JP2011133383A - Device for measuring two-dimensional vector magnetism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、2次元ベクトル磁気測定装置、詳しくは板形状の磁性体の2次元平面における磁気特性の測定時に使用される2次元ベクトル磁気測定装置に関する。 The present invention relates to a two-dimensional vector magnetometer, and more particularly to a two-dimensional vector magnetometer used when measuring magnetic properties on a two-dimensional plane of a plate-shaped magnetic body.
省エネルギ化のため、電気機器のエネルギの高効率化が検討されている。この高効率化を達成する方法の1つとして、電動機や変圧器などの鉄心材料に用いられている電磁鋼板の磁気損失を減らすことが挙げられる。それには、電磁鋼板の局所的な磁気特性を正確に把握する必要がある。
局所磁気特性の測定には、一般的に、2次元ベクトル磁気特性を利用した2次元ベクトル磁気測定装置が使用される。従来の2次元ベクトル磁気測定装置は、特許文献1に示すように、試料である電磁鋼板のX方向とY方向との磁束密度を測定する磁束密度測定手段と、電磁鋼板のX方向とY方向との磁界強度を測定する磁界強度測定手段とを有している。
In order to save energy, increasing the energy efficiency of electrical equipment is being studied. One way to achieve this high efficiency is to reduce the magnetic loss of electrical steel sheets used in iron core materials such as electric motors and transformers. For this purpose, it is necessary to accurately grasp the local magnetic characteristics of the electrical steel sheet.
For the measurement of local magnetic characteristics, a two-dimensional vector magnetism measuring apparatus using two-dimensional vector magnetic characteristics is generally used. As shown in Patent Document 1, a conventional two-dimensional vector magnetic measuring device includes a magnetic flux density measuring means for measuring a magnetic flux density in an X direction and a Y direction of a magnetic steel sheet as a sample, and an X direction and a Y direction of the electromagnetic steel sheet. Magnetic field strength measuring means for measuring the magnetic field strength.
従来の磁束密度測定手段としては、例えば、電磁鋼板に形成された孔を通してX軸方向にエナメル線が巻かれたBxコイルと、同じく電磁鋼板に形成された孔を通してY軸方向にエナメル線が巻かれたByコイルを用いて磁束密度Bを測定する探りコイル法に基づくものが知られている。
また、X軸方向の一組の探針とY軸方向の一組の探針により電磁鋼板上の電圧を測定する探針法に基づくものも知られている。測定時には、これらの探針に圧力を加えることで、針先を確実に試料(電磁鋼板)に接触させる。
また、従来の磁界強度測定手段としては、例えば、電磁鋼板の上方または下方でX軸方向に巻かれたHxコイルと、同じく電磁鋼板の上方または下方でY軸方向に巻かれたHyコイルとにより磁界強度Hを測定するHコイル法に基づいたものが知られている。
このように測定された磁束密度Bおよび磁界強度Hから、電磁鋼板の2次元の磁気特性が求められる。
電磁鋼板の磁気特性の測定時には、コイルに電力を供給して電磁鋼板を励磁させ、X軸方向およびY軸方向において、探りコイル法または探針法により磁束密度Bを測定するとともに、Hコイル法により磁界強度Hを測定する。
Conventional magnetic flux density measuring means include, for example, a Bx coil in which an enamel wire is wound in the X-axis direction through a hole formed in the electromagnetic steel plate, and an enamel wire in the Y-axis direction through a hole formed in the same electromagnetic steel plate. A probe coil method based on a probe coil method in which a magnetic flux density B is measured by using a By coil is known.
Also known is a probe method based on a probe method in which a voltage on a magnetic steel sheet is measured with a set of probes in the X-axis direction and a set of probes in the Y-axis direction. At the time of measurement, pressure is applied to these probes to ensure that the tip of the probe is in contact with the sample (magnetic steel plate).
As a conventional magnetic field strength measuring means, for example, an Hx coil wound in the X-axis direction above or below the electromagnetic steel sheet and a Hy coil wound in the Y-axis direction above or below the electromagnetic steel sheet are used. Those based on the H coil method for measuring the magnetic field strength H are known.
From the magnetic flux density B and the magnetic field strength H measured in this way, the two-dimensional magnetic characteristics of the electrical steel sheet are obtained.
When measuring the magnetic properties of the magnetic steel sheet, the magnetic steel sheet is excited by supplying electric power to the coil, and the magnetic flux density B is measured by the probe coil method or the probe method in the X-axis direction and the Y-axis direction. To measure the magnetic field strength H.
しかしながら、探りコイル法による磁束密度の測定では、電磁鋼板の中央部分にX,Y方向それぞれに1対の孔、合計4つの孔を正確に開け、各孔にエナメル線を巻線する必要があった。これらの加工作業は電磁鋼板の数だけ行う必要があり、作業が煩雑で、厳密に孔の形成位置を管理する必要がった。 However, in the measurement of the magnetic flux density by the probe coil method, it is necessary to accurately make a total of four holes, one pair in each of the X and Y directions, in the central part of the magnetic steel sheet and to wind an enamel wire in each hole. It was. It is necessary to perform these machining operations as many as the number of electromagnetic steel sheets, and the operations are complicated, and it is necessary to strictly control the positions where holes are formed.
そこで、これを解消する従来技術として、2組の探針を用いて電磁鋼板のX方向とY方向との磁束密度を測定する探針法に基づく磁束密度測定手段が開発されている。各探針にはコイルばねが装着され、各コイルばねの付勢力により各針先を電磁鋼板に接触させている。
ところが、探針法による磁束密度の測定において、電磁鋼板が絶縁被膜により覆われていれば、探針と電磁鋼板の地鉄との導通ができない。そのため、探針の針先で絶縁被膜を突き刺すか、絶縁被覆を除去する必要があった。このうち、針先を突き刺す方法を採用した場合には、針先部の摩耗やこれを突き刺す荷重が磁束密度の測定に影響するといった問題が生じてしまう。一方、絶縁被膜を除去する方法の場合には、紙やすりなどによって物理的に絶縁被膜を除去しなければならず、手間がかかっていた。
Therefore, as a conventional technique for solving this problem, a magnetic flux density measuring means based on a probe method for measuring the magnetic flux density in the X direction and the Y direction of a magnetic steel sheet using two sets of probes has been developed. Each probe is provided with a coil spring, and the tip of each needle is brought into contact with the electromagnetic steel plate by the biasing force of each coil spring.
However, in measuring the magnetic flux density by the probe method, if the magnetic steel sheet is covered with an insulating coating, the probe and the ground iron of the magnetic steel sheet cannot be connected. Therefore, it is necessary to pierce the insulating coating with the tip of the probe or to remove the insulating coating. Among these, when the method of piercing the needle tip is adopted, there arises a problem that the wear of the needle tip portion or the load for piercing the needle tip affects the measurement of the magnetic flux density. On the other hand, in the case of the method of removing the insulating film, it has been necessary to physically remove the insulating film by sandpaper or the like, which is troublesome.
また、探針法では、コイルばねの付勢力によって各探針を電磁鋼板に押し付けていた。そのため、電磁鋼板の位置決めが不安定となり、電磁鋼板を定位置に設置することが困難であった。そこで、実際にはスポンジなどを電磁鋼板の表面(上面)に押し付け、電磁鋼板を固定していた。その結果、測定中に磁区観察や温度測定の目的で行われていた電磁鋼板の表面の観察が困難となっていた。 In the probe method, each probe is pressed against the magnetic steel sheet by the biasing force of the coil spring. Therefore, the positioning of the electromagnetic steel sheet becomes unstable, and it is difficult to install the electromagnetic steel sheet at a fixed position. Therefore, in practice, a sponge or the like is pressed against the surface (upper surface) of the electrical steel sheet to fix the electrical steel sheet. As a result, it has been difficult to observe the surface of the electrical steel sheet, which has been performed for the purpose of magnetic domain observation and temperature measurement during the measurement.
そこで、この発明は、探りコイル法による磁束密度の測定時に行われていた試料への孔開けおよび孔へのエナメル線の巻付けが不要となるとともに、探針法による磁束密度の測定時に行われていた絶縁被膜の除去および探針に対する荷重の管理も不要で、しかもこれらの孔開けや絶縁被膜の除去を原因とした試料の磁気特性の変化を抑制することができ、かつ試料を真空吸着テーブルに吸着させるだけで測定が可能となり、試料の準備や測定器の設定などを簡略化することができる2次元ベクトル磁気測定装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention eliminates the need for drilling the sample and winding the enamel wire around the hole, which has been performed at the time of measuring the magnetic flux density by the probe coil method, and at the time of measuring the magnetic flux density by the probe method. This eliminates the need to remove the insulating coating and control the load on the probe, and can suppress changes in the magnetic properties of the sample due to the perforation or removal of the insulating coating. An object of the present invention is to provide a two-dimensional vector magnetic measuring apparatus which can measure by simply adsorbing to a sample and can simplify the preparation of a sample and the setting of a measuring instrument.
請求項1に記載の発明は、先端面が平坦なセンサベースと、このセンサベースの先端部の周囲に設けられ、測定用の試料が吸着される吸着面に吸着凹部が形成された真空吸着テーブルと、前記吸着凹部を負圧化させ、前記試料を前記吸着面に吸着させる負圧発生手段と、前記センサベースの先端面から各探針が四角形の頂点に位置するように同一長さで突出され、かつ各針先が前記試料の裏面に当接される4本の探針と、前記センサベースの先端面に、巻き方向が成す角度が90°となるように保持された2個のコイルとを備えた2次元ベクトル磁気測定装置であって、対角に配置された2本の前記探針を1組の測定部とすることで、2組の測定部を構成し、これらの測定部の2本の探針は、前記センサベースの先端面で2本の配線の一端と接続され、これらの配線の他端は電圧検出部に接続され、前記センサベースの先端面には、内周面に螺旋状の溝が形成された4つの孔が形成され、該各孔にはばねが収納され、前記各探針の元部の外周面には、前記螺旋状の溝に螺合するねじが形成され、前記各探針の元部が前記各孔に挿入され、かつ前記各探針はその針先が前記各孔から突出するように前記ばねにより付勢された2次元ベクトル磁気測定装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a vacuum suction table having a sensor base having a flat tip surface and a suction recess provided on a suction surface on which a sample for measurement is sucked, provided around the tip portion of the sensor base. And negative pressure generating means for making the suction concave portion negative and sucking the sample to the suction surface, and protruding from the tip end surface of the sensor base with the same length so that each probe is positioned at the apex of the square And four coils each of which is contacted with the back surface of the sample, and two coils held on the tip surface of the sensor base so that the angle formed by the winding direction is 90 ° The two-dimensional vector magnetic measuring device comprises two measuring probes arranged diagonally as one set of measuring units, thereby configuring two sets of measuring units, and these measuring units These two probes are connected to one end of two wires on the tip surface of the sensor base. The other ends of these wires are connected to the voltage detection unit, and the sensor base has four holes with a spiral groove formed on the inner peripheral surface of the tip surface of the sensor base. A spring is housed, and a screw that is screwed into the spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the base portion of each probe, and the base portion of each probe is inserted into each hole, and The probe is a two-dimensional vector magnetometer that is urged by the spring so that its tip protrudes from each hole.
請求項1に記載の発明によれば、2次元ベクトル磁気測定装置が、それぞれの巻き方向が成す角度を90°とした2個のコイルを有している。そのため、例えば電磁鋼板などの試料のX方向およびY方向における磁界強度を検知することができる。
また、2次元ベクトル磁気測定装置は4本の探針を有している。これらの探針は四角形の頂点に位置するように同一長さでセンサベースの先端面から突出している。このうち、対角位置に存する2本の探針を1組の測定部とすることで、2組の測定部を構成している。その結果、試料のX方向およびY方向における磁束密度と磁界強度とを測定することができる。
磁束密度を測定する際、探針の針先部に近い位置、すなわち、センサベースの先端面において、対応する配線に各探針が接続されている。このように、試料に近い位置で磁束密度を測定することで、従来に比べて測定誤差を小さくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the two-dimensional vector magnetism measuring apparatus has two coils whose angle formed by each winding direction is 90 °. Therefore, for example, the magnetic field strength in the X direction and the Y direction of a sample such as an electromagnetic steel sheet can be detected.
The two-dimensional vector magnetometer has four probes. These probes protrude from the front end surface of the sensor base with the same length so as to be located at the apex of the rectangle. Of these, two sets of measuring units are configured by using two probes at diagonal positions as one set of measuring units. As a result, the magnetic flux density and magnetic field strength in the X direction and Y direction of the sample can be measured.
When measuring the magnetic flux density, each probe is connected to the corresponding wiring at a position close to the tip of the probe, that is, at the tip surface of the sensor base. Thus, by measuring the magnetic flux density at a position close to the sample, the measurement error can be reduced as compared with the conventional case.
また、センサベースに形成された4つの孔には、螺旋状の溝が形成され、この溝に螺合可能なねじが、探針の元部の外周面に形成されている。そこで、負圧発生手段を作動させて真空吸着テーブルの吸着面に形成された吸着凹部(凹んだ空間)を負圧化する。その後、この負圧状態を保持し、各探針の針先部に裏面が当接された試料を、各ばねの付勢力に抗してセンサベースの方向へ押し込み、最終的にその裏面を吸着面として試料を真空吸着テーブルに真空吸着する。その間、4つの孔に挿入された4本の探針が試料によって各孔の奥方向へ押圧される。これにより、螺旋状の溝をガイドにしてねじ付きの探針が回転しながら、各孔の奥へ押し込められる。この押圧中、各探針の針先は、試料の裏面に押圧状態のままとなっている。その結果、探針は絶縁被覆を破ってこれを貫通し、各探針を試料の裏面に接触させることができる。
また、負圧発生手段の作動を停止し、試料による各探針の押圧を解除すれば、ばねの付勢力(ばね力)により探針は逆回転し、押圧前の状態に戻される。
このように構成したので、従来の探りコイル法による磁束密度の測定時に行われていた試料への孔開け、孔へのエナメル線の巻付けが不要となるとともに、探針法による磁束密度の測定時に行われていた絶縁被膜の除去および探針に対する荷重の管理も不要となる。しかも、これらの孔開けや絶縁被膜の除去を原因とした試料の磁気特性の変化を抑制することができる。また、試料を真空吸着テーブルに吸着させるだけで測定が可能となり、試料の準備や測定器の設定などを簡略化することができる。
In addition, a spiral groove is formed in the four holes formed in the sensor base, and a screw that can be screwed into the groove is formed on the outer peripheral surface of the base portion of the probe. Therefore, the negative pressure generating means is operated to make negative pressure on the suction recess (depressed space) formed on the suction surface of the vacuum suction table. After that, the negative pressure state is maintained, and the sample whose back surface is in contact with the tip of each probe is pushed in the direction of the sensor base against the biasing force of each spring, and finally the back surface is adsorbed. The sample is vacuum-sucked to a vacuum suction table as a surface. Meanwhile, the four probes inserted into the four holes are pressed by the sample in the depth direction of each hole. Thus, the threaded probe is pushed into the holes while rotating with the spiral groove as a guide. During this pressing, the tip of each probe remains pressed on the back surface of the sample. As a result, the probe breaks the insulating coating and penetrates it, and each probe can be brought into contact with the back surface of the sample.
Further, when the operation of the negative pressure generating means is stopped and the pressing of each probe by the sample is released, the probe is reversely rotated by the urging force (spring force) of the spring and returned to the state before the pressing.
This configuration eliminates the need for drilling the sample and winding the enamel wire around the hole, which was performed when measuring the magnetic flux density using the conventional probe coil method, and measuring the magnetic flux density using the probe method. The removal of the insulating film and the management of the load on the probe, which are sometimes performed, are also unnecessary. In addition, changes in the magnetic properties of the sample due to these perforations and removal of the insulating coating can be suppressed. Further, the measurement can be performed only by adsorbing the sample to the vacuum adsorption table, and the preparation of the sample and the setting of the measuring instrument can be simplified.
試料としては、例えば電磁鋼板、アモルファス金属などを採用することができる。
真空吸着テーブルの素材としては、例えば、アルミナ系セラミックス、PEEK(Polyethereherketone)などの非磁性材料を採用することができる。
真空吸着テーブルの平面視した形状としては、例えば三角形、四角形以上の多角形、円形、楕円形の他、任意形状を採用することができる。
吸着面とは、真空吸着テーブルの面のうち、試料が吸着される例えば表面(上面)である。
吸着凹部の形状は任意である。例えば、吸着凹部が溝の場合、これを平面視した形状としては、例えば直線形状、矩形環状、円環状、楕円環状を採用することができる。また、吸着凹部がスポット的な凹みである場合、吸着凹部を平面視した形状としては、例えば円形、楕円形、三角形以上の多角形などを採用することができる。
さらに、吸着凹部の長さ方向に直交する断面形状としては、例えば矩形状、半円形状、U字形状、V字形状などを採用することができる。吸着面に形成される吸着凹部の形成数は1つでも、複数でもよい。吸着面には、試料が吸着された際、試料との密着度を高めるため、ゴム(シリコーンゴムなど)または軟質の合成樹脂(スポンジなど)からなるガスケットを周設してもよい。
As the sample, for example, an electromagnetic steel plate, an amorphous metal, or the like can be adopted.
As a material of the vacuum suction table, for example, non-magnetic materials such as alumina ceramics and PEEK (Polyetherherketone) can be employed.
As the shape of the vacuum suction table in plan view, for example, any shape other than a triangle, a quadrilateral or more polygon, a circle, and an ellipse can be adopted.
The adsorption surface is, for example, the surface (upper surface) on the surface of the vacuum adsorption table on which the sample is adsorbed.
The shape of the suction recess is arbitrary. For example, when the suction recess is a groove, a linear shape, a rectangular ring shape, an annular shape, or an elliptical shape can be adopted as the shape in plan view. Further, when the suction recess is a spot-like recess, the shape of the suction recess in a plan view can be, for example, a circle, an ellipse, a polygon more than a triangle, and the like.
Furthermore, as a cross-sectional shape orthogonal to the length direction of the suction recess, for example, a rectangular shape, a semicircular shape, a U shape, a V shape, or the like can be adopted. The number of suction recesses formed on the suction surface may be one or plural. A gasket made of rubber (silicone rubber or the like) or soft synthetic resin (sponge or the like) may be provided around the adsorption surface in order to increase the degree of adhesion with the sample when the sample is adsorbed.
負圧発生手段としては、例えば各種のバキューム装置(真空吸引装置)を採用することができる。
探針は、試料における磁束密度を求めるために設けられている。導電性の板状の試料に探針を接触させた後、試料が交流励磁される。その際、試料に渦電流が発生する。この渦電流を測定することで、磁束密度を算出することができる。
As the negative pressure generating means, for example, various vacuum devices (vacuum suction devices) can be employed.
The probe is provided to determine the magnetic flux density in the sample. After bringing the probe into contact with the conductive plate-like sample, the sample is AC-excited. At that time, an eddy current is generated in the sample. By measuring this eddy current, the magnetic flux density can be calculated.
コイルは、試料における磁界強度を求めるために設けられている。試料が交流励磁された際に、試料の表面の磁界から誘起され、コイルに電気が流れる。その電圧を測定することで、磁界強度を算出することができる。
リード線の断面積Sc、巻数Nのコイルに流れる電気の電圧Vc、探針の有効断面積Sp[m2]、探針間の電位差Vp[V]の場合、探針間の磁束密度Bおよび磁界強度Hは、
により求めることができる。
The coil is provided to determine the magnetic field strength in the sample. When the sample is AC-excited, it is induced from the magnetic field on the surface of the sample, and electricity flows through the coil. By measuring the voltage, the magnetic field strength can be calculated.
In the case of the cross-sectional area Sc of the lead wire, the electric voltage Vc flowing through the coil having N turns, the effective cross-sectional area Sp [m 2 ] of the probe, and the potential difference Vp [V] between the probes, the magnetic flux density B between the probes and Magnetic field strength H is
It can ask for.
また、センサベースの先端面にフレキシブル基板を設け、フレキシブル基板に探針と電圧検出部とを電気的に接続する導体パターンを形成してもよい。
フレキシブル基板の材質は、フェノール、エポキシ、ポリイミド、ポリスチレンなどを採用することができる。好ましいものは、ポリイミド、ポリスチレンである。これらの材質は誘電損失が小さく、基板によるノイズの影響を小さくすることができる。
また、2個のコイルは外径0.03mm以下のエナメル線で構成することができる。このため、コイルの巻き数が増えてもコイルが大型化することがなく、結果として磁気測定センサを小型化することができる。
Further, a flexible substrate may be provided on the front end surface of the sensor base, and a conductor pattern for electrically connecting the probe and the voltage detection unit may be formed on the flexible substrate.
As the material of the flexible substrate, phenol, epoxy, polyimide, polystyrene, or the like can be used. Preferred are polyimide and polystyrene. These materials have low dielectric loss and can reduce the influence of noise caused by the substrate.
The two coils can be formed of enameled wires having an outer diameter of 0.03 mm or less. For this reason, even if the number of turns of the coil increases, the coil does not increase in size, and as a result, the magnetic measurement sensor can be reduced in size.
請求項1に記載の発明によれば、センサベースに形成された4つの孔には、螺旋状の溝が形成され、各溝に螺合可能なねじが、各探針の元部の外周面に形成されている。そのため、負圧発生手段により吸着面の吸着凹部を負圧化し、ばねの付勢力に抗して試料を押圧することにより、裏面を吸着面として、試料が真空吸着テーブルに真空吸着される。この吸着が完了するまでの間、螺旋状の溝をガイドにしてねじ付きの探針が回転しながら、各孔の奥部へ押し込められる。その結果、探針は絶縁被覆を破ってこれを貫通し、各探針が試料の裏面に接触する。
これにより、従来の探りコイル法による磁束密度の測定時に行われていた試料への孔開けおよび孔へのエナメル線の巻付けが不要となるとともに、探針法による磁束密度の測定時に行われていた絶縁被膜の除去および探針に対する荷重の管理も不要となる。しかも、これらの孔開けや絶縁被膜の除去を原因とした試料の磁気特性の変化を抑制することができる。また、試料を真空吸着テーブルに吸着させるだけで測定が可能となり、試料の準備や測定器の設定などを簡略化することができる。
According to the first aspect of the present invention, spiral grooves are formed in the four holes formed in the sensor base, and screws that can be screwed into the grooves are provided on the outer peripheral surface of the base portion of each probe. Is formed. Therefore, the negative pressure generating means generates negative pressure on the suction concave portion of the suction surface and presses the sample against the urging force of the spring, whereby the sample is vacuum-sucked on the vacuum suction table with the back surface as the suction surface. Until this adsorption is completed, the screwed probe is pushed into the inner part of each hole while rotating with a spiral groove as a guide. As a result, the probe breaks the insulating coating and penetrates it, and each probe contacts the back surface of the sample.
This eliminates the need for perforating the sample and winding the enamel wire around the hole, which was performed when measuring the magnetic flux density by the conventional probe coil method, and is performed when measuring the magnetic flux density by the probe method. In addition, it is not necessary to remove the insulating film and manage the load on the probe. In addition, it is possible to suppress changes in the magnetic properties of the sample due to these perforations and removal of the insulating coating. Further, the measurement can be performed only by adsorbing the sample to the vacuum adsorption table, and the preparation of the sample and the setting of the measuring instrument can be simplified.
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described below.
図1および図2において、10はこの発明の実施例1に係る2次元ベクトル磁気測定装置で、2次元ベクトル磁気測定装置10は、磁化部Mと、磁化部Mの中央部空間に配置されたセンサ部Sとを備えている。
磁化部Mは、X方向(図1中で横方向)に対極する一対の励磁用継鉄101xと、Y方向(図1中で縦方向)に対極する一対の励磁用継鉄101yとを有し、各励磁用継鉄101x、101yは、平面視して四角形の継鉄102により磁気的に結合されている。各励磁用継鉄101x、101yには、前記励磁用コイル103が巻き付けられている。励磁用継鉄101x、101yに囲まれる空間には、平面視して四角形の測定用の電磁鋼板(試料)100が配置される。電磁鋼板100に磁束を集中させるため、各励磁用継鉄101x、101yの先端部は先細り化されている。
1 and 2,
The magnetizing portion M has a pair of
次に、図1〜図7を参照してセンサ部Sを説明する。
センサ部Sは、プラスチック製のブロック体からなるセンサベースBを本体とし、その周りに、絶縁被覆された電磁鋼板100が吸着される真空吸着テーブル30が設けられている。
センサベースBは、上下方向に長い直方体のメインベース11と、インベース11の先端面(長さ方向の一端面)の中央部に形成された嵌合凹部11aに元部が嵌め込まれ、メインベース11と同一素材からなるサブベース12とから構成されている。
Next, the sensor unit S will be described with reference to FIGS.
The sensor unit S has a sensor base B made of a plastic block body as a main body, and a vacuum suction table 30 on which an insulating
The sensor base B has a base portion fitted into a
メインベース11の嵌合凹部11aの奥壁には、その上面の中央部と下面の中央部とを貫通して平面視して円形のケーブル挿通貫通孔11cが形成されている。嵌合凹部11aは、正面視して正方形である。サブベース12は角筒体で、その内部空間がケーブル挿通貫通孔11cに連通されている。サブベース12は嵌合凹部11aに元部を嵌め込んだ状態で、その先部が外方に突出する長さを有している。サブベース12の先端面には、平面視して正方形の薄肉な枠部材であるフレキシブル基板14が載置されている。また、サブベース12の先端部の内部空間には、角筒形状のコイルベース15が収納されている。コイルベース15の先端部には、コイル16が内設されている。
A circular cable insertion through hole 11c is formed in the inner wall of the
サブベース12の各四隅の部分には、上面(先端面)と下面(元側の面)とを貫通して4本の探針挿入孔12aが形成されている。また、メインベース11の嵌合凹部11aの奥壁のうち、各探針挿入孔12aとの対峙位置には、対応する探針挿入孔12aと連通可能で、かつ先部の内壁に螺旋状の溝(内ねじ)11eが形成された別の探針挿入孔11bが形成されている。各別の探針挿入孔11bは、前記嵌合凹部11aの奥壁の上下面を貫通していない。各別の探針挿通孔11bの奥部には、後述する探針13a〜13dを常時先方へ付勢するコイル形状のばね11dが収納されている。
Four
連通された各探針挿入孔11b、12aには、4本の探針13a〜13dが、各ばね11dの付勢力により、針先部を同じ長さだけ外方へ突出させ、かつその長さ方向へ移動可能に挿入されている。各探針13a〜13dは、同じ長さの金属製の4本の棒材である。各探針13a〜13dは、探針挿入孔部11c、12aを介して、対角線が成す角度が90度である四角形の頂点に位置するように、センサベースBに設けられている。探針13a〜13dの針先部は、探針13a〜13dの本体部分より小径である。これにより、各探針13a〜13dの先端部分には、針先部の元部との間に環状の段差部分が存在する。 サブベース12の先端部には、この段差部分が掛止されることで、各探針13a〜13dの各探針挿入孔11aからの飛び出しを阻止する環状(内フランジ状)のストッパ部11fが一体形成されている(図6)。
In each of the probe insertion holes 11b and 12a communicated, four
各探針13a〜13dの元部の外周面には、ねじ(外ねじ)13eが形成されている。各ねじ13eは、探針挿入孔11bの螺旋状の溝11eに緩く螺合されている。ここでいう「緩く螺合」とは、ばね11dの付勢力(押し上げ力)により、各探針13a〜13dが各探針挿入孔11b、12a内で回転しながら、先方(上方)へ移動可能なように螺合している状態をいう。「緩く螺合」するため、各探針13a〜13dのねじ13eと溝11eとの間に、各探針13a〜13dの移動を円滑にする潤滑剤(グリースなど)が供給されている。また、ねじ13eと溝11eとを螺旋状の面接触でなく、螺旋状の線接触とすれば、ねじ13eに対する抵抗がさらに小さくなり、各探針13a〜13dの回転を伴う軸線方向への移動はよりスムーズとなる。
4本の探針13a〜13dのうち、1本の探針13aと、これとは対角位置に存在する探針13bとをセットで、一方の測定部13Aとする(図7)。そして、残りの探針13c,13dを他方の測定部13Bとする。つまり、一方の測定部13Aは、測定対象である電磁鋼板100(縦横が80mm、厚さが0.3mm)の横方向(X方向)における磁気特性を測定するものとして使用し、他方の測定部13Bは、電磁鋼板100の縦方向(Y方向)における磁気特性を測定するものとして使用する。
A screw (external screw) 13e is formed on the outer peripheral surface of the base portion of each
Of the four
図3および図7に示すように、前記フレキシブル基板14は、ポリイミド製フィルムに銅箔を貼り合わせた銅張板の表面に銅箔をエッチングや金属メッキにより4本の配線が形成されたものである。これらの配線は、2本で1組の配線部14c,14dとすることで、2組の配線部14c,14dを構成する。一方の配線部14cの配線の一端は、それぞれ一方の測定部13Aを構成する探針13a,13bに接続されている。具体的には、このフレキシブル基板14には対角線が成す角度が90度である四角形の頂点に位置するように設けられた4箇所の孔14eが存在し、これらの孔14eに、前記探針13a,13bがそれぞれ挿入されている。両探針13a,13bと、前記配線の一端とが接する位置で、半田付けにより探針13a,13bと配線とを接続している。同様に、他方の配線部14dの配線の一端はそれぞれ一方の測定部13Bを構成する探針13c,13dに接続されている。前記一方の配線部14cの配線の他端は、図示しない電圧計に接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 7, the
図5に示すように、前記コイル16は、0.03mmのリード線を平面視して正方形のセラミックス板の外周面に巻回したものである。このコイル16は、正方形の横方向に巻回したHxコイル16aと、正方形の縦方向に巻回したHyコイル16bとを有している。つまり、Hxコイル16aの巻き方向と、Hyコイル16bの巻き方向とが成す角度が90°である。
As shown in FIG. 5, the
このように構成されたセンサ部Sは、以下のように組み立てられる。
図3に示すように、まず、メインベース11の嵌合凹部11aにサブベース12を嵌め込み、4つの連通した探針挿入孔部11b、12aに探針13a〜13dを挿入する。その後、フレキシブル基板14に形成された孔14eに探針13a〜13dの針先部を挿入し、サブベース12の先端面に接触させる。次に、フレキシブル基板14に形成された配線の一端を、探針13a〜13dとの接触する箇所に半田付けにより固定する。配線の他端は、メインベース11とサブベース12に形成されたケーブル挿通貫通孔11b、12aを用いて外部に設けられた電圧計に接続される。
その後、コイルベース15をサブベース12に取り付け、コイル16をコイルベース15に取り付ける。コイル16のリード線は、前記ケーブル挿通貫通孔11b、12aを通り、図示しない電圧計に接続される。こうしてセンサ部Sが組み立てられる。
The sensor unit S configured as described above is assembled as follows.
As shown in FIG. 3, first, the
Thereafter, the
次に、図8および図9を参照して、前記真空吸着テーブル30を説明する。
真空吸着テーブル30は、非磁性材料であるアルミナ系セラミックからなる平面視して正方形状の厚肉な枠部材で、その中央部に表裏面を貫通した正面視して正方形状の内側空間が形成されている。この内側空間には、前記センサ部Sのサブベース12の先部が嵌め込まれている。このはめ込み状態で、サブベース12の先端面と真空吸着テーブル30の吸着面(上面)30aとは同一平面となる。
また、吸着面30aには、真空吸着テーブル30の内周縁と外周縁との中間位置に、平面視して正方形の環状の吸引溝(吸着凹部)31が形成されている。吸引溝31の奥壁の一部分には、真空吸着テーブル30の内部に形成された吸引路32の一端が連通されている。この吸引路32と、吸引路32の他端に連通された吸引管33とを介して、吸引溝31は外部に配置されたバキューム装置(負圧発生手段)34の吸引部に連通されている(図9)。
さらに、吸着面30aには、その内周縁部および外周縁部に電磁鋼板100の裏面を吸着する際に利用される、平面視して正方形状のシリコーンゴム製のガスケット35が、各上端部を吸着面30aから突出した状態で埋め込まれている。
Next, the vacuum suction table 30 will be described with reference to FIGS.
The vacuum suction table 30 is a thick frame member having a square shape in plan view made of alumina-based ceramic, which is a nonmagnetic material, and an inner space having a square shape in front view through the front and back surfaces is formed at the center. Has been. In the inner space, the tip of the sub-base 12 of the sensor unit S is fitted. In this fitted state, the tip surface of the sub-base 12 and the suction surface (upper surface) 30a of the vacuum suction table 30 are in the same plane.
The
Furthermore, a
次に、図1〜図6を参照して、この発明の実施例1に係る2次元ベクトル磁気測定装置10による電磁鋼板100の2次元磁気特性の測定方法を説明する。
まず、バキューム装置34を作動させ、試料である電磁鋼板100を、各探針13a〜13dを押し下げながら、真空吸着テーブル30に吸着させて固定する。その後、各励磁用コイル103に電力を供給し、電磁鋼板100を交流励磁する(図1および図2)。この状態で、X方向およびY方向において、磁束密度ベクトルBおよび磁界ベクトルHを測定することで、電磁鋼板100の面内2次元磁気特性が求められる。以下、この測定方法を詳細に説明する。
まず、水平配置された電磁鋼板100の裏面に、各探針13a〜13dの針先部を接触させ、この状態を保持して電磁鋼板100を下方(センサベースB側)へ押し下げる。このとき、各探針13a〜13dは、その針先が電磁鋼板100の裏面に当接し、かつねじ13eと螺旋状の溝11eとが螺合した状態で所定方向へ回転しながら、センサベースBの内部(各探針挿入孔11b、12aの奥側)へ移動する。このように、各探針13a〜13dは、各針先部が電磁鋼板100の裏面への押し付けられた状態で回転するので、各針先部により電磁鋼板100の裏面の絶縁被覆が貫通され、各探針13a〜13dは電磁鋼板100の導電部分と接触する。
Next, with reference to FIGS. 1-6, the measuring method of the two-dimensional magnetic characteristic of the
First, the
First, the tip of each of the
交流励磁された電磁鋼板100には、渦電流と、その表面に磁界が発生している。電磁鋼板100が探針13a〜13dに接触すれば、探針13a〜13d間に渦電流による電気が流れる。その電圧を電圧計で測定する。同時に、表面の磁界により、コイルに電気が流れる。この電気の電圧を電圧計で測定する。これらの電圧計により測定された電圧を図示しない演算装置を用いて演算することにより、電磁鋼板100の各探針13a〜13d間の磁束密度および磁界強度を求めることができる。
The
これにより、従来の探りコイル法による磁束密度の測定時に行われていた電磁鋼板100への孔開けおよび孔へのエナメル線の巻付けが不要となるとともに、探針法による磁束密度の測定時に行われていた絶縁被膜の除去および探針に対する荷重の管理も不要となる。しかも、これらの孔開けや絶縁被膜の除去を原因とした電磁鋼板100の磁気特性の変化を抑制することができる。また、電磁鋼板100を真空吸着テーブルに吸着させるだけで測定が可能となり、電磁鋼板100の準備や測定器の設定などを簡略化することができる。
なお、電磁鋼板100の裏面の絶縁被覆の貫通方法として、例えば、電磁鋼板100を各探針13a〜13dの針先に当接した状態で、サブベース12をガイドにしてメインベース11を上方(先方)へスライドさせても、各探針13a〜13dを、ねじ13eと溝11eとが螺合した状態で所定方向へ回転させることができる。
This eliminates the need for drilling the
As a method of penetrating the insulating coating on the back surface of the
10 2次元ベクトル磁気測定装置、
11b、12a 探針挿入孔部(孔)、
11d ばね、
11e 螺旋状の溝、
13A,13B 測定部、
13a〜13d 探針、
13e ねじ、
14c 配線、
16 コイル、
30 真空吸着テーブル、
30a 吸着面、
31 吸着凹部、
34 バキューム装置(負圧発生手段)、
100 電磁鋼板(試料)、
B センサベース。
10 Two-dimensional vector magnetometer,
11b, 12a Probe insertion hole (hole),
11d spring,
11e spiral groove,
13A, 13B measuring section,
13a-13d probe,
13e screw,
14c wiring,
16 coils,
30 vacuum suction table,
30a adsorption surface,
31 Adsorption recess,
34 Vacuum device (negative pressure generating means),
100 electromagnetic steel sheet (sample),
B Sensor base.
Claims (1)
このセンサベースの先端部の周囲に設けられ、測定用の試料が吸着される吸着面に吸着凹部が形成された真空吸着テーブルと、
前記吸着凹部を負圧化させ、前記試料を前記吸着面に吸着させる負圧発生手段と、
前記センサベースの先端面から各探針が四角形の頂点に位置するように同一長さで突出され、かつ各針先が前記試料の裏面に当接される4本の探針と、
前記センサベースの先端面に、巻き方向が成す角度が90°となるように保持された2個のコイルとを備えた2次元ベクトル磁気測定装置であって、
対角に配置された2本の前記探針を1組の測定部とすることで、2組の測定部を構成し、
これらの測定部の2本の探針は、前記センサベースの先端面で2本の配線の一端と接続され、
これらの配線の他端は電圧検出部に接続され、
前記センサベースの先端面には、内周面に螺旋状の溝が形成された4つの孔が形成され、
該各孔にはばねが収納され、
前記各探針の元部の外周面には、前記螺旋状の溝に螺合するねじが形成され、
前記各探針の元部が前記各孔に挿入され、かつ前記各探針はその針先が前記各孔から突出するように前記ばねにより付勢された2次元ベクトル磁気測定装置。 A sensor base with a flat tip surface;
A vacuum suction table provided around the tip of the sensor base and having a suction recess formed on a suction surface on which a measurement sample is sucked;
A negative pressure generating means for making the suction concave portion negative pressure and for adsorbing the sample to the suction surface;
Four probes that protrude from the tip surface of the sensor base with the same length so that each probe is positioned at the apex of a quadrangle, and each tip is in contact with the back surface of the sample;
A two-dimensional vector magnetometer comprising two coils held at a tip surface of the sensor base so that an angle formed by a winding direction is 90 °,
By configuring the two probes arranged diagonally as one set of measurement units, two sets of measurement units are configured,
The two probes of these measuring units are connected to one end of two wires at the tip surface of the sensor base,
The other ends of these wires are connected to the voltage detection unit,
Four holes with spiral grooves formed on the inner peripheral surface are formed in the tip surface of the sensor base,
Each hole contains a spring,
On the outer peripheral surface of the base part of each probe, a screw that is screwed into the spiral groove is formed,
A two-dimensional vector magnetic measurement apparatus in which a base portion of each probe is inserted into each hole, and each probe is biased by the spring so that a tip of the probe protrudes from each hole.
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