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どうして電子機器に強力な磁石を近づけてはいけないのか?

スマホに磁石を近づけていいの?や、Permeance製品の同封注意事項などで、「電子機器に強力な磁石を近づけないでください」と記載させていただいております。「どうして?」という質問を受けることがありますので、少しご説明させていただきます。

①磁石が発生する磁界(磁力)は電流(電気)にローレンツ力という力を及ぼすなど、電気信号に影響を与え、誤動作の要因になることがあります

②磁力を感知するセンサー(方位、位置、開閉などセンサ)は誤動作します

③鉄など磁石によく付く素材(強磁性材料)は強い磁界(磁力)により磁気を帯びることがあります

 

①、②は直接的に誤動作の要因になりますが、磁石を近づけて根本的に壊れることはあまり考えられません。ただし、誤動作による事故が考えられる場合注意が必要です。

③の場合には根本的に壊れてしまう恐れがありますので、注意が必要です。

多少大げさかもしれませんが、高価な電子機器が壊れてしまっては大変ですので、安全をみて電子機器には磁石を近づけないこと、と言っています。

ちなみに、③ですがこんな実験がわかりやすいのではないでしょうか?クリップを2つ用意してみてください。そのうち一方を下の写真のように、強力なネオジム磁石に吸着させます

(上)クリップに磁気を帯びさせるネオジム磁石

もう一度、2つのクリップをくっつけてみると、タイトル写真のようになります。

これは、磁石に近づけたクリップが着磁され磁気を帯びたためです。

実は、永久磁石はもともと、磁気を帯びていません。着磁機という装置で強力な磁力を与えると、永久磁石は磁力を保持したままになるのです。これを着磁と言います。

(上)着磁機の写真

クリップのように磁気を帯びる特性をとても引き出したものが永久磁石というわけです。このような素材は電子機器の中に含まれている場合があります。磁気テープやハードディスクなどはその代表例です。

近い将来では、半導体メモリの内部にも、磁気を応用したMRAMなどを用いた製品が増えることが予想されていますので、少し注意が必要かもしれませんね

Permeance 清水

家庭で使う磁石のおすすめ〜強さでえらぶ場合〜

私たちは、年に何回かイベントで磁石製品を販売させていただくことがあります。まだまだ、一般のお客様には強力なネオジム磁石は珍しいので、大きくて強い磁石を売ってくだいとお願いされることがあります。

タイトル写真は超大型のネオジム磁石です。これは着磁前(永久磁石は磁力を入れる工程があってこれを着磁と言います)で、磁力がまだありません。着磁後は危険物でわれわれプロでも取り扱いたくない大きさです。企業の技術者の方に販売するにも、安全確保のための打ち合わせを行わないと販売することはしないレベルです。(工業用でもここまで大きい磁石を使うことはほとんどありませんが、、、)

さて、ご家庭で磁石を使う場合の私たちのおすすめですが、以下のような磁石でご説明します。

 

左から

1)Φ4.0mmx3mmのネオジム磁石,2)15x5x2mmのネオジム磁石,3)20x10x2.5mmのフェライト磁石,4)Φ14x7mmのネオジム磁石,5)Φ20x10mmのネオジム磁石,6)20x20x10mmのネオジム磁石,7)Φ60xΦ30x8mmのフェライト磁石,8)一番右は、冒頭の巨大ネオジム磁石(150x90x50mm)

です。

8)はまず目にすることはないでしょうから、無視します。それ以外はインターネットでも販売されており、一般の方でも購入可能なものです。

一般的に購入可能な磁石の素材は、フェライト磁石とネオジム磁石です。同じネオジム磁石でも様々な性質がありますが、家庭で使う用途ではそれほど磁力の違いは気にならないと思います(難しい使い方をしようとすると差が出てきます)。磁力を決めるのは概ね大きさで(厳密に言うと難しいので、ざっくりとした表現をさせていただきました)、同じ大きさ(形)ならだいたい同じような強さになります。フェライト磁石の場合、ネオジム磁石に比べだいぶ弱くなりますので、ネオジム磁石の10倍くらいの大きさが必要になる場合があります。

上の磁石のうち、4),5),6)はそれほど大きそうではない様に思えるかもしれませんが、鉄板に吸着している状態から取ろうとすると、なかなか取れない強さです。だいたい5-10Kgくらいの力で鉄板に吸着します。スーパーの買い物袋でも牛乳やペットボトルなど重いものを詰め込めばこのくらいになることがありますから、マグネットフックなどを作ろうとすれば、このくらいの磁石は使いたくなるでしょう。

しかし、気をつけていただきたいのは、この大きさで10Kg出るということです。この大きさだと一般の方は、指先でつまんで持ちます。指先で10Kgの鉄アレーを持つ様なものです。

いかがでしょうか?なんとなく危なさが感じられるでしょうか?

大きいネオジム磁石は危ないので、小さいネオジム磁石はどうか?ということですが

1)は文具などでよく見るサイズで、だいたい500gくらいの力で鉄板に吸着します。500ミリリトルのペットボトルが手の上に乗っているくらいの力です。この磁石2つをくっつけた場合だいたいその倍の1Kgの力でくっつくことになります。

1リットルの牛乳パックを手の上に乗せるくらいの力です。この力が直径4mmの円に集中します。

小さいのに強いのがネオジム磁石の特徴なのですが、気をつけたいのはお子様の誤飲です。

小さい磁石を飲み込んでしまい、腸のなかで1つの磁石が腸を挟み込こんでくっつき、腸を破ってしまったという事故が報告されているそうです。力が1点に集中するので小さい磁石でもこの様な事故が起こる恐れがあります。

 

だいぶ説明が長くなりましたが、この様なネオジム磁石の特徴から私たちPermeanceのおすすめとしましては、

a)1辺が10mm(1cm)を超えるネオジム磁石はなるべく使わない!

b)強い磁石が必要な場合、少し大きめのフェライト磁石にするか、1辺が5mm前後のネオジム磁石を複数使って必要な強さに調節する。

c)子供の誤飲が起こらないよう、家庭では磁石だけで使わない。(大きめの部品に取り付けて、取れないようにする。)

 

たとえば、1),2),3),7)あたりがおすすめサイズです。文具や雑貨小物で使う場合には3)など1cmくらいのフェライト磁石を基本に、デザイン重視で磁石を埋め込む場合1),2)を使う。マグネットフックのような大物を考える場合、ネオジム磁石はそもそも危ないので、7)くらいのフェライト磁石を使う(むかし自動車のアンテナをつけていた磁石くらい)。というのがおすすめになります。

そんなことわかっているよ!と怒られそうですが、くどいくらいネオジム磁石の取り扱いについての記事は書かせていただきますことを、ご了承ください。ぜひ正しく、楽しく磁石を使ってくださると、うれしいです。

磁石の取扱いについて〜ネオジム磁石の発火

ネオジム磁石の磁力は大変強力で、他の磁石や鉄に勢いよくぶつかり写真の様に粉々になってしまうことがあります。粉々になっても、その欠片は磁石のままで、そのまま使うこともできます。だだしここでご注意いただきたい点があります。ネオジム磁石は粉状になると発火しやすくなります。通常欠けたネオジム磁石から発火するほどの粉が発生することはありませんが、粉状になったネオジム磁石が集まると自然発火することがあります。このため、欠けてしまったら紙などに包んで廃棄してください。

一般家庭ゴミで廃棄される場合、お住いの自治体にご確認いただき適切に廃棄してください。

永久磁石の弱点 磁石はサビる?

永久磁石は永久に磁石なんですかー?ってたまに聞かれます。そんなしょっちゅうではないです。

エンジニアは生真面目なもので「永久かっ?」と言われるとうーんっと口を噤んでしまうものです。いくつか不安要素があるからです。その1つが”さび”です。上の写真はネオジム磁石を半年くらい自宅の壁に貼り付けて置いたものです。赤さびがたっぷり出ています。これはまだ水にふれたりしていないですが、屋外で雨がかかるところなどにおいていたら、今頃さびでボロボロに朽ちてしまっているでしょう。そうなったら、すくなくとも「永久磁石」とは言えません。

そこで通常は上の写真のようにニッケルめっきをしておきます。通常みなさんが目にするネオジム磁石はニッケルめっきされたものだと思います。

さてここまでくれば一安心。だいぶさびにくくなりました。このまま大事に使えば永久磁石といっても良いくらい長持ちするのではないでしょうか?

もう1つネオジム磁石には心配ことがあります。ワレやすいです、、、。お茶碗みたいな感じです。磁石がとても強いので勢いよくくっつけしまい火花を散らして粉々に、、、なんてことがよくあります。粉々になっても、まだ磁石。しっかり磁力をもっています。

しかし、かけた断面は上の写真のようにネオジム磁石むき出しになります。この例は豪快に砕けた場合ですが、角の部分がすこしかけたりなどして、そこからサビてボロボロになったりします。

ネオジム磁石は磁力は強いのですが、結構デリケートなんです。

アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石はネオジム磁石よりサビに強いです。特にフェライト磁石は雑にいうと鉄錆からできているようなものですから錆びません!

それでは、フェライト磁石を使えば良いではないか?となりますが、フェライト磁石はネオジム磁石に比べ強さが1/10くらいだったりします。磁石素材が色々とあるのはそういう強さ弱さをそれぞれが持っているいるからなのでしょう。使い方に合わせて永久磁石の素材を上手に選べると、より良くご利用いただけます。

磁石を郵便で送る注意点のまとめ

先日、個人的にインタネットショッピングサイトから磁石を購入しました。このとき大変驚いたのですが、ちいさい封筒の中にそのまま強力な磁石が入っていたのです。

不用意に他の荷物と混ぜて事故の原因になるかもしれませんし、磁気カード(クレジットカードなど)を消去してしまう恐れがあります。

それでは、どのような梱包が安全なのでしょうか?

写真の20mmx10mmx5mmのネオジム磁石を10個送る場合を例に考えてみたいと思います。

1個の大きさは小さいのですが、10個集まると大型の業務用磁石と言ってよいレベルになります。

(上写真)届いたネオジム磁石 20mmx10mmx5mm 10個

 

まず、先に申し上げたとおりそのまま封筒に入れて送るのは絶対におすすめ出来ません。磁石がむき出しになっているのとそれほど状態が変わりません。私のノートパソコンにもバッチリくっつきます。

 

マグネットは御茶碗の様に欠け易いですから、御茶碗を送るときの様に緩衝材(なければ新聞紙など)を、すくなくとも1〜2cmくらいの厚さになるまで巻いていきます。

 

まずは緩衝材を用意しましょう

おおげさなくらい巻いてください

これで緩衝材により磁石が激しく吸引することはなくなりました。この状態で手を挟み込んで怪我をすることはほぼないでしょう。しかしそれでも、クリップなどは簡単に吸引されるレベルです。

 

クリップで磁力が漏れているかチェックします

厚手のクッション封筒に入れて 少しクリップのつきは弱くなります

自分が持ち運ぶ場合であればこのレベルでも充分と思いますが、開封までの間、他の人が取り扱うことを考えるともう少し磁気漏れを減らすことをおすすめします。

最も簡単な方法は大きめの段ボール箱で送ることです。段ボールの中に緩衝材(新聞紙など)をしっかりとつめ、つねに磁石が段ボールの中心になるように磁石を入れます。

磁石と段ボールまでに距離は10cm以上とることを目安にしてください。

 

これで国内の陸送便は問題ありません。

ただし、航空便はこれでもダメですのでご注意ください。

段ボールのコンパスを近づけて、コンパスを動かしてみると、針がダンボールの方向に引き寄せられることがわかります。中の磁石が発生する磁場がコンパスに影響しています。

 

航空便で磁石を送る場合には航空機の計器に影響がないよう、磁気漏れに対する大変厳しい規制があります。海外へ磁石を送るときなど航空便を用いるときには運送会社やマグネットを購入したメーカなどプロに相談する様にしてください。

※国際便の場合IATA(国際運輸協会)による、磁気に関するガイドラインがありますが、大変厳しい規格値になっています。

 

最近特に強力なネオジム磁石が100円ショップやホームセンターなどで気軽に購入できる様になってきましたが、これらの取り扱いは場合によっては危険が伴います。是非取り扱いについては安全をしっかり確認の上、楽しんでくださればと思います。

※特にインターネットでは家庭用のレベルを超えた、業務用のネオジム磁石が容易に手に入ります。

磁石の色

永久磁石にはいろいろな種類があります。ネオジム磁石(Nd2Fe14B),サマリウムコバルト磁石(Sm2Co17),フェライト磁石(FeO3,SrCO3),アルニコ磁石(Al-Ni-Co)磁石が代表的です。

上の写真をみて、どれがどれだかわかりますか?

磁石の種類といわれてもなじみのない方も多いと思います。ところがよーく観察してみると身のまわりで何種類かは見つけることができると思います。

磁石は外見じゃなくて磁力で勝負ですから、見た目だけで区別するのは磁石に失礼な話かもしれませんが、今日はたまたま同じ形で種類の違う4つの磁石があったので見比べてしまいましょう。

まず、明らかに真っ黒い磁石がいますね。これはおなじみの方も多いでしょう。フェライト磁石です。さて、ここからが問題です。下の写真を見て説明しますね。

真ん中の磁石が最も濃い灰色に見えますか?これがネオジム磁石です。これに対しもう少し銀に近く輝きが多めの左の磁石がサマリウムコバルト磁石。一番右の磁石はもう少し白いアルミぽい(大雑把な表現ですみません、、)色でこれがアルニコ磁石です。

ところが実際には磁石はメッキされたりするので、特にネオジム磁石は素材を直接みることはないと思います。

おっと、身も蓋もない話になってしまいましたが、いずれこのうんちくがお役に立つ日が来るといいですね。

磁石で挟むならどっち?

さていきなりですが、上の写真にある「1個ネオジム磁石」ペアと「4個合体型ネオジム磁石」どっちがより厚いものをはさむことができるでしょか?

1インチ(2.5cmくらい)の厚さの木で勝負!まずは「1個ネオジム磁石」ペアから

続いて「4個ネオジム磁石」ペア

磁石の面白い特徴としてはさむつかい方があります。前回「強い磁石のつくりかた」で小さめのネオジム磁石を4個組み合わせて作った強力な4極磁石があればいろんなことができそうです。分厚い書類の束だって壁に貼り付けてやることもできるでしょう。

ところが、意外にもムービーにあるように4個で作った4極磁石のペアが1個だけの磁石ペアに敗れるということがおこりました。

4極磁石は近くにはつよい磁力を発揮するが、遠くにはあまり磁力が及ばない特徴をもちます。ちょいと内弁慶な性格なようです。

これ以外にも、磁極の組み合わせ方で磁石に様々な性格を持たせることができます。

Permeanceのマグネット製品は「蒲田じしゃく」で販売しています。蒲田じしゃくWebショップもご覧下さい。

ツキが悪いのは磁石のせいだけじゃありません

前日「マグネッットがつく壁をつくる」で磁石がつく壁を作りました。軽い書類程度は貼れるようになりましたが、もっと重いものを付けようとすると磁力が足りません。磁力を上げるには磁石を強くすることを考えますが、結論から言うと問題は壁に埋め込んだシートにあります。

埋め込んでしまってから言うのはどうなの??というツッコミもあると思いますが今回は適正なシート厚さはどのくらいだったのかを検証してみたいと思います。下の写真は前回使ったステンレスシートを切り出したものです。厚さが0.1mmのSUS430のシートです。実際には磁石とシートの間に塗料もあるので少し状況は変わりますが今回はその分を無視して検証を進めます。

厚さ0.1mmのSUS430と φ3x10mmのネオジム磁石

今回はシートの厚さと磁力の関係を検証したいので、0.1mmのシートをはさみで適当な大きさに切ります。だいたい10枚くらいあれば十分だと思います。

ステンレスシートはハサミで切れます

先ほど切断したシートを磁石で吸引してみます。今回用意した磁石は

①ネオジム磁石(小)(Φ3mm×10mm)

②ネオジム磁石(大)(10mm×10mm×5mm)

③フェライト磁石(7mm×7mm×7mm)

です。それぞれ何枚までつけることができるか様子をみてみましょう。

①の結果 5枚程度つきます

②の結果 10枚つきます

③の結果(左の磁石) 2枚だけです

①5枚,②10枚,③2枚です。

さらに、シート枚数が多い時の方が磁石の吸着力が大きくなっていることを体感できると思います。つまり、シートの厚さが薄い(シート枚数が少ない)と磁石の力を最大限引き出せていないことがあります。今回の場合②のような強いネオジム磁石を0.1mmのSUS430シートにつけても、磁石の無駄使いになります。②の磁石には1.0mm以上の厚さがあると良いでしょう。

逆に③のフェライト磁石の場合にはもともと磁力が弱いのでシートの厚さは0.2mm程度で十分です。

このように吸着力が弱いと思う時、磁石だけではなくつける鉄板の厚さも大事だということなのです。

もう少し詳しく、、、といいますか難しくいうなら

磁石が鉄板を吸着する力は

【磁石が発生する磁界】×【磁石が発生する磁界の勾配】×【鉄板の磁化】×【鉄板の体積】

に比例します。[※実際には上記の値は3次元に分布します(均一ではない)ので簡単に計算することができません。わたしたちはコンピュータに有限要素法という方法で計算させています、これを一般的に磁場解析などと言っています]

大雑把に捉えると

磁石が発する磁界と磁界の勾配は磁石の性能に依存する。

鉄板の磁化と鉄板の体積は鉄板に依存する。

ので、言い換えると磁石に依存する項目と鉄板に依存する項目の積が吸着力に比例するので、鉄板に依存する項目が異常に小さい場合どんなに磁石に依存する項目を大きくしようとしても効率が悪くなります。両者のバランスが重要ということなのでしょう。

マグネットがつく壁をつくる

先日ホームセンターをふらついておりましたら、SUS430のシートを発見しました。SUS430とは日本工業規格JISの表記でステンレス鋼の種類を表すものです。磁石屋からすると非常に馴染みあるもので、簡単に言うと磁石にくっつくステンレスの事です。(逆にいうと磁石にくっつかないステレンレスもあるのですけど)0.1mmのシート状で片面に両面テープがついており壁に貼り付ける用途のようで、ついつい衝動買いをしてしまいました。

SUS403のシートです

通常わたしたちが取り扱う磁性材料としては薄く、十分な強さでマグネットが吸着しないのではないかと心配しましたが、そこそこ使えそうなので、早速壁に貼り付けてみる事としました。

まず、壁にSUS430シートを貼ります。貼り付ける壁はきれいに掃除しておきます。両面テープ付きなので簡単に貼り付けられます。

次に、SUS430シートむき出しではかっこ悪いので上から塗装をします。私は不器用なので漆喰のようなムラが風合いになるものを使います。ただし漆喰の厚さがあまり厚いとマグネットの付きが悪くなるので、できる限り薄くなるようにします。ペンキをうまく塗れる人はペンキの方が薄くなるのでより良いでしょう。

塗り終えたら丸一日ほっておけば、乾燥します。乾燥後様子をみて補修などすれば完成です。

冷蔵庫ほどしっかりは付きませんが、それなりにマグネットがつく壁が出来上がります。

よろしかったらお試しください。

極小規模生産システムの開発

Permeanceは、3Dプリンタによる製品製造システムを開発しています。Permeanceの製造システムは新製品を少量生産でもお手ごろの価格で生産できるようにすることを目指しています。

アイデアをかたちにする製品開発では、3DCADでデザインしたデータを3Dプリンタでプロトタイピングすることが一般的になり、世界中のクリエイターたちが、たくさんの新製品を生み出そうとしています。

しかし、製品化において”コスト”が最大の課題となります。製造コストを下げるためには、資金的なリスクが伴います。このため、マーケットの需要予測が難しい新規性の高い製品の開発には資本力が必要になります。

Permeanceはこのようなあたらしいアイデアを製品にしやすく製造システムを実現しようと、努力しています。