磁石材料の現状

 永久磁石材料(磁石材料)は、外部から磁場や電流の供給を受けることなく磁石としての性質を比較的長期にわたって保持し続ける材料のことです。重要な用途として、マグネットモーターや、発電機などが挙げられます。

 次世代自動車として、ハイブリッド自動車(HEV)や電気自動車(EV)、燃料電池自動車(FCV)などがあり、これらの駆動用モータ磁石として、1982年に開発され現在も最強磁石となっているNd-Fe-B系磁石(ネオジム磁石)が利用されています。この磁石は多量のNdのほか、資源量の少ないDyなどレアアースを使用されていることから、よりレアアース使用量の少ない磁石材料の開発が強く望まれています。

永久磁石材料の開発の歴史

 下図は永久磁石材料が開発された年と、磁石の強さの指標である最大エネルギー積(BH)maxをグラフにしたものです。これまでに、より強い磁石、つまりより(BH)maxの大きな磁石を求めて開発が成されてきました。一方で、現用最強の磁石であるネオジム磁石の理論限界に近づきつつありますが、多くのグループにおける開発研究は、この理論限界にいかに近づけるかに注力されています。一方で、革新的に高性能な磁石材料の開発には、このネオジム磁石以外の磁石を開発する必要があります。

図 永久磁石材料開発の歴史と最大エネルギー積(BH)max

永久磁石材料と元素戦略

 上の図をみても分かるように、近年開発されている高性能磁石はNd(ネオジム)Sm(サマリウム)などのレアアース(希土類元素)が用いられています。ほかで述べていますが、このレアアースは、大きな最大エネルギー積(BH)maxを得るために必要な保磁力という性能の起源となる、磁性化合物の高い結晶磁気異方性を得る為に必要不可欠な元素です。

 一方で、我が国ではレアアースはほとんど産出しないため輸入に頼っていますが、中国など世界的にみても資源が偏在しており、原料の高騰や輸出制限など資源リスクが問題となっています。そこで、レアアースを使用する材料の多くは、レアース使用量を低減したり、使用しない代替設計などが強く望まれており、磁石材料もこの中に含まれています。