透磁率の一覧は？物質ごとの値も！（透磁率 一覧：金属：磁性体：比較表など）

透磁率の一覧は？物質ごとの値も！（透磁率 一覧：金属：磁性体：比較表など）

透磁率は、鉄やニッケルなどの磁性体が磁界にどの程度反応するかを把握するための重要な物性値です。

金属材料の選定、コイルやモーターの設計、電磁波対策、精密測定など、幅広い分野で参照されます。

ただし、透磁率は物質名だけで一つに決まる値ではありません。

温度、周波数、磁界の強さ、熱処理、加工履歴などによって変わるため、一覧表を見る際には数値の意味を正しく押さえる必要があります。

この記事では、透磁率の基本から金属や磁性体ごとの比較、測定時の注意点までを分かりやすく整理します。

透磁率一覧と物質ごとの比較

それではまず、代表的な物質の透磁率と比較の見方について解説していきます。

透磁率と比透磁率の違い

透磁率とは、物質の中に磁界を通したとき、磁束が通りやすくなる度合いを示す値です。

記号は一般にμで表され、単位はH mです。

実務や材料比較では、真空の透磁率μ0を基準にした比透磁率μrがよく使われます。

比透磁率は単位を持たず、真空や空気に近い材料はほぼ1になります。

数値が1より大きければ磁束を通しやすい傾向があり、特に鉄系の強磁性材料では非常に大きな値となる場合があります。

一方で、1よりわずかに小さい材料は反磁性体、わずかに大きい材料は常磁性体に分類されます。

一覧表ではμそのものとμrが混在することがあるため、単位の有無を確認する習慣が大切です。

特にカタログや技術資料で単に透磁率と書かれている場合、比透磁率を意味しているケースも少なくありません。

代表的な物質の比透磁率一覧

以下の表は、常温付近での代表的な比透磁率の目安をまとめたものです。

材料の状態や測定条件によって幅があるため、設計値を決める際にはメーカー資料や実測値を優先してください。

分類	物質または材料	比透磁率の目安	磁気的な特徴
真空	真空	1	基準となる状態
非磁性材料	空気	ほぼ1	真空に極めて近い性質
反磁性体	銅	約0.99999	磁界をわずかに弱める
反磁性体	銀	約0.99998	弱い反磁性を示す
反磁性体	金	約0.99996	磁石にほとんど引かれない
反磁性体	ビスマス	約0.9998	反磁性が比較的大きい
常磁性体	アルミニウム	約1.00002	ごくわずかに磁界へ引かれる
常磁性体	白金	約1.0003	常磁性が比較的明瞭
常磁性体	マグネシウム	約1.00001	非磁性材料に近い挙動
強磁性体	純鉄	数百から数千以上	焼鈍状態などで大きく変動
強磁性体	電磁軟鉄	数千から数万程度	磁気回路に利用される
強磁性体	ケイ素鋼板	数千程度	変圧器やモーターの鉄心向け
強磁性体	パーマロイ	数万から数十万以上	高透磁率合金の代表例
フェライト	MnZnフェライト	数百から数万程度	低周波から中周波の磁心材
フェライト	NiZnフェライト	数十から数千程度	高周波用途で用いられる

銅、アルミニウム、ステンレス鋼などを一括して非磁性と考えることもありますが、磁気特性は同じではありません。

例えばアルミニウムは常磁性体であり、銅は反磁性体です。

もっとも、一般的な磁石に対する反応は小さいため、日常的にはいずれも磁石に付きにくい金属として扱われます。

比較表を読む際の注意点

強磁性材料の透磁率は、非磁性金属のように固定値として扱うと誤差につながります。

鉄、電磁鋼板、ニッケル、コバルト、パーマロイなどでは、磁化曲線のどの位置を見ているかで透磁率が変化します。

初透磁率は弱い磁界から磁化を始めるときの値であり、微小信号を扱う用途で重要です。

最大透磁率は磁化曲線の傾きが最も大きくなる領域の値を示します。

また、磁束密度Bを磁界Hで割った値として扱う見かけの透磁率と、曲線上の接線の傾きで評価する微分透磁率も区別されます。

金属材料と磁性体の分類

続いては、金属と磁性体を磁気的な性質ごとに確認していきます。

反磁性体の特徴

反磁性体は、外部から磁界を加えると、その磁界をわずかに打ち消す向きの磁化を生じる物質です。

比透磁率は1より少し小さく、磁石への吸着は通常ほとんど見られません。

代表例には銅、銀、金、ビスマス、亜鉛、水銀などがあります。

銅は導電性に優れるため、配線、コイル、シールド材などに使われますが、磁束を集める目的には向きません。

ビスマスは反磁性が比較的大きく、強い磁場を用いた実験や浮上現象の説明で取り上げられることがあります。

ただし、反磁性があるからといって、通常の設計で磁界を大きく遮断できるわけではありません。

磁気シールドには高透磁率材料を使って磁束の通り道を作る方法が一般的です。

常磁性体の特徴

常磁性体は、外部磁界と同じ向きにわずかに磁化する物質です。

比透磁率は1よりわずかに大きいものの、強磁性体ほど磁束を集める力はありません。

アルミニウム、マグネシウム、白金、チタン、クロムなどが代表例です。

アルミニウムは軽量で加工しやすく、機械部品や筐体に広く使用されます。

磁石に強く付かないため、非磁性を求める機械構造部品として選ばれることもあります。

しかし、高精度の磁気計測装置では、わずかな透磁率差でも背景磁場や測定結果へ影響する可能性があります。

用途に応じて、材料ロットごとの磁性評価が必要になる場合もあるでしょう。

強磁性体と軟磁性材料の特徴

強磁性体は、外部磁界がなくなった後にも磁化が残りやすく、比透磁率が大きくなりやすい物質です。

鉄、ニッケル、コバルトと、それらを主成分とする合金が代表的です。

中でも磁化しやすく消磁もしやすい材料は軟磁性材料と呼ばれます。

電磁軟鉄、電磁鋼板、ケイ素鋼板、パーマロイ、アモルファス合金、フェライトなどが該当します。

軟磁性材料は変圧器、インダクタ、リレー、ソレノイド、モーター、磁気シールドなどに活用されます。

一方、永久磁石のように磁化を保ちやすい材料は硬磁性材料です。

硬磁性材料も磁気を扱う材料ですが、磁束を効率よく導くための材料とは選定基準が異なります。

透磁率を左右する測定条件

続いては、透磁率の数値が変動する主な条件を確認していきます。

磁界の強さと磁化曲線

強磁性体では、磁界Hを強くしていくと磁束密度Bの増え方が一定ではなくなります。

最初は磁区の向きがそろうことで磁化が進み、ある領域では磁束密度が大きく増加します。

さらに磁界を強くすると飽和に近づき、Bの増加は小さくなります。

このため、透磁率は測定する磁界の範囲によって異なります。

低磁界での感度を知りたい場合には初透磁率が参考になり、高い磁束密度での磁気回路設計ではB-H曲線全体を確認する必要があります。

単純な一覧表は材料の特徴をつかむ入口として有用ですが、飽和領域まで使う設計では十分ではありません。

磁気回路の断面積、エアギャップ、巻数、電流条件を含めて検討することが求められます。

温度とキュリー温度の影響

温度は透磁率に大きな影響を与える要素です。

強磁性体は温度上昇に伴って磁化しにくくなり、特定の温度を超えると強磁性を失って常磁性に近い状態へ移ります。

この境目はキュリー温度と呼ばれます。

鉄ではおよそ770度、ニッケルではおよそ360度付近が目安として知られています。

実際の部品ではキュリー温度よりかなり低い温度でも、透磁率や鉄損、保磁力が変化する場合があります。

高温環境で使うコイル、センサー、モーター、電源部品では、常温のカタログ値だけで判断しないことが重要です。

低温側でも特性が変化する材料があるため、使用温度範囲に対応したデータを確認すると安心です。

加工ひずみと熱処理の影響

鉄系合金は、切断、曲げ、プレス、研削、溶接などの加工によって内部にひずみを受けます。

このひずみは磁区壁の移動を妨げ、透磁率を低下させる原因になります。

パーマロイや電磁軟鉄のような高透磁率材料では、わずかな加工履歴でも性能差が生じやすい点に注意が必要です。

そのため、部品加工後に焼鈍を行い、磁気特性を回復させる工程が採用されることがあります。

磁気焼鈍では、温度、雰囲気、冷却速度、磁場の有無などが材料性能を左右します。

鉄鋼とステンレスの透磁率

続いては、現場で比較されやすい鉄鋼材料とステンレス鋼の磁気特性を確認していきます。

鉄と炭素鋼の磁気特性

純鉄は高い透磁率を得やすく、電磁石や磁気回路用の材料として広く知られています。

炭素鋼は鉄を主成分としますが、炭素量、組織、熱処理状態、残留応力などによって磁気特性が変わります。

一般に、炭素量が増えたり硬化組織が増えたりすると、軟磁性材料としては扱いにくくなる傾向があります。

機械強度を優先する構造用鋼と、磁束を通しやすさを優先する電磁軟鉄は、同じ鉄系材料でも目的が異なります。

磁気回路では、材料の比透磁率だけでなく、飽和磁束密度や鉄損も選定条件になります。

交流磁界を扱う場合、渦電流損失を抑えるために薄板化や絶縁皮膜が用いられることもあります。

ケイ素鋼板と電磁鋼板の用途

ケイ素鋼板は、鉄にケイ素を加えて電気抵抗を高め、鉄損を抑えやすくした材料です。

変圧器、発電機、モーターなど、交流磁界が繰り返し変化する機器の鉄心に使われます。

方向性電磁鋼板は、特定方向に磁束が流れる変圧器鉄心に適しています。

無方向性電磁鋼板は、回転磁界を扱うモーターの積層鉄心などで選ばれます。

透磁率が高いことは重要ですが、電力機器では鉄損、板厚、加工性、磁歪、コストも無視できません。

したがって、単純に最も高い透磁率の材料を選べばよいとは限らないのです。

ステンレス鋼の種類による違い

ステンレス鋼は磁石に付かない金属という印象を持たれがちですが、鋼種によって性質が大きく異なります。

オーステナイト系ステンレス鋼は、代表的にはSUS304やSUS316などで、通常は非磁性に近い性質を示します。

ただし、冷間加工を受けると組織変化によって弱い磁性を帯びることがあります。

フェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼は、鉄系の結晶構造を持つため磁性を示しやすい材料です。

ステンレス鋼の系統	代表的な鋼種例	磁石への反応	利用時の注意点
オーステナイト系	SUS304、SUS316	通常は弱いかほぼなし	冷間加工後は磁性が出る場合がある
フェライト系	SUS430	反応しやすい	磁気を嫌う用途では要確認
マルテンサイト系	SUS410、SUS420	反応しやすい	熱処理状態でも特性が変わる
析出硬化系	SUS630	条件により反応する	強度と磁性を個別に確認する

磁石に付くかどうかは簡易確認には便利ですが、透磁率を数値評価する試験の代わりにはなりません。

精密機器や医療機器周辺などでは、指定された透磁率の上限値を確認することが必要です。

高透磁率材料と利用分野

続いては、高透磁率材料の種類と代表的な活用場面を確認していきます。

パーマロイの特性

パーマロイはニッケルと鉄を主成分とする高透磁率合金の総称です。

組成や熱処理によって特性は異なりますが、微弱な磁界でも磁化しやすい材料として知られています。

磁気シールド、磁気ヘッド、計測機器、通信機器、微小電流の検出部品などで用いられてきました。

パーマロイの魅力は、低磁界領域で高い透磁率を発揮しやすいことです。

一方で、加工ひずみに敏感であり、機械的な衝撃や曲げ加工によって特性が低下する場合があります。

高い性能を引き出すには、完成形状に近い状態で適切な熱処理を行うことが重要になります。

フェライトの特性

フェライトは、酸化鉄を主成分とするセラミックス系の磁性材料です。

金属系材料に比べて電気抵抗が高く、渦電流損失を小さくしやすい特徴があります。

そのため、高周波で動作するトランス、インダクタ、ノイズ対策部品、アンテナ、電源回路などに適しています。

MnZnフェライトは比較的高い透磁率を得やすく、低周波から中周波の用途で使われます。

NiZnフェライトは高周波特性に優れ、ノイズ抑制用のビーズやコアで見かける材料です。

フェライトは硬くて脆いため、金属材料のような切削や曲げには向きません。

形状、周波数、直流重畳、温度特性を含めた総合評価が必要になります。

磁気シールドにおける材料選定

磁気シールドでは、磁界を完全に遮断するというより、磁束を通しやすい材料へ誘導して保護空間の磁界を低減します。

このため、低磁界で高い透磁率を示す材料が役立ちます。

高透磁率材料は磁束の逃げ道を作る材料と考えると、役割を理解しやすいでしょう。

シールドの性能は、材料の透磁率だけで決まりません。

板厚、筐体の形状、合わせ目、開口部、シールド対象との距離、外部磁界の向きなども影響します。

強い磁界が加わる環境では、シールド材が磁気飽和して効果が下がることもあります。

必要に応じて複数層のシールドや、飽和磁束密度の高い材料との組み合わせを検討します。

透磁率の確認方法と設計上の注意点

続いては、透磁率を確認する方法と材料選定で見落としやすい点を確認していきます。

カタログ値と実測値の使い分け

材料カタログの透磁率は、材料のおおまかな比較や候補の絞り込みに役立ちます。

ただし、カタログ値は規定試験片、特定の熱処理状態、定められた周波数や磁界条件で測定された数値です。

実際の部品では、薄板化、打ち抜き、溶接、メッキ、応力、組み立て方法などが磁気特性に影響します。

要求が厳しい案件では、完成部品または完成状態に近い試料で測定することが望まれます。

特に磁気センサーの近傍、電子線装置、精密計測器、医療装置周辺では、微小な磁気特性の差が問題になる場合があります。

材料メーカーの代表値と受入検査値を混同せず、必要な保証範囲を事前に整理することが大切です。

周波数と交流磁界の影響

直流に近い磁界と、交流で変化する磁界では、材料に求められる特性が異なります。

交流条件ではヒステリシス損失や渦電流損失が発生し、周波数が高くなるほど無視しにくくなります。

透磁率が高い材料でも、高周波で十分な性能を発揮するとは限りません。

金属系の磁心では、積層構造や粉末化によって渦電流を抑える工夫が行われます。

フェライトは電気抵抗が高いため、高周波用途で有利になることがあります。

使用周波数に合った透磁率を確認することが、コイルやインダクタ設計では欠かせません。

データシートを見る際には、初透磁率だけでなく、周波数特性、コア損失、インピーダンス特性も合わせて確認しましょう。

透磁率だけで決めない材料選定

材料選定では、透磁率が高いか低いかだけでなく、用途に応じた複数の条件を比較する必要があります。

磁束を集める鉄心なら、飽和磁束密度、鉄損、加工性、コスト、温度特性が重要です。

磁気シールドなら、低磁界での透磁率、板厚、成形性、熱処理の可否、耐食性などが選定条件になります。

非磁性が求められる部品なら、比透磁率の上限、加工後の磁性変化、ロット差、周辺部品からの影響まで確認が必要です。

透磁率一覧の要点まとめ

透磁率は、物質が磁束を通しやすい度合いを示す値であり、材料の磁気特性を理解する基本指標です。

銅、銀、金などの反磁性体は比透磁率が1よりわずかに小さく、アルミニウムなどの常磁性体は1よりわずかに大きくなります。

鉄、電磁鋼板、パーマロイ、フェライトなどの磁性材料は、用途や条件によって大きな透磁率を示します。

ただし、強磁性体の透磁率は一定ではありません。

磁界の強さ、周波数、温度、加工ひずみ、熱処理、材料形状で変わるため、一覧表の数値は目安として扱うことが重要です。

比透磁率の値と測定条件をセットで確認することが、適切な材料選定につながります。

磁気回路、モーター、変圧器、ノイズ対策、磁気シールド、非磁性部品の設計では、透磁率以外の特性も含めて総合的に比較してください。