無料のメールマガジンに登録

平日17時にBusiness Insider Japanのメルマガをお届け。利用規約を確認


電力不足回避のカギ握る「最強の磁石」。中国が猛追する開発競争、日本は世界のリード保てるか

表紙

RHJPhtotos/Shutterstock

日本では今年、政府が家庭や企業に対して夏・冬に節電を要請するほど、電力需給がひっ迫する見込みです。この3月にも、首都圏では電力需給がひっ迫したことが、大きなニュースとなりました。

日本電機工業会の推計によると、日本の消費電力量の実に半分にあたる約55%(2015年のデータ)、世界でも消費電力量の40〜50%がモーターで消費されているといいます。

「だからモーターの効率がほんのちょっと変わっただけでも、それこそ発電所1個分の電力が節約できるくらい影響は大きいんです。そこには磁石が重要な役割を果たしています

そう語るのは、物質・材料研究機構(NIMS)で「ネオジム磁石」の高性能化などの研究に携わる大久保忠勝博士です。

「最強の磁石」とも呼ばれるネオジム磁石は、その圧倒的な磁力の強さから、当然モーターにも活用されています。

6月のサイエンス思考では、そんなネオジム磁石に残された課題と、磁石をはじめとした素材研究の最前線でいままさに起きている大変動について、NIMSの大久保博士に話を聞きました。

最強の磁石の「弱点」

風力発電をはじめ、発電機とモーターは表裏一体だ。磁石の性能アップは、発電効率の向上とも大きく関わってくる。

風力発電をはじめ、発電機とモーターは表裏一体だ。磁石の性能アップは、発電効率の向上とも大きく関わってくる。

撮影:三ツ村崇志

ネオジム磁石が発明されたのは、1982年。開発したのは、当時、住友特殊金属(現:日立金属)に所属していた佐川眞人博士です。この発見は、ノーベル賞候補として佐川博士の名前が毎年挙げられるほど、世界的に大きなインパクトを与えました。

「やっぱりネオジム磁石は、それ以前の磁石に比べるとすごく強いんです。携帯のバイブレーターもネオジム磁石を使っていますし、ハイブリッド車や電気自動車のモーターなどにも使われています。小型化してパワーを出すには、そういう強い磁石が必要なんです」(大久保博士)

ネオジム磁石の最大の価値は、やはりその磁力の強さだと、大久保博士は話します。

思い返せば1980年代以降、あらゆる電化製品の小型化が進みました。もちろんネオジム磁石の発明以外の要因もありますが、「ネオジム磁石がそこに大きな貢献をしたのは間違いないでしょう」と大久保博士は語ります。

ただ、そんな「最強の磁石」であるネオジム磁石にも、実は「弱点」があります。

というのも、どんな磁石であれ、温度が上がっていくと磁力そのものや磁力を保つ力(保磁力)が弱くなり、最終的にある温度以上になると磁石としての性質を失ってしまいます。

ネオジム磁石が磁力を失う温度は300℃程度であり、一般的に使われているほかの磁石(フェライト磁石:同約450℃、サマリウムコバルト磁石:同約850℃)に比べて非常に低いのです。

nimspr YouTubeチャンネルより

ハイブリッド自動車や電気自動車(EV)などに使われるモーターでは、100℃以上の温度で使用されることも想定しておかなければなりません。

この温度領域で、ネオジム磁石の磁石としての性質そのものが失われるわけではありませんが、それでも熱による影響を受けてしまいます。だからこそ、できる限りその影響を小さく抑えようと、高温でも性能が落ちにくい磁石の開発が進められているわけです。

「1割〜2割、磁石の効率をアップさせるというのは難しいかもしれないですが、高温で特性を上げる(磁力や保磁力が弱くなりにくくする)余地はまだまだあります。モーターとして利用するときには、どうしても高温になってしまいますし、これから先の社会では、モーターが使われるケースはすごい勢いで増えていくはずです。高温に強い、強力な磁石を作ることで大きなインパクトを出すことができるはずです」(大久保博士)

「いかに熱に強いネオジム磁石を作るか」

ネオジム磁石

「熱間押出法」という手法で作成したネオジム磁石。実際に磁石として機能させるには、外部から大きな磁場を与える必要がある。この写真は磁場を与える前なので、比較的近い距離にあってもくっついていない。

提供:大久保忠勝博士

いかにして熱に強いネオジム磁石を作るか。

これまでの研究によって「Dy(ジスプロシウム)」などの元素をネオジム磁石に混ぜることで、熱に対する耐性を持たせることにはある程度成功しています。ただ、それでも十分とは言えません。また、Dyはレアアースであり、資源の多くを中国が握っています。

  • Twitter
  • Facebook
  • LINE
  • LinkedIn
  • クリップボードにコピー
  • ×
  • …

Popular

あわせて読みたい

BUSINESS INSIDER JAPAN PRESS RELEASE - 取材の依頼などはこちらから送付して下さい

広告のお問い合わせ・媒体資料のお申し込み