永久磁石の着磁後はどのようにして磁気が保つようにするのか

永久磁石の作り方を検索していたら、磁気をかけて鉄分子の磁極の向きを揃えるとありました。
揃えた後はどのようか加工をして永久磁石となるのですか？
永久に磁石の性質を保つにはどのような加工をするのでしょうか？

また、鉄分子の電子が軌道を動くことで磁場ができるのですよね？
そうすると着磁というのはその鉄分子1個1個の軌道を全て同じ機動に合わせるするということですか？

気になったので電子軌道について検索してみると、電子が核の周りを回転していたらその磁場で電子機動は収縮してしまうとか、本当は電子は核の周りを回転していないとか、電子は観測できないなどでてきてよく分からなくなってしまいました。

磁場は鉄分子の電子のどのような動きで発生しているのですか？
磁力の概念というかもうなんだかわかりません。

No.2 回答者： stomachman 回答日時： 2024/06/22 19:42

個々の鉄の原子の「磁極の向き」は、周りにある鉄の原子の「磁極の向き」と揃っているのが、エネルギーが低くて安定した状態なんです。

なので、原子の集団が皆同じ向きに揃っている「磁区」というものを形成する。いわば小さな磁石です。さて外部磁場がないときには、隣合う磁区同士は、互いにちょうど逆向きになっている方がエネルギーが低い。だから、鉄の塊の中では互いに逆向きの磁区が互い違いに並ぶことになり、平均すると磁石の性質が打ち消しあっている。
　外部磁場があるときには、しかしながら、塊全体として外部磁場を弱めるような磁石になる方がエネルギーが低い。ですが、何しろ固まっちゃってますから、容易に向きを変えるわけにはいかない。たまさか少数の原子が動くことで、一方の磁区がじわじわと拡大し、逆向きの磁区がその分縮小することによって、塊全体がだんだん磁石になっていく。ただし、このプロセスはもの凄く遅いんです。そこで、強い外部磁場をかけた状態で、ハンマーでぶん殴るとか、ゴリゴリ振動を加えるとかしてエネルギーを与え、原子がわちゃわちゃと動きやすい状態を一時的に作ってやると、プロセスが加速され、ここを先途と磁区の拡大、縮小が起こる。これが着磁の操作です。
　で、外部磁場がなくなると、たまさか少数の原子が動くことで、一方の磁区がじわじわと縮小し、逆向きのがじわじわと拡大して、両者が半々の状態（すなわち磁石でなくなる状態）に近いていくわけですが、そうなるのにはとても長い時間がかかる。ですが、（もうおわかりでしょうけど）ハンマーでぶん殴るとか、ゴリゴリ振動を加えるとかしてエネルギーを与え、原子がわちゃわちゃと動きやすい状態を一時的に作ってやると、プロセスが加速され、一方の磁区と逆向きの磁区が半々に近くなる。つまり、外部磁場がない状態で衝撃を与えると磁石は弱くなる。

　というわけで、

> 揃えた後はどのようか加工をして永久磁石となる

ぶん殴ったりゴリゴリしたりせず、そっとしとくんです。

No.1 回答者： kantansi 回答日時： 2024/06/22 11:14

永久磁石は、一定方向に磁場を発生させ、長時間磁力を保持することができる磁石です。

　鉄などの強磁性体を用いて作られ、一度磁化されると外部から磁場を加えなくても長時間磁力を保持します。　永久磁石は自動車や家電製品、医療機器、工作機械、発電機など、さまざまな分野で利用されています。

永久磁石の製造方法は以下の工程で行われます：

溶解・粉末製造:
原料となる材料を溶解し、細かく粉砕します。
適切な比率で混合し、加熱・焼結することで均一な粒子サイズと磁性を持った粉末が得られます。

成形・焼結:
粉末を必要な形状に成形します（加圧成形、射出成形、圧延成形など）。
焼結工程で固体の磁石素材となります。

磁化処理:
焼結された磁石は強力な磁場の中で磁化処理が行われます。
磁場の強さや磁極の向きによって、磁石の磁気特性が決まります。

鉄分子の電子軌道と磁場
鉄分子の電子は核の周りを回転しているわけではありません。　電子は量子力学的な振る舞いを示し、軌道ではなく電子雲として存在します。　この電子雲が磁場を生成します。

電子雲と磁場:
電子は核の周りを確定的に回転しているわけではなく、確率的に存在する領域を持っています。この領域を電子雲と呼びます。
電子雲が回転することで、微小な電流が生じ、これによって磁場が発生します。
鉄分子内の電子雲が整列することで、永久磁石の磁化が行われます。
磁力は電子の運動に由来し、電子雲の動きが磁場を形成します。　永久磁石はこの電子雲の整列によって長期間磁力を保持することができるのです。

磁石の仕組みや電子の挙動は量子力学的な現象であり、奥深いものですが、このような基本的な原理に基づいて永久磁石が機能しているのです。