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ネオジム

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1: 2018/12/18(火) 15:37:51.84 ID:CAP_USER
■動画
Magnetic Pogo Stick? https://youtu.be/9261h0LKIJY



強力なネオジム磁石などを販売しているK&J Magnetics, Incのチームは、ユーザーから「磁石の反発力を利用してバネの替わりにすることができるのか?」という問い合わせを受けていたとのこと。そこで開発チームは、実際にホッピングのバネを分析して「ホッピングのバネを磁石に置き換えることはできるのか?」という実験を行いました。

Magnetic Pogo Stick
https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=pogo-stick-spring
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/img-snap07886_m.jpg

チームは古いホッピングを使ってさまざまな検証を行ったそうで、その様子をまとめたムービーがYouTubeで公開されています。
1本足でピョンピョンとジャンプするホッピングには、衝撃を吸収してジャンプするためのバネが付いています。検証チームはホッピングに物差しを取り付け、体重150ポンド(約68kg)の成人男性がホッピングを使用した時にどれほどバネが圧縮されるのかを測ったとのこと。まずは成人男性が全体重をホッピングに預けたところ、バネはおよそ2インチ(約5cm)ほど縮みました。

残念ながら、「実物大のホッピングのバネを磁石に置き換えようとした場合、かなり強力な磁石を大量に使用しなければならず危険」という判断のもと、今回は8分の1スケールのミニチュアホッピングを使用することにしました。

バネを磁石に置き換えられるかどうかを調べるために、まずは「バネにかかる力はバネの伸びる距離または縮む距離に比例する」というフックの法則を理解する必要があります。今回検証チームが使用したバネの「ばね定数」は1インチ(約2.5cm)あたり8ポンド(約3.6kg)。つまり、バネを2インチ縮めた時にバネへかけられた力は2×8=16ポンド(約7.2kg)となり、バネを0.5インチ(約1.3cm)縮めた時にかかった力は0.5×8=4ポンド(約1.8kg)となります。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/02_m.png

また、ホッピングの場合は最初の段階でバネが少し縮んでいます。それを再現するため、検証チームはもともと約2.9インチ(約7.4cm)のバネを長さ2.4インチ(約6cm)に縮めた状態で、ミニチュアホッピングにセットしたとのこと。

これによりホッピング自体に力が加えられる前から、バネにはある程度の力が加えられた状態になります。グラフにするとこんな感じ。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/04_m.png

ミニチュアホッピングのバネを磁石に置き換えられるのかどうかを調べるため、チームはRC44という直径0.75インチ(約1.9cm)のリング状ネオジム磁石2個を、磁石同士が反発するようにしてミニチュアホッピングにセットしました。
その結果、ミニチュアホッピングが縮んだ距離と加えた力の関係をグラフに表したのがコレ。赤い線がバネ、青い線が磁石を表しています。磁石はホッピングを押し込んでもほとんど抵抗せず、およそ1.5インチ(約3.8cm)ほど押し込んでからようやく強く反発し始めました。バネは加えた力と縮んだ距離が直線的なグラフを描くのに対し、磁石では非常に急なカーブを描いています。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/06_m.png

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/14_m.png

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181218-magnetic-pogo-stick/
ダウンロード


引用元: 【力学/物理学】〈フックの法則〉「ホッピングのバネ」を磁石の反発力に置き換えることは可能なのか?を検証[12/18]

〈フックの法則〉「ホッピングのバネ」を磁石の反発力に置き換えることは可能なのか?を検証の続きを読む

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1: 2018/02/22(木) 02:18:27.58 ID:CAP_USER
4代目プリウスで使われるモーター
 トヨタ自動車は2月20日、電動車に使われる高出力モーターなど、さまざまなモーターに使用されるネオジム磁石において、レアアース(希土類元素)であるネオジムの使用量を削減したうえで高温環境でも使用可能な性能を確保したという、世界初の新型磁石「省ネオジム耐熱磁石」を開発したと発表した。
この新型磁石を用いた電動パワーステアリングなどのモーターでは2020年代前半での実用化を、さらに電動車の駆動用モーターでは今後10年内での実用化を目指して開発に取り組んでいくという。


「省ネオジム耐熱磁石」について
 自動車用モーターなどに採用される磁石は、高温でも磁力を高く保つことが重要になる。
そのため磁石で使用する元素のうち、レアアースが約30%用いられているという。
強力なネオジム磁石を自動車用途など高温で使用するには、テルビウム(Tb)やディスプロシウム(Dy)を添加することにより、高温でも保磁力(磁力を保つ力)が高くなるようにしている。

 しかし、テルビウムやディスプロシウムは希少かつ高価であり、地政学的なリスクの高い金属であるため、これらを使わない磁石の開発が多く取り組まれている。
一方、レアアースの中で比較的産出量が多いとされるネオジムは、今後のHV(ハイブリッド車)、EV(電気自動車)などの電動車の普及を想定すると不足することが懸念されているにもかかわらず、その取り組みが少ないのが現状という。

 そこで同社では、この課題を克服するためにテルビウムやディスプロシウムを使わないだけでなく、ネオジムの代わりに豊富で安価なレアアースであるランタン(La)とセリウム(Ce)を使うことでネオジムの使用量を削減しながら高い耐熱性を維持し、磁力の低下を最小限にできる技術の開発に取り組んできたという。

 今回発表された新開発の磁石は、高耐熱ネオジム磁石に必要なレアアースの中でも希少なレアメタル(希少金属)に分類されるテルビウムやディスプロシウムを使わないだけでなく、ネオジムの一部をレアアースの中でも安価で豊富なランタンとセリウムに置き換えることでネオジム使用量を削減したもの。

 しかし、ネオジムは強力な磁力と耐熱性を保持する上で大きな役割を占めており、単にネオジム使用量を削減してランタンとセリウムに置き換えただけでは、モーターの性能低下につながってしまうという。そこでランタンとセリウムに置き換えても、磁力・耐熱性の悪化を抑制できる「磁石を構成する粒の微細化」「粒の表面を高特性にした二層構造化」
「ランタンとセリウムの特定の配合比」という3つの新技術の採用により、ネオジムを最大50%削減しても従来のネオジム磁石と同等レベルの耐熱性能を持つ磁石を開発。


「磁石を構成する粒の微細化」について。磁石を構成する粒を、従来のネオジム磁石の10分の1以下にまで微細し、粒と粒の間の仕切りの面積を大きくすることで保磁力を高温でも高く保つことができるようになった

続きはソースで

画像:4代目プリウスで使われるモーター
https://car.watch.impress.co.jp/img/car/docs/1107/414/007_l.jpg

図:「省ネオジム耐熱磁石」について
https://car.watch.impress.co.jp/img/car/docs/1107/414/006_s.jpg

図:ネオジム磁石におけるレアアース使用状況
https://car.watch.impress.co.jp/img/car/docs/1107/414/001_l.jpg
https://car.watch.impress.co.jp/img/car/docs/1107/414/003_s.jpg

Car Watch
https://car.watch.impress.co.jp/docs/news/1107414.html
images


引用元: 【テクノロジー】トヨタ、高出力モーターに向けた世界初の新型磁石「省ネオジム耐熱磁石」開発[02/20]

トヨタ、高出力モーターに向けた世界初の新型磁石「省ネオジム耐熱磁石」開発の続きを読む

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1: 2016/11/10(木) 21:10:11.66 ID:CAP_USER9
東芝:プレスリリース (2016-11-10):世界初、重希土類フリーで高い磁力と優れた減磁耐性をあわせ持つモータ用磁石を開発
http://www.toshiba.co.jp/about/press/2016_11/pr_j1001.htm


株式会社東芝と東芝マテリアル株式会社は、レアアースの中でも特に希少な重希土類を一切使用せずに高い磁力と優れた減磁耐性をあわせ持つモータ用の高鉄濃度サマリウムコバルト磁石注1を開発しました。本開発品は、高耐熱モータの実使用温度域(140℃以上)において、現在一般的に採用されている耐熱型ネオジム磁石を上回る磁力注2を持つとともに、180℃でも優れた減磁耐性注3を示す世界初の磁石です。モータの高温時も磁力を保持できるため、モータの冷却システムが不要または簡素化でき、その結果、省スペース化、低コスト化が可能になります。また、薄型磁石が使用可能となることでモータ設計自由度が飛躍的に向上します。

140℃以上の耐熱性が要求されるハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モータ、産業用モータ、風力発電機など向けに耐熱型ネオジム磁石の需要は増加しています。ネオジム磁石は室温で大きな磁力を持つもののモータの実使用時に高温になると磁力が大幅に低下したり、コイルに大きな電流を流した際に磁石に加わる反磁界の影響で減磁してモータトルクや出力が低下してしまうという課題がありました。

続きはソースで

ダウンロード (1)



引用元: 【技術】世界初、重希土類フリーで高い磁力と優れた減磁耐性をあわせ持つモータ用磁石を開発 東芝 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2016/03/23(水) 18:08:40.73 ID:CAP_USER.net
静岡理工科大、レアアース使用半減できる磁石材を発見 (ニュースイッチ) - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160322-00010002-newswitch-sctch


高温下ではネオジム磁石以上の特性を持つ。将来は航空機や宇宙産業への展開も

 静岡理工科大学理工学部の小林久理真教授の研究グループは、ハイブリッド車(HV)用モーターなどに使われるネオジム磁石と比べ、希土類(レアアース)の使用量をほぼ半減できる新材料を発見した。200度C付近の高温域ではネオジム磁石以上の高い磁気特性を持つ。今後、企業などと焼結技術を確立し、実用化を目指す。

 小林教授らが開発した新材料はサマリウムとジルコニウム、鉄、コバルト、チタンを含む組成で、結晶構造を安定化することに成功した。現在、HV用モーターなどに使われる希土類磁石のほぼ全量がネオジム磁石。新材料はネオジムを使わず、希土類の使用量をほぼ半減できる。

 鉄やコバルトが多いと磁力は強まるが、磁気を特定の方向に強く向ける異方性が低下する。このためHV用など高い磁気特性が求められる磁石は希土類を加えることで異方性を保っている。

 新材料は希土類を減らし、鉄などの比率を高めても異方性を安定させられる。従来のネオジム磁石並みの性能を有し「自動車のエンジンルーム内などを想定した高温下ではネオジム磁石以上の特性を持つ」(小林教授)という。

 希土類の使用量を低減できれば、調達の多くを中国に依存するリスクを減らせる。今後は企業などと連携し、同材料を磁石として焼結し、量産する生産技術の確立を急ぐ。

 実用化されれば、ネオジム磁石に置き換わる可能性がある。さらに高温特性に優れることから、将来は自動車以外に航空機や宇宙産業などへ展開も期待される。

ダウンロード (2)
 

引用元: 【材料科学】静岡理工科大、レアアース使用半減できる磁石材を発見 高温下ではネオジム磁石以上の特性 将来は航空機や宇宙産業への展開も

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1: 2015/08/28(金) 18:29:56.09 ID:???.net
Nitto 日本(日東電工) | 世界初の新規ネオジム磁石を開発
http://www.nitto.com/jp/ja/press/2015/0824.jsp

画像
http://www.nitto.com/jp/ja/Images/gl_detail_press_20150825_img_001.png


日東電工株式会社(本社:大阪市 代表取締役社長:髙﨑秀雄)は、このたび当社のもつ有機-無機ハイブリッド技術を用いることで、世界初のネオジム磁石の開発に成功いたしました。本磁石は配向を制御することで従来のモーターの性能を20~30%向上させることが可能となり、モーターの小型軽量化に貢献できます。


【開発経緯】
ネオジム磁石は、ネオジム、鉄、ホウ素を主成分とするレアアース磁石の一つで、強力な永久磁石の一つとしてハードディスクドライブや携帯電話などの小型の製品から、電車、自動車、ロボットなど様々な用途に使用されています。現在世界で発電される電力の約半分以上はモーターを搭載した機器が消費しており、モーターの高効率化により、省エネルギーに貢献できるといわれております。

それらのモーターの多くには磁石が使われており、高性能なネオジム磁石へのニーズが高まってきています。

続きはソースで

images (1)



引用元: 【技術】世界初の新規ネオジム磁石を開発 モーターの性能を従来比20-30%向上させ省エネに貢献 日東電工

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1: 2014/11/04(火) 22:11:23.51 ID:???.net
1.独立行政法人物質・材料研究機構(理事長:潮田資勝)元素戦略磁性材料研究拠点(代表研究者:広沢哲)の宝野和博フェローのグループは、ハイブリッド自動車の駆動モータとして使われているネオジム磁石注1)よりも少ないレアアース注2)濃度で、同等以上の優れた磁気特性を持つ新規磁石化合物NdFe12Nxの合成に成功しました。

2.ハイブリッド自動車用モータには、ジスプロシウムを8%程度含むネオジム磁石が使用され、その使用量が急増していますが、ジスプロシウムやネオジムなどのレアアースは、原料の地政学的リスクが高いことから、その使用に頼らない磁石の開発が強く求められています。
ネオジム磁石は1982年に佐川眞人氏により発明された世界最強の磁石であり、ネオジム2:鉄14:ホウ素1という磁石化合物(Nd2Fe14B)を主成分とした磁石です。
Nd2Fe14B化合物の高い異方性磁界注3)と高い磁化のために、ネオジム磁石は優れた磁石になります。
新たに合成に成功した新規磁石化合物NdFe12Nxは、このNd2Fe14B化合物のレアアース量よりも10%も低い量で、同等以上の磁気特性を持つことが見いだされました。

3.これまでの研究で、NdFe11TiNは安定に合成できる磁石化合物として知られていました。
しかし磁性を持たないTiが添加されているために、その磁化はNd2Fe14Bよりも劣り、これまでほとんど注目されませんでした。今回の研究では非磁性元素のTiを使わずにNdFe12Nx化合物の比較的厚い膜の合成に成功し、その固有物性値を測定したところ、これまで最強のNd2Fe14Bを凌ぐ磁気特性、つまり、室温でより高い異方性磁界(約8テスラ)、より高い飽和磁化注4)(5%の誤差で1.66テスラ)を持つことを発見しました。

4.この化合物の磁気特性は高温でNd2Fe14Bを凌ぐことから、この化合物で磁石を作ることができれば、ハイブリッド自動車用磁石で大量に使われているジスプロシウムを使わなくても優れた磁石特性が得られると期待されます。またNd2Fe14BではNdの質量比が27%であるのに対し、NdFe12NxではNdの質量比がわずか17%で済むために(x=1として算出)、レアアースの使用を大幅に削減でき、さらに高価なホウ素を必要としないために、資源的・価格的に有利な化合物と言えます。今後、実用的な磁石の実現に向け、NdFe12Nxを粉で大量に作る方法や、その粉を磁石の形に固めていくプロセスを開発して行きます。

5.本研究は、文部科学省元素戦略プロジェクト<拠点形成型>により運営されている物質・材料研究機構元素戦略磁性材料研究拠点で行われました。
新物質の磁化測定は独立行政法人科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業チーム型研究(CREST)
「元素戦略を基軸とする物質・材料の革新的機能の創出」研究領域(研究総括:玉尾皓平)における研究課題
「ネオジム磁石の高保磁力化」の協力により行われました。本成果は、金属系材料の速報誌ScriptaMaterialiaに10月20日付けで掲載されます。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20141020/

引用元: 【技術】レアアース量の少ない新規磁石化合物の合成に成功。最強の磁石化合物Nd2Fe14Bを超える磁気特性

【脱中国?】レアアース量の少ない新規磁石化合物の合成に成功。最強の磁石化合物Nd2Fe14Bを超える磁気特性の続きを読む
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