磁歪・とは？初心者にもわかる磁歪現象の解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

磁歪・とは？

磁歪（じえい）とは、磁場の影響で材料の形や長さがわずかに変わる現象のことです。日常生活での見かけは少ないですが、工学の世界ではとても大切な性質として使われています。磁歪は「磁気と機械」が結びつく現象であり、磁場をかけると材料の内部構造が少し変化して、長さが伸びたり縮んだりします。

この現象は、金属の中にある小さな磁気の集合体「磁気ドメイン」が、外部の磁場に合わせて並び方を変えることによって生じます。ドメインがそろうと、材料全体のエネルギーが低くなり、結果として材料の寸法が変化します。磁歪は連続的な動作にも、急速な衝撃にも対応できる特性を持つため、センサーやアクチュエータ、振動機器の部品として活躍します。

どうして磁歪が起こるの？

磁歪は、磁場と材料の内部構造の「結合」が原因です。金属内部には磁気ドメインと呼ばれる小さな領域があり、それぞれの領域の磁石の向きが整った状態と乱れた状態があります。外部の磁場が加わると、これらのドメインが次第に同じ方向へ回転したり、並んだりします。その結果、格子（結晶構造）の微小な歪みが生まれ、材料全体の長さがわずかに変化します。なお、磁歪は温度や磁場の強さ、材料の種類によって大きさが変わります。

ポイント：磁歪は通常「非常に小さな変形」ですが、適切な材料を選べばかなりの変形を得られます。変形の大きさは「ppm（百萬分の一）」などの単位で表され、数千ppm級の材料も存在します。使う場面によっては、温度や機械的な応力、磁場の強さの影響も大きいことを覚えておくとよいです。

代表的な磁歪材料

よく使われる材料には、鉄をベースにした合金や、特別な化合物が含まれます。材料ごとに磁歪の大きさや加工のしやすさが異なるため、用途に合わせて選定します。以下は一般的な例です。

材料	特徴	用途
Fe-Si（鉄シリコン）	磁歪は比較的小さいが安定している	センサーや小型アクチュエータの基本材料
Fe-Ga（Galfenol）	磁歪が比較的大きく、加工性も良い	構造部品やセンサー
Terfenol-D（TbDyFe2 系）	磁歪が非常に大きい	大きな力が必要なアクチュエータ・超音波機器

上の表だけではなく、磁歪は他にも多様な材料で研究されています。高性能を狙うには温度依存性や磁場の温和さ、ヒステリシス（履歴効果）などの性質を理解することが大切です。実際のデバイスでは、磁場をかける力と得られる変位のバランスを設計します。

磁歪の身近な応用例

実務の現場では、磁歪を利用して小さな力で大きな動作を作り出すセンサーやアクチュエータが活躍します。例えば、微小な機械部品を正確に動かす必要がある場合、磁歪を用いた素子が選択肢となります。船や車の振動を検知するセンサー、家電の動作部、医療機器の微小アクチュエータなど、磁歪の応用は多岐にわたります。磁歪を使う利点は、電気信号を直接機械の動きに変換できる点と、応答速度が比較的速い点です。一方で、材料の取り扱いには温度管理が重要で、長期間の安定性を保つためには定期的な校正が必要な機構もあります。

磁歪の基礎を押さえるコツ

初心者の方には、まず「磁場をかけると形が変わる」という直感を覚えるのが近道です。磁場は私たちの体が感じる力よりはるかに小さい力ですが、材料の内部を整えるときには十分な効果を発揮します。変形の大きさは材料の種類と温度、磁場の強さで決まります。磁場を強くすると変形は大きくなりますが、同時に磁場を強くかけすぎると材料が飽和して逆効果になることもあります。最終的には、性能と安定性のバランスを見ながら、適切な材料と設計を選ぶことが大切です。