JP2003307508A - 磁気特性の測定装置及びその測定方法 - Google Patents
磁気特性の測定装置及びその測定方法Info
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- JP2003307508A JP2003307508A JP2002113486A JP2002113486A JP2003307508A JP 2003307508 A JP2003307508 A JP 2003307508A JP 2002113486 A JP2002113486 A JP 2002113486A JP 2002113486 A JP2002113486 A JP 2002113486A JP 2003307508 A JP2003307508 A JP 2003307508A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定試料に対して良好な励磁環境を与えるこ
とにより、測定試料の磁気特性をより高い精度で測定で
きるようにする。 【解決手段】 中空円柱型コア１の内側に複数個のスロ
ットを配置し、前記スロット間に巻回された多相励磁コ
イル（Ｕ、Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、Ｖ、Ｖ、…）に電源電流制
御装置１２から多相交流電流を供給して２次元回転磁界
ベクトルを発生させて測定試料２に方向依存性のない一
様な回転磁界を与えられるようにして、コア中空部の前
記２次元回転磁界ベクトルを含む平面に配設された測定
試料近傍の磁界を検出するとともに、前記試料を貫通し
て通過する磁束を検出するようにすることで、測定試料
の測定精度を著しく向上させることができる。
とにより、測定試料の磁気特性をより高い精度で測定で
きるようにする。 【解決手段】 中空円柱型コア１の内側に複数個のスロ
ットを配置し、前記スロット間に巻回された多相励磁コ
イル（Ｕ、Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、Ｖ、Ｖ、…）に電源電流制
御装置１２から多相交流電流を供給して２次元回転磁界
ベクトルを発生させて測定試料２に方向依存性のない一
様な回転磁界を与えられるようにして、コア中空部の前
記２次元回転磁界ベクトルを含む平面に配設された測定
試料近傍の磁界を検出するとともに、前記試料を貫通し
て通過する磁束を検出するようにすることで、測定試料
の測定精度を著しく向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気特性の測定装置
及びその測定方法に関し、特に、磁性体の磁気抵抗率を
測定するために用いて好適なものである。
及びその測定方法に関し、特に、磁性体の磁気抵抗率を
測定するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から高効率の電気機器、特に電磁機
械を設計する際には、その低損失化、高効率化が重要な
課題である。高効率、省エネルギー形電磁機械において
は、磁束集中を避けて均一な磁束分布を得ること、渦電
流損失の増加を防ぐために磁束波形の歪みを避けるこ
と、加工歪みや外部応力の影響を避けること、漏れ磁束
を少なくすること等が要件として考慮されている。
械を設計する際には、その低損失化、高効率化が重要な
課題である。高効率、省エネルギー形電磁機械において
は、磁束集中を避けて均一な磁束分布を得ること、渦電
流損失の増加を防ぐために磁束波形の歪みを避けるこ
と、加工歪みや外部応力の影響を避けること、漏れ磁束
を少なくすること等が要件として考慮されている。
【０００３】しかし、このような要件を満足させるため
には、一般に磁性材料の磁束密度を下げて構造設計をす
る方法が採用されてきた。この方法では電磁機械が大型
になり、品質向上が十分に達成されない。このような背
景には、従来から磁性材料の特性評価が磁性材料の研究
者のみに委ねられ、必ずしもユーザーの意向が組込まれ
てこなかったことも一因と考えられる。
には、一般に磁性材料の磁束密度を下げて構造設計をす
る方法が採用されてきた。この方法では電磁機械が大型
になり、品質向上が十分に達成されない。このような背
景には、従来から磁性材料の特性評価が磁性材料の研究
者のみに委ねられ、必ずしもユーザーの意向が組込まれ
てこなかったことも一因と考えられる。
【０００４】一方、ユーザー側では、磁性材料の各パラ
メーターを定数と考えて取扱ってきたことにも要因はあ
る。すなわち、電磁機械に使用される磁性材料はスカラ
ー量として取扱われ、磁界Ｈと磁束Ｂとの間で、その大
きさの非線形性や空間的な角度の非線形性が無視されて
きた。このような問題を榎園正人氏は、２次元磁気特
性、あるいはベクトル磁気特性と称して取扱うことによ
って、次のように解決している。
メーターを定数と考えて取扱ってきたことにも要因はあ
る。すなわち、電磁機械に使用される磁性材料はスカラ
ー量として取扱われ、磁界Ｈと磁束Ｂとの間で、その大
きさの非線形性や空間的な角度の非線形性が無視されて
きた。このような問題を榎園正人氏は、２次元磁気特
性、あるいはベクトル磁気特性と称して取扱うことによ
って、次のように解決している。
【０００５】榎園正人氏に従えば、磁性材料特性におい
て、２次元磁気特性からみたコア用磁性材料の適正な選
択、回転磁束鉄損の抑制、励磁電流の低減、磁界ベクト
ルの制御がそれぞれ達成されなければならない。以下、
同氏の文献「２０００磁気応用技術シンポジウム」
（日本能率協会）に従って説明を進める。
て、２次元磁気特性からみたコア用磁性材料の適正な選
択、回転磁束鉄損の抑制、励磁電流の低減、磁界ベクト
ルの制御がそれぞれ達成されなければならない。以下、
同氏の文献「２０００磁気応用技術シンポジウム」
（日本能率協会）に従って説明を進める。
【０００６】磁性材料の鉄損Ｗiは、以下の式（１）で
表せる。
表せる。
【０００７】
【数１】
【０００８】また、回転磁束下における回転鉄損Ｗ
rは、以下の式（２）で表せる。
rは、以下の式（２）で表せる。
【０００９】
【数２】
【００１０】ただし、Ｔは励磁周期、ρ磁性材料の密
度、ωは角周波数である。
度、ωは角周波数である。
【００１１】磁性材料の磁化容易軸の方向が測定方向と
は一致しない場合、磁界Ｈと磁束Ｂとは平行にはならな
い。従来の磁気持性の測定においては、磁化容易軸方
向、すなわち配向方向あるいは圧延方向に対してのみの
測定であるため、測定値は当該方向の磁気特性データを
表わしている。しかし、この磁気特性データは、磁性材
料から成るコア内部の磁性材料の磁気特性データや有限
要素法における磁界解析データとして用いる磁気特性デ
ータとしては使用できるものではない。
は一致しない場合、磁界Ｈと磁束Ｂとは平行にはならな
い。従来の磁気持性の測定においては、磁化容易軸方
向、すなわち配向方向あるいは圧延方向に対してのみの
測定であるため、測定値は当該方向の磁気特性データを
表わしている。しかし、この磁気特性データは、磁性材
料から成るコア内部の磁性材料の磁気特性データや有限
要素法における磁界解析データとして用いる磁気特性デ
ータとしては使用できるものではない。
【００１２】一般に、磁性材料は鉄損を最小化する必要
性から薄板状のコアとして使用されるため、電磁解析で
は２次元量として取扱うことができる。また、電磁機械
では回転磁束を取扱うので、磁界Ｈと磁束Ｂとは平行と
はならない。すなわち、磁界Ｈと磁束Ｂとは空間的な位
相関係においても非直線性を有するため、磁界Ｈと磁束
Ｂとがまちまちに動いてしまう。
性から薄板状のコアとして使用されるため、電磁解析で
は２次元量として取扱うことができる。また、電磁機械
では回転磁束を取扱うので、磁界Ｈと磁束Ｂとは平行と
はならない。すなわち、磁界Ｈと磁束Ｂとは空間的な位
相関係においても非直線性を有するため、磁界Ｈと磁束
Ｂとがまちまちに動いてしまう。
【００１３】そこで、磁束Ｂのベクトルが常に一方向を
向いて増大するように磁界Ｈのベクトルの位相を制御す
る必要がある。この条件を備えた測定法として、２次元
励磁による２次元磁気特性測定法を採用する必要があ
る。この測定法では、直交する２方向から磁性材料鋼板
を励磁し、十字型に構成された磁界センサコイル及び磁
束センサコイルによって、各々、磁界Ｈ及び磁束Ｂを測
定することによリ交番磁束下及び回転磁束下における磁
気特性データが測定できる。
向いて増大するように磁界Ｈのベクトルの位相を制御す
る必要がある。この条件を備えた測定法として、２次元
励磁による２次元磁気特性測定法を採用する必要があ
る。この測定法では、直交する２方向から磁性材料鋼板
を励磁し、十字型に構成された磁界センサコイル及び磁
束センサコイルによって、各々、磁界Ｈ及び磁束Ｂを測
定することによリ交番磁束下及び回転磁束下における磁
気特性データが測定できる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように磁性材料
鋼板では、磁界Ｈと磁束Ｂとの間に存在する大きさの非
直線性及び空間的な角度の非直線性を考慮に入れて、２
次元励磁による２次元磁気特性測定法が採用されてき
た。この測定法では直交する２方向から磁性材料鋼板を
励磁し、十字型に構成された磁界センサコイル及び磁束
センサコイルによって、回転磁束であっても満足に測定
できる。
鋼板では、磁界Ｈと磁束Ｂとの間に存在する大きさの非
直線性及び空間的な角度の非直線性を考慮に入れて、２
次元励磁による２次元磁気特性測定法が採用されてき
た。この測定法では直交する２方向から磁性材料鋼板を
励磁し、十字型に構成された磁界センサコイル及び磁束
センサコイルによって、回転磁束であっても満足に測定
できる。
【００１５】しかし、この測定法では直交する２つのコ
イルによって回転磁界を生成しているため、具体的な電
磁機器における良好な電磁環境を実現することができな
かった。よって、良好な回転磁界を生成し、実際にコア
を構成する磁性材料鋼板に対して回転磁束下における磁
界Ｈ及び磁束Ｂを高い精度で測定することができる測定
方法を実現することが課題となっていた。
イルによって回転磁界を生成しているため、具体的な電
磁機器における良好な電磁環境を実現することができな
かった。よって、良好な回転磁界を生成し、実際にコア
を構成する磁性材料鋼板に対して回転磁束下における磁
界Ｈ及び磁束Ｂを高い精度で測定することができる測定
方法を実現することが課題となっていた。
【００１６】本発明は前述の問題点にかんがみてなされ
たものであり、測定試料に対して良好な励磁環境を与え
ることにより、測定試料の磁気特性をより高い精度で測
定できるようにすることを目的とする。
たものであり、測定試料に対して良好な励磁環境を与え
ることにより、測定試料の磁気特性をより高い精度で測
定できるようにすることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気特性の測定
装置は、複数個のスロットを内側に有する中空円柱型コ
アと、前記コアのスロット間に巻回され、多相交流電流
により２次元回転磁界ベクトルを発生する多相励磁コイ
ルと、前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベクトルを
含む平面に配設された試料近傍の磁界を検出する磁界検
出手段と、前記試料を貫通して通過する磁束を検出する
磁束検出手段とを有することを特徴とするものである。
装置は、複数個のスロットを内側に有する中空円柱型コ
アと、前記コアのスロット間に巻回され、多相交流電流
により２次元回転磁界ベクトルを発生する多相励磁コイ
ルと、前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベクトルを
含む平面に配設された試料近傍の磁界を検出する磁界検
出手段と、前記試料を貫通して通過する磁束を検出する
磁束検出手段とを有することを特徴とするものである。
【００１８】本発明の磁気特性の測定装置の他の特徴と
するところは、前記多相励磁コイルに供給する多相交流
電流を制御する制御手段を備えることを特徴とするもの
である。
するところは、前記多相励磁コイルに供給する多相交流
電流を制御する制御手段を備えることを特徴とするもの
である。
【００１９】また、本発明の磁気特性の測定装置のその
他の特徴とするところは、前記磁界検出手段で検出され
た磁界と前記磁束検出手段で検出された磁束とに基づい
て前記試料の磁気特性を算出する算出手段を備えること
を特徴とするものである。
他の特徴とするところは、前記磁界検出手段で検出され
た磁界と前記磁束検出手段で検出された磁束とに基づい
て前記試料の磁気特性を算出する算出手段を備えること
を特徴とするものである。
【００２０】また、本発明の磁気特性の測定装置のその
他の特徴とするところは、複数個のスロットを内側に有
し、積層鋼板から成る中空円柱型コアと、前記コアを励
磁するために多相交流電流を供給する電源と、前記コア
のスロット間に巻回され、前記電源からの多相交流電流
により２次元回転磁界ベクトルを発生する多相励磁コイ
ルと、前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベクトルを
含むｘｙ平面に配置される円板状の磁性材料鋼板の試料
を保持する試料保持手段と、前記試料に近接して配置さ
れた磁界検出手段と、前記試料を貫通して通過する磁束
を検出するように配置された磁束検出手段と、前記多相
交流電流により前記試料内で生成される２次元回転磁束
密度ベクトルのｘｙ平面座標成分（Ｂx、Ｂy）が所定の
関係を保持するように前記多相交流電流を制御する電源
電流制御装置と、前記磁界検出手段と前記磁束検出手段
とからの出力を取り込み、その出力結果に基づいて前記
試料の磁気抵抗率テンソルを算出する磁気抵抗率テンソ
ル算出手段とを備えることを特徴とするものである。
他の特徴とするところは、複数個のスロットを内側に有
し、積層鋼板から成る中空円柱型コアと、前記コアを励
磁するために多相交流電流を供給する電源と、前記コア
のスロット間に巻回され、前記電源からの多相交流電流
により２次元回転磁界ベクトルを発生する多相励磁コイ
ルと、前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベクトルを
含むｘｙ平面に配置される円板状の磁性材料鋼板の試料
を保持する試料保持手段と、前記試料に近接して配置さ
れた磁界検出手段と、前記試料を貫通して通過する磁束
を検出するように配置された磁束検出手段と、前記多相
交流電流により前記試料内で生成される２次元回転磁束
密度ベクトルのｘｙ平面座標成分（Ｂx、Ｂy）が所定の
関係を保持するように前記多相交流電流を制御する電源
電流制御装置と、前記磁界検出手段と前記磁束検出手段
とからの出力を取り込み、その出力結果に基づいて前記
試料の磁気抵抗率テンソルを算出する磁気抵抗率テンソ
ル算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００２１】また、本発明の磁気特性の測定装置のその
他の特徴とするところは、前記磁界検出手段が、前記試
料に近接してかつ前記試料に平行な前記ｘｙ平面に沿っ
て配置され、前記ｘｙ平面内で前記２次元回転磁界ベク
トルを検出する互いに直交した２個の磁界検出コイルで
あり、前記磁束検出手段が、前記試料を貫通して通過す
る磁束を検出する位置に配置され、前記２次元回転磁界
ベクトルによって発生する磁束密度ベクトルを検出する
互いに直交した２個の磁束検出コイルあるいは磁束検出
用プローブであることを特徴とするものである。
他の特徴とするところは、前記磁界検出手段が、前記試
料に近接してかつ前記試料に平行な前記ｘｙ平面に沿っ
て配置され、前記ｘｙ平面内で前記２次元回転磁界ベク
トルを検出する互いに直交した２個の磁界検出コイルで
あり、前記磁束検出手段が、前記試料を貫通して通過す
る磁束を検出する位置に配置され、前記２次元回転磁界
ベクトルによって発生する磁束密度ベクトルを検出する
互いに直交した２個の磁束検出コイルあるいは磁束検出
用プローブであることを特徴とするものである。
【００２２】また、本発明の磁気特性の測定装置のその
他の特徴とするところは、前記磁気抵抗率テンソル算出
手段は、前記互いに直交した２個の磁界検出コイルと前
記互いに直交した２個の磁束検出コイルあるいは磁束検
出用プローブとの出力電流を同時に処理し、Ｈx−Ｈy及
びＢx−Ｂyのグラフを表示する波形観察用オシロスコー
プ機能を備えていることを特徴とするものである。
他の特徴とするところは、前記磁気抵抗率テンソル算出
手段は、前記互いに直交した２個の磁界検出コイルと前
記互いに直交した２個の磁束検出コイルあるいは磁束検
出用プローブとの出力電流を同時に処理し、Ｈx−Ｈy及
びＢx−Ｂyのグラフを表示する波形観察用オシロスコー
プ機能を備えていることを特徴とするものである。
【００２３】本発明の磁気特性の測定方法は、中空円柱
型コアの内側に複数個のスロットを配置し、前記スロッ
ト間に巻回された多相励磁コイルに多相交流電流を供給
して２次元回転磁界ベクトルを発生させて、前記コア中
空部の前記２次元回転磁界ベクトルを含む平面に配設さ
れた試料近傍の磁界を検出するとともに、前記試料を貫
通して通過する磁束を検出することを特徴とするもので
ある。
型コアの内側に複数個のスロットを配置し、前記スロッ
ト間に巻回された多相励磁コイルに多相交流電流を供給
して２次元回転磁界ベクトルを発生させて、前記コア中
空部の前記２次元回転磁界ベクトルを含む平面に配設さ
れた試料近傍の磁界を検出するとともに、前記試料を貫
通して通過する磁束を検出することを特徴とするもので
ある。
【００２４】本発明の磁気特性の測定方法の他の特徴と
するところは、前記多相励磁コイルに供給する多相交流
電流を制御することを特徴とするものである。
するところは、前記多相励磁コイルに供給する多相交流
電流を制御することを特徴とするものである。
【００２５】また、本発明の磁気特性の測定方法のその
他の特徴とするところは、前記検出した磁界と前記検出
した磁束とに基づいて前記試料の磁気特性を算出するこ
とを特徴とするものである。
他の特徴とするところは、前記検出した磁界と前記検出
した磁束とに基づいて前記試料の磁気特性を算出するこ
とを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気特性の測定装
置及び測定方法について添付図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明における磁気特性の測定装置の実施
形態を示す概略図である。図１において、１は回転磁界
を発生する励磁用磁界発生部、２は円板状の磁性材料鋼
板の試料、３は磁界検出手段、４は磁束検出手段、１１
は電源電流制御装置、１２は３相交流電流電源、１３は
試料２を保持するための試料保持手段、１４は磁界検出
手段３及び磁束検出手段４からの出力を取り込み、試料
の磁気特性を算出する算出手段である。
置及び測定方法について添付図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明における磁気特性の測定装置の実施
形態を示す概略図である。図１において、１は回転磁界
を発生する励磁用磁界発生部、２は円板状の磁性材料鋼
板の試料、３は磁界検出手段、４は磁束検出手段、１１
は電源電流制御装置、１２は３相交流電流電源、１３は
試料２を保持するための試料保持手段、１４は磁界検出
手段３及び磁束検出手段４からの出力を取り込み、試料
の磁気特性を算出する算出手段である。
【００２７】回転磁界を発生して試料２を励磁する励磁
用磁界発生部１は、中空円柱型積層鋼板の内側に複数個
のスロットを備え、各スロットの凹部には３相誘導モー
ターを構成する２層巻きによる励磁コイルが備えてあ
る。各スロットの凹部には、各々Ｕ、Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、
Ｖ、Ｖ、−Ｕ、−Ｕ、Ｗ、Ｗ、−Ｖ、−Ｖの順に巻いた
励磁コイルが、各々−Ｖ、Ｕ、Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、Ｖ、
Ｖ、−Ｕ、−Ｕ、Ｗ、Ｗ、−Ｖの順に巻いた励磁コイル
と順次、組み合わせてある。
用磁界発生部１は、中空円柱型積層鋼板の内側に複数個
のスロットを備え、各スロットの凹部には３相誘導モー
ターを構成する２層巻きによる励磁コイルが備えてあ
る。各スロットの凹部には、各々Ｕ、Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、
Ｖ、Ｖ、−Ｕ、−Ｕ、Ｗ、Ｗ、−Ｖ、−Ｖの順に巻いた
励磁コイルが、各々−Ｖ、Ｕ、Ｕ、−Ｗ、−Ｗ、Ｖ、
Ｖ、−Ｕ、−Ｕ、Ｗ、Ｗ、−Ｖの順に巻いた励磁コイル
と順次、組み合わせてある。
【００２８】Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁コイルには、３相
交流電流電源１２から各々の相に３相交流電流ｉu、
ｉv、ｉwを流す。これによって中空円柱型積層鋼板の内
側には時計方向の回転磁界が得られる。反時計方向の回
転磁界は、Ｖ相とＷ相とを相互に逆に接続すれば得られ
る。本実施の形態では、３相交流電流電源１２による３
相交流入力を想定しているが、他の３相以上の多相交流
入力であってもよい。
交流電流電源１２から各々の相に３相交流電流ｉu、
ｉv、ｉwを流す。これによって中空円柱型積層鋼板の内
側には時計方向の回転磁界が得られる。反時計方向の回
転磁界は、Ｖ相とＷ相とを相互に逆に接続すれば得られ
る。本実施の形態では、３相交流電流電源１２による３
相交流入力を想定しているが、他の３相以上の多相交流
入力であってもよい。
【００２９】電源電流制御装置１１は、３相交流電流電
源１２と３相励磁コイルとの間に接続されていて、３相
励磁コイルに流す３相交流電流ｉu、ｉv、ｉwによって
生成される２次元回転ベクトルのｘｙ平面座標成分（Ｂ
x、Ｂy）が予め定められた真円、あるいはｘｙ平面座標
系に対して任意の傾斜角φを有する楕円となるように帰
還制御する。
源１２と３相励磁コイルとの間に接続されていて、３相
励磁コイルに流す３相交流電流ｉu、ｉv、ｉwによって
生成される２次元回転ベクトルのｘｙ平面座標成分（Ｂ
x、Ｂy）が予め定められた真円、あるいはｘｙ平面座標
系に対して任意の傾斜角φを有する楕円となるように帰
還制御する。
【００３０】誘導モーター型の励磁用磁界発生部１に
は、次のような特徴がある。 （１）方位依存性のない、真円形の回転磁界が生成でき
る。このため、磁気抵抗率［ν］のテンソルが高精度で
測定できる。 （２）試料２を円板形にできるので、資料の磁気特性パ
ラメーターが方位依存性を持つことはない。 （３）３相交流電流ｉu、ｉv、ｉwの値を変えて磁界強
度を変えることができ、回転磁界の強度を容易に変更で
きる等の利点があり、制御性が高い。
は、次のような特徴がある。 （１）方位依存性のない、真円形の回転磁界が生成でき
る。このため、磁気抵抗率［ν］のテンソルが高精度で
測定できる。 （２）試料２を円板形にできるので、資料の磁気特性パ
ラメーターが方位依存性を持つことはない。 （３）３相交流電流ｉu、ｉv、ｉwの値を変えて磁界強
度を変えることができ、回転磁界の強度を容易に変更で
きる等の利点があり、制御性が高い。
【００３１】次に、榎園正人氏及び祖田直也氏によって
導かれた理論によって磁気抵抗率［ν］を説明する。こ
こで、図２に示すような回転磁束が回転磁界によって得
られたとする。図２において軸比α（短軸／長軸）はＢ
min／Ｂmax、最小磁束密度及び最大磁束密度はそれぞれ
Ｂmin、Ｂmax、長軸の容易軸からの傾斜角はφである。
一方、回転磁束条件下では、回転方向に対して磁界の強
度Ｈと磁束密度Ｂとの間に空間的位相差を有する。この
空間的位相差は、磁束密度の大きさＢや傾斜角φに依存
して変化する非線形量である。そこで、図３（ａ）に示
すようにモデル化した磁界Ｈと磁束密度Ｂとの位相関係
において、図３（ｂ）に示ように磁束密度Ｂ方向の磁界
Ｈ’は、以下の式（３）によって与えられる。
導かれた理論によって磁気抵抗率［ν］を説明する。こ
こで、図２に示すような回転磁束が回転磁界によって得
られたとする。図２において軸比α（短軸／長軸）はＢ
min／Ｂmax、最小磁束密度及び最大磁束密度はそれぞれ
Ｂmin、Ｂmax、長軸の容易軸からの傾斜角はφである。
一方、回転磁束条件下では、回転方向に対して磁界の強
度Ｈと磁束密度Ｂとの間に空間的位相差を有する。この
空間的位相差は、磁束密度の大きさＢや傾斜角φに依存
して変化する非線形量である。そこで、図３（ａ）に示
すようにモデル化した磁界Ｈと磁束密度Ｂとの位相関係
において、図３（ｂ）に示ように磁束密度Ｂ方向の磁界
Ｈ’は、以下の式（３）によって与えられる。
【００３２】
【数３】
【００３３】ここで、θphは磁界Ｈと磁束密度Ｂとの間
の空間的位相差を表わす。また、磁束密度Ｂ方向の磁界
Ｈ'のｘ成分、ｙ成分をＨx’、Ｈy’として表す。さら
に、実効異方性磁気抵抗率κは以下の式（４）として定
義される。
の空間的位相差を表わす。また、磁束密度Ｂ方向の磁界
Ｈ'のｘ成分、ｙ成分をＨx’、Ｈy’として表す。さら
に、実効異方性磁気抵抗率κは以下の式（４）として定
義される。
【００３４】
【数４】
【００３５】従って、磁界成分Ｈx、Ｈyは以下の式
（５）となる。
（５）となる。
【００３６】
【数５】
【００３７】ここで、実効異方性磁気抵抗率κ、空間的
位相差θphは以下の式（６）として表せる。
位相差θphは以下の式（６）として表せる。
【００３８】
【数６】
【００３９】また、Ｂ＝（Ｂx 2＋Ｂy 2）1/2、θB＝tan
-1（Ｂy／Ｂx）である。
-1（Ｂy／Ｂx）である。
【００４０】次に、図２に示す楕円の磁束密度Ｂの軌跡
においては、以下の式（７）、式（８）で表せる。
においては、以下の式（７）、式（８）で表せる。
【００４１】
【数７】
【００４２】よって、ｙ座標方向に１／α倍して、上述
の楕円を真円に変換すると、以下の式（９）、式（１
０）及び式（１１）が得られる。
の楕円を真円に変換すると、以下の式（９）、式（１
０）及び式（１１）が得られる。
【００４３】
【数８】
【００４４】上記の関係から磁界Ｈと磁束密度Ｂとの関
係は、以下の式（１２）となる。
係は、以下の式（１２）となる。
【００４５】
【数９】
【００４６】回転磁束の条件下では、一つの磁束条件下
の実測データから磁束密度Ｂの傾斜角θBを変化させ
て、瞬時的な実効異方性磁気抵抗率κ及び空間的位相角
θphを求める。そこで磁気抵抗率［ν］を以下の式（１
３）によって定義する。
の実測データから磁束密度Ｂの傾斜角θBを変化させ
て、瞬時的な実効異方性磁気抵抗率κ及び空間的位相角
θphを求める。そこで磁気抵抗率［ν］を以下の式（１
３）によって定義する。
【００４７】
【数１０】
【００４８】従って、以下の式（１４）が得られる。
【００４９】
【数１１】
【００５０】よって、磁界Ｈ、磁束密度Ｂの測定から磁
気抵抗率［ν］が求められる。
気抵抗率［ν］が求められる。
【００５１】図１に示した磁性材料鋼板の試料２は、円
板状のものであり、また、中空円柱型積層鋼板の内側に
回転磁界ベクトルを含むｘｙ平面内で２次元的に配置さ
れている。試料２は円板状であるので、試料２の形状に
依存した異方性が生ずることはない。
板状のものであり、また、中空円柱型積層鋼板の内側に
回転磁界ベクトルを含むｘｙ平面内で２次元的に配置さ
れている。試料２は円板状であるので、試料２の形状に
依存した異方性が生ずることはない。
【００５２】磁界検出手段３は、磁性材料鋼板の試料２
に近接して配置され、コア１の内側に存在する回転磁界
を検出する。この磁界検出手段３は、回転磁界を検出す
る直交した２個の磁気検出コイルより構成されている。
直交した２個の磁気検出コイルの出力をベクトル量とし
て加算すれば、磁界の大きさと方向が測定できる。
に近接して配置され、コア１の内側に存在する回転磁界
を検出する。この磁界検出手段３は、回転磁界を検出す
る直交した２個の磁気検出コイルより構成されている。
直交した２個の磁気検出コイルの出力をベクトル量とし
て加算すれば、磁界の大きさと方向が測定できる。
【００５３】一方、磁束検出手段４は、磁性材料鋼板の
試料２を貫通して通過する磁束をピックアップするよう
に配置したもので、回転磁界ベクトルによって発生する
磁束密度ベクトルを検出する直交した２個の磁束検出コ
イル、あるいは直交して配置された２対のプローブ（４
個のプローブ）から成るプローブアレイで構成されてい
る。
試料２を貫通して通過する磁束をピックアップするよう
に配置したもので、回転磁界ベクトルによって発生する
磁束密度ベクトルを検出する直交した２個の磁束検出コ
イル、あるいは直交して配置された２対のプローブ（４
個のプローブ）から成るプローブアレイで構成されてい
る。
【００５４】前述した磁界検出手段３及び磁束検出手段
４は、榎園正人氏らのグループで使用されているものと
同様な構造のものである。
４は、榎園正人氏らのグループで使用されているものと
同様な構造のものである。
【００５５】次に、磁界検出手段３及び磁束検出手段４
について簡単に説明をする。
について簡単に説明をする。
【００５６】図４は、磁界検出手段３を構成する２個の
直交するコイルを示す概略図である。図４において、コ
イル５、６は可能な限りインダクタンスを小さくすると
ともに、容積も減じて、回転磁界の一様性を損なうこと
がないように構成されている。この形式のコイルによっ
て磁束検出手段４を構成する場合には、磁束検出に際し
て試料２にコイルの通る貫通穴を開ける必要がある。試
料２内に貫通穴を開けることは磁束密度の一様性を損な
うのみならず、応力歪による誤差の原因となるため、貫
通穴を使用する必要のないプローブの使用が好ましい。
プローブ法は試料鋼板の表面にプローブを２本配置し、
試料２内部を流れる磁束の変化によって生ずる渦電流の
電位差を測る方法である。
直交するコイルを示す概略図である。図４において、コ
イル５、６は可能な限りインダクタンスを小さくすると
ともに、容積も減じて、回転磁界の一様性を損なうこと
がないように構成されている。この形式のコイルによっ
て磁束検出手段４を構成する場合には、磁束検出に際し
て試料２にコイルの通る貫通穴を開ける必要がある。試
料２内に貫通穴を開けることは磁束密度の一様性を損な
うのみならず、応力歪による誤差の原因となるため、貫
通穴を使用する必要のないプローブの使用が好ましい。
プローブ法は試料鋼板の表面にプローブを２本配置し、
試料２内部を流れる磁束の変化によって生ずる渦電流の
電位差を測る方法である。
【００５７】図５は、２次平面におけるプローブ法を用
いた磁束検出手段４の一構成例を示す概略図である。一
対のプローブ７、９と他の一対のプローブ８、１０とを
直交して配置する。プローブ７、９間の電位差と、プロ
ーブ８、１０間の電位差により、磁束の２次元ベクトル
量が測定される。磁束密度や磁界を測定する方法には、
他に偏光された光ビームの回転を利用した光学的方法や
結晶の起電力を利用する方法等が挙げられる。
いた磁束検出手段４の一構成例を示す概略図である。一
対のプローブ７、９と他の一対のプローブ８、１０とを
直交して配置する。プローブ７、９間の電位差と、プロ
ーブ８、１０間の電位差により、磁束の２次元ベクトル
量が測定される。磁束密度や磁界を測定する方法には、
他に偏光された光ビームの回転を利用した光学的方法や
結晶の起電力を利用する方法等が挙げられる。
【００５８】磁界検出手段３によって磁界Ｈ1（Ｈx1、
Ｈy1）及び磁界Ｈ2（Ｈx2、Ｈy2）を検出し、磁界Ｈ1及
び磁界Ｈ2に対応して磁束検出手段４によって磁束密度
Ｂ1（Ｂx1、Ｂy1）及び磁束密度Ｂ2（Ｂx2、Ｂy2）を検
出すれば、式（１４）から以下の式（１５）〜式（１
８）が得られる。
Ｈy1）及び磁界Ｈ2（Ｈx2、Ｈy2）を検出し、磁界Ｈ1及
び磁界Ｈ2に対応して磁束検出手段４によって磁束密度
Ｂ1（Ｂx1、Ｂy1）及び磁束密度Ｂ2（Ｂx2、Ｂy2）を検
出すれば、式（１４）から以下の式（１５）〜式（１
８）が得られる。
【００５９】
【数１２】
【００６０】算出手段１４は、磁界検出手段３及び磁束
検出手段４に接続され、各々磁界Ｈ 1（Ｈx1、Ｈy1）と
磁界Ｈ2（Ｈx2、Ｈy2）、及び磁束密度Ｂ1（Ｂx1、
Ｂy1）と磁束密度Ｂ2（Ｂx2、Ｂy2）のデータを収集し
て、式（１５）〜式（１８）の演算を実行して磁気抵抗
率νxx、νxy、νyx、νyyのテンソルを算出する。ここ
で本実施の形態では、磁界Ｈx1−Ｈy1と磁界Ｈx2−
Ｈy2、及び磁束密度Ｂx1−Ｂy1と磁束密度Ｂx2−Ｂy2の
波形を同時に観察するため、波形観測用オシロスコープ
が各検出手段の出力回路に接続されている。
検出手段４に接続され、各々磁界Ｈ 1（Ｈx1、Ｈy1）と
磁界Ｈ2（Ｈx2、Ｈy2）、及び磁束密度Ｂ1（Ｂx1、
Ｂy1）と磁束密度Ｂ2（Ｂx2、Ｂy2）のデータを収集し
て、式（１５）〜式（１８）の演算を実行して磁気抵抗
率νxx、νxy、νyx、νyyのテンソルを算出する。ここ
で本実施の形態では、磁界Ｈx1−Ｈy1と磁界Ｈx2−
Ｈy2、及び磁束密度Ｂx1−Ｂy1と磁束密度Ｂx2−Ｂy2の
波形を同時に観察するため、波形観測用オシロスコープ
が各検出手段の出力回路に接続されている。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、中空円柱型コアの内側
に複数個のスロットが配置され、前記スロット間に巻回
された多相励磁コイルに多相交流電流を供給して２次元
回転磁界ベクトルを発生させて、前記コア中空部の前記
２次元回転磁界ベクトルを含む平面に配設された試料近
傍の磁界を検出するとともに、前記試料を貫通して通過
する磁束を検出するようにしたので、試料に方向依存性
のない一様な回転磁界を与えることができるようにな
り、試料の磁気特性の測定精度を著しく向上させること
ができる。
に複数個のスロットが配置され、前記スロット間に巻回
された多相励磁コイルに多相交流電流を供給して２次元
回転磁界ベクトルを発生させて、前記コア中空部の前記
２次元回転磁界ベクトルを含む平面に配設された試料近
傍の磁界を検出するとともに、前記試料を貫通して通過
する磁束を検出するようにしたので、試料に方向依存性
のない一様な回転磁界を与えることができるようにな
り、試料の磁気特性の測定精度を著しく向上させること
ができる。
【００６２】また、本発明の他の特徴とするところは、
前記多相励磁コイルに供給する多相交流電流を制御する
制御手段を設けたので、多相励磁コイルで発生させる２
次元回転磁界ベクトルをより一様で安定なものとするこ
とができる。
前記多相励磁コイルに供給する多相交流電流を制御する
制御手段を設けたので、多相励磁コイルで発生させる２
次元回転磁界ベクトルをより一様で安定なものとするこ
とができる。
【００６３】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記磁界検出手段で検出された磁界と前記磁束検出
手段で検出された磁束とに基づいて前記試料の磁気特性
を算出する算出手段を設けたので、試料のテンソル磁気
抵抗率を高精度で測定することができる。
は、前記磁界検出手段で検出された磁界と前記磁束検出
手段で検出された磁束とに基づいて前記試料の磁気特性
を算出する算出手段を設けたので、試料のテンソル磁気
抵抗率を高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気特性の測定装置に使用する励
磁用磁界発生部の説明図である。
磁用磁界発生部の説明図である。
【図２】回転磁界による磁束密度（Ｂx，Ｂy）の軌跡を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図３】磁界と磁束密度との位相関係を示す概略図であ
る。
る。
【図４】磁界検出手段の一構成例を示す概略図である。
【図５】磁束検出手段の一構成例を示す概略図である。
１ 励磁用磁界発生部
２ 磁性材料鋼板の試料
３ 磁界検出手段
４ 磁束検出手段
５、６ コイル
７〜１０ プローブ
１１ 電源電流制御装置
１２ ３相交流電流電源
１３ 試料保持手段
１４ 算出手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AA04 AA10 AD02 BA03
CA03 CB02 CB16
2G053 AA00 AB01 AB19 AB21 BA02
BA11 BA15 BB11 BC03 BC12
CA03 CA09 CA18 CB30 DA01
DA10
Claims (10)
- 【請求項１】 複数個のスロットを内側に有する中空円
柱型コアと、 前記コアのスロット間に巻回され、多相交流電流により
２次元回転磁界ベクトルを発生する多相励磁コイルと、 前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベクトルを含む平
面に配設された試料近傍の磁界を検出する磁界検出手段
と、 前記試料を貫通して通過する磁束を検出する磁束検出手
段とを有することを特徴とする磁気特性の測定装置。 - 【請求項２】 前記多相励磁コイルに供給する多相交流
電流を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求
項１に記載の磁気特性の測定装置。 - 【請求項３】 前記磁界検出手段で検出された磁界と前
記磁束検出手段で検出された磁束とに基づいて前記試料
の磁気特性を算出する算出手段を備えることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の磁気特性の測定装置。 - 【請求項４】 複数個のスロットを内側に有し、積層鋼
板から成る中空円柱型コアと、 前記コアを励磁するために多相交流電流を供給する電源
と、 前記コアのスロット間に巻回され、前記電源からの多相
交流電流により２次元回転磁界ベクトルを発生する多相
励磁コイルと、 前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベクトルを含むｘ
ｙ平面に配置される円板状の磁性材料鋼板の試料を保持
する試料保持手段と、 前記試料に近接して配置された磁界検出手段と、 前記試料を貫通して通過する磁束を検出するように配置
された磁束検出手段と、 前記多相交流電流により前記試料内で生成される２次元
回転磁束密度ベクトルのｘｙ平面座標成分（Ｂx、Ｂy）
が所定の関係を保持するように前記多相交流電流を制御
する電源電流制御装置と、 前記磁界検出手段と前記磁束検出手段とからの出力を取
り込み、その出力結果に基づいて前記試料の磁気抵抗率
テンソルを算出する磁気抵抗率テンソル算出手段とを備
えることを特徴とする磁気特性の測定装置。 - 【請求項５】 前記電源電流制御装置は、前記試料内で
生成される２次元回転磁束密度ベクトルのｘｙ平面座標
成分（Ｂx、Ｂy）が予め定められた真円あるいはｘｙ平
面座標系に対して任意の傾斜角φを有する楕円となるよ
うに帰還制御することを特徴とする請求項４に記載の磁
気特性の測定装置。 - 【請求項６】 前記磁界検出手段が、前記試料に近接し
てかつ前記試料に平行な前記ｘｙ平面に沿って配置さ
れ、前記ｘｙ平面内で前記２次元回転磁界ベクトルを検
出する互いに直交した２個の磁界検出コイルであり、 前記磁束検出手段が、前記試料を貫通して通過する磁束
を検出する位置に配置され、前記２次元回転磁界ベクト
ルによって発生する磁束密度ベクトルを検出する互いに
直交した２個の磁束検出コイルあるいは磁束検出用プロ
ーブであることを特徴とする請求項４又は５に記載の磁
気特性の測定装置。 - 【請求項７】 前記磁気抵抗率テンソル算出手段は、前
記互いに直交した２個の磁界検出コイルと前記互いに直
交した２個の磁束検出コイルあるいは磁束検出用プロー
ブとの出力電流を同時に処理し、Ｈx−Ｈy及びＢx−Ｂy
のグラフを表示する波形観察用オシロスコープ機能を備
えていることを特徴とする請求項６に記載の磁気特性の
測定装置。 - 【請求項８】 中空円柱型コアの内側に複数個のスロッ
トを配置し、前記スロット間に巻回された多相励磁コイ
ルに多相交流電流を供給して２次元回転磁界ベクトルを
発生させて、前記コア中空部の前記２次元回転磁界ベク
トルを含む平面に配設された試料近傍の磁界を検出する
とともに、前記試料を貫通して通過する磁束を検出する
ことを特徴とする磁気特性の測定方法。 - 【請求項９】 前記多相励磁コイルに供給する多相交流
電流を制御することを特徴とする請求項８に記載の磁気
特性の測定方法。 - 【請求項１０】 前記検出した磁界と前記検出した磁束
とに基づいて前記試料の磁気特性を算出することを特徴
とする請求項８又は９に記載の磁気特性の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113486A JP2003307508A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 磁気特性の測定装置及びその測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113486A JP2003307508A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 磁気特性の測定装置及びその測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003307508A true JP2003307508A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29395660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002113486A Withdrawn JP2003307508A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 磁気特性の測定装置及びその測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003307508A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258481A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Nippon Steel Corp | 磁気測定装置及び磁気測定方法 |
| JP2008058242A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Tdk Corp | 透磁率測定装置及びそれを用いた透磁率測定方法 |
| CN108919150A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-30 | 河北工业大学 | 一种立式三相柔性宽频旋转磁特性测量系统及测量方法 |
| CN109342979A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-15 | 镇江苏润电子科技有限公司 | 磁钢高斯量检测装置及方法 |
| CN110687486A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-14 | 安徽万磁电子有限公司 | 一种用于检查磁瓦磁性的磁性强度检测装置及其检测方法 |
| CN111736101A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-02 | 江西科技学院 | 一种用于磁变量测量的可旋转式载物机构 |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113486A patent/JP2003307508A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006258481A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Nippon Steel Corp | 磁気測定装置及び磁気測定方法 |
| JP2008058242A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Tdk Corp | 透磁率測定装置及びそれを用いた透磁率測定方法 |
| JP4631831B2 (ja) * | 2006-09-01 | 2011-02-16 | Ｔｄｋ株式会社 | 透磁率測定装置及びそれを用いた透磁率測定方法 |
| CN108919150A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-30 | 河北工业大学 | 一种立式三相柔性宽频旋转磁特性测量系统及测量方法 |
| CN108919150B (zh) * | 2018-07-20 | 2023-05-02 | 河北工业大学 | 一种立式三相柔性宽频旋转磁特性测量系统及测量方法 |
| CN109342979A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-15 | 镇江苏润电子科技有限公司 | 磁钢高斯量检测装置及方法 |
| CN110687486A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-14 | 安徽万磁电子有限公司 | 一种用于检查磁瓦磁性的磁性强度检测装置及其检测方法 |
| CN110687486B (zh) * | 2019-10-11 | 2021-06-08 | 安徽万磁电子有限公司 | 一种用于检查磁瓦磁性的磁性强度检测装置及其检测方法 |
| CN111736101A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-10-02 | 江西科技学院 | 一种用于磁变量测量的可旋转式载物机构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |