JP2006258481A - 磁気測定装置及び磁気測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性体の磁気特性の分布を可及的に正確に求めることができるようにする。
【解決手段】 磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒに試料１２０を分け、これら複数の領域１２０ａ〜１２０ｒにおける各々の鉄損を、局所磁気センサ１１３を用いて求め、求めた複数の領域１２９ａ〜１２０ｒにおける鉄損を用いて、試料１２０の鉄損の分布を求めることにより、磁束密度や磁界の分布が一様な状態で試料１２０の鉄損の分布を求めることができるようにして、試料１２０の鉄損の分布を求める際に、磁束密度や磁界の分布による影響を可及的に除去することができるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気測定装置及び磁気測定方法に関し、特に板形状の磁性体の二次元平面における磁気特性を得るために用いて好適なものである。

従来から、２次元磁気測定装置を用いて、例えば結晶粒径が大きく、磁気特性のゆらぎが大きな板状の磁性体における磁気特性（例えば鉄損）のデータを得るようにする技術が提案されている（非特許文献１〜２を参照）。かかる２次元磁気測定装置は、試料である板状の磁性体を介してｘ軸方向において互いに対向する位置に配設された励磁用継鉄と、この励磁用継鉄に巻き回され、板状の磁性体のｘ軸方向を励磁する励磁コイルと、板状の磁性体を介してｙ軸方向において互いに対向する位置に配設された励磁用継鉄と、この励磁用継鉄に巻き回され、板状の磁性体のｙ軸方向を励磁する励磁コイルとを備えている。

このような構成の２次元磁気測定装置の前記励磁コイルに電力を供給して板状の磁性体を励磁させ、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれにおいて、磁束密度及び磁界を測定する。このとき、板状の磁性体に形成された穴を通してｘ軸方向に巻き回されたＢｘコイルと、同じく板状の磁性体に形成された穴を通してｙ軸方向に巻き回されたＢｙコイルとで磁束密度を測定する。また、板状の磁性体の上方又は下方でｘ軸方向に巻き回されたＨｘコイルと、同じく板状の磁性体の上方又は下方でｙ軸方向に巻き回されたＨｙコイルとで磁界を測定する。このようにして測定した磁束密度及び磁界から、板状の磁性体の２次元の磁気特性を得るようにしている。しかしながら、かかる技術では、板状の磁性体の磁気特性の分布を得ることができなかった。

そこで、２次元磁気特性装置を用いて、板状の磁性体の磁気特性の分布を得るようにする技術として、板状の磁性体全体の平均化された磁束密度が所定の磁束密度になるように、板状の磁性体をｘ軸方向とｙ軸方向とに励磁させ、局所磁気センサを用いて板状の磁性体の磁気特性の分布を得るようにする技術が提案されている（非特許文献３を参照）。
鋼材の分布磁気測定技術としては、この外にも、非特許文献４のごとき事例が出ている。そこでは、鋼材の励磁が一方向のみであって、また、所定の大きさに磁束密度がなるように積極的にフィードバック制御していないため、２次元磁気での測定状況にはなっていないが、鋼材磁気特性分布の概略を知る上で有効な測定方法ではある。

M.Enokizono,"Two-dimensional Magnetic Property",JIEE-A,Vol.115,No1,pp.1-8,1998. K.Fujisaki,Y.Nemoto,S.Sato,M.Enokizono and H.Shimoji,"2-D vector Magnetic method in comparison with conventional method",7th International WorkShop on 1&2-Dimensional Magnetic Measurement and Testing Proceeding,edited by J.Sievert(PTB-E-81).pp.159-166.,2002 榎園、田邉,「方向性けい素鋼板の局所二次元磁気特性」日本応用磁気学会誌,22巻,pp.901−904,1998 千田、石田、黒澤、小松原「探針法による方向性電磁鋼板の局所磁気特性解析」電気学会論文誌A、119巻6号、pp.783-789、1999

しかしながら、前述したように、従来の技術では、板状の磁性体全体の平均化された磁束密度が所定の磁束密度になるように、板状の磁性体のｘ軸方向とｙ軸方向とを励磁させて板状の磁性体の磁気特性の分布を得るようにしている。このため、板状の磁性体における磁束密度や磁界にも分布が生じてしまう。したがって、得られた磁気特性の分布が、その磁気特性自体に分布が生じているのか、それとも板状の磁性体における磁束密度や磁界の分布によって磁気特性に分布が生じているのかを把握することができなかった。

このように、従来の技術では、板状の磁性体の磁気特性の分布を正確に求めることが困難であるという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、板状の磁性体の磁気特性の分布を可及的に正確に求めることができるようにすることを目的とする。

本発明の磁気測定装置は、板状の磁性体の磁気特性を測定する磁気特性測定装置であって、前記板状の磁性体の２次元方向における磁束密度を測定する磁束密度測定手段と、前記板状の磁性体の２次元方向における磁界を測定する磁界測定手段と、前記磁束密度測定手段により測定された磁束密度と、前記磁界測定手段により測定された磁界とを用いて、前記板状の磁性体における磁気特性の分布を求める磁気特性分布取得手段とを有し、前記磁束密度測定手段は、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布が一様と見なせる複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁束密度を測定し、前記磁界測定手段は、前記複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁界を測定することを特徴とする。

本発明の磁気測定方法は、板状の磁性体の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布が一様と見なせる複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁束密度を測定する磁束密度測定ステップと、前記複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁界を測定する磁界測定ステップと、前記磁束密度測定ステップにより測定された磁束密度と、前記磁界測定ステップにより測定された磁界とを用いて、前記板状の磁性体における磁気特性の分布を求める磁気特性分布取得ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布が一様と見なせる複数の領域毎に測定した板状の磁性体の磁束密度と、前記複数の領域毎に測定した前記板状の磁性体の磁界とを用いて、前記板状の磁性体における磁気特性の分布を求めるようにしたので、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布が一様な状態で、板状の磁性体の磁気特性の分布を求めることができる。これにより、板状の磁性体の磁気特性の分布を求める際に、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布による影響を可及的に除去することができ、板状の磁性体の磁気特性の分布を可及的に正確に求めることができるようになる。

次に、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の磁気測定装置の構成の一例を示した図である。
図１において、磁気測定装置は、後述するような板状の磁性体（以下、必要に応じて試料と称する）１２０の磁束密度Ｂ（＝｛Ｂｘ，Ｂｙ｝）と磁界Ｈ（＝｛Ｈｘ，Ｈｙ｝）を測定し、測定した磁束密度Ｂと磁界Ｈとを用いて、試料１２０における磁気特性の分布を得るためのものである。

図１において、磁気測定装置は、制御部１０１と、データ格納部１０２と、表示部１０３と、入力部１０４と、Ｘ方向電源１０５と、Ｙ方向電源１０６と、第１のデジタルオシロスコープ１０７と、第２のデジタルオシロスコープ１０８と、駆動部１０９と、試料設置部１１０とを有している。

制御部１０１は、磁気測定装置を統括制御するものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備えたマイクロコンピュータを用いて構成される。
データ格納部１０２は、磁気測定装置で測定された磁束密度Ｂや磁界Ｈ等を格納するものであり、例えば、ハードディスクを用いて構成される。

表示部１０３は、磁気測定装置で測定された磁束密度Ｂと磁界Ｈとに基づいて求められた試料１２０の鉄損の分布等を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイを用いて構成される。このように本実施形態では、試料１２０における磁気特性の分布として、鉄損の分布を求めるようにしているが、求める磁気特性の分布は鉄損の分布に限定されず、例えば、透磁率の分布やＢ８（磁界の大きさが８００Ａ／ｍのときの磁束密度の値）の分布であってもよい。

入力部１０４は、磁気測定装置に対する各種の設定等をオペレータが入力する際に用いられるものであり、キーボードやマウス等を用いて構成される。
なお、制御部１０１、データ格納部１０２、表示部１０３、及び入力部１０４は、例えば、パーソナルコンピュータにより構成することができる。

Ｘ方向電源１０５は、制御部１０１からの制御に従って、試料１２０のｘ軸方向を励磁するために励磁用継鉄１１１ａ、１１１ｂに巻き回されている励磁コイル１１２ａ、１１２ｂに電力を供給するためのものである（図２を参照）。Ｙ方向電源１０６は、制御部１０１からの制御に従って、試料１２０のｙ軸方向を励磁するために励磁用継鉄１１１ｃ、１１１ｄに巻き回されている励磁コイル１１２ｃ、１１２ｄに電力を供給するためのものである（図２を参照）。

第１のデジタルオシロスコープ１０７は、試料１２０のｘ軸方向における磁束密度Ｂｘを測定するためのＢｘプローブ１１３ａに流れる電流波形、試料１２０のｙ軸方向における磁束密度Ｂｙを測定するためのＢｙプローブ１１３ｂに流れる電流波形、Ｘ方向電源１０５から出力される電圧波形、及びＹ方向電源１０６から出力される電圧波形を、それぞれ１ｃｈ〜４ｃｈでモニタするものである。

第２のデジタルオシロスコープ１０８は、試料１２０のｘ軸方向における磁界Ｈｘを測定するためのＨｘコイル１１３ｃに流れる電流波形、試料１２０のｙ軸方向における磁界Ｈｙを測定するためのＨｙコイル１１３ｄに流れる電流波形、Ｂｘプローブ１１３ａに印加される電圧波形、及びＢｙプローブ１１３ｂに印加される電圧波形を、それぞれ１ｃｈ〜４ｃｈでモニタするものである。
なお、本実施形態では、以上のようにしてモニタされている値は、１周期の波形をＮ（Ｎは正の整数、例えばＮ＝５１２）分割してサンプリングすることにより得られるデジタル信号に変換されて（ＡＤ変換されて）制御部２０１に出力される。

ここで、図２を参照しながら、磁気測定装置に配設された試料設置部１１０の詳細な構成の一例について説明する。
本実施形態の試料設置部１１０は、励磁用継鉄１１１ａ〜１１１ｄと、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄと、局所磁気センサ１１３とを有している。

励磁用継鉄１１１ａと励磁用継鉄１１１ｂは、ｘ軸方向において、試料１２０を介して対向するように配設されている。また、励磁用継鉄１１１ｃと励磁用継鉄１１１ｄは、ｙ軸方向において、試料１２０を介して対向するように配設されている。なお、本実施形態における試料１２０は、例えば、横方向（ｘ軸方向）及び奥行き方向（ｙ軸方向）の長さがそれぞれ８０ｍｍ、厚さが０．３５ｍｍの薄板鋼板である。なお、試料１２０は、強磁性体、フェリ磁性体、硬磁性体、軟磁性体、パーマロイ等の磁性材料であれば、薄板鋼板でなくてもよいということは言うまでもない。また、後述するように、本実施形態の磁気測定装置では局所磁気センサ１１３を用いているので、例えば、数十ｍｍ以上の大きな結晶粒径を有し、面方向の磁気特性のゆらぎが大きいものを試料１２０として用いることができる。

また、試料１２０内に磁束を集中させるために、励磁用継鉄１１１ａ〜１１１ｄの先端は、先細りの形状を有している。さらに、試料１２０内の磁束を均一にするために、試料１２０と、励磁用継鉄１１１ａ〜１１１ｄとの間には、０．１ｍｍ程度の隙間が設けられている。

励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄは、それぞれ励磁用継鉄１１１ａ〜１１１ｄに巻き回されている。
局所磁気センサ１１３は、試料１２０の一部分の上方に置かれると、その試料１２０の一部分における磁束密度Ｂ（＝｛Ｂｘ，Ｂｙ｝）と、磁界Ｈ（＝｛Ｈｘ，Ｈｙ｝）とを求める。本実施形態の局所磁気センサ１１３は、横方向（ｘ軸方向）の長さが２０ｍｍ、奥行き方向（ｙ軸方向）の長さが２０ｍｍであり、横方向（ｘ軸方向）及び奥行き方向（ｙ軸方向）の長さがそれぞれ８０ｍｍである試料１２０よりも面積が小さくなるようにしている。このようにするのは、後述するように、局所磁気センサ１１３が、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる領域の測定を行うようにするためである。

図３は、局所磁気センサ１１３の詳細な構成の一例を示した図である。具体的に図３（ａ）は、局所磁気センサ１１３の外観構成の一例を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ´方向における局所磁気センサ１１３の側断面図であり、図３（ｃ）は、局所磁気センサ１１３の底面図である。また、図３（ｄ）は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示したＨｘコイル１１３ｃ及びＨｙコイル１１３ｄの外観図である。
図３において、局所磁気センサ１１３は、Ｂｘプローブ１１３ａと、Ｂｙプローブ１１３ｂと、Ｈｘコイル１１３ｃと、Ｈｙコイル１１３ｄと、これらＢｘプローブ１１３ａ、Ｂｙプローブ１１３ｂ、Ｈｘコイル１１３ｃ、及びＨｙコイル１１３ｄを所定の位置に収容するケース１１３ｅとを有している。

Ｂｘプローブ１１３ａは、試料１２０におけるｘ軸方向の磁束密度Ｂｘを得るための針形状のプローブである。本実施形態では、試料１２０の厚さが０．３５ｍｍであり、Ｂｘプローブ１１３ａ間の距離が１５ｍｍであるので、試料１２０の厚さがＢｘプローブ１１３ａ間の距離よりも十分に小さいとすることができる。そうすると、試料１２０におけるｘ軸方向の磁束密度Ｂｘは、以下の（１式）により求めることができる。

ここで、Ｖｘは、Ｂｘプローブ１１３ａ間に生じる電圧［Ｖ］であり、Ｓｘは、試料１２０のｘ軸方向における有効断面積［ｍ²］である。

Ｂｙプローブ１１３ｂは、試料１２０におけるｙ軸方向の磁束密度Ｂｙを得るための針形状のプローブである。本実施形態では、試料１２０の厚さが０．３５［ｍｍ］であり、Ｂｙプローブ１１３ｂ間の距離が１５［ｍｍ］であるので、試料１２０の厚さがＢｙプローブ１１３ｂ間の距離よりも十分に小さいとすることができる。そうすると、試料１２０におけるｙ軸方向の磁束密度Ｂｙは、以下の（２式）により求めることができる。

ここで、Ｖｙは、Ｂｙプローブ１１３ｂ間に生じる電圧［Ｖ］であり、Ｓｙは、試料１２０のｙ軸方向における有効断面積［ｍ²］である。

Ｈｙコイル１１３ｄは、試料１２０におけるｙ軸方向の磁界Ｈｙを得るためのコイルであり、試料１２０の上方において、ｙ軸方向に巻き回されている。Ｈｘコイル１１３ｃは、試料１２０におけるｘ軸方向の磁束密度Ｈｘを得るためのコイルであり、Ｈｙコイル１１３ｄ上でｘ軸方向に巻き回されている。
本実施形態では、Ｈｘコイル１１３ｃに流れる電流を用いて、試料１２０のｘ軸方向における磁界Ｈｘを求め、Ｈｙコイル１１３ｄに流れる電流を用いて試料１２０のｙ軸方向における磁界Ｈｙを求めるようにしている。

駆動部１０９は、制御部１０１からの制御に従って、試料１２０の上方で局所磁気センサ１１３が試料１２０の面に沿って移動するように、局所磁気センサ１１３を駆動するためのものであり、例えば、ステッピングモータ等を用いて構成される。本実施形態では、図４に示すように、まず、局所磁気センサ１１３を、試料１２０の第１の領域１２０ａの上方に移動させる。この第１の領域１２０ａにおける測定が終了すると、局所磁気センサ１１３を、試料１２０の第２の領域１２０ｂの上方に移動させる。以降同様に、局所磁気センサ１１３を、第３〜第１６の領域１２０ｃ〜１２０ｒの上方に順番に移動させて各領域１２０ｃ〜１２０ｒにおける測定を行う。

なお、本実施形態では、駆動部１０９により局所磁気センサ１１３を移動させるようにしたが、例えば、オペレータが局所磁気センサ１１３を移動させるようにしてもよい。
また、本実施形態では、試料１２０を１６個の領域１２０ａ〜１２０ｒに分けたが、磁束密度及び磁界に生じる分布が所定の範囲内であり、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせれば、試料１２０をどのような領域に分けてもよい。

本実施形態では、局所磁気センサ１１３が置かれている部分における磁束密度Ｂの波形が基準の波形（例えば正弦波）になるように励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに電力を供給して試料１２０を励磁させる。この状態でＢｘプローブ１１３ａ、Ｂｙプローブ１１３ｂ、Ｈｘコイル１１３ｃ、及びＨｙコイル１１３ｄにおける電圧及び電流を測定し、測定した電圧及び電流から、局所磁気センサ１１３が置かれている部分における磁束密度Ｂ（＝｛Ｂｘ，Ｂｙ｝）と、磁界Ｈ（＝｛Ｈｘ，Ｈｙ｝）とを求めるようにしている。

具体的に説明すると、まず、制御部１０１は、例えば、オペレータの入力部１０４の操作に基づいて、前記基準の波形を求めるためのパラメータを入力する。本実施形態では、このパラメータとして、最大磁束密度Ｂｍａｘ、最大磁束密度Ｂｍａｘに対する最小磁束密度Ｂｍｉｎの割合α（＝Ｂｍｉｎ／Ｂｍａｘ）、及びｘ軸方向における磁束密度Ｂｘと最大磁束密度Ｂｍａｘとのなす角度ｉｎｃを入力する（図５を参照）。

本実施形態では、例えば、Ｂｍａｘが１Ｔ、αが０、ｉｎｃが０°であるパラメータと、Ｂｍａｘが１Ｔ、αが１、ｉｎｃが０°であるパラメータと、Ｂｍａｘが１Ｔ、αが０、ｉｎｃが４５°であるパラメータとを入力する。

そして、制御部１０１は、入力したパラメータを用いて、試料１２０におけるｘ軸方向の磁束密度Ｂｘの基準の波形Ｂｘ´（ｔ）を求めると共に、試料１２０におけるｙ軸方向の磁束密度Ｂｙの基準の波形Ｂｙ´（ｔ）を求める。これら試料１２０におけるｘ軸方向の磁束密度Ｂｘの基準の波形Ｂｘ´（ｔ）と、試料１２０におけるｙ軸方向の磁束密度Ｂｙの基準の波形Ｂｙ´（ｔ）は、それぞれ以下の（３式）と（４式）とにより表される。

Ｂｘ´（ｔ）＝Ｂｘｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ）・・・（３式）
Ｂｙ´（ｔ）＝Ｂｙｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋φｙ）・・・（４式）
ここで、Ｂｘｏ、φｘ、Ｂｙｏ、φｙは、それぞれ、磁束密度Ｂの基準の波形を求めるためのパラメータＢｍａｘ、α、ｉｎｃを用いて決定される。

制御部１０１は、試料１２０の磁束密度Ｂが、試料１２０におけるｘ軸方向の磁束密度Ｂｘの基準の波形Ｂｘ´（ｔ）と、試料１２０におけるｙ軸方向の磁束密度Ｂｙの基準の波形Ｂｙ´（ｔ）とにより定められる磁束密度Ｂになるように、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに印加する電圧の値（以下、電圧指示値と称す）を、Ｘ方向電源１０５及びＹ方向電源１０６に出力する。

試料１２０のｘ軸方向を励磁するための励磁コイル１１２ａ、１１２ｂについては、例えば、以下の（５式）で表される電圧指示値Ｖｘ（ｔ）をＸ方向電源１０５に出力する。また、試料１２０のｙ軸方向を励磁するための励磁コイル１１２ｃ、１１２ｄについては、例えば、以下の（６式）で表される電圧指示値Ｖｙ（ｔ）をＹ方向電源１０６に出力する。

ここで、ｅｘ（ｔ）、ｅｙ（ｔ）は、以下の（７式）及び（８式）で表される。
ｅｘ（ｔ）＝Ｂｘ´（ｔ）−Ｂｘ（ｔ） ・・・（７式）
ｅｙ（ｔ）＝Ｂｙ´（ｔ）−Ｂｙ（ｔ） ・・・（８式）
ここで、Ｂｘ´（ｔ）、Ｂｙ´（ｔ）は、それぞれ前記（３式）及び（４式）で表される基準の波形である。また、Ｂｘ（ｔ）は、磁気測定装置で既に測定された磁束密度のｘ軸方向の波形であり、Ｂｙ（ｔ）は、磁気測定装置で既に測定された磁束密度のｙ軸方向の波形である。さらに、ｋ_1x、ｋ_2x、ｋ_3x、ｋ_1y、ｋ_2y、ｋ_3yは、一定値であり、オペレータ等によって適宜決定される値である。

以上のようにして電圧指示値Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）を入力したＸ方向電源１０５及びＹ方向電源１０６は、その電圧指示値Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）に従って、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに電圧を印加する。励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに印加された電圧と、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに流れた電流は、それぞれ、第１のデジタルオシロスコープ１０７と、第２のデジタルオシロスコープ１０８でモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、ＡＤ変換されて制御部１０１に出力される。これにより、制御部１０１は、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに印加された電圧と、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに流れた電流を知ることができる。

以上のようにして励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに電圧が印加され、電流が流れると、試料４００がｘ軸方向に励磁される。そうすると、Ｂｘプローブ１１３ａ間に発生する電圧と、Ｂｘプローブ１１３ａに流れる電流とが、それぞれ第２のデジタルオシロスコープ１０８と、第１のデジタルオシロスコープ１０７とでモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、ＡＤ変換されて制御部１０１に出力される。これにより、制御部１０１は、Ｂｘプローブ１１３ａ間に発生する電圧と、Ｂｘプローブ１１３ａに流れる電流とを知ることができ、これらＢｘプローブ１１３ａに発生する電圧と、Ｂｘプローブ１１３ａに流れる電流とを用いて、試料１２０のｘ軸方向における磁束密度Ｂｘを求めることができる。

また、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに電圧が印加され、電流が流れると、Ｈｘコイル１１３ｃに電圧が誘起され、電流が流れる。このようにしてＨｘコイル１１３ｃに流れる電流は、第２のデジタルオシロスコープ１０８でモニタされる。これにより、制御部１０１は、Ｈｘコイル１１３ｃに流れる電流を知ることができ、このＨｘコイル１１３ｃに流れる電流を用いて、試料のｘ軸方向における磁界Ｈｘを求めることができる。

同様に、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに電圧が印加され、電流が流れると、試料１２０のｙ軸方向が励磁される。そうすると、Ｂｙプローブ１１３ｂ間に発生する電圧と、Ｂｙプローブ１１３ｂに流れる電流とが、それぞれ第２のデジタルオシロスコープ１０８と、第１のデジタルオシロスコープ１０７とでモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、ＡＤ変換されて制御部１０１に出力される。これにより、制御部１０１は、Ｂｙプローブ１１３ｂ間に発生する電圧と、Ｂｙプローブ１１３ｂに流れる電流とを知ることができ、試料１２０のｙ軸方向における磁束密度Ｂｙを求めることができる。

また、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに電圧が印加され、電流が流れると、Ｈｙコイル１１３ｄに電圧が誘起され、電流が流れる。このようにしてＨｙコイル１１３ｄに流れる電流は、第２のデジタルオシロスコープ１０８でモニタされる。これにより、制御部１０１は、Ｈｙコイル１１２ｄに流れる電流を知ることができ、試料のｙ軸方向における磁界Ｈｙを求めることができる。

以上のようにして求めた磁束密度Ｂｘ、Ｂｙのデータが１周期分集まると、制御部２０１は、以下の（９式）を用いて、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙのデータが収束したか否かを判定する。

この判定の結果、前記（９式）を満たす場合には、制御部２０１は、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙの１周期分のデータと、それら磁束密度Ｂｘ、Ｂｙのデータに対応する磁界Ｈｘ、Ｈｙの１周期分のデータとをデータ格納部１０２に格納すると共に、これら磁束密度Ｂｘ、Ｂｙのデータと、磁界Ｈｘ、Ｈｙのデータとを用いて、試料１２０の１つの領域（例えば第１の領域１２０ａ）における透磁率と鉄損とを求める。ここで、試料１２０の各領域１２０ａ〜１２０ｒは、磁束密度や磁界に分布が一様であると見なせる小さな領域である。したがって、求められた透磁率や鉄損は、磁束密度や磁界の分布の影響を受けていないものになる。

ここで、透磁率は、例えば、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙと磁界Ｈｘ、Ｈｙとの比を算出することにより求めることができる。また、鉄損は、例えば、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙのデータと、磁界Ｈｘ、Ｈｙのデータとから得られるＢ−Ｈカーブの面積を算出することにより求めることができる。
なお、本実施形態では、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙのデータが収束したか否かを判定するようにしたが、磁界Ｈｘ、Ｈｙのデータが収束したか否かを判定するようにしてもよい。

一方、前記（９式）を満たさない場合には、前記（９式）を満たすまで、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙの１周期分のデータと、磁界のＨｘ、Ｈｙの１周期分のデータとを繰り返し取得する。

以上のようにして試料１２０の１つの領域における透磁率と鉄損とが求まると、試料１２０の全ての領域について測定を行ったか否かを判定する。この判定の結果、試料１２０の全ての領域について測定を行っていない場合には、次の領域（例えば第２の領域１２０ｂ）の上方に局所磁気センサ１１３を移動させる。
そして、試料１２０の全ての領域について測定を行うと、制御部１０１は、試料１２０における鉄損の分布を求め、求めた鉄損の分布を１０３に表示する。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、本実施形態の磁気測定装置の制御部１０１の概略動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、磁束密度Ｂの基準の波形を求めるためのパラメータＢｍａｘ、α、ｉｎｃが入力されるまで待機する。

次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で入力したパラメータＢｍａｘ、α、ｉｎｃを用いて、局所磁気センサ１１３が置かれている部分における磁束密度Ｂの基準の波形を求める（前記（３式）及び（４式）を参照）。

次に、ステップＳ３において、磁束密度Ｂの測定値を入力するまで待機する。磁束密度Ｂの測定値を入力すると、ステップＳ４に進み、前記（７式）及び（８式）を用いて、ステップＳ１２で求めた磁束密度Ｂの基準の波形と、ステップＳ３で入力した磁束密度Ｂの測定値に基づく波形との差分ｅｘ（ｔ）、ｅｙ（ｔ）を求める。

次に、ステップＳ５において、前記（５式）及び（６式）を用いて、電圧指示値Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）を求める。
次に、ステップＳ６において、ステップＳ５で求めた電圧指示値Ｖｘ（ｔ）、Ｖｙ（ｔ）を、それぞれＸ方向電源１０５、Ｙ方向電源１０６に出力し、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに印加する電圧値を指示する。

次に、ステップＳ７において、ステップＳ３で入力したと判定した磁束密度Ｂの測定値が１周期分揃っているか否かを判定する。この判定の結果、１周期分の測定値が揃っていない場合には、１周期分の測定値が揃うまで、ステップＳ３〜ステップＳ７を繰り返す。

こうして１周期分の測定値が揃うと、ステップＳ８に進み、前記（９式）の収束条件を満足するか否かを判定する。この判定の結果、前記（９式）の収束条件を満足しない場合には、前記（９式）の収束条件を満足するまで、ステップＳ３〜ステップＳ８を繰り返す。

こうして前記（９式）の収束条件を満足すると、ステップＳ９に進み、磁束密度Ｂと、磁界Ｈの１周期分のデータをデータ格納部１０２に格納すると共に、これら磁束密度Ｂのデータと、磁界Ｈのデータとを用いて、試料４００における透磁率と鉄損を求める。

次に、ステップＳ１０において、試料１２０の全ての領域（例えば図４の第１〜第１６の領域１２０ａ〜１２０ｒ）における測定が終了したか否かを判定する。この判定の結果、試料１２０の全ての領域における測定が終了していない場合には、ステップＳ１１に進み、局所磁気センサ１１３を駆動するための制御信号を駆動部１０９に送信する。

これにより駆動部１０９は、局所磁気センサ１１３を次の領域の上方に移動させる。そして、試料１２０の全ての領域における測定が終了するまでステップＳ３〜Ｓ１１を繰り返す。こうして試料１２０の全ての領域における測定が終了すると、ステップＳ１２において、試料における鉄損の分布を求め、求めた鉄損の分布を表示部１０３に表示させる。

以上のように本実施形態では、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒに試料１２０を分け、これら複数の領域１２０ａ〜１２０ｒにおける各々の鉄損を、局所磁気センサ１１３を用いて求め、求めた複数の領域１２９ａ〜１２０ｒにおける鉄損を用いて、試料１２０の鉄損の分布を求めるようにしたので、磁束密度や磁界の分布が一様な状態で鉄損の分布を求めることができる。これにより、試料１２０の鉄損の分布を求める際に、磁束密度や磁界の分布による影響を可及的に除去することができ、試料１２０の鉄損の分布を可及的に正確に求めることができるようになる。
特に、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒにおける各々の鉄損を、局所磁気センサ１１３を用いて求めるので、例えば、数十ｍｍ以上の大きな結晶粒径を有し、面方向の磁気特性のゆらぎが大きいものを試料としても、その試料の磁気特性を可及的に正確に求めることができる。

なお、本実施形態のように、図６のステップＳ８において、前記（９式）を用いて収束判定を行えば、より正確な測定を行うことができ好ましいが、必ずしもこの収束判定を行う必要はない。

また、本実施形態では、試料１２０の磁束密度Ｂが、基準の波形になるように、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに対する電圧指示値を決定するようにしたが、試料１２０の磁界Ｈが、基準の値になるように、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに対する電圧指示値を決定するようにしてもよい。例えば、試料１２０の磁界Ｈが８００Ａ／ｍになるように、励磁コイル１１２ａ〜１１２ｄに対する電圧指示値を決定するようにしてもよい。

また、本実施形態のように、磁束密度及び磁界の両方の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒに試料１２０を分けるようにすれば、磁束密度や磁界の分布が一様な領域での鉄損を求めることができ、試料１２０の鉄損の分布をより正確に求めることができ好ましいが、必ずしも磁束密度及び磁界の両方の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒに試料１２０を分ける必要はなく、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒに試料１２０を分ければよい。

さらに、本実施形態では、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒを予め決めるようにしているが、実際の測定結果に基づいて、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒを求めるようにしてもよい。この場合には、例えば、試料１２０に対し、複数の領域を暫定的に設定し、設定した複数の領域毎に磁束密度及び磁界を求める。そして、求めた各領域における磁束密度及び磁界の分布が、所定の範囲内にある場合には、前記設定した複数の領域を、前記磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる領域とする。一方、求めた各領域における磁束密度及び磁界の分布が、所定の範囲内にない場合には、その求めた結果に応じて前記設定した複数の領域を再設定する。このようにすれば、磁束密度及び磁界の分布が一様と見なせる複数の領域１２０ａ〜１２０ｒを、試料１２０に応じて決定することができるので、試料１２０の磁気特性をより正確に求めることができる。

（本発明の他の実施形態）
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態を示し、磁気測定装置の構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、磁気測定装置に配設された試料設置部の詳細な構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、局所磁気センサの詳細な構成の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、鉄損を求める単位で試料を複数の領域に分けた様子の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、楕円磁束の概念の一例を示した図である。 本発明の実施形態を示し、磁気測定装置の制御部の概略動作の一例を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０１ 制御部
１０２ データ格納部
１０３ 表示部
１０４ 入力部
１０５ Ｘ方向電源
１０６ Ｙ方向電源
１０９ 駆動部
１１２ 励磁コイル
１１３ 局所磁気センサ
１１３ａ Ｂｘプローブ
１１３ｂ Ｂｙプローブ
１１３ｃ Ｈｘコイル
１１３ｄ Ｈｙコイル
１２０ 試料

Claims (6)

1. 板状の磁性体の磁気特性を測定する磁気特性測定装置であって、
   前記板状の磁性体の２次元方向における磁束密度を測定する磁束密度測定手段と、
   前記板状の磁性体の２次元方向における磁界を測定する磁界測定手段と、
   前記磁束密度測定手段により測定された磁束密度と、前記磁界測定手段により測定された磁界とを用いて、前記板状の磁性体における磁気特性の分布を求める磁気特性分布取得手段とを有し、
   前記磁束密度測定手段は、磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布が一様と見なせる複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁束密度を測定し、
   前記磁界測定手段は、前記複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁界を測定することを特徴とする磁気測定装置。
2. 前記磁束密度測定手段及び前記磁界測定手段を駆動する駆動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
3. 前記磁束密度測定手段により測定された磁束密度と、前記磁界測定手段により測定された磁界との何れか一方が所定の波形になるように、前記板状の磁性体を２次元方向に励磁する励磁手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気測定装置。
4. 前記磁束密度測定手段により測定された磁束密度、又は前記磁界測定手段により測定された磁界が収束したか否かを判定する収束判定手段を有し、
   前記磁気特性分布取得手段は、前記収束判定手段により収束したと判定された磁束密度又は磁界と、その磁束密度又は磁界に対応する磁界又は磁束密度とを用いて、前記板状の磁性体における磁気特性の分布を求めることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気測定装置。
5. 前記磁束密度測定手段は、前記板状の磁性体の全ての領域における磁束密度を測定し、
   前記磁界測定手段は、前記板状の磁性体の全ての領域における磁界を測定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の磁気測定装置。
6. 板状の磁性体の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、
   磁束密度及び磁界の少なくとも何れか一方の分布が一様と見なせる複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁束密度を測定する磁束密度測定ステップと、
   前記複数の領域毎に前記板状の磁性体の磁界を測定する磁界測定ステップと、
   前記磁束密度測定ステップにより測定された磁束密度と、前記磁界測定ステップにより測定された磁界とを用いて、前記板状の磁性体における磁気特性の分布を求める磁気特性分布取得ステップとを有することを特徴とする磁気測定方法。

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