電磁デバイスは現代社会のいたるところにあり、小型の携帯機器から大規模なインフラシステムまで、あらゆるものに電力を供給している。これらのデバイスは、電界と磁界の相互作用に依存して、エネルギーの変換、情報の伝達、機械的な仕事の実行を行っている。軟磁性材料（SMM）は、磁界を形成し、誘導する中核部品を形成するため、これらのデバイスの性能と効率において極めて重要な役割を果たしている。この記事では、軟磁性材料の世界を掘り下げ、その特性、種類、電磁デバイスへの応用を探る。
軟磁性材料の特性
軟磁性材料は、外部磁場に対して容易に磁化・消磁できるのが特徴である。高い透磁率として知られるこの特性により、磁場を効率的に誘導・集中させ、渦電流や磁場漏れによる損失を最小限に抑えることができる。
SMMのもう一つの重要な特性は、その低保磁力であり、これは減磁のしやすさを意味する。保磁力の低い材料は、消磁に必要なエネルギーが少なくて済むため、電磁スイッチやリレーなど、磁界の素早い切り替えが必要な用途に有利です。
さらに、SMMは一般的に低い残留磁化を示し、外部磁場が除去された後も残留磁化をほとんど、あるいはまったく保持しません。この特性は、磁気センサーやデータ・ストレージ・デバイスなど、材料の残留磁性がデバイスの適切な機能を妨げる可能性がある用途では不可欠です。
軟磁性材料の種類
軟磁性材料は、強磁性材料と非強磁性材料に大別される。
1.強磁性軟磁性材料：これらの材料は、キュリー温度と呼ばれるある温度以下で自発磁化を示す能力によって特徴づけられる。一般的な強磁性軟磁性材料には以下のようなものがある：
a) 鉄（Fe）：錬鉄としても知られる純鉄は、透磁率が高く、保磁力が低く、残留磁化が低いため、一般的な軟磁性材料である。トランス・コア、モーター・コア、インダクター・コイルなどの用途に広く使われている。
b) 炭素鋼：鉄と炭素の合金である炭素鋼も、SMMとして一般的に使用されている。炭素鋼は磁気特性に優れ、比較的安価である。しかし、純鉄に比べて保磁力と残留磁化が高いため、その性能は制限される可能性がある。
c) ケイ素鋼：ケイ素鋼は鉄とケイ素の合金で、炭素鋼よりも優れた磁気特性を示す。シリコンの添加は、材料の保磁力を低下させ、電気抵抗率を増加させるため、変圧器やモーターなどの高周波用途に適している。
2.非強磁性軟磁性材料：これらの材料は自発磁化を示さないが、良好な透磁率と低い保磁力を有している。一般的な非強磁性軟磁性材料には以下のようなものがある：
a) ニッケル（Ni）：純ニッケルは、高透磁率、低保磁力、低残留磁 率の非強磁性軟磁性材料である。磁気シールドや磁気センサーなど、高い磁場均一性が要求される用途によく使用される。
b) ニッケル-鉄(NiFe)合金：パーマロイやスーパーマロイなどのNiFe合金は、ニッケルと鉄の有益な特性を組み合わせた非強磁性SMMである。これらの合金は高い透磁率、低い保磁力、低い残留磁化を示し、トランスコア、インダクターコイル、磁気シールドなどの用途に適している。
c) アモルファス金属：金属ガラスとしても知られるアモルファス金属は、原子構造が無秩序な非結晶合金である。アモルファス金属は、高透磁率、低保磁力、低残留磁束などのユニークな磁気特性を示す。アモルファス金属は、配電用変圧器、インダクター、電力変換器などの用途でますます使用されるようになっている。