JP2001183434A - 磁界測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定対象物周囲の三次元空間で生じている磁
界の状態を正確かつ迅速に測定すると共に、その結果を
自動的に可視化表示する。 【解決手段】 本発明の磁界測定装置は、測定対象物４
０の周囲を三次元方向に相対的に移動可能に支持された
磁気センサ１４を備えた測定器１０と、前記測定器１０
により測定された測定対象物４０の三次元磁力データに
基づき、その磁界の状態を可視化表示できるように加工
するデータ加工手段を含むコンピュータ２０と、前記デ
ータ加工手段で加工された結果を出力する出力手段とし
てのディスプレイ３０とを有している。従って、センサ
を予め決めた測定点に対して手動で動かしていた従来の
手段のように、測定点の位置合わせが困難で、測定に要
する時間が長くかかり過ぎるという問題がなく、測定対
象物周囲の三次元空間で生じている磁界の状態を正確か
つ迅速に測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の周囲
に生じている磁界を可視化表示する磁界測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】測定対象物（例えば、永久磁石、磁石が
内蔵された電気機器等）の周囲にどのような磁界が生じ
ているかを測定するに当たっては、従来、磁束計やガウ
スメータ等を用い、ホール素子等のセンサを測定対象物
の周囲における所定の測定点に位置決めして、手動でこ
の測定点を変更しながら測定している。

【０００３】そして、このガウスメータ等により測定さ
れた磁束密度を測定点ごとにプロットしていくことで、
測定対象物回りに生じている磁界の状態を視覚的に認識
できるよう処理している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の磁界測定手段は、センサを予め決めた測定点に
対して手動で動かしているため、その位置合わせが困難
という問題がある。従って、詳細なデータを得るために
測定点が多くなると、測定に要する時間が長くかかり過
ぎる。

【０００５】また、測定結果を表示する場合も、ガウス
メータ等により測定した値を読みとった後、手動でプロ
ットしていかなければならないため、磁界の状態を可視
化表示するまでには多大な労力と時間を必要としてい
た。

【０００６】本発明は、上記した点に鑑みなされたもの
であり、測定対象物周囲の三次元空間で生じている磁界
の状態を正確かつ迅速に測定すると共に、その結果を自
動的に可視化表示することができる磁界測定装置を提供
することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を達成する
ため請求項１記載の本発明の磁界測定装置は、測定対象
物の周囲を三次元方向に相対的に移動可能に支持された
磁気センサを備えた測定器と、前記測定器により測定さ
れた測定対象物の三次元磁力データに基づき、その磁界
の状態を可視化表示できるように加工するデータ加工手
段と、前記データ加工手段で加工された結果を出力する
出力手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の本発明の磁界測定装置は、
請求項１記載の磁界測定装置であって、前記測定器が、
基台フレームと、前記基台フレームに対して三次元方向
に移動可能なアームと、前記アームに支持された磁気セ
ンサと、前記磁気センサによる検知結果を出力する磁束
密度の測定計と、前記磁気センサによる測定位置の三軸
上のパラメータを設定することができ、前記アームの動
作を制御する制御部とを具備することを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の本発明の磁界測定装置は、
請求項１又は２記載の磁界測定装置であって、前記デー
タ加工手段が、前記測定器により測定された測定対象物
の三次元磁力データのデータ読み込み手段と、前記デー
タ読み込み手段により読み込んだ三次元磁力データを解
析し、任意の表示方法に合わせて処理する表示処理手段
とを具備することを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の本発明の磁界測定装置は、
請求項３記載の磁界測定装置であって、前記表示処理手
段によって処理される三次元磁力データの表示方法が、
ベクトル線の向きによって磁力線の方向を示し、ベクト
ル線の長さの違い、色の違い及び濃淡の違いのうちのい
ずれか少なくとも一つによって磁界の強弱を示す意味を
持たせたベクトル表示であることを特徴とする。

【００１１】請求項５記載の本発明の磁界測定装置は、
請求項３記載の磁界測定装置であって、前記表示処理手
段によって処理される三次元磁力データの表示方法が、
色の違い及び濃淡の違いのうちのいずれか少なくとも一
つによって磁界の強弱を示す着色図であることを特徴と
する。

【００１２】請求項６記載の本発明の磁界測定装置は、
請求項３〜５のいずれか１に記載の磁界測定装置であっ
て、前記表示処理手段によって処理される三次元磁力デ
ータの表示方法が、断面表示又はステレオ表示であるこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態に基
づき本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本実施形
態にかかる磁界測定装置の全体構成を示す構成図であ
り、この図に示したように、測定器１０、データ加工手
段を内蔵したコンピュータ２０、及び出力手段であるデ
ィスプレイ３０を備えて構成されている。

【００１４】測定器１０は、図２に示したように、基台
フレーム１１と、該基台フレーム１１に対して三次元方
向に移動可能なアーム１３と、このアーム１３に支持さ
れた磁気センサ１４と、この磁気センサ１４による検知
結果を出力する磁束密度の測定計を含む制御ボックス１
６と、アーム１３の動作を制御する制御部とを有して構
成されている。

【００１５】基台フレーム１１は、キャスタ１１ａによ
り移動可能となっているベースフレーム１１ｂを有して
いる。ベースフレーム１１ｂは、平面視で略方形に組ま
れており、このベースフレーム１１ｂを構成する対向す
る一対のフレーム材１１ｃ，１１ｄ上には、それぞれ複
数本の支持フレーム１１ｅ，１１ｆが配設されている。
また、ベースフレーム１１ｂの一方のフレーム材１１ｃ
上に立設されている複数本の支持フレーム１１ｅの上部
には、該支持フレーム１１ｅを互いに連結するように水
平フレーム１１ｇが取り付けられており、対向して配置
された複数本の支持フレーム１１ｆの上部にも、それら
を互いに連結する水平フレーム１１ｈが取り付けられて
いる。

【００１６】対向して配置される水平フレーム１１ｇ，
１１ｈの各端部間には、該水平フレーム１１ｇ，１１ｈ
と直交する方向にＸ軸レール１２ａ，１２ｂが掛け渡さ
れている。Ｘ軸レール１２ａ，１２ｂには、これらに対
して直交して配置され、該Ｘ軸レール１２ａ，１２ｂに
沿ってＸ方向に走行移動するＹ軸レール１２ｃが支持さ
れている。Ｙ軸レール１２ｃには、これに沿ってＹ軸方
向に移動する走行部１２ｄを備え、下方に垂下するよう
に設けられたＺ軸レール１２ｅが支持されている。そし
て、このＺ軸レール１２ｅにアーム１３の連結片１３ａ
が走行可能に支持されている。

【００１７】従って、アーム１３に支持される磁気セン
サ１４は、Ｙ軸レール１２ｃがＸ軸レール１２ａ，１２
ｂに沿って移動することによりＸ方向に移動し、Ｚ軸レ
ール１２ｅの走行部１２ｄがＹ軸レール１２ｃに沿って
移動することによりＹ方向に移動し、アーム１３の連結
片１３ａがＺ軸レール１２ｅに沿って移動することによ
りＺ方向に移動する。これにより、本実施形態にかかる
磁気センサ１４は、三次元方向に移動可能となってい
る。なお、符号１３ｂは、Ｙ軸レール１２ｃをＸ方向に
動作させるＸ方向アクチュエータであり、符号１３ｃ
は、Ｚ軸レール１２ｅをＹ方向に動作させるＹ方向アク
チュエータである。

【００１８】磁束密度の測定計としては、通常、ガウス
メータ１５が使用される。従って、磁気センサ１４とし
ては、通常、ホール素子が用いられるが、これに代えて
磁気抵抗素子を用いることもできる。磁気センサ１４
は、上記アーム１３の先端部に固定されるが、このよう
に配置したのは、Ｘ方向アクチュエータ１３ｂ及びＹ方
向アクチュエータ１３ｃからできるだけ離間させること
によって、これらに内蔵された磁石の影響を受けないよ
うにするためである。

【００１９】アーム１３を制御する制御部、すなわち、
Ｘ方向アクチュエータ１３ｂ、Ｙ方向アクチュエータ１
３ｃの駆動を制御する制御部は、制御ボックス１６内に
設けられている。すなわち、このコンピュータ２０の記
憶装置には、磁気センサ１４の三軸上の移動量に関する
パラメータを入力可能に設けられており、測定対象物の
大きさ、形状に合わせて任意のパラメータを入力するこ
とにより、制御ボックス１６内の制御部に指令が発せら
れ、これに基づき、各アクチュエータ１３ｂ，１３ｃが
駆動し、磁気センサ１４が測定対象物４０の周囲を三次
元方向に移動する。

【００２０】測定対象物４０は、磁石であるが、磁石を
内蔵した電気機器等の周囲の磁力データを三次元で測定
することももちろん可能である。また、測定対象物４０
は、アーム１３の前方に設置した支持部材５０により支
持される。支持部材５０は、基台フレーム１１と独立し
て設置してもよいし、基台フレーム１１を構成するいず
れかのフレーム材に連結してアーム１３の前方に位置す
るように設けることもできる。

【００２１】コンピュータ２０はガウスメータ１５と通
信回線２１を介して接続されており、該コンピュータ２
０にはデータ加工手段が設定されている。すなわち、ガ
ウスメータ１５から、上記した磁気センサ１４が測定対
象物４０の周囲を移動することにより測定した三次元磁
力データが送られる構成である。データ加工手段は、送
られてきた三次元磁力データを読み込む手段と、読み込
んだ三次元磁力データを解析し、任意の表示方法に合わ
せて処理する表示処理手段とを有する。

【００２２】表示方法は任意であるが、見やすさを考慮
するとベクトル線図で表示することが好ましい。具体的
には、ベクトル線の向きによって磁力線の方向を示し、
ベクトル線の長さの違い、色の違い又は濃淡の違い、あ
るいはこれらを２つ以上組み合わせることによって磁界
の強弱を示すことができる。また、このベクトル線図
は、磁気センサ１４が測定対象物４０の周囲を移動した
範囲内であれば、あらゆる方向に沿ったあらゆる面につ
いて断面（平面）表示することもできるし、またステレ
オ表示できるように設定することもできる。

【００２３】また、ベクトル線により表示するのではな
く、着色図により、すなわち、色の違い又は濃淡の違い
を利用して、あるいは色の違いと濃淡の違いを併用し
て、いわゆる色分け模様によって磁界の強弱を示すこと
もできる。この場合、磁力線の向きを詳細に示すため
に、上記のベクトル線を重ねて表示させることもでき
る。

【００２４】データ加工手段によって加工された結果を
出力する出力手段としては、任意のディスプレイや印刷
手段を用いることができる。

【００２５】次に、図３に示したフローチャートに基づ
き、本実施形態における処理工程を説明する。まず、コ
ンピュータ２０に設定された処理プログラムを実行させ
る。なお、この処理プログラムには、上記のデータ読み
込み手段及び表示処理手段を含むデータ加工手段が設定
されている。

【００２６】処理プログラムをスタートさせると、処理
メニューとして、測定、ファイル結合、データ加工、終
了の各メニューがディスプレイに表示される。このう
ち、測定メニューを選択した場合には、制御部に信号が
送られ、測定器１０のガウスメータ１５がＯＮされる
（ステップ（以下、「Ｓ」）１００）。磁気センサ１４
としてホール素子を用いている場合にはゼロ補正がなさ
れる（Ｓ１０１，Ｓ１０２）。

【００２７】次に、測定対象物４０を支持部材５０に設
置する（Ｓ１０３）。なお、測定対象物４０の支持部材
５０への設置は、上記した処理プログラムのスタート前
に行ってもよいことはもちろんである。

【００２８】次に、アーム１３の移動速度、測定回数、
測定位置等の計測条件を設定し（Ｓ１０４）、同様に測
定範囲、測定点数を設定する（Ｓ１０５）。もちろん、
これらの計測条件の設定も、磁気センサ１４のゼロ補正
を行う前に行ってもよい。そして、測定を開始する（Ｓ
１０６）。

【００２９】測定が開始されると、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ
軸における測定位置が同一位置か否か判断され（Ｓ１０
７）、同一位置の場合には、磁気センサ１４が当該位置
となるように、アーム１３が移動する。磁気センサ１４
は、当該位置における三軸のデータを測定する（Ｓ１０
８）。

【００３０】一方、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸における測定位
置が異なる場合には、アーム１３が移動し、まず、Ｘ軸
における測定位置に磁気センサ１４がセットされ、Ｘ軸
における磁束密度が測定される（Ｓ１０９）。次に、Ｙ
軸における測定位置に磁気センサ１４がセットされ、Ｙ
軸における磁束密度が測定され（Ｓ１１０）、さらに、
Ｚ軸における測定位置に磁気センサ１４がセットされ、
Ｚ軸における磁束密度が測定される（Ｓ１１１）。

【００３１】このようにして測定が終了したならば（Ｓ
１１２）、測定されたデータは、コンピュータ２０に送
られ、各軸の合成データが算出されると共に、データ変
換される（Ｓ１１３）。そして、この変換されたデータ
はコンピュータ２０において指定したファイルに保存さ
れる（Ｓ１１４）。

【００３２】次に、必要があれば、測定位置を変えて上
記した操作を繰り返し、複数点における磁束密度を測定
し、コンピュータ２０の指定したファイルに保存する。
さらに、必要があれば、上記の各ファイルを指定して結
合する（Ｓ２００，Ｓ２０１）。

【００３３】次に、データの可視化作業を行う。この際
には、まず、コンピュータ２０のデータ読み込み手段に
より、可視化するファイルを指定してデータの読み込み
を行う（Ｓ３００）。

【００３４】データを読み込んだならば、このデータを
座標変換する（Ｓ３０１）。座標変換は、表示する視点
又は注視点を変換するもので、目的とする点に任意に設
定することができるものである。

【００３５】次に、表示処理手段を起動するが、この際
には、まず、表示方法を選択する。表示方法としては種
々の表示方法を設定することが可能であるが、例えば、
上記により設定した点における断面表示か、あるいはス
テレオ表示かを選択できるように設定することができる
（Ｓ３０２）。また、これをさらに、ベクトル表示にす
るか、あるいは色の違いや濃淡の違いを用いて示した着
色表示にするかも任意に選択できるように設定すること
ができる（Ｓ３０３）。

【００３６】上記した表示方法を指定すると、指定した
表示方法に従って、三次元磁力データが、出力手段であ
るディスプレイに表示される。そして、測定点における
各種の情報、磁束密度の値等の情報表示を行うか否かを
選択する（Ｓ３０４）。測定点情報表示を行う場合に
は、ディスプレイ上で測定点を指定することにより（Ｓ
３０５）、当該測定点の磁束密度等の情報が表示され
る。

【００３７】測定点の情報表示がなされたならば（Ｓ３
０６）、あるいは、測定点情報表示を選択しなかった場
合にはそのまま、印刷出力を行うか否かを選択し（Ｓ３
０７）、印刷出力を行う指定をすると、ディスプレイに
表示された情報がプリンタに出力される（Ｓ３０８）。
上記作業が全て終了したならば、終了処理を選択する
（Ｓ４００）。

【００３８】（実施例） （実施例１）図４に示したように、一辺７５ｍｍ×厚さ
１０ｍｍの２極磁石を、異極同士が対向するように、か
つ対向間隔を５４ｍｍに設定して、支持部材５０に保持
させ、三次元磁力データを測定した。

【００３９】そして、図４のＡ面における磁束分布を図
５（ａ）に示したようにベクトル表示で表示した。この
図は、矢印の向きは磁束の向きを示し、長さの違い及び
濃さの違いによって磁束密度の違いを表示したものであ
る。なお、図示しないが、カラー表示とすることによ
り、磁束密度の違いを色の違いにより表示することもで
きる。

【００４０】図５（ｂ）は、上記Ａ面における磁束分布
を色の違いのみにより表示したものであり、磁束密度の
高い部分が赤で表示され、磁束密度の最も低い部分が青
で表示されている。また、磁束密度が両者のほぼ中間の
値である部分については緑で表示され、赤と緑の間は黄
色、青と緑の間は水色になっている。また、いずれも、
磁束密度の強弱によって、各着色間は徐々に隣接する色
に変化するようにグラデーションがかかった色分け模様
になっている。

【００４１】図５（ｃ）は、図５（ｂ）と同様に色分け
によって磁束密度の違いを示したものであるが、ある一
定の範囲の磁束密度ごとに境界が明確になるように区切
ったものである。

【００４２】これらの図から明らかなように、本実施例
によれば、測定対象物の周囲における磁束分布をあらゆ
る点を基準として種々の表示方法により表示することが
できる。

【００４３】（実施例２）図６に示したように、一辺７
０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの２極磁石を、異極同士が対向す
るように、かつ対向間隔を５４ｍｍに設定して、支持部
材５０に保持させ、三次元磁力データを測定した。

【００４４】そして、図６のＡ面、Ｂ面、Ｃ面及びＤ面
における各磁束分布を図７に示したようにベクトル表示
で表示した。矢印の向きは磁束の向きを示し、長さの違
い及び色の違いによって磁束密度の違いを表示したもの
である。磁束密度は、０．００テスラ〜０．３０テスラ
までの間において、赤が最も強く、青が最も弱いことを
示すように設定してあり、その中間は、赤から黄色、
緑、水色、青の順で徐々に変化するように設定されてい
る。

【００４５】（実施例３）実施例２で測定した三次元磁
力データに基づき、図８（ａ）に示したように、２つの
磁石の対向間隔の中間位置において、対向面と平行なＡ
面における磁束分布を表示した。その結果が、図８
（ｂ）に示したものであり、白黒のベクトル線で表示し
た。

【００４６】また、図９及び図１０は、２つの磁石の対
向間隔を、それぞれ３８ｍｍ、１０８ｍｍに設定した場
合における、２つの磁石の対向間隔の中間位置におい
て、対向面と平行なＡ面における磁束分布をベクトル線
で表示した磁束分布であり、対向間隔の違いによる磁束
密度の強弱の違いがよく表れている。

【００４７】

【発明の効果】本発明の磁界測定装置は、測定対象物の
周囲を三次元方向に相対的に移動可能に支持された磁気
センサを備えた測定器と、前記測定器により測定された
測定対象物の三次元磁力データに基づき、その磁界の状
態を可視化表示できるように加工するデータ加工手段
と、前記データ加工手段で加工された結果を出力する出
力手段とを有している。従って、センサを予め決めた測
定点に対して手動で動かしていた従来の手段のように、
測定点の位置合わせが困難で、測定に要する時間が長く
かかり過ぎるという問題がなく、測定対象物周囲の三次
元空間で生じている磁界の状態を正確かつ迅速に測定す
ることができる。また、データ加工手段及び出力手段に
よって測定結果を自動的に可視化表示することができる
ため、測定結果を手動でプロットしていた従来の手段と
比較して、磁界の状態を可視化表示する作業が迅速かつ
容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の磁界測定装置の一の実施形態
を示す構成図である。

【図２】図２は、測定器を示す斜視図である。

【図３】図３は、上記実施形態の処理工程を説明するた
めの図である。

【図４】図４は、実施例１の測定対象物を示す図であ
る。

【図５】図５は、実施例１のＡ面における磁界の状態を
示す図であり、（ａ）はベクトル線で表示した図、
（ｂ）は着色図、（ｃ）は境界を明確に区切った着色図
である。

【図６】図６は、実施例２の測定対象物を示す図であ
る。

【図７】図７（ａ）は、実施例２のＡ面における磁界の
状態を示すベクトル線図、（ｂ）は、実施例２のＢ面に
おける磁界の状態を示すベクトル線図、（ｃ）は、実施
例２のＣ面における磁界の状態を示すベクトル線図、
（ｄ）は、実施例２のＤ面における磁界の状態を示すベ
クトル線図である。

【図８】図８（ａ）は、実施例３の一態様に係る測定対
象物を示す図であり、（ｂ）はそのＡ面における磁界の
状態を示すベクトル線図である。

【図９】図９（ａ）は、実施例３の他の態様に係る測定
対象物を示す図であり、（ｂ）はそのＡ面における磁界
の状態を示すベクトル線図である。

【図１０】図１０（ａ）は、実施例３のさらに他の態様
に係る測定対象物を示す図であり、（ｂ）はそのＡ面に
おける磁界の状態を示すベクトル線図である。

【符号の説明】

１０ 測定器 １１ 基台フレーム １３ アーム １４ 磁気センサ １５ ガウスメータ １６ 制御ボックス ２０ コンピュータ ３０ ディスプレイ ４０ 測定対象物 ５０ 支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎 芳美 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 我田 茂樹 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 中平 宏 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 山根 秀之 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 田尾 博幸 広島県呉市焼山東４丁目８−30 Ｆターム(参考） 2G017 AA02 AA03 AC00 AD06 AD53 BA15 BA18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物の周囲を三次元方向に相対的
   に移動可能に支持された磁気センサを備えた測定器と、 前記測定器により測定された測定対象物の三次元磁力デ
   ータに基づき、その磁界の状態を可視化表示できるよう
   に加工するデータ加工手段と、 前記データ加工手段で加工された結果を出力する出力手
   段とを具備することを特徴とする磁界測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁界測定装置であって、
   前記測定器が、 基台フレームと、 前記基台フレームに対して三次元方向に移動可能なアー
   ムと、 前記アームに支持された磁気センサと、 前記磁気センサによる検知結果を出力する磁束密度の測
   定計と、 前記磁気センサによる測定位置の三軸上のパラメータを
   設定することができ、前記アームの動作を制御する制御
   部とを具備することを特徴とする磁界測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の磁界測定装置であ
   って、前記データ加工手段が、 前記測定器により測定された測定対象物の三次元磁力デ
   ータのデータ読み込み手段と、 前記データ読み込み手段により読み込んだ三次元磁力デ
   ータを解析し、任意の表示方法に合わせて処理する表示
   処理手段とを具備することを特徴とする磁界測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の磁界測定装置であって、
   前記表示処理手段によって処理される三次元磁力データ
   の表示方法が、ベクトル線の向きによって磁力線の方向
   を示し、ベクトル線の長さの違い、色の違い及び濃淡の
   違いのうちのいずれか少なくとも一つによって磁界の強
   弱を示す意味を持たせたベクトル表示であることを特徴
   とする磁界測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の磁界測定装置であって、
   前記表示処理手段によって処理される三次元磁力データ
   の表示方法が、色の違い及び濃淡の違いのうちのいずれ
   か少なくとも一つによって磁界の強弱を示す着色図であ
   ることを特徴とする磁界測定装置。
6. 【請求項６】 請求項３〜５のいずれか１に記載の磁界
   測定装置であって、前記表示処理手段によって処理され
   る三次元磁力データの表示方法が、断面表示又はステレ
   オ表示であることを特徴とする磁界測定装置。