JP2010054490A - Magnetic field intensity and magnetic force measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁力の存在や磁界の強さを視覚的に理解することができ、また、磁力や磁界の強さを測定することができる理科実験などで使うことが可能な磁力測定装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic force measuring apparatus that can visually understand the presence of a magnetic force and the strength of a magnetic field, and can be used in a scientific experiment that can measure the strength of a magnetic force or a magnetic field. It is.
磁力や磁界の強さを測定する理科実験における磁界の強さや様子の可視化には、砂鉄などの微小鉄粉を使い、磁力線による模様の観察を行なっていた。 To visualize the strength and appearance of magnetic fields in science experiments that measure magnetic and magnetic field strengths, we used fine iron powder such as iron sand to observe patterns with magnetic lines of force.
従来の方法は、プラスチック板などの上で砂鉄などの微小鉄粉を撒き、磁石を接近させて鉄粉が模様を作り、その模様を観察することで磁界の分布や磁力をやや抽象的に理解する状況にあった。磁力や、磁界の強さを可視化し、同時に定量的に測定する手頃な実験装置は見当たらない。 The conventional method is to make a slightly abstract understanding of the magnetic field distribution and magnetic force by sprinkling fine iron powder such as iron sand on a plastic plate, etc., bringing the magnet close to the iron powder, and observing the pattern. Was in a situation to do. There is no affordable experimental device that visualizes the magnetic force and the strength of the magnetic field and at the same time quantitatively measures it.
一方、磁力の動きを視覚化した道具の具体例として、特許公開2005−10051には、把手体と、該把手体に固定され、壁面等の検出部位に差し込み可能な差込針と、該差込針が突没する針出穴及び前端部に該検出部位に当接可能な当接部を有するガイド体と、該ガイド体を前進摺動方向に付勢して該差込針を該針出穴内に没入させる弾性体とを備え、上記ガイド体の先端部内に上記差込針の通過穴をもつ磁石を前後摺動自在に内装すると共に該磁石を該ガイド体の外から視認可能に設けた下地材検出具が提案されている。 On the other hand, as a specific example of a tool that visualizes the movement of magnetic force, Japanese Patent Publication No. 2005-10051 discloses a handle, an insertion needle fixed to the handle and inserted into a detection site such as a wall surface, and the difference. A guide body having a needle exit hole through which the insertion needle projects and a contact portion capable of contacting the detection site at the front end portion, and urging the guide body in the forward sliding direction so that the insertion needle is moved to the needle An elastic body that is immersed in the outlet hole, and a magnet having a passage hole for the insertion needle is provided in the front end portion of the guide body so as to be slidable back and forth, and the magnet is provided so as to be visible from the outside of the guide body. A base material detector has been proposed.
従来の微小鉄粉による方法では、磁界の働きを分布として捉えることはできるが、磁界が働いた瞬間の力の様子や、その磁力の測定はできず、磁界による力の発生や働きを視覚により理解するには十分ではなかった。 In the conventional method using fine iron powder, the action of the magnetic field can be understood as a distribution, but the state of the force at the moment when the magnetic field is applied and the magnetic force cannot be measured. It was not enough to understand.
また、砂鉄などの微小鉄粉とプラスチック板の摩擦により、砂鉄の動きが緩慢であり、磁力や、コイルに流れる電流の特性を理解するには不十分であった。 Moreover, the movement of sand iron is slow due to the friction between fine iron powder such as iron sand and a plastic plate, which is insufficient to understand the characteristics of magnetic force and current flowing in the coil.
さらに、コイルなどにより発生する磁力や磁界の強さを定量的に測定するためには、時間的な変動を含めた計測が必要であり、従来の方法では、定量測定が十分ではなく、また、その変動を視覚的に捉えるには不足があった。 Furthermore, in order to quantitatively measure the magnetic force and magnetic field generated by a coil or the like, measurement including temporal variation is necessary, and the conventional method is not sufficient for quantitative measurement, There was a lack of visualizing the changes.
本発明は、このような従来の問題を解決しようとするもので、この磁界の強さを微小磁石の付いた電気的絶縁針に働く力として可視化し、当該電気的絶縁針が空間を動作することで、力の発生を視覚的に理解することができ、同時に、その力を定量的な測定をすることにより、磁界の強さの発生や特徴の検出をする装置として提供することを目的とするものである。 The present invention is to solve such a conventional problem, and visualizes the strength of the magnetic field as a force acting on an electrically insulating needle with a micro magnet, and the electrically insulating needle operates in the space. It is possible to visually understand the generation of force, and at the same time to provide a device for generating the strength of a magnetic field and detecting features by quantitatively measuring the force. To do.
本発明は、2つの長穴のあいた電気的に絶縁性のあるプラスチック筒と、当該コイル筒に絶縁性被覆がなされた電線を複数回巻きつけられたコイルからなる磁界を発生させる第一磁界発生手段と、当該プラスチック筒の上部に弾性係数として値の等しいポアソン比を持つ2本の弾性体の上方の一端を固定する固定手段と、ストロー状の2本の筒で前記弾性体を保護する保護手段と、前記弾性体の下方側の他端に固定した電気的絶縁針で位置を示す指示手段と、前記電気的絶縁針の下部に設けた微小磁石でできた一定磁界を発生させる第二磁界発生手段と、目盛の書かれた前記電気的絶縁針の位置を検出し測定する位置読み取り手段を備えており、上記課題を解決したものである。 The present invention provides a first magnetic field generation for generating a magnetic field composed of an electrically insulating plastic cylinder having two elongated holes and a coil in which an electric wire having an insulating coating is wound around the coil cylinder. Means, fixing means for fixing upper ends of two elastic bodies having Poisson's ratios having the same value as an elastic coefficient at the upper part of the plastic cylinder, and protection for protecting the elastic body by two straw-shaped cylinders And a second magnetic field for generating a constant magnetic field made of a micro magnet provided at a lower portion of the electrically insulating needle, an indicating means for indicating a position by an electrically insulating needle fixed to the other lower end of the elastic body The present invention solves the above-mentioned problems by comprising generating means and position reading means for detecting and measuring the position of the electrically insulated needle on which the scale is written.
電磁コイル5に電流が流れる瞬間は、大きな磁界が発生し、強い磁力が発生する様子を、微小磁石16が大きく下方に下がる様子を視覚的に捉えることができ、電磁コイル5に働く強い突入電流による自然現象の一つである大磁界の発生を理解することができる。 At the moment when the current flows through the
しかも、その微小磁石16が付いた電気的絶縁針4は、上下に振動しながら減衰し、やがて、やや高めの位置に停止する様子を観察することができ、エネルギーの散逸による減衰を理解することができる。 Moreover, the electrical
また、電磁コイル5に電流が流れた瞬間の突入電流による大磁界の発生を視覚化させ、さらに、定常状態における磁界の強さを測定でき、磁界の変化を数値と視覚で捉えることができる。 Further, it is possible to visualize the generation of a large magnetic field due to the inrush current at the moment when the current flows through the
さらに、微小磁石16を取り付けた電気的絶縁針4である木製針が、目盛りを指し示すことにより、木製針の位置(高さ)を測定することができ、突入電流による電磁コイル5に発生する磁力の大きさや、電流の流れの定常状態での電磁コイル5により発生する磁力や磁界の強さを定量測定することが可能になる。 Furthermore, the position (height) of the wooden needle can be measured when the wooden needle, which is the electrically insulating
一方、電磁コイル5に流す電流を、スイッチ13により遮断することで、電気的絶縁針4が元の位置(高さ)に戻り、電磁コイル5による磁界が消滅したことを、視覚的に理解することができる。 On the other hand, the current flowing through the
本発明は、2つの長穴20のあいた電気的に絶縁性のあるプラスチック筒1と、当該プラスチック筒1にエナメル線などの絶縁性被覆がなされた電線18を複数回巻きつけたコイル19で磁界を発生させる。 In the present invention, an electrically insulating
プラスチック筒1の長さは、コイル19よりも長く、プラスチック筒1の上部は、コイル19の上方の外側に出ている。 The length of the
プラスチック筒1にコイル19を複数回巻き、プラスチック筒1の内部に鉄心17を入れた電磁コイル5の外観図を図3に示す。鉄心17は、プラスチック筒1より短く、プラスチック筒1に設けられた2つの長穴20の最下部に位置するまでの長さである。 FIG. 3 shows an external view of the
図4はプラスチック筒1の外観図であり、図5は、プラスチック筒1に設けた2つの長穴20の外観図である。
また、コイル19の上端側に、プラスチック筒1の中心を通り、180度の両側には、長穴20が設けられている。FIG. 4 is an external view of the
In addition,
プラスチック筒1に絶縁性被覆がなされたエナメル線18を巻いた前記電磁コイル5の上方のプラスチック筒1最上部には、固定板2を取り付け、前記プラスチック筒1の内部に、センサーの役割を担うネオジウムなどでできた微小磁石16を、値の等しいポアソン比を持つ2本の弾性体15a、15bでプラスチック筒1の内部で鉛直方向にぶら下がるように吊るし、前記固定板2に弾性体15a、15bの一端を弾性体止め14a、14bで固定する。 A
この弾性体15a、15bは、コイル用プラスチック筒1の外側にあり、弾性体15a、15bがプラスチック筒1に巻きつかないようにする保護部材として、ストロー状の筒3で覆う。 The elastic bodies 15 a and 15 b are outside the coil
弾性体15a、15bは、ポアソン比の小さなものがよく、引っ張りバネ、或いは、ゴムなどでよい。 The elastic bodies 15a and 15b are preferably small in Poisson's ratio, and may be tension springs or rubber.
固定台2に、ストロー状の筒3でカバーした弾性体によって、電気的絶縁針4をぶら下げた状態を図2に示す。ストロー状の筒3は、透明で細いプラスチック製のものが良い。電気的絶縁針4の下部には、ネオジウムなどで出来た一定磁界を発生させる手段としての微小磁石16が付いている。 FIG. 2 shows a state in which the electrically insulating
一定磁界を発生させる手段としての微小磁石16を使用する理由は、電磁コイル5で発生した磁力や磁界が弱い場合でも、磁力や磁界の強さを検出も可能にし、測定分解能を向上させるためである。 The reason for using the micro magnet 16 as a means for generating a constant magnetic field is to enable detection of the magnetic force and the strength of the magnetic field and improve the measurement resolution even when the magnetic force and magnetic field generated by the
また、この2本の弾性体15a、15bは、ポアソン比が等しいものを使う。ポアソン比が小さな値の場合は、前記微小磁石16の動きが大きくなる。 The two elastic bodies 15a and 15b have the same Poisson's ratio. When the Poisson's ratio is a small value, the movement of the micro magnet 16 becomes large.
前記微小磁石16は、木製針などで出来た電気的絶縁針4の下部に固定してあり、針の両端を、プラスチック筒1に設けた2つの長穴20から外部に出すことで、前記電気的絶縁針4は、目盛板6を指し示す。目盛板6は、電気的絶縁針の位置を検出し、測定する手段である。 The micro magnet 16 is fixed to a lower portion of an electrically insulating
目盛板6の目盛りは、等間隔であり、鉛直方向の下方になるほど値が大きく、上方ほど小さくなるように、値を刻んでおく。 The scales of the
コイル19に電流を流した瞬間は、電気的絶縁針4が大きく下がり、目盛りは大きな値を示し、反動でやや小さく上方に振れ、振幅を減少しながら振動を繰り返し、やがて、一定位置で停止する。 At the moment when the current is passed through the
コイル19に電流が流れた瞬間の突入電流による大磁界の発生を視覚化させ、また、定常状態における磁界の強さを測定でき、磁界の変化を捉えることができる。 The generation of a large magnetic field due to the inrush current at the moment when the current flows through the
コイル19に流す電流の回路は、図1であり、抵抗8のある回路と、抵抗の無い回路を用意し、コイル19に流れる電流の大きさの違いにより、微小磁石16の振れによる電気的絶縁針4が示す目盛りの値が異なることを比較できるようにする。 The circuit of the current that flows through the
抵抗8の無い回路では、電磁コイル5に流れる電流が大きく、電気的絶縁針4の示す値は大きく、磁界の強さが大きくなることが分かる。 It can be seen that in the circuit without the
抵抗8のある回路では、電磁コイル5に流れる電流は小さく、電気的絶縁針4の示す値は、小さい。磁界の強さが、小さいことが分かる。 In the circuit having the
回路に用いる電源は、直流電源9であり、乾電池などでよい。
また、回路には、電流をON/OFFするためのスイッチ13と、回路を切り替えるスイッチ7を図1のようにつなぐ。The power source used for the circuit is a
Further, a switch 13 for turning on / off the current and a
目盛板の把持には支柱10を使い、支柱10の固定のために、支柱10には直径の大きな支柱台11を取り付ける。 A
また、電磁コイル5の把持には、穴の空いたゴム台12を用い、中心の穴に差し込む。ゴム台12には、電磁コイル5が垂直に立つように固定する。 In order to hold the
コイル20に4Ω(1500回巻き)、直径10mmのプラスチック筒1、抵抗8に3Ω、直径4.5mmのネオジウム微小磁石16、単一乾電池1.5Vを4本(6V)の直流電源9で、細い家庭用ゴムを弾性体15に使って構成すると、絶縁針4の振れは、目盛板6の目盛を2mm程度振れ、抵抗8が0Ωの場合、6mm程度振れる。 The
電磁コイルの製造において、コイルの断線検査、コイルの巻き数検査に用いることができ、検査装置として有用である。一方、磁石の強さを測定する装置としても使用できる。 In the production of electromagnetic coils, it can be used for coil disconnection inspection and coil winding number inspection, and is useful as an inspection device. On the other hand, it can also be used as an apparatus for measuring the strength of a magnet.
また、学習塾や学校などにおける電磁コイルの理科実験装置として、教育産業上、有効であり、磁力の影響や、電磁石の働きを視覚的に理解させる装置として優れている。 Moreover, it is effective in the educational industry as an electromagnetic coil science experiment device in a school or school, and is excellent as a device for visually understanding the influence of magnetic force and the action of an electromagnet.
さらに、装置に設けられた目盛りから、磁力の時間変動を観察することができ、また、値として実測できるため、コイルに発生する突入電流の影響、弾性エネルギーを含むエネルギーの散逸、定常状態でのコイルによる磁界の強さ、磁力を測定することができ、実験装置として、また、学習機器として有効である。 Furthermore, the time variation of the magnetic force can be observed from the scale provided on the device, and since it can be measured as a value, the influence of the inrush current generated in the coil, the dissipation of energy including elastic energy, the steady state The magnetic field strength and magnetic force of the coil can be measured, and it is effective as an experimental device and a learning device.
1・・・プラスチック筒
2・・・固定板
3・・・ストロー状の筒
4・・・電気的絶縁針
5・・・電磁コイル
6・・・目盛板
7・・・回路を切り替えるためのスイッチである。
8・・・抵抗
9・・・直流電源
10・・・支柱
11・・・支柱台
12・・・ゴム台
13・・・電流をON/OFFするためのスイッチである。
14a・・・弾性体止めa
14b・・・弾性体止めb
15a・・・弾性体a
15b・・・弾性体b
16・・・微小磁石
17・・・鉄心
18・・・絶縁性被覆がなされた電線
19・・・コイル
20・・・長穴DESCRIPTION OF
8 ...
14a ... Elastic body stop a
14b ... Elastic body stop b
15a ... elastic body a
15b ... elastic body b
16 ... Micro magnet 17 ... Iron core 18 ...
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008251618A JP2010054490A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Magnetic field intensity and magnetic force measuring device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102589887A (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Motor testing device |
CN108206086A (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 佛山市顺德区盛锵德磁科技有限公司 | The magnetic force detection device of intelligent electric permanent-magnet suction disc |
-
2008
- 2008-08-29 JP JP2008251618A patent/JP2010054490A/en active Pending
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CN102589887A (en) * | 2011-01-17 | 2012-07-18 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | Motor testing device |
CN108206086A (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-26 | 佛山市顺德区盛锵德磁科技有限公司 | The magnetic force detection device of intelligent electric permanent-magnet suction disc |
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