永久磁石とは？仕組みやメリット・デメリットをかんたんに紹介

永久磁石は、一度十分に磁化すれば、その後は長期にわたって磁力を有するため、さまざまな製品に活用されています。

しかし、購入を検討している方の中には、まず永久磁石の基礎知識を知っておきたいという方も多いでしょう。
この記事では、永久磁石の特徴やほかの磁石との違い、メリット・デメリットについて詳しく解説します。永久磁石に興味がある方や購入をお考えの方は、ぜひ最後までご覧ください。

永久磁石とは？

自身が磁石の性質をもち、永久的に磁力を発生する磁石を永久磁石といいます。
その安定性の高さから、各種家電製品や発電機、医療機器などで利用されているほか、現在では風力発電でも使用されています。

まずは、永久磁石の仕組みやほかの磁石との違いについてみていきましょう。

永久磁石の仕組み

永久磁石は、鉄などの強磁性体を材料とし、外部からの影響を受けることなく磁力を長期間保てる磁石のことです。

たとえ砕けても、その破片ごとにそれぞれ新しいN極とS極を持ち、磁力を帯びます。

しかし、永久磁石は加工する前から磁力を有しているわけではありません。
磁気を帯びさせるためには、電流を流すことで、磁石となる素材を磁化させる必要があります。
一度電流を流すことで、内部の磁区が一定方向になり、永久磁石として使用できるようになるのです。

なお、磁化とは、磁石でなぞった針が磁石化するように、通常磁力をもたない金属が磁界内に置かれることで磁石の性質を示す現象のことをいいます。

永久磁石とその他の磁石の違い

磁石には、永久磁石と電磁石の2種類あります。

自ら磁力を持っている永久磁石と異なり、電磁石は、電流を流したときだけ一時的に磁力をもつもので、止めると磁力を失います。

以下に、それぞれの違いについて簡単にまとめました。

	永久磁石	電磁石
磁力を与える方法	一度の電力供給のみ	電力供給が常に必要
磁力の保持	熱や衝撃を加えない限り、永久的に磁力を保ち続ける	電流が流れている限り、磁力が発生する
使用場面	家電製品や自動車、音響機器や計測器など	工場などで使用される電磁クレーンや電気自動車、洗濯機など

永久磁石のメリット・デメリット

永久磁石は保磁力の強さから幅広く活用できるものの、温度による磁力の変化などの欠点もあります。
ここからは、永久磁石の具体的なメリット・デメリットについてわかりやすく解説します。

永久磁石のメリット

メリットとしては、以下の3つが挙げられます。

• 電力や電源供給なく使用可能
• 長期間強い磁力を維持できる
• 性能の安定性が高い

永久磁石は、自然の状態で常に磁力を保つことが最大の特徴です。
外部から電力を流す必要がないため、電力供給が困難な場所や屋外など場所を問わず使用できます。

また、長期間強い磁力を発揮できるうえ、磁気の安定性も高いことから、携帯電話からマグネットシートに至るまで幅広い分野で使用できる点も特徴です。
磁石の形状や製造方法などにより磁力を調整することもできるため、用途や目的にあわせて適したものを選びましょう。

永久磁石のデメリット

一方で、永久磁石には以下のようなデメリットもあります。

• 磁力の強さに限界がある
• 高音や強い振動に弱い
• 磁力の逆転が困難である

製造方法などにより磁力を調整できるといっても、素材によってその力には限界があります。そのため、大きな磁力が求められる場面では、電磁石などを用いると良いでしょう。

また、常に一定の磁力を発せられるというわけではなく、高温や強い振動にさらされると磁力が低下する場合があります。
磁極の向きを逆転させることも難しいため、こうしたデメリットも考慮しながら、永久磁石の効果的な利用を目指しましょう。

永久磁石の種類

永久磁石は1種類だけではなく、使用する原材料によってネオジム磁石やフェライト磁石、アルニコ磁石などに分類されます。

• ネオジム磁石

ネオジム磁石は、レアアース磁石の1つです。
鉄やボロン、ネオジムといった元素から生み出されたもので、現在最も強い磁力を有する永久磁石として知られています。
なお、使用可能温度は約80℃で、これ以上の高温の環境では磁力が下がる特性もあります。
主な用途としては、パソコンや携帯電話、スピーカーや電動モーターなどが挙げられます。

• フェライト磁石

フェライト磁石は、酸化鉄を主な原料とした、世界中で最も使用されている永久磁石です。
磁気は弱いものの、比較的磁気性が安定しており、耐食性や耐摩耗性にも優れています。また、耐熱温度が高く、約300℃まで使用可能なのが特徴です。
材料費やコストが比較的安く、音響機器や電子機器、玩具や汎用モーターなどさまざまな用途で使用されています。

• アルニコ磁石

アルニコ磁石は、アルミニウムやニッケル、コバルトといった合金から作られる磁石です。
高温環境に強く、約450℃〜500℃まで使用可能なため、20世紀半ば頃までは主流として使用されていました。
近年では、フェライト磁石やネオジム磁石にとって代わられたものの、各種メーターや計器類などの分野で今なお一定の需要があります。

まとめ

永久磁石は、自ら磁力をもっているだけでなく、場所を問わず使用できる特性をもつため、各種家電製品や音響機器などさまざまな場面で活躍しています。

磁力の限界や高温下における磁力の変化などの性質があるものの、必要な磁力や使用場面などにあわせてうまく使い分ければ、非常に便利なアイテムです。

永久磁石の購入を検討している方は、ぜひこの記事を参考に、永久磁石の知識を深めてみてください。

磁石の仕組みや作り方などはこちらの記事で紹介していますのであわせてご確認ください。