JP2010238295A - 交流磁界印加装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 永久磁石または直流印加駆動型の電磁石を磁界源として、ＭＲヘッド等の被試験体に交流磁界を印加する交流磁界印加装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、被試験体に交流磁界を印加する交流磁界印加装置であって、前記費試験体と対向する位置に固定され、一定磁界を供給する磁界源と、当該磁界発生源と前記被試験体との間に配置され、前記磁界源からの磁界を通過可能とするスリットが部分的に設けられた円盤状のスリット付磁気遮蔽板と、前記スリット付磁気遮蔽板を回転軸を中心に回転させる駆動部と、を有することを特徴とする交流磁界印加装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気デバイスの試験装置に適用する交流磁界の印加装置に関する。

従来、ＨＤＤ（Hard Disk Driver）用ＭＲ（Magneto-Resistive ）ヘッド等の磁気デバイスの試験においては、磁気デバイスの外部から交流磁界を与えて、該磁気デバイスにおける出力信号を測定する手法が用いられている。その手法として、図１０に示すように、交流信号源によって所定の振幅・周波数の交流信号を発生させ、パワーアンプにより磁界の発生に必要な電流まで電力増幅を行い、磁界印加用電磁石により発生させた交流磁界を被試験体であるＭＲ素子等に印加し、該被試験体における磁気電気変換出力を試験回路で受けて測定することが行われていた。

しかしながら、従来技術において、被試験体への交流磁界の印加領域を広げたり、磁界強度を増大させるなど測定レンジを拡大するには、電磁石のコイル電流を上げる必要があり、また、磁界周波数を増大させるには印加電圧を上げる必要がある。そのため、電磁石や電流印加用電源が非常に大きくなるとともに、パワーアンプなど設備が大型化し、導入価格や消費電力の増大を引き起こしていた。

また、電磁石の場合には、使用するコア材の飽和磁束密度に制限があり、印加磁界強度を上げるには、磁束断面積を大きくする必要があり、これも大型化が避けられない。さらに、印加強度を得るがために磁石を大型化しても、巻き線のインダクタンスが上昇するため、高周波数化がより困難となるなどの問題を抱えている。

一方、ＭＲヘッド等の被試験体は、最近、ますます微小化し、磁界を印加する部分も極小化される傾向にあり、単位面積にかけ得る磁界の増大化が求められている。

特開２００７−４８４２５号公報

上述してきた問題を解決するため、本発明では、交流駆動型の電磁石の代わりに、永久磁石または直流印加駆動型の電磁石を磁界源とする交流磁界印加装置を提供する。

本発明の一態様では、被試験体に交流磁界を印加する交流磁界印加装置は、前記被試験体と対向する位置に固定され、一定磁界を供給する磁界源と、当該磁界発生源と前記被試験体との間に配置され、前記磁界源からの磁界を通過可能とするスリットが部分的に設けられた円盤状のスリット付磁気遮蔽板と、前記スリット付磁気遮蔽板を回転軸を中心に回転させる駆動部とから構成することによって、永久磁石等の定常磁界源を使用した場合においても、交流磁界の発生を可能とし、従来問題とされた電磁石の交流駆動にともなうアンプ・電磁石の大型化を防ぐこと可能となる。

以上、本発明によれば、交流電磁石を用いた従来の方式に対して、永久磁石または直流駆動電磁石を用い、磁気遮蔽板とスリットを利用した交流磁界を印加する手段によって、磁界印加強度を増加させることが可能となり、装置構成の簡素化及び小型化が図れ、導入コストの低減、消費電力の低減などの効果が期待できる。

本発明の実施の形態になる交流磁界印加装置の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その１−基本構成）を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生の原理を説明する図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その２−２枚の遮蔽板の適用による強磁界化）を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その３−複数スリットによる磁界周波数向上と規則化）を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その４−磁石位置の相対的な移動による磁界強度変更）を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その５−磁界源と被試験体を複数配置）を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その６−直流電磁石によるブースト）を示す図である。 本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その７−磁界源を直線的に移動させる構成）を示す図である。 従来の交流磁界によるＭＲヘッドの試験法を示す図である。

以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態になる交流磁界印加装置の一構成例を示す。交流磁界印加装置Ａは、ＭＲヘッドなどの被試験体３に対峙して設置された永久磁石２、被試験体３と永久磁石２との間に配置され、永久磁石２からの磁力線が通過するよう部分的なスリット加工が施された、Ｆｅ、パーマロイ等の磁性体からなる円盤状のスリット付磁気遮蔽板１、および駆動部４を介してスリット付磁気遮蔽板１の回転、及び永久磁石２と被試験体３の上下の移動を行い、交流磁界を制御する制御部５から構成されている。

制御部５は、駆動部４を介してスリット付磁気遮蔽板１の回転及び永久磁石２と被試験体３間の距離を制御することによって所定の周波数及び強度の交流磁界を被試験体３に印加する。交流磁界の印加によって生じた被試験体３における出力信号は、信号処理部６（例えば、パーソナルコンピュータ等）によって信号のレベルが判定される。

図２は、本発明の実施の形態になる本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その１−基本構成）を示す。実施例では、本発明を用いた磁界印加装置Ａにおける交流磁界発生機構の基本となる構成例を示している。

交流磁界発生機構は、固定配置された永久磁石２及び被試験体３と、永久磁石２及び被試験体３との間に配置され、永久磁石２からの磁力線が通過するスリット１１が設けられた円盤状のスリット付磁気遮蔽板１とから構成されている。さらに、被試験体３は、固定台３３に取り付けられた支持板３２上に搭載され、交流磁界が印加されたときの出力信号が端子３１から取り出される。

具体的に、一例をあげれば、スリット付磁気遮蔽板１には、厚さ１．０ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）、また永久磁石３には、磁気ヘッドで一般的なボイスコイルモータ（ＶＣＭ）用の磁石を使用し、スリット付磁気遮蔽板１／永久磁石２間、及びスリット付磁気遮蔽板１／被試験体３間の隙間を５．０ｍｍに設定している。

この交流磁界発生機構において、制御部５は、駆動部４を通じて、回転軸７を中心にスリット付磁気遮蔽板１を回転させたり、永久磁石２や被試験体３を上下に移動させ、予めセットされた磁界（周波数、強度）を被試験体３に印加する。そして、交流磁界が印加された被試験体３において生じた出力信号は、信号処理部６において、試験判定の処理がなされる。このように、被試験体３から磁界の変化に応じた出力信号が得られることで、例えば、設計上の規格値と比較したりすることにより、良品, 不良品を判断する試験を行なうことが可能となる。

図３は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生の原理を説明する図である。図３（ａ）は、永久磁石２と被試験体３との間にスリット付磁気遮蔽板１が存在する状態を示しており、永久磁石１からの磁力線はブロックされ、被試験体３に印加される磁界強度はゼロとなる。また、図３（ｂ）は、永久磁石２と被試験体３の直線上でスリット付磁気遮蔽板１のスリット１１がある状態を示しており、磁力線はスリット１１を通過して被試験体３に達し、所定の磁界強度が得られる。さらに、図３（ｃ）は、矢印のように、スリット付磁気遮蔽板１が回転して被試験体３からスリット１１が離れた状態を示しており、磁力線は再びブロックされ、被試験体３における磁界強度はゼロとなる。

図４は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その２−２枚の遮蔽板の適用による強磁界化）を示す。実施例では、スリット付磁気遮蔽版１を２枚配置して磁界強度を増加させる構成について示している。

図４（ａ）は、永久磁石２を被試験体３の上下に同一の磁界方向に固定配置し、それぞれにスリット１１が設けられた２枚の円盤状のスリット付磁気遮蔽板１を永久磁石２を被試験体３の間に配置することによって強磁界を印加する構成例を示している。

また、図４（ｂ）は、スリット付磁気遮蔽板１を２枚配置して、規則正しい交流磁界を印加させる方式を示しており、永久磁石２を被試験体３の上下に逆向きの磁界方向に固定配置し、互いにその位置が１８０度ずれたスリット１１を有する２枚の円盤状のスリット付磁気遮蔽板１を用いて、Ｎ極とＳ極の磁界を交互に規則正しく被試験体３に印加する構成例を示している。

図５は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その３−複数スリットによる磁界周波数向上と規則化）を示す。

図５（ａ）は、１枚のスリット付磁気遮蔽板１に複数のスリット１１を設けて、磁界周波数を向上させる構成例を示している。図２の基本形の１枚のスリット付磁気遮蔽板１に複数個のスリット１１を設けることにより、高い周波数の交流磁界の発生を可能とするものである。

また、図４（ｂ）のような永久磁石２とスリット付磁気遮蔽板１を対にして、被試験体１の下側にも配置することによって強磁界の印加が可能となる。さらに、スリット１１の数を増せば、一層高い周波数の交流磁界発生が可能となる。

図５（ｂ）は、磁界周波数向上と規則正しい交流磁界を印加させる、図４（ａ）、（ｂ）の構成を組合せた構成例であり、多数のスリット１１と被試験体３を挟んで、逆向きの磁界を印加するように永久磁石２を設けることにより、規則正しく、高い周波数の交流磁界発生を可能とするものである。さらに、スリット１１を複数にすることで周波数をあげることも可能である。

ここで、一例として、スリット１１が１個の場合、回転数を６，０００ｒｐｍとすれば、１００Ｈｚの周波数の交流磁界が得られ、スリット１１が複数個（ｎ）の場合であれば、ｎ倍の周波数が得られることとなる。

図６は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その４−磁石位置の相対的な移動による磁界強度変更）を示す。実施例では、永久磁石２の位置を相対的に上下に移動させ、磁界強度を変化させる構成例を示している。

すなわち、被試験体３を固定し、永久磁石２側を被試験体３から離したり近づけたりし、または、逆に、永久磁石２側を固定し、被試験体３を永久磁石２から離したり近づけたりすることによって、磁界強度を粗密に変化させる構成としている。

図７は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その５−磁界源と被試験体を複数配置）を示す。実施例では、永久磁石２と被試験体３とを対にして多数配置した構成例を示している。図に示すように、複数の被試験体３を配置して、磁界印加の集積度を挙げることによって、多くのデバイスを同時に大量に試験することが可能になる。

図８は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その６−直流電磁石によるブースト）を示す。実施例では、永久磁石２に直流駆動の電磁石２１を追加して磁界強度を変化させる構成例を示している。

磁界源となる永久磁石２に直流駆動型の電磁石２１を重畳配置することによって、磁界強度を増強（永久磁石２と電磁石２１の磁界方向を同一とする）、または減少（永久磁石２と電磁石２１の磁界方向を逆とする）を行うもので、図６で示した永久磁石２位置の相対的な移動による磁界強度の可変と同等の機能が実現される。直流の電磁石２１は、構造が簡単なため、容易に重畳配置することが可能であり、磁界強度の変化が実現できる。

図９は、本発明の実施の形態になる交流磁界発生機構の構成例（その７−遮蔽板を直線的に移動させる構成）を示す。実施例では、スリット付磁気遮蔽板１は平板状とし、該スリット付磁気遮蔽板１を被試験体３に対し、直線的に移動させて交流磁界を印加する構成例を示している。

図９（ａ）は、これまで述べてきたスリット付磁気遮蔽板１の回転運動によるものでなく、直線運動機構を利用し、スリット付磁気遮蔽板１を反復して移動させることによって交流磁界を発生させる構成例を示し、図９（ｂ）は、スリット付磁気遮蔽板１に複数のスリット１１を設けた構成例を示し、および図９（ｃ）は、被試験体３を同一方向から横並びにすることによって操作性向上させる構成例を示している。

磁界周波数を向上させるには、スリット付磁気遮蔽板１の反復する速度を上げたり、スリット１１を複数に設けることが好適である。また、直線運動機構による磁界発生の特徴は、永久磁石２を配置する面積の分だけ、スリット付磁気遮蔽板１が大きくなるところを直線にすることによって小型化が可能となることである。また、図には示していないが、永久磁石に直流駆動の電磁石を追加して磁界強度を変化させる構成が考えられる。

さらに、スリット付磁気遮蔽板１として、円筒状の遮蔽板にスリットを設けたものを用い、その内側に永久磁石を配置し、円筒上の遮蔽板の外側に被試験体３を配置するように構成することも可能である。

以上、磁界発生源として永久磁石をベースに述べてきたが、永久磁石を搭載しないで直流型の電磁石のみ利用して、スリット付磁気遮蔽板を回転させることによって交流磁界を印加することも可能である。永久磁石では固定的な磁界強度しか発生できないのに対して、この直流型の電磁石を用いれば、電流を変化させるだけで容易に磁界強度を変化させることが可能となる。また、以上の実施例では、被試験体としてＭＲヘッドを取り挙げてきたが、本発明は、磁気センサの試験にも適用可能である。

以上述べてきた本発明の実施の態様は、以下の付記に示す通りである。
（付記１） 被試験体に交流磁界を印加する交流磁界印加装置であって、
前記被試験体と対向する位置に固定され、一定磁界を供給する磁界源と、
当該磁界発生源と前記被試験体との間に配置され、スリットが部分的に設けられたスリット付磁気遮蔽板と、
前記スリット付磁気遮蔽板を回転軸を中心に回転させる駆動部と、
を有することを特徴とする交流磁界印加装置。
（付記２） 前記スリット付磁気遮蔽板に設けられたスリットは、同一形状の複数のスリットからなることを特徴とする付記１に記載の交流磁界印加装置。
（付記３） 前記被試験体および前記磁界源の間の距離を調整可能としたことを特徴とする付記１または２に記載の交流磁界印加装置。
（付記４） 前記被試験体を挟んで対向する位置に、前記スリット付磁気遮蔽板と前記磁界源を対称に配置したことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の交流磁界印加装置。
（付記５） 前記磁界源は、永久磁石または直流駆動の電磁石であることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の交流磁界印加装置。
（付記６） 前記磁界源は、永久磁石に直流駆動の電磁石を重畳させた構成であることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の交流磁界印加装置。
（付記７） 前記磁界源と前記被試験体を一対として複数セットで配置されたことを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の交流磁界印加装置。
（付記８） 前記スリット付遮蔽板は平板状とし、前記駆動部は該平板状のスリット付遮蔽板を直線的に繰り返し移動させることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の交流磁界印加装置。
（付記９） 前記スリット付遮蔽板は、円筒状の遮蔽板にスリットを設けたものとし、内側に永久磁石を配置し、該円筒上の遮蔽板の外側に前記被試験体を配置するように構成したことを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の交流磁界印加装置。

磁気デバイスの製造・検査・試験装置に関する分野への適用。

１ 永久磁石
２ スリット付磁気遮蔽板
３ 被試験体
４ 駆動部
５ 制御部
６ 信号処理装置
７ 回転軸
３１ 端子
３２ 支持体
３３ 固定台

Claims (5)

1. 被試験体に交流磁界を印加する交流磁界印加装置であって、
   前記被試験体と対向する位置に固定され、一定磁界を供給する磁界源と、
   当該磁界発生源と前記被試験体との間に配置され、スリットが部分的に設けられたスリット付磁気遮蔽板と、
   前記スリット付磁気遮蔽板を回転軸を中心に回転させる駆動部と、
   を有することを特徴とする交流磁界印加装置。
2. 前記スリット付磁気遮蔽板に設けられたスリットは、同一形状の複数のスリットからなることを特徴とする請求項１に記載の交流磁界印加装置。
3. 前記被試験体を挟んで対向する位置に、前記スリット付磁気遮蔽板と前記磁界源を対称に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の交流磁界印加装置。
4. 前記磁界源は、永久磁石または直流駆動の電磁石であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の交流磁界印加装置。
5. 前記スリット付遮蔽板は平板状とし、前記駆動部は該平板状のスリット付遮蔽板を直線的に繰り返し移動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の交流磁界印加装置。

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