B-H曲線(B-H Curve)、J-H曲線(J-H Curve)
「磁化曲線には、”J-H曲線”と”B-H曲線”があり、外部磁場によって磁石の磁化の大きさがどの位変化するかを表しているのがJ-H曲線(J-H減磁曲線)で、外部磁場の大きさに磁石の磁化を加えたトータルの磁束密度を表しているのがB-H曲線(B-H減磁曲線)になる。」
磁石内部での磁束密度をB、加えられる磁場をH、磁石の磁化Jとの間には次のような関係が成立つ。
B=μ0H + J (CGS単位系 B=H + 4πI)
B:磁束密度 [T] (G)
H:磁場 [A/m] (Oe)
J:磁化 [T] (G)
μ0:真空の透磁率 4πx10-7 [H/m]
上記式は、磁束密度Bは、加えられた磁場Hと磁石の磁化Jの和で表されることを示している。
下の図は磁化曲線または磁気履歴曲線(ヒステリシスループ)と呼ばれているもので、磁束密度、磁化、磁場の関係が良く分かる。また、陰影を施した第2象限の部分は減磁曲線とも呼ばれ、磁石の性能を表す際に良く使われる。
【J-H曲線】
初期の着磁の場合は0(ゼロ)→a→bと変化して、cで飽和に達する。この最初の磁化(着磁)の様子を表したものを初磁化曲線と呼び、cの磁化の大きさを飽和磁化(飽和磁束密度)Jsと言う。
次に、c点まで着磁した磁石に対して外部磁場を徐々に減少させて、磁場ゼロのd点になっても磁石の磁化が残っている。この外部磁場ゼロでの磁石の磁化の大きさを残留磁化(残留磁束密度)Jr(4πIr)と呼ぶ。
さらに、d→e→fと今度は外部磁場を逆(マイナス)の方向に加えてゆくと、磁石の磁化の大きさはすぐにはゼロにならないで、踏ん張りながらようやくf点でゼロになる。このように、逆磁場(逆磁界)が加えられてもある程度磁化を保っていることが磁石(硬質磁性材料)の大きな特徴である。このf点での磁場の大きさを真の保磁力Hcjと呼ぶ。つまり、保磁力の大きな磁石ほど、逆磁場に強い(減磁しにくい)磁石といえる。
このように、“J-H曲線の測定は磁石単体あるいは磁石材料の評価をする時に重要となる。”
【B-H曲線】
B-H曲線は、最初の式(B=μ0H + J)のとおり、磁石の磁化Jと加えられた外部磁場Hのトータルの磁束密度を表したもので、磁石だけの磁化の大きさの変化をみているJ-H曲線とは外部磁場の分だけ異なってくる。したがって、“J-H曲線に外部磁場の大きさを同じだけY軸に加えたものがB-H曲線だということが言える。”つまり、座標の右に行く(プラスH)ほど磁石の磁化JにHが加えられるから、ループは右肩上がりになり、座標の左に行く(マイナスH)ほど磁石のJからHが引かれるから、ループは左肩下がりになる。
H=0の点の残留磁化(残留磁束密度)BrはJrと同じ値になるが、B=0の点での保磁力HcbはHcjより小さな値になる。
以上より、“B-H曲線は磁石とコイルを組み込んだ磁気回路全体の磁束密度と外部磁場の関係を表すものであるため、磁石そのものというより、磁気回路の評価をする際に重要な指標となる。”
