次世代低損失磁性材料を目指した新たな磁気バルクハウゼンノイズ測定の成果

東京理科大学の研究推進機構と産業技術総合研究所の共同研究により、低損失軟磁性材料の設計に有用な新技術が開発されました。本研究では、独自に開発した磁気バルクハウゼンノイズ（MBN）測定システムを用いて、金属材料中の個々の磁壁の緩和挙動を単一パルスレベルで直接観察しました。

研究の概要と技術の革新

研究チームは、Fe-Si-B-P-Cu系アモルファス／ナノ結晶合金リボン（NANOMET®）を用いて、MBN信号を精密に捉えることに成功しました。これまでの研究では、エネルギー損失のメカニズムが理論的に予測されていたものの、個別のMBNパルスを精度よく検出する手法は存在せず、損失と磁壁の緩和現象との因果関係が未解明でした。本技術は、このギャップを埋めるもので、強力なパワーエレクトロニクス技術の開発に貢献することが期待されています。

実験結果の詳細

実験の結果、アモルファス状態のNANOMET®では、急峻な立ち上がりと緩やかな減衰を示す大きなMBNパルスが観測され、磁壁の動きがリアルタイムで捉えられました。さらに、熱処理を施したナノ結晶NANOMET®ではMBNパルスの振幅が大幅に減少し、これにより磁壁の動きがスムーズになる現象が確認されました。

また、緩和時間（τ）の統計解析から平均値は約3.8μsであることが示され、磁壁が潤滑に動くためには渦電流による抵抗が主な要因であることが明らかになりました。これにより、エネルギー損失の制御に向けた重要な知見が得られたのです。

エネルギー効率向上への貢献

本研究によって確立された高精度なMBN測定技術は、未来の低損失磁性材料の設計において重要な指針となります。パワーエレクトロニクス機器において過剰な鉄損を抑制することで、エネルギー効率が大幅に向上すると期待されています。特に、電力変換機器や電動車両用モーターなどにおいて、重要な役割を果たすことでしょう。

この結果は、カーボンニュートラル社会の実現へ向けた一歩として重要視されています。さらなる研究が進むことで、より効率的かつ環境に優しい技術が実現することが期待されています。