
ルピース１３ｂ、１４ｂ間に形成される空隙ｇに、でき
るだけ強い磁界を発生させることが重要である。ポール
ピース１３ｂ、１４ｂを円錐台状に形成してあるのは、
鉄心１３、１４から空隙ｇに向かう磁束を、このポール
ピース１３ｂ、１４ｂで絞り込み、空隙ｇに発生する磁
界を強めるためである。しかし、ポールピース１３ｂ、
１４ｂの材料として、従来のような磁気的に等方的な磁
心材料を使用すると、空隙ｇ以外のところ、特に、円錐
台状のポールピース１３ｂ、１４ｂの側面から多量に、
磁束が漏れてしまい、円錐台状のポールピース１３ｂ、
１４ｂの磁束を絞る効果を余り大きくすることができ
ず、そして、多量の磁束の漏れのため、磁気回路の効率
（発生する磁束量に対する、空隙に発生する磁束量）が
大幅に低下するという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、上述した従来の磁気回路
が有する課題を解決し、空隙に、強い磁界を発生させる
ことができる磁気回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するために、第１には、永久磁石又は電磁石から
なる磁束発生源と、該磁束発生源からの磁束の磁路を形
成する磁心材料と、空隙とを有する磁気回路であって、
前記磁心材料の一部又は全部が、高い結晶磁気異方性を
有する化合物の結晶粒を含む高異方性磁心材料からなる
とともに、前記化合物の結晶粒の磁化容易方向が、所望
の方向に配向されており、且つ、前記磁心材料が、低保
磁力であるものであり、第２には、上記磁心材料に、高
い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶粒に加えて、Ｆ
ｅ及び／又はＦｅ合金の結晶粒が含まれているものであ
り、第３には、上記高い結晶磁気異方性を有する化合物
が、面内磁気異方性を有するものであり、第４には、上
記高い結晶磁気異方性を有する化合物が、一軸磁気異方
性を有するものである。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する
が、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定
されるものではない。

【００１０】ある種の磁性体は、その単結晶或いは結晶
粒の磁化曲線を測定すると、結晶方向によって、磁化さ
れやすさに、相違があることが知られている。例えば、
正方晶又は六方晶等の結晶において、ｃ軸方向に、磁界
を印加した場合には、磁化されやすく、ｃ軸と垂直な面
内の方向に、磁界を印加した場合には、磁化されにくい
という、所謂、一軸磁気異方性の大きな磁性体や、同じ
く、正方晶又は六方晶等の結晶において、ｃ軸方向に、
磁界を印加した場合には、磁化されにくく、ｃ軸に垂直
な面内に磁界を印加した場合には、磁化されやすいとい
う、所謂、面内磁気異方性の大きな磁性体が知られてい
る。なお、磁化されやすい方向を磁化容易方向といい、
磁化されにくい方向を磁化困難方向という。

【００１１】上述した磁気異方性について、化合物の結
晶粒の集合体の模式図である図１を用いて、より具体的
に説明する。この集合体は直方体の形状で、その上下面
及び側面を、図示のようにＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓ面とする。図
１に示されているように、一軸磁気異方性の大きな結晶
粒ｓのｃ軸を、矢印で示されているように、Ｐ、Ｑ面に
垂直になるように揃えると、磁束は、これらの面に垂直
な方向には、極めて通りやすく、また、これらＰ、Ｑ面
に平行な方向は、どの方向にも、極めて通りにくい。ま
た、面内磁気異方性の大きな結晶粒ｓのｃ軸を、図１に
示されているように、一方向に揃えた場合には、磁束
は、Ｐ、Ｑ面に垂直な方向には、極めて通りにくく、ま
た、これらの面に平行な方向は、どちらの方向でも、磁
束は、極めて通りやすい。

【００１２】上述した一軸磁気異方性或いは面内磁気異
方性の大きな化合物としては、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ、Ｒ₂Ｆｅ
₁₇Ｎ₃、Ｒ₂Ｆｅ₁₁Ｔｉ，ＲＦｅ₁₁Ｖ，ＲＦｅ₁₁Ｔｉ
Ｎ，Ｒ₂（Ｆｅ_1-xＣｏ_x）₁₇等がある。これらは、希
土類（Ｒ）の種類（１７種）によって、室温で一軸磁気
異方性を示す場合と、面内磁気異方性を示す場合とがあ
る。例えば、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂの化合物においては、Ｒ＝Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｄｙのとき一軸磁気異方性を示し、ま
た、Ｒ＝Ｓｍのとき面内磁気異方性を示す。また、Ｒ₂
Ｆｅ₁₇Ｎ₃の化合物においては、Ｒ＝Ｐｒ，Ｎｄのとき
面内磁気異方性を示し、また、Ｒ＝Ｓｍのとき一軸磁気
異方性を示す。

【００１３】即ち、一軸磁気異方性を示す化合物として
は、Ｐｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，Ｎｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，Ｔｂ₂Ｆｅ
₁₄Ｂ，Ｄｙ₂Ｆｅ₁₄Ｂ_,Ｓｍ₂Ｆｅ₁₇Ｎ_{3 ,}Ｓｍ₂（Ｆ
ｅ_1-xＣｏ_x）₁₇等があり、また、面内磁気異方性を示
す金属間化合物としては、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₄Ｂ，Ｎｄ₂Ｆｅ
₁₇Ｎ₃，Ｐｒ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃，Ｄｙ₂Ｆｅ₁₇Ｎ₃，Ｔｂ₂
Ｆｅ₁₇Ｎ₃，Ｎｄ₂（Ｆｅ_1-xＣｏ_x）₁₇，Ｐｒ₂（Ｆ
ｅ_1-xＣｏ_x）₁₇，ＮｄＦｅ₁₁Ｖ，ＮｄＦｅ₁₁Ｔｉ，Ｐ
ｒＦｅ₁₁Ｖ，ＰｒＦｅ₁₁Ｔｉ等がある。本発明の磁気回
路に使用される磁心材料では、これらの高い結晶磁気異
方性を有する化合物の結晶粒を含む。ここで、高い結晶
磁気異方性とは、異方性磁界（Ｈａ）で、その結晶磁気
異方性を表したとき、異方性磁界（Ｈａ）が、２０ｋＯ
ｅ以上、望ましくは、３０ｋＯｅ以上の化合物をいう。

【００１４】高い結晶磁気異方性を持つ、上記希土類化
合物の中で、一軸磁気異方性を有する化合物は、高い保
磁力を持たせることができるので、高性能永久磁石とし
て大量に使われている。しかし、面内磁気異方性を有す
る化合物は、永久磁石としての保磁力を与えることが不
可能なので、永久磁石には使われず、また、他のどのよ
うな分野においても、面内磁気異方性を有する化合物
が、工業製品として使われた例は、全く無いといってよ
い。

【００１５】本発明は、一軸磁気異方性と面内磁気異方
性の両方の種類の化合物を、永久磁石材料とは逆の、低
保磁力が要求される磁心材料への応用を提案する、即
ち、これらの高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶
粒を含み、その結晶磁気異方性の効果により、磁性体全
体として、磁化容易方向と磁化困難方向を持ち、その磁
化容易方向と磁化困難方向における磁化の差が大きい磁
性体を、永久磁石又は電磁石からなる磁束発生源と、該
磁束発生源からの磁束の磁路を形成する磁心材料と、空
隙とを有する磁気回路の磁心材料として利用することを
提案する。そして、本発明の磁気回路に使用される磁心
材料は、該磁心材料を構成する高い結晶磁気異方性を有
する化合物の結晶粒を、磁束が、上記空隙以外のところ
から漏れないように、所望の方向に配向したことを特徴
とするものである。

【００１６】先ず最初に、本発明の磁気回路に使用され
る磁心材料の特徴ある構成としての磁化容易方向と磁化
困難方向における磁化の差が大きいという点について説
明する。なお、磁化容易方向と磁化困難方向は、一般
に、上述の高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶粒
について定義されるものであるが、以下に述べる磁化容
易方向と磁化困難方向は、これら化合物の結晶粒を含む
磁性体全体としての磁気的性質に関するものでもある。
また、高異方性磁心材料とは、これら磁性体全体として
の磁化容易方向と磁化困難方向の磁化のされ方に大きい
差がある磁心材料をいう。

【００１７】磁気異方性を有する磁性体の磁化容易方向
と磁化困難方向における磁化曲線は、一例として、図２
に示されているようになる。即ち、磁化容易方向、即
ち、磁束の通りやすい方向に磁界を印加した場合には、
図２の磁化曲線（ａ）に示されているように、飽和磁化
（Ｉｓ）まで、略垂直に立ち上がっているが、磁化困難
方向に磁界を印加した場合には、磁化曲線は、（ｂ）に
示されているように、飽和磁化（Ｉｓ）までの立ち上が
りの勾配が緩やかである。

【００１８】本発明の磁気回路に使用される磁心材料と
しての磁性体は、磁化困難方向に磁界を印加した場合の
磁化曲線における、飽和磁化（Ｉｓ）までの立ち上がり
勾配が、磁化容易方向に磁界を印加した場合の磁化曲線
における、飽和磁化（Ｉｓ）までの立ち上がり勾配に比
べて、極めて、緩やかであることが重要である。本発明
においては、この勾配の差を表す指標として、磁界が５
ｋＯｅのときに測定される、磁化容易方向の磁化の大き
さ（Ｉｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）との
比を用いた。そして、本発明の磁気回路に使用される磁
心材料においては、磁化容易方向の磁化の大きさ（Ｉ
ｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）との比（Ｉ
ｅ／Ｉｄ）（なお、この比を、以下では、磁気異方性の
比という。）が、２以上であることが好ましい。この条
件を、本発明の磁気回路に使用される磁心材料の磁気異
方性に関する基準に選んだ理由は、これまで使われた磁
心材料の中で、５ｋＯｅもの高磁界で、これほど大きい
磁化の異方性、即ち、大きい磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉ
ｄ）を示す材料は前例が無く、方向性硅素鋼板や積層鋼
板等、磁気的な異方性を持つことが知られている磁心材
料でも、上記の基準と比べると、はるかに、磁気異方性
が小さいからである。５ｋＯｅという高磁界を印加する
と、従来の磁心材料では、印加方向がどんな方向でも、
磁心材料が測定方向に細長ければ（反磁界係数が小さけ
れば）、磁化は、かなり飽和に近くなる。５ｋＯｅとい
う高磁界は、磁気的な異方性に関して、本発明の磁気回
路に使用される磁心材料を、従来のものと区別するため
の測定磁界として最適である。

【００１９】上述したように、磁化容易方向の磁化の大
きさ（Ｉｅ）と磁化困難方向の磁化の大きさ（Ｉｄ）と
の比（Ｉｅ／Ｉｄ）を、２以上とすることにより、磁心
材料を通過する磁束が、磁化容易方向から外れることが
少なくなり、この性質をうまく利用して、即ち、磁心材
料中において、これら磁化容易方向と磁化困難方向を、
目的に応じて、所望の方向に制御することにより、磁束
発生源としての永久磁石や電磁石から発生する磁束を有
効に利用し、そして、それにより、空隙以外のところか
らの磁束の漏れを防止することができる。（Ｉｅ／Ｉ
ｄ）の比が、更に大きくなると、磁束の所望の方向から
の曲がりが少なくなり、よい磁心材料になる。なお、比
（Ｉｅ／Ｉｄ）が、２以上であることを判定するための
磁化測定においては、試料の形状に起因する反磁界を補
正した磁化曲線によらなければならない。

【００２０】本発明においては、磁気回路において、ヨ
ーク等に、飽和磁化が大きく、且つ、磁気的にソフトな
（即ち、保磁力が小さい）高異方性磁心材料を使うこと
を提案する。即ち、保磁力を、２ｋＯｅ以下、好ましく
は、１ｋＯｅ以下としたものである。保磁力を、２ｋＯ
ｅ以下とした場合には、最初に、本発明の磁気回路に使
用される磁心材料からなるヨーク等が、該ヨーク等が組
み込まれた装置中に装備されている電磁石や永久磁石に
より磁化された後に、使用中又は分解修理中に、何らか
の理由により、望ましくない方向に磁化されてしまって
も、ヨーク等が組み込まれた装置中に装備されている電
磁石や永久磁石からの磁束により、正常な方向に再磁化
されるので、装置が異常動作等を起こすことなく、常
に、正常に動作することになる。保磁力（ｉＨｃ）が、
２ｋＯｅを越えると、一旦、減磁されたり、正常方向と
異なる方向に磁化されてしまったとき、磁化の可逆性が
失われ、正常な方向に磁化するためには、装置中に装備
された電磁石や永久磁石からの磁界では磁化力不足で、
別に用意されたパルス磁界源等による強力な着磁が必要
となる。これは実用的ではない。保磁力を、１ｋＯｅ以
下とすることにより、磁化の可逆性は、更に高まり、上
述の中途半端な保磁力を持つ磁心材料を、ヨーク等に使
うことにより起こり得る種々の問題が、全くなくなる。
磁心材料と共に装備される永久磁石や電磁石の磁界強度
が低い用途に対しては、保磁力が１ｋＯｅ以下の方が望
ましい。

【００２１】本発明の磁気回路に使用される磁心材料
は、磁心材料を構成する高い結晶磁気異方性を有する結
晶粒の磁化容易方向が、磁気回路内において所望の方向
に配向されていることを特徴としている。所望の方向と
は、空隙における磁束密度を高めるために、磁心中にお
ける磁束の流れの方向として望ましい方向であり、図
６、図７及び図８において例示されている。即ち、図６
のヨーク２３及び２４、図７の第２ヨーク１１、１２、
更に、図８のポールピース１３ｂと１４ｂにおいて、平
行線或いは収束線として描かれている方向が所望の方向
である。

【００２２】上述した一軸磁気異方性の磁心材料は、一
軸磁気異方性を有する化合物の結晶粒を含む粉末に、希
望する方向に制御された磁界を印加して、その磁界の方
向にｃ軸を配向させることにより得られる。この磁界配
向法により、ｃ軸方向が所望の方向に配向された粉末
を、プレスで圧縮成形して圧粉体を成形した後に、粉末
に、予め混ぜておいた樹脂をキュアしたり、或いは、プ
レスして圧縮成形した圧粉体を焼結して、一軸磁気異方
性を有する磁心材料を製造することができる。上記の磁
界の印加方向が、一軸磁気異方性を有する磁心材料の磁
化容易方向、即ち、磁束の通りやすい方向になる。

【００２３】永久磁石材料の製法と異なる点は、本発明
の磁気回路に使用される磁心材料では、結晶粒が、永久
磁石材料の場合よりはるかに大きいことである。永久磁
石材料では、普通の冷却速度で鋳造された合金やストリ
ップキャストと呼ばれる中程度の冷却速度で鋳造された
合金の粉末を使うときは、粉末の粒径を２〜４μｍと微
細にしたり、超急冷法により、合金組織を、極めて微細
にする必要がある（この場合には、粉末の粒径は大きく
てもよい。）。本発明の磁気回路に使用される磁心材料
には、普通又は中程度の冷却速度で鋳造された合金か
ら、１０μｍ以上、更には、２０〜３０μｍ以上の大粒
径の粉末を作製して、樹脂ボンド磁心材料や焼結磁心材
料が作られる。このように、大きい粒径の粉末を使うこ
とにより、保磁力（ｉＨｃ）が２ｋＯｅ以下、更には、
１ｋＯｅ以下の磁心材料が、容易に得られる。

【００２４】また、面内磁気異方性の磁心材料の場合
は、面内磁気異方性を有する化合物の結晶粒を含む粉末
に、回転磁界を作用させることにより、回転磁界の回転
軸の方向にｃ軸が配向する。こうして、回転軸に対して
垂直な面が、磁化しやすい面になるように、粉末を配向
させた後、プレスで圧縮成形して圧粉体を成形し、粉末
に、予め混ぜておいた樹脂をキュアしたり、或いは、プ
レスして圧縮成形した圧粉体を焼結して、面内磁気異方
性を有する磁心材料を製造することができる。上記の回
転磁界の回転軸に対して垂直な面が、磁心材料の磁化容
易方向、即ち、磁束の通りやすい面になる。面内異方性
の場合にも、粒径が１０μｍ以上、更には、２０〜３０
μｍ以上の粉末が使われる。面内異方性の場合には、粒
径は１０μｍ以下であっても、保磁力が小さい磁心材料
が作られる。一軸磁気異方性の場合も、面内磁気異方性
の場合も、低保磁力化のためには、高磁気異方性の化合
物の結晶粒だけでなく、ＦｅやＦｅ合金の結晶粒を含む
方が良い。特に、ＦｅやＦｅ合金は、飽和磁化が大きい
ので、これらの結晶粒を含むことは、飽和磁化を大きく
するためにも有利である。

【００２５】一般に、面内異方性を有する化合物によ
り、本発明の磁気回路に使用される磁心材料を作った方
が、一軸異方性を有する化合物によるよりも、製造条件
が同じであれば、保磁力を小さくできる。保磁力が小さ
いことが重要な用途には、面内異方性を持つ化合物を使
用して磁心材料が作られる。磁界による粉末の配向とい
う観点からは、一軸異方性の化合物の配向が、面内異方
性の化合物の回転磁界による配向よりも配向装置が簡単
になるという利点がある。

【００２６】また、所望する方向に配向された磁気異方
性を有する磁心材料を、熱間圧延加工法により製造する
こともできる。例えば、図３に示されているように、Ｒ
₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の板材ｗ１を、７００°Ｃ以上の
高温で、一対のローラー１５、１６間で圧延加工する
と、ローラー１５、１６により、寸法が収縮した方向と
平行に、即ち、図３に矢印で示した上下方向に、Ｒ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂの結晶粒のｃ軸が配向した磁気異方性を有する磁
心材料が製造できる。熱間押し出し法によっても、同様
に、ｃ軸方向が配向した磁心材料が製造できる。この場
合も、押し出し加工により、寸法が収縮すると、その収
縮方向に平行にｃ軸が配向することになる。

【００２７】更に、磁気異方性を有する磁心材料を、図
４に示されているような熱間ダイアプセット法により製
造することもできる。例えば、７００°Ｃ以上の高温に
加熱されたＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の塊ｗ２を、筒状の
ダイ１７に挿着された下パンチ１８上に載置し、次い
で、ダイ１７に挿入された上パンチ１９と下パンチ１８
との間で、上記の無配向のＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金の塊
ｗ２を圧縮すると、寸法が収縮した方向と平行に、即
ち、下パンチ１８と上パンチ１９の移動方向に、Ｒ₂Ｆ
ｅ₁₄Ｂの結晶粒のｃ軸が配向した磁気異方性を有する磁
心材料が製造できる。

【００２８】上述した熱間加工法は、永久磁石材料の製
法としても知られている。永久磁石を製造するときは、
高保磁力にするために、加工時の温度を余り高くでき
ず、最適温度に厳しく制御されなくてはならない。本発
明の磁気回路に使用される磁心材料は、保磁力（ｉＨ
ｃ）が２ｋＯｅ以下、更には、１ｋＯｅ以下であること
が好ましいので、加工時の温度は、かなり高温で、加工
しやすい温度が選ばれる。また、組成的には、Ｒ₂Ｆｅ
₁₄Ｂの化合物だけでなく、ＦｅやＦｅ合金の結晶粒を含
むように調整される。また、面内異方性を有する化合
物、例えば、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₄Ｂを含む合金を使用すること
により、ＦｅやＦｅ合金の結晶粒を含む場合でも、これ
らの結晶粒を含まない場合でも、低保磁力の磁心材料が
作られる。

【００２９】これらの加工法により、合金塊に含まれて
いるＲ₂Ｆｅ₁₄Ｂのｃ軸方向を、目的に合わせて所望の
方向に揃えることができる。Ｒの選択により、化合物
が、Ｒ₂Ｆｅ₁₄Ｂ等の一軸異方性を示す化合物の場合に
は、上述のｃ軸が配向された方向に磁化容易方向が向け
られる。また、Ｓｍ₂Ｆｅ₁₄Ｂ等の面内異方性を有する
化合物の場合には、ｃ軸方向に垂直な面が、磁化容易方
向となり、ｃ軸方向は、磁化困難方向になる。

【００３０】本発明の磁気回路に使用される磁気異方性
を有する磁心材料は、図１に示されているように、実質
的に、磁気異方性を有する化合物の結晶粒ｓのみからな
る場合と、図５に模式図的に示すように、磁気異方性を
有する化合物の結晶粒ｓと、Ｆｅ又は／及びＦｅ合金の
混合物からなる場合がある。特に高い磁気異方性が要求
される場合には、磁気異方性を有する化合物の結晶粒の
みからなる磁心材料が使用される。また、磁気異方性
は、若干低下しても、高い飽和磁化が重視される場合に
は、磁気異方性を有する化合物の結晶粒と、Ｆｅ又は／
及びＦｅ合金の結晶粒の混合物からなる磁心材料が使用
される。

【００３１】磁気異方性を有する化合物の結晶粒と、Ｆ
ｅやＦｅ合金の結晶粒が、微細に均一に分散している
と、ＦｅやＦｅ合金の磁化のされ方は、等方的でも、配
向された高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶粒の
磁化の影響を受けて、ＦｅやＦｅ合金の結晶粒の磁化も
方向性を持つことになる。ＦｅやＦｅ合金の磁化の大き
さは、化合物の磁化の大きさより大きいので、このよう
な混合物からなる磁心材料は、磁気異方性を有する化合
物だけからなる磁心材料に比べて、飽和磁化の大きさが
大きく、磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）は、少し小さい
磁心材料になる。飽和磁化の大きさが大きいことが重要
で、磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）は、中程度でよい用
途には、このような混合物の磁心材料が使われる。

【００３２】磁心材料の磁気異方性の比（Ｉｅ／Ｉｄ）
に影響する因子は、次の３つである。（１）化合物の異
方性磁界の大きさ、（２）化合物の結晶粒の配向度、
（３）Ｆｅ及び／又はＦｅ合金結晶粒と化合物の結晶粒
の磁性体全体の中での含有体積比。上記の（１）異方性
磁界が大きいほど、（２）配向度が大きいほど、そし
て、（３）Ｆｅ及び／又はＦｅ合金の結晶粒の含有量が
小さいほど、磁性体全体としての磁気異方性の比（Ｉｅ
／Ｉｄ）は大きくなる。これらの因子は、用途に応じて
調整され使用に供される。

【００３３】次に、上述した磁心材料を、上述したスピ
ーカー、核磁気共鳴画像診断装置の磁気回路及び磁気測
定装置の磁気回路に使用した実施例について説明する。

【００３４】図６に示されているスピーカーを構成す
る、磁束発生源としての円柱状の永久磁石２０の上下面
に、それぞれ、Ｆｅからなる円錐状の上部及び下部中間
部材２１、２２を、接着等により接合する。側断面形状
が略Ｕ字状の第１ヨーク２３の中程に形成された逆円錐
状の凹部２３ａに、下部中間部材２２を嵌合するととも
に、下部中間部材２２に第１ヨーク２３を接合する。ま
た、中程に上部中間部材２１が嵌合可能な、円錐状の凹
部２４ａを有する円盤状の第２ヨーク２４を、上部中間
部材２１に接合する。

【００３５】第２ヨーク２４には、図６において、上下
方向に、ｃ軸が配向された面内磁気異方性を有する磁心
材料が使用されているので、ｃ軸に対して垂直な方向、
即ち、図６において、水平方向が磁化容易方向であり、
上下方向が磁化困難方向となる。側断面形状が略Ｕ字状
の第１ヨーク２３の水平部２３ｂは、ｃ軸が上下方向に
配向された面内磁気異方性を有する磁心材料で形成され
ているので、ｃ軸に対して垂直な方向、即ち、図６にお
いて、水平方向が磁化容易方向であり、上下方向が磁化
困難方向となる。また、円筒状の垂直部２３ｃは、ｃ軸
が円筒の中心に向かう方向（ラジアル方向）に配向され
た面内磁気異方性を有する磁心材料で形成されているの
で、ｃ軸に対して垂直な方向、即ち、図６において、上
下方向が磁化容易方向であり、水平方向が磁化困難方向
となる。そして、水平部２３ｂの両端部の４５°に形成
された傾斜面と、垂直部２３ｃの下端部の４５°に形成
された傾斜面とが接着等により接合されている。更に、
垂直部２３ｃの上端部の４５°に形成された傾斜面に
は、ｃ軸が上下方向に配向された、従って、図６におい
て、水平方向が磁化容易方向で、上下方向が磁化困難方
向となる、断面形状が三角形状の面内磁気異方性を有す
る磁心材料からなるリング２３ｄが、接着等により接合
されている。そして、リング２３ｄと、水平状の第２ヨ
ーク２４の両端部間に空隙ｇが形成されている。

【００３６】空隙ｇを形成するブロック２３ｄと第２ヨ
ーク２４は、共に、水平方向が磁化容易方向であり、垂
直方向は、磁束が通りにくい磁化困難方向であるので、
永久磁石２０からの磁束は、空隙ｇ間に収束し、空隙ｇ
以外から漏れる磁束が非常に少なく、高性能のスピーカ
ーを実現することができる。なお、図６には、空隙ｇに
配置されるコーン紙（振動板）や可動コイルが省略され
ている。

【００３７】図７には、図１１に示されている公知の核
磁気共鳴画像診断装置の磁気回路の第２ヨーク１１、１
２として、ｃ軸が、上下方向に配向された、一軸磁気異
方性を有する磁心材料を使用した核磁気共鳴画像診断装
置の磁気回路が示されている。このように、第２ヨーク
１１、１２は、ｃ軸が、上下方向に配向されており、従
って、上下方向が磁化容易方向であるので、永久磁石
９、１０からの磁束が、第２ヨーク１１、１２の側面か
ら漏れることが少なくなり、空隙ｇにおける磁束密度を
大きく、均一に形成することができる。このように、本
発明の磁心材料からなる第２ヨーク１１、１２を使用す
ることにより、磁気回路の効率が増大し、磁気回路に使
用する永久磁石の量を減少することができ、磁気回路の
値段を下げることができる。

【００３８】図８には、図１２に示されている公知の磁
気測定装置等に使用する電磁石のポールピース１３ｂ、
１４ｂとして、ｃ軸が、空隙ｇの中心（０）方向に配向
された、一軸異方性を有する磁心材料を使用した電磁石
が示されている。このように、ｃ軸が、空隙ｇの中心
（０）方向に配向された磁心材料を、ポールピース１３
ｂ、１４ｂに使用したので、空隙ｇの中心（０）に向か
って、磁束が集中し、ポールピース１３ｂ、１４ｂの側
面からの磁束の漏れが減り、空隙ｇに高磁界が作られ、
小型で、高性能の磁気測定装置を実現することができ
る。

【００３９】これまでにも、磁束を所望の方向へ導くこ
とを目的として、ＦｅやＦｅ合金からなる針金を束ねた
もの、或いは、ＦｅやＦｅ合金の薄板を積層したもの
等、従来のＦｅやＦｅ合金による磁心材料により、磁性
体に異方性を与える試みはあっが、本発明の磁気回路に
使用される磁心材料のように、大きい磁気異方性の比
（Ｉｅ／Ｉｄ）を、５ｋＯｅもの高磁界で持たせること
ができなかった。本発明の磁心材料の多くの用途におい
ては、５ｋＯｅ又はそれ以上の磁界の中で、磁気異方性
の比（Ｉｅ／Ｉｄ）が十分大きいことが必要であり、こ
れらの用途において、従来の磁心材料を、本発明の磁気
回路に使用される磁心材料の代わりに使うことができな
い。

【００４０】先に述べたように、一軸磁気異方性を持つ
化合物は、永久磁石材料として使われているが、面内磁
気異方性を持つ化合物は、これまで全く用途が無かっ
た。本発明により、初めて、その用途が出現した。面内
磁気異方性を持つ化合物の結晶粒を含む本発明の磁心材
料は、低保磁力化が容易であることから、一軸磁気異方
性の磁心材料よりも有利な面もある。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明した構成を有してい
るので、以下に記載する効果を奏するものである。

【００４２】永久磁石や電磁石の磁束発生源から発生す
る磁束を、空隙の方に導くことができ、それにより、空
隙以外のところからの磁束の漏れを少なくすることがで
きるので、空隙に、より強い、均一な磁界を発生させる
ことができる。また、磁心材料が、低保磁力であるの
で、磁心材料の磁化の不可逆変化に起因する装置の誤動
作を防止することができる。

【００４３】Ｆｅ及び／又はＦｅ合金を混合させたの
で、高い磁気異方性と高い飽和磁化とを両立させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は化合物の結晶粒の集合体の模式図であ
る。

【図２】図２は磁心材料の磁化曲線である。

【図３】図３は面内磁気異方性を有する磁心材料を製造
するための熱間圧延加工装置の側面図である。

【図４】図４は面内磁気異方性を有する磁心材料を製造
するための熱間ダイアプセット装置の側断面図である。

【図５】図５は磁気異方性を有する結晶粒とＦｅとの混
合物からなる磁心材料の模式図である。

【図６】図６は本発明の磁気回路の一例としてのスピー
カーの磁気回路の側断面図である。

【図７】図７は本発明の磁気回路の一例としての核磁気
共鳴画像診断装置の磁気回路の側面図である。

【図８】図８は本発明の磁気回路の一例としての磁気測
定装置の磁気回路の側断面図である。

【図９】図９は従来の磁気回路の一部正面図である。

【図１０】図１０は従来の磁気回路の一例としてのスピ
ーカーの磁気回路の側断面図である。

【図１１】図１１は従来の磁気回路の一例としての核磁
気共鳴画像診断装置の磁気回路の側面図である。

【図１２】図１２は従来の磁気回路の一例としての磁気
測定装置の磁気回路の側断面図である。

【符号の説明】

ｇ・・・・・・・・・・・空隙ｓ・・・・・・・・・・・結晶粒ｗ１、ｗ２・・・・・・・素材２０・・・・・・・・・・永久磁石２３、２４・・・・・・・ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石又は電磁石からなる磁束発生源
と、該磁束発生源からの磁束の磁路を形成する磁心材料
と、空隙とを有する磁気回路であって、磁心材料の一部
又は全部が、高い結晶磁気異方性を有する化合物の結晶
粒を含む高異方性磁心材料からなるとともに、前記化合
物の結晶粒の磁化容易方向が、所望の方向に配向されて
おり、且つ、前記磁心材料が、低保磁力であることを特
徴とする磁気回路。
【請求項２】上記磁心材料に、高い結晶磁気異方性を有
する化合物の結晶粒に加えて、Ｆｅ及び／又はＦｅ合金
の結晶粒が含まれていることを特徴とする請求項１に記
載の磁気回路。
【請求項３】上記高い結晶磁気異方性を有する化合物
が、面内磁気異方性を有することを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の磁気回路。
【請求項４】上記高い結晶磁気異方性を有する化合物
が、一軸磁気異方性を有することを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の磁気回路。