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強磁性体材料と最新応用技術

  • Ferromagnetic Materials and Their Advanced Application Technologies
★ 高度エレクトロニクス産業で必要不可欠である強磁性体について第一線で活躍されている執筆陣によって書き下ろされた貴重な技術レポート!
★ 磁性の基礎から主要な強磁性体の材料を詳述する基礎編と、HDDなどの記録材料やモータ技術、磁気センサ、パワーマグネティックスと磁気周辺技術などから成る応用編とで構成された高度入門書としても最適の一冊!

商品コード: T0595

  • 監修: 山元洋
  • 発行日: 2007年12月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判、298ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-978-8

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  • 磁石,磁性体,磁気記録,電磁波吸収体,ハードディスク,モータ,磁気冷凍,磁気センサ,磁性微粒子,

刊行にあたって

 我々の身のまわりには、実に多くの磁性材料を使用した電気・電子機器がある。家庭内にテレビ、冷蔵庫、電子レンジ、パソコン等があり、最近は地球環境、省エネに寄与する電気自動車、ハイブリッドカー、エレベータ等の大型モータにも高性能永久磁石が利用され、機能材料としての役目は大きい。
 磁性や磁性材料については多くの専門書が出版されている。多くの人に聞くと磁気は大変興味深いものがあるが、なかなか取りつき難く、実際に磁性材料を扱ってみて、測定等をやらないとわからないという意見が多い。
 本書は磁性材料を初めて学ぶ企業の研究者、現場の技術者向けに次の内容が盛り込まれている。基礎編としては、磁性の起源からはじまり、強磁性体材料とはどのようなものかが解説されており、現在広く使用されている身のまわりにある強磁性体材料である永久磁石材料(硬質磁性材料)や、高透磁率材料(軟質磁性材料)について磁気物性を含め製造法、その磁気特性、今後の展望等について書かれている。さらに垂直磁気記録および光磁気記録の周辺材料、携帯電話等で問題となっている電磁波遮蔽材料、特殊磁性材料等については単独の章として書いて頂いた。
 新製品開発の大きな鍵となる応用編では、これら材料の現用の応用製品を主体に執筆していただいた。それらはハードディスクドライブをはじめ、種々のモータ、磁気センサ、磁気アクチュエータ、パワーマグネティックス、磁性微粒子のバイオメディカルへの応用をも含む磁気応用技術、さらには磁気周辺技術として磁界解析、磁気測定について執筆を依頼した。この書物を通し、世界並びに日本における強磁性体材料とその応用の全体像が判り、これらを学ぶ人にとって役立つ書物になることを祈念している。
 最後にご多忙にもかかわらず、本出版の主旨にご賛同いただき執筆をご快諾いただいた執筆者各位に、深甚なる謝意を表します。また、この企画にご協力いただいた浜野正昭博士、西尾博明博士、編集でお世話になったシーエムシー編集部の方々に心から感謝致します。
平成19年10月  明治大学 理工学部 電気電子生命学科
教授 山元 洋

著者一覧

山元 洋   明治大学 理工学部 電気電子生命学科 教授
浜野正昭   (社)未踏科学技術協会 特別研究員
広沢 哲   日立金属(株) NEOMAXカンパニー 磁性材料研究所 主管研究員
大森賢次   住友金属鉱山(株) 技術本部 技術企画部 研究主管
開道 力   新日本製鐵(株) 技術開発本部 鉄鋼研究所 鋼材第一研究部 主幹研究員
村瀬 琢   TDK(株) テクノロジーグループ 材料・プロセス技術開発センター 副センター長
吉沢克仁   日立金属(株) 先端エレクトロニクス研究所 主管研究員
大内一弘   秋田県高度技術研究所 名誉所長
伊藤彰義   日本大学 理工学部 電子情報工学科 教授
杉本 諭   東北大学 大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 教授
徳永雅亮   元 日立金属(株)
三浦義正   信州大学 工学部 電気電子工学科 教授
石橋利之   (株)安川電機 技術開発本部 開発研究所 技術担当課長
脇若弘之   信州大学 工学部 電気電子工学科 教授
渡辺利彦   IEEJプロフェッショナル
石山和志   東北大学 電気通信研究所 教授
清水敏久   首都大学東京 大学院理工学研究科 電気電子工学専攻 教授
深道和明   東北大学 多元物質科学研究所 研究教授
中川 貴   東京工業大学 大学院理工学研究科 電子物理工学専攻 准教授
阿部正紀   東京工業大学 大学院理工学研究科 電子物理工学専攻 教授
高橋則雄   岡山大学 大学院自然科学研究科 教授
西尾博明   明治大学 理工学部 客員研究員;兼任講師
日野耕一   (株)トーキンマシナリー 技術部

目次

【基礎編】
第1章 磁性の基礎
1. 物質の磁性の基礎
1.1 はじめに
1.2 磁性の起源
1.2.1 SI単位の立場による磁気の源
1.2.2 磁気モーメントmと磁化の値Mおよび磁気分極J
1.2.3 電子の運動と磁気モーメント
1.2.4 磁性金属元素(Fe、Co、Niなど)の磁気モーメント
1.3 磁性体の分類
1.3.1 磁性体の種類と性質
1.3.2 硬質磁性材料と軟質磁性材料
1.4 磁気特性曲線の読み方
1.4.1 磁気履歴曲線
1.4.2 J-H曲線
1.4.3 B-H曲線
1.4.4 軟質磁性材料の初磁化曲線
1.5 磁性材料の他の特性指標
2. 磁気の単位
2.1 三種類の単位系
2.2 磁気の単位の換算表

第2章 永久磁石
1. アルニコ磁石並びにFe-Cr-Co磁石
1.1 まえがき
1.2 アルニコ磁石とFe-Cr-Co系磁石の磁気特性
1.3 まとめ

2. フェライト系磁石-焼結磁石
2.1 まえがき
2.2 M型及びW型フェライトの結晶構造並びに基礎磁気特性
2.2.1 結晶構造
2.2.2 基礎磁気特性
2.3 高性能フェライト磁石作製の条件
2.3.1 残留磁束密度(Br=Jr)
2.3.2 保磁力(HcJ)
2.4 フェライト磁石の製造並びに特性
2.4.1 M型フェライト磁石
2.4.2 W型フェライト磁石
2.5 まとめ

3. 希土類磁石
3.1 サマリウムコバルト磁石
3.2 ネオジム鉄ボロン系磁石
3.3 Nd-Fe-B磁石の製法
3.4 サマリウム鉄窒素磁石
3.5 Nd-Fe-B系ナノコンポジット磁石

4. ボンド磁石
4.1 はじめに
4.2 フェライトボンド磁石
4.3 希土類ボンド磁石
4.3.1 等方性磁石粉
4.3.2 異方性磁石粉
4.3.3 新成形方法
4.3.4 着磁特性
4.4 おわりに

第3章 高透磁率材料
1. 電磁鋼板
1.1 電磁鋼板の歴史
1.2 用途と種類
1.3 無方向性電磁鋼板
1.4 方向性電磁鋼板
1.5 今後の電磁鋼板と活用技術

2. パーマロイ
2.1 パーマロイの種類
2.2 磁気特性
2.3 用途

3. ソフトフェライト
3.1 ソフトフェライトの用途と使用周波数
3.2 スピネル型フェライト
3.3 NiCuZnフェライト
3.4 MnZnフェライト
3.5 ガーネット型フェライト

4. アモルファス・ナノ結晶合金
4.1 はじめに
4.2 アモルファスソフト磁性合金
4.3 ナノ結晶ソフト磁性合金
4.4 おわりに

第4章 垂直磁気記録および光磁気記録とその周辺材料
1. 垂直磁気記録の原理と周辺材料
1.1 はじめに
1.2 垂直記録方式と高密度化
1.2.1 磁気記録方式の変遷と強磁性材料
1.2.2 垂直記録の原理とその特徴
1.2.3 高密度化に向けての諸因子
1.3 垂直記録媒体と強磁性材料
1.3.1 垂直記録媒体の構成
1.3.2 磁気異方性と飽和磁化
1.3.3 微粒子化と孤立性の実現法
1.3.4 Co-Cr系材料
1.3.5 高磁気異方性材料
1.4 むすび

2. 光磁気記録の原理と周辺材料
2.1 光磁気記録の原理
2.1.1 はじめに
2.1.2 記録原理
2.1.3 再生原理
2.1.4 記録磁区径の検討
2.2 光磁気記録用金属間化合物材料
2.2.1 MnBi
2.2.2 Euカルコゲナイド
2.2.3 PtMnSbホイスラー合金
2.3 磁性ガーネット
2.4 Co/Pt系多層膜
2.5 希土類遷移金属非晶質膜

第5章 電磁波遮蔽・吸収体材料
1. はじめに
2. 電磁波吸収体の種類
3. 遠方界対応電磁波吸収体
3.1 電磁波吸収体の分類と評価
3.2 遠方界対応電磁波吸収体材料
3.2.1 抵抗皮膜型(λ/4型)電磁波吸収体
3.2.2 誘電損失電磁波吸収体
3.2.3 磁性損失電磁波吸収体
4. 近傍界対応電磁波吸収体(電磁波ノイズ抑制体)
4.1 電磁波ノイズ抑制体の必要特性
4.2 電磁波ノイズ抑制体材料
4.2.1 軟磁性金属複合シート
4.2.2 グラニュラー薄膜
4.2.3 フェライトめっき膜
5. あとがき

第6章 特殊磁性材料
1. 非磁性材料
1.1 はじめに
1.2 非磁性材料とその応用
1.3 おわりに
2. 整磁合金
2.1 はじめに
2.2 整磁合金による温度補償
2.3 整磁合金の種類
2.4 整磁合金の応用分野
2.5 おわりに
3. 磁性流体
3.1 はじめに
3.2 磁性流体の特性
3.3 磁性流体の応用
3.4 おわりに
4. 磁歪材料
4.1 はじめに
4.2 磁歪材料
4.3 巨大磁歪材料
4.4 磁歪材料の応用
4.5 おわりに

【応用編】
第7章 磁気記録
1. HDD
1.1 HDDにおける記録技術の変遷
1.1.1 第I期:酸化物磁性材料の時代
1.1.2 第II期:メタル磁性材料の時代
1.1.3 第III期:人工格子磁性材料の時代
1.2 HDD磁気記録材料のまとめ
2. 熱アシスト記録(ハイブリッド記録)
2.1 垂直磁気記録技術の課題
2.2 熱アシスト記録(TAMR)方式の概要
2.3 熱アシスト記録用媒体材料
3. パターン媒体(BPM)
3.1 ビットパターン媒体技術
3.1.1 NILプロセス
3.1.2 BPMシステム

第8章 モータ
1. はじめに
2. スピンドルモータ
3. 洗濯機モータ
4. コンプレッサモータ
5. エレベータ用モータ
6. HEVモータ

第9章 磁気センサ
1. はじめに
2. ホール素子
3. MRセンサ
3.1 半導体形
3.2 異方性磁気抵抗(AMR)形
3.3 巨大磁気抵抗効果(GMR)
4. MIセンサ
5. SQUID
6. 位置・変位センサ
6.1 磁気ひずみ線式変位センサ
7. 角度センサ
7.1 レゾルバ
7.2 小形回転角センサ
8. トルクセンサ
9. 応力センサ
9.1 磁気式応力測定
9.2 応力測定用磁気異方性センサ
9.3 せん断応力差積分法による主応力分離

第10章 磁気アクチュエータ
1. ソレノイド
1.1 直流ソレノイド
1.2 交流ソレノイド
2. リニアモータ
2.1 リニア同期モータ(LSM)
2.2 リニアステッピングモータ(LSTM)
2.3 リニア直流モータ(LDM)
2.4 リニア誘導モータ(LIM)
3. ボイスコイルモータ
4. 電磁ポンプ
5. 磁気浮上
5.1 吸引制御形磁気浮上(EMS:Electromagnetic Suspension)
5.2 電磁誘導形磁気浮上(EDS:Electrodynamic Suspension)
5.3 マイスナー効果による浮上
5.4 ピン止め効果による浮上

6. 医療用
6.1 はじめに
6.2 磁気トルクの利用
6.2.1 トルクにより屈曲させるもの(ガイドワイヤの屈曲)
6.2.2 トルクによる回転運動を利用するもの
6.3 まとめ

第11章 パワーマグネティックス
1. はじめに
2. スイッチング電源と高周波トランス
2.1 スイッチング電源の回路方式
2.2 フォワード形コンバータと高周波トランス
2.3 フライバック形コンバータと高周波トランス
3. スイッチング電源に使用されるトランスやインダクタの損失
3.1 スイッチング電源用トランスの鉄損
3.2 フィルタインダクタの鉄損

第12章 その他の磁気応用技術
1. 電力貯蔵用フライホイール
1.1 はじめに
1.2 電力貯蔵技術の必要性
1.3 フライホイールの特長
1.4 電力貯蔵用フライホイールの種類
1.5 フライホイールの課題
1.6 おわりに

2. 磁気冷凍
2.1 はじめに
2.2 冷凍の熱力学―気体系と磁気系の対応
2.3 遍歴電子メタ磁性転移―磁場中での強磁性相の出現
2.4 磁気熱量効果と冷凍サイクル
2.5 作動温度(キュリー温度)の制御
2.6 種々の磁気冷凍用材料の特性比較
2.7 磁気冷凍の応用分野と将来展望
2.8 おわりに

3. 磁性微粒子のバイオメディカル応用
3.1 はじめに
3.2 医用磁性微粒子の種類
3.3 主な用途と求められる磁性微粒子の特性
3.3.1 生体分子スクリーニング
3.3.2 ドラッグデリバリー
3.3.3 磁気ハイパーサーミア
3.3.4 MRI造影剤
3.3.5 センチネルリンパ節検出
3.4 医用磁性微粒子開発の展望

第13章 磁気周辺技術
1. 磁気回路・磁気設計
1.1 磁気回路法
1.2 永久磁石の磁気設計
1.3 磁気回路の最適設計

2. 磁界解析
2.1 各種の磁界解析法
2.2 三次元有限要素法
2.3 磁界解析上のテクニック
2.3.1 渦電流問題の解析
2.3.2 非線形問題の解析
2.3.3 電圧印加時の解析
2.3.4 その他のテクニック

3. 磁気測定・評価
3.1 はじめに
3.2 磁束密度、磁気分極および磁界の測定法概説
3.3 磁束、磁気分極および磁界の校正方法
3.4 J-H履歴曲線の測定および補正方法
3.5 キュリー温度の測定方法
3.6 磁気異方性定数、異方性磁界および分布の測定方法

4. 磁気遮蔽(シールド)
4.1 概要
4.2 磁気シールドの方式
4.3 磁気シールドの設計
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