JP2008232930A

JP2008232930A - 磁界発生装置

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Publication number: JP2008232930A
Application number: JP2007075097A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kogure; 吉宏木暮; Junji Onozuka; 準二小野塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP4918386B2

Abstract

【課題】ヘルムホルツコイルによって生じる磁界の温度補償をより精度良く行うことが可能な磁界発生装置を得る。
【解決手段】磁界発生装置は、ヘルムホルツコイル１の抵抗値を検出する抵抗値検出部１０と、当該抵抗値検出部１０によって検出された抵抗値に基づいて電流を変化させる温度補償部１１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界発生装置に関する。

従来、磁気センサに用いられるホールＩＣ等の特性検査は、磁界発生装置を用いて行われる。この磁界発生装置として、二つの励磁コイルからなるヘルムホルツコイルを備えるものが知られており、この磁界発生装置を用いて特性検査を行う場合、ヘルムホルツコイルによって形成された磁界中に被検査部品が配置され、磁界の強さに対する出力値が測定され、生じた磁界の強さに対応する出力値が得られたか否か等が検査される。

ところで、この種の磁界発生装置では、温度変化（環境温度の変化やヘルムホルツコイルの発熱による温度変化など）によって、ヘルムホルツコイルによって生じる磁界の強さが変化するため、発生させる磁界の強さの温度補償が行われる場合がある。

この温度補償として、従来、放射温度計を用いて測定されたヘルムホルツコイルの巻線の外表面の温度に基づいて、ヘルムホルツコイルへ供給される電流を制御する方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１７２４３８号公報

しかしながら、ヘルムホルツコイルの巻線の外表面は、巻線の内部に比べて放熱性が良く、当該外表面の温度は、内部の温度に比べて低くなる傾向にある。よって、上記従来の方式では、ヘルムホルツコイルの温度補償を精度良く行うことが難しくなる場合があった。

そこで、本発明は、ヘルムホルツコイルによって生じる磁界の温度補償をより精度良く行うことが可能な磁界発生装置を得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、二つのコイルが同軸上に配置され、印加された電流によって磁界を生じさせるヘルムホルツコイルと、上記ヘルムホルツコイルに印加される電流を制御する電流制御部と、上記ヘルムホルツコイルの温度による磁界変化を補償するよう上記ヘルムホルツコイルに印加される電流を変化させる温度補償部と、を備えた磁界発生装置において、上記ヘルムホルツコイルの抵抗値を検出する抵抗値検出部を備え、上記温度補償部は、上記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて電流を変化させることを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、二つのコイルが同軸上に配置され、印加された電流によって磁界を生じさせるヘルムホルツコイルと、上記ヘルムホルツコイルに印加される電流を制御する電流制御部と、を備えた磁界発生装置において、上記ヘルムホルツコイルの抵抗値を検出する抵抗値検出部と、上記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて上記ヘルムホルツコイルの温度による磁界変化を取得する磁界変化取得部と、を備えることを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記ヘルムホルツコイルの電圧値を検出する電圧値検出部を備え、上記抵抗値検出部は、上記電圧値検出部によって検出された電圧値に基づいて上記抵抗値を検出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ヘルムホルツコイルの抵抗値はヘルムホルツコイルの全体的な温度に応じて変化するため、上記構成により、従来のように局所的な巻線の外表面の温度に基づいて温度補償を行う場合に比べて、より精度の高い温度補償が可能となる。

請求項２の発明によれば、ヘルムホルツコイルの抵抗値はヘルムホルツコイルの全体的な温度に応じて変化するため、上記構成により、磁界変化をより精度良く取得することができる。

請求項３の発明によれば、ヘルムホルツコイルの抵抗値を電圧値に基づいて比較的容易に得ることができ、上記抵抗値検出部、ひいては上記磁界発生装置を比較的簡素な構成として得ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下では、磁界発生装置がコンピュータを含み、ヘルムホルツコイルに印加される電流が当該コンピュータによって制御されるとともに、同じコンピュータを用いて被検査部品の検査が行われる場合について例示する。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる磁界発生装置のブロック図、図２は、抵抗値検出部および温度補償部の処理内容をグラフで示した説明図である。

ヘルムホルツコイル１は、リード線を筒状（例えば略円筒状）に巻回して構成された二つのコイル２が略同軸上に所定距離をもって離間配置されたものであり、二つのコイル２間の比較的広い範囲にほぼ均一な磁界を形成するものである。本実施形態では、このヘルムホルツコイル１に、ＤＣ電源３から直流電流が供給され、ＤＣ電源３から供給される電流が、電流制御部１２によって制御されるようになっている。ＤＣ電源３は、電流値可変の定電流装置として構成される。

被検査部品４（例えばホールＩＣ等）は、二つのコイル２間の磁界中に配置され、検査モジュール５によって特性検査が行われる。この検査モジュール５は、例えば、コンピュータ１００のＩ／Ｏボードに構築することができ、被検査部品４の電源となる電源部８と、被検査部品４の出力値を取得する測定部９とを備えている。なお、検査モジュール５は、かかる構成には限定されず、例えば、コンピュータ１００に外付けしたハードウエアとして構成することも可能である。

なお、上記ホールＩＣは、磁気センサとしてのホール素子と、所定の信号処理を行う回路とを、一つのチップ内に内蔵したものであり、具体的には、例えば、自動車等の車両に搭載される車速センサやクランク角センサ等に装備される。

本実施形態では、磁界発生装置の一部は、コンピュータ１００によって構成される。すなわち、コンピュータ１００の制御部（例えばＣＰＵ等）６は、ヘルムホルツコイル１の抵抗値を検出する抵抗値検出部１０と、当該抵抗値検出部１０によって検出された抵抗値に基づいてヘルムホルツコイル１に印加される電流を変化させる温度補償部１１と、ＤＣ電源３からヘルムホルツコイル１に印加される電流を制御する電流制御部１２と、を備えている。本実施形態では、温度補償部１１からの出力に応じて、電流制御部１２からＤＣ電源３に対する指示値が変化するように構成されている。

制御部６は、例えば、コンピュータ１００にインストールされた所定のプログラムにしたがって、磁界発生装置の制御部として機能するようになっている。また、コンピュータ１００の記憶部７には、制御部６による演算処理で用いられる各種データや、測定部９による測定値等が格納される。

ここで、本実施形態では、ヘルムホルツコイル１の抵抗値は、電圧値検出部１３によって検出されたヘルムホルツコイル１の電圧値（例えば両端間電圧値）に基づいて検出される。すなわち、ヘルムホルツコイル１の電圧値をＥ、ヘルムホルツコイル１に流れる電流値をＩ、ヘルムホルツコイル１の抵抗値をＲとすれば、抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｅ／Ｉとして取得される。すなわち、抵抗値検出部１０は、電圧値検出部１３による検出によって取得された電圧値Ｅと、電流制御部１２からの指示によってＤＣ電源３から供給される電流の電流値Ｉから、上記式によって抵抗値Ｒを取得する。

なお、本実施形態では、電圧値検出部１３は、電圧値として、ヘルムホルツコイル１のグラウンドＧ側の端部とＤＣ電源３側の端部との間の両端間電圧を取得するように構成されている。

以上の構成では、図２に示すように、まず、抵抗値検出部１０において、上記電圧と抵抗との相関関係（電圧−抵抗特性）によって、電圧値に対応する抵抗値が取得される。ここでの電圧−抵抗特性の傾きは、ＤＣ電源３からヘルムホルツコイル１に供給される電流の電流値となっている。

次に、抵抗と温度との相関関係（抵抗−温度特性）によって、抵抗値に対応する温度が取得される。ここで、抵抗−温度特性は、ヘルムホルツコイル１の材質等によって定まるものである。

さらに、温度補償部１１において、取得された温度に対応する電流値が取得される。すなわち、予め、磁界強度（磁界の強さ）の大きさ毎に（図２では、３０ｍＴ［ミリテスラ］，６０ｍＴ，９０ｍＴのみ例示する）、温度と電流値（または電流値のドリフト量）との相関関係（温度−電流特性）が取得されており、温度補償部１１において、該当する磁界強度における温度−電流特性から、電流値が取得される。なお、上記各種の相関関係を示すデータは、例えば、記憶部７に格納される。

そして、電流制御部１２は、ここで取得された電流値に基づいてＤＣ電源３を制御する。つまり、本実施形態では、温度補償部１１が、取得した電流値を電流制御部１２に与えることで、ＤＣ電源３からヘルムホルツコイル１に印加される電流を変化させ、これにより、当該ヘルムホルツコイル１の温度変化による磁界変化が補償（補正）され、所望の強さの磁界が得られるようになっている。

なお、本実施形態では、抵抗値検出部１０で電圧値から温度が取得され、温度補償部１１によって温度から電流値が取得される構成となっているが、結果的に、ヘルムホルツコイル１に印加される電流が抵抗値検出部１０で検出された抵抗値に基づいて変化されて、温度補償がなされる構成であればよく、図２の構成例には限定されない。

以上の本実施形態によれば、磁界発生装置は、ヘルムホルツコイル１の抵抗値を検出する抵抗値検出部１０と、抵抗値検出部１０によって検出された抵抗値に基づいて電流を変化させる温度補償部１１とを備える構成となっているが、ヘルムホルツコイル１の抵抗値はヘルムホルツコイル１の全体的な温度に応じて変化するため、かかる構成によれば、従来のように巻線の局所的な温度に基づいて温度補償を行う場合に比べて、より精度の高い温度補償が可能となる。

また、温度変化により生じる各コイル２の変形や、巻線のテンションの変化等も、抵抗値変化の要因となるが、本実施形態によれば、温度に起因して生じる各種現象に伴う抵抗値の変化も反映されることになるため、この点でも、より精度の高い温度補償が可能となる。

さらに、本実施形態によれば、抵抗値検出部１０は、電圧値検出部１３によって検出された電圧値に基づいて抵抗値を検出するため、ヘルムホルツコイル１の抵抗値を電圧値に基づいて比較的容易に得ることができ、抵抗値検出部１０、ひいては上記磁界発生装置を比較的簡素な構成として得ることができる。

（第２実施形態）図３は、本実施形態にかかる磁界発生装置のブロック図、図４は、抵抗値検出部および磁界変化取得部の処理内容をグラフで示した説明図である。なお、本実施形態は上記第１実施形態と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる磁界発生装置は、磁界の強さについて温度補償を行う（変化させる）のではなく、検査を実行した時点における温度による磁界変化（または、温度による磁界変動分を含んだ真の磁界の強さ）を取得するものである。

したがって、図３を図１と比較すると明らかとなるように、本実施形態にかかる磁界発生装置は、構成要素としては温度補償部１１を備えておらず、その代わりに、抵抗値検出部１０によって検出された抵抗値に基づいて磁界変化を取得する磁界変化取得部１４を備えている。

抵抗値検出部１０は、上記第１実施形態と同様に動作する。すなわち、抵抗値検出部１０では、まずは、電圧と抵抗との相関関係（電圧−抵抗特性）によって、電圧値に対応する抵抗値が取得され、次に、抵抗と温度との相関関係（抵抗−温度特性）によって、抵抗値に対応する温度が取得される。

磁界変化取得部１４では、温度と磁界強度（磁界の強さ）との相関関係（温度−磁界強度特性）に基づいて、取得された温度に対応する磁界強度が取得される。すなわち、予め、印加される電流値の大きさ毎に（図４では、１ｍＡ［ミリアンペア］，０．５ｍＡ，０．１ｍＡのみ例示する）、温度と磁界強度（または磁界強度のドリフト量）との相関関係（温度−磁界強度特性）が取得されており、磁界変化取得部１４において、該当する電流値における温度−磁界強度特性から、磁界強度が取得される。なお、この温度と磁界強度との相関関係を示すデータも、例えば、記憶部７に格納される。

このとき磁界変化取得部１４で取得されるデータは、温度による変動分に対応するものであればよく、磁界変化取得部１４は、磁界変化を示すデータとして、磁界強度そのものを取得してもよいし、磁界強度の温度による変動分を取得してもよい。

また、ここで取得された磁界変化（磁界変化を示すデータ）は、測定部９によって取得された測定値と対応付けできるようにしておくのが良い。具体的には、例えば、磁界変化を、その取得した時刻と関連付けて記憶部７に格納したり（ただし、この場合、測定値も時刻と関連付けしておくことが必要）、測定部９における測定値と同じパラメータの関数（例えば、磁界変化をｆ（ｉ）、測定値をｇ（ｉ）とする。ｉ：測定実施タイミングに対応する媒介変数）として記憶部７に格納したりすればよい。

なお、ヘルムホルツコイル１や、検査モジュール５等の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上の本実施形態によれば、磁界発生装置は、ヘルムホルツコイル１の抵抗値を検出する抵抗値検出部１０と、抵抗値検出部１０によって検出された抵抗値に基づいてヘルムホルツコイル１の温度による磁界変化を取得する磁界変化取得部１４と、を備える構成となっているが、ヘルムホルツコイル１の抵抗値はヘルムホルツコイル１の全体的な温度に応じて変化するため、かかる構成によれば、より精度良く磁界変化を取得することができる。

さらに、本実施形態でも、抵抗値検出部１０は、電圧値検出部１３によって検出された電圧値に基づいて抵抗値を検出するため、ヘルムホルツコイル１の抵抗値を電圧値に基づいて比較的容易に得ることができ、抵抗値検出部１０、ひいては上記磁界発生装置を比較的簡素な構成として得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、いずれも、同じコンピュータによって、磁界発生（制御）ならびに測定を行ったが、これらは全く別の装置あるいはコンピュータによって行っても良い。

また、抵抗値検出部によって検出する抵抗値あるいは電圧値検出部によって検出する電圧値は、ヘルムホルツコイルの両端間の抵抗値あるいは電圧値として得ることは必須ではなく、例えば、ヘルムホルツコイルをなすいずれか一方のコイルについて抵抗値あるいは電圧値を取得してもよい。

また、温度補償部を電流制御部の一部として、これらを一体的に構成してもよい。

また、上述した実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想を、その効果と共に以下記載する。

（イ）ヘルムホルツコイルを用いた磁界発生方法は、ヘルムホルツコイルの抵抗値を検出するステップと、検出された抵抗値に基づいて電流を変化させて温度補償を行うステップと、を有するのが好適である。

ヘルムホルツコイルの抵抗値は、ヘルムホルツコイルの全体的な温度変化に応じて変化するため、局所的な温度に基づいて温度補償を行う場合に比べて、補償精度を向上することができる。

本発明の第１実施形態にかかる磁界発生装置のブロック図である。本発明の第１実施形態にかかる磁界発生装置の抵抗値検出部および温度補償部の処理内容をグラフで示した説明図である。本発明の第２実施形態にかかる磁界発生装置のブロック図である。本発明の第２実施形態にかかる磁界発生装置の抵抗値検出部および磁界変化取得部の処理内容をグラフで示した説明図である。

符号の説明

１ヘルムホルツコイル
２コイル
１０抵抗値検出部
１１温度補償部
１２電流制御部
１３電圧値検出部
１４磁界変化取得部

Claims

二つのコイルが同軸上に配置され、印加された電流によって磁界を生じさせるヘルムホルツコイルと、
前記ヘルムホルツコイルに印加される電流を制御する電流制御部と、
前記ヘルムホルツコイルの温度による磁界変化を補償するよう前記ヘルムホルツコイルに印加される電流を変化させる温度補償部と、
を備えた磁界発生装置において、
前記ヘルムホルツコイルの抵抗値を検出する抵抗値検出部を備え、
前記温度補償部は、前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて電流を変化させることを特徴とする磁界発生装置。
二つのコイルが同軸上に配置され、印加された電流によって磁界を生じさせるヘルムホルツコイルと、
前記ヘルムホルツコイルに印加される電流を制御する電流制御部と、
を備えた磁界発生装置において、
前記ヘルムホルツコイルの抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
前記抵抗値検出部によって検出された抵抗値に基づいて前記ヘルムホルツコイルの温度による磁界変化を取得する磁界変化取得部と、
を備えることを特徴とする磁界発生装置。
前記ヘルムホルツコイルの電圧値を検出する電圧値検出部を備え、
前記抵抗値検出部は、前記電圧値検出部によって検出された電圧値に基づいて前記抵抗値を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の磁界発生装置。