JP3005616B2 - 軟磁性体の透磁率測定方法 - Google Patents
軟磁性体の透磁率測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軟磁性体の透磁率測定法
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、数メガヘルツから100メガヘルツ
における軟磁性体の透磁率測定法として、磁気光学効果
を利用した方法(A.Thompson and H.Chang,Phys. Status
Solidi, 17, 83('66) ) 、および８字コイルを用いた
方法(P.A.Calcagno and D.A.Thompson, Rev.Sci.Instru
m., 46,904('75))が知られている。
における軟磁性体の透磁率測定法として、磁気光学効果
を利用した方法(A.Thompson and H.Chang,Phys. Status
Solidi, 17, 83('66) ) 、および８字コイルを用いた
方法(P.A.Calcagno and D.A.Thompson, Rev.Sci.Instru
m., 46,904('75))が知られている。
【０００３】しかし、磁気光学効果を利用した方法は、
軟磁性体試料の表面における磁化の動きを観察している
ため、試料全体の透磁率を測定することができないとい
う欠点がある。また、この方法は、高周波領域では測定
系が共鳴を起こし、100メガヘルツが測定限界となって
いる。
軟磁性体試料の表面における磁化の動きを観察している
ため、試料全体の透磁率を測定することができないとい
う欠点がある。また、この方法は、高周波領域では測定
系が共鳴を起こし、100メガヘルツが測定限界となって
いる。
【０００４】それに対し、８字コイル法は試料全体がサ
ンプルコイルの中に入っているため試料全体の透磁率の
測定は可能である。しかしながら、この方法も、高周波
領域では測定系が共鳴を起こし、100メガヘルツが測定
限界となっている。
ンプルコイルの中に入っているため試料全体の透磁率の
測定は可能である。しかしながら、この方法も、高周波
領域では測定系が共鳴を起こし、100メガヘルツが測定
限界となっている。
【０００５】以上、従来法では軟磁性体試料全体の透磁
率を100メガヘルツ以上の高周波数領域で測定すること
が困難であった。
率を100メガヘルツ以上の高周波数領域で測定すること
が困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、軟磁
性体試料全体の透磁率を100メガヘルツ以上の高周波領
域で測定できないという従来の透磁率測定方法の有する
問題点を解決し、100メガヘルツ以上の高周波領域にお
いても軟磁性体試料全体の透磁率の測定が可能な軟磁性
体の透磁率測定方法を提供することにある。
性体試料全体の透磁率を100メガヘルツ以上の高周波領
域で測定できないという従来の透磁率測定方法の有する
問題点を解決し、100メガヘルツ以上の高周波領域にお
いても軟磁性体試料全体の透磁率の測定が可能な軟磁性
体の透磁率測定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第一の軟磁
性体の透磁率測定法は、非磁性金属体表面に、分離され
た被測定軟磁性体を配することにより該被測定軟磁性体
の透磁率を測定する方法において、前記非磁性金属体を
挟むようにして短冊状の前記被測定軟磁性体を該非磁性
金属体表面に接着させた構造を成すラインにより形成さ
れるメアンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数特
性から、該被測定軟磁性体の透磁率を算出することを特
徴とする。
性体の透磁率測定法は、非磁性金属体表面に、分離され
た被測定軟磁性体を配することにより該被測定軟磁性体
の透磁率を測定する方法において、前記非磁性金属体を
挟むようにして短冊状の前記被測定軟磁性体を該非磁性
金属体表面に接着させた構造を成すラインにより形成さ
れるメアンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数特
性から、該被測定軟磁性体の透磁率を算出することを特
徴とする。
【０００８】本発明に係る第二の軟磁性体の透磁率測定
法は、非磁性金属体表面に、分離された被測定軟磁性体
を配することにより該被測定軟磁性体の透磁率を測定す
る方法において、前記非磁性金属体の周りを一周するよ
うに前記被測定軟磁性体を該非磁性金属体表面に接着さ
せた構造を成すラインにより形成されるメアンダライン
のインダクタンスと抵抗の周波数特性から、該被測定軟
磁性体の透磁率を算出することを特徴とする。
法は、非磁性金属体表面に、分離された被測定軟磁性体
を配することにより該被測定軟磁性体の透磁率を測定す
る方法において、前記非磁性金属体の周りを一周するよ
うに前記被測定軟磁性体を該非磁性金属体表面に接着さ
せた構造を成すラインにより形成されるメアンダライン
のインダクタンスと抵抗の周波数特性から、該被測定軟
磁性体の透磁率を算出することを特徴とする。
【０００９】
【作用】以下に本発明の作用を実施態様例とともに説明
する。
する。
【００１０】本発明は、非磁性金属体表面に、分離され
た被測定軟磁性体を配することにより該被測定軟磁性体
の透磁率を測定する際に、前記非磁性金属体に対して前
記被測定軟磁性体が所定の構造を成すラインにより形成
されるメアンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数
特性から、該被測定軟磁性体の透磁率を算出することが
従来の技術と大きく異なる。
た被測定軟磁性体を配することにより該被測定軟磁性体
の透磁率を測定する際に、前記非磁性金属体に対して前
記被測定軟磁性体が所定の構造を成すラインにより形成
されるメアンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数
特性から、該被測定軟磁性体の透磁率を算出することが
従来の技術と大きく異なる。
【００１１】上記所定の構造としては、例えば、次の方
法があげられる。
法があげられる。
【００１２】すなわち、被測定軟磁性体を短冊状とし、
それを非磁性金属体を挟むようにして非磁性金属体に接
着させ、全体がメアンダライン構造（つづら折り構造）
をなすようにする方法があげられる（請求項１）。
それを非磁性金属体を挟むようにして非磁性金属体に接
着させ、全体がメアンダライン構造（つづら折り構造）
をなすようにする方法があげられる（請求項１）。
【００１３】また、被測定軟磁性体を、非磁性金属体の
周りを一周するようにして非磁性金属体に接着させ、全
体がメアンダライン構造をなすようにする方法があげら
れる（請求項２）。
周りを一周するようにして非磁性金属体に接着させ、全
体がメアンダライン構造をなすようにする方法があげら
れる（請求項２）。
【００１４】ここで、被測定軟磁性体の非磁性金属体へ
の接着方法としては、例えば、蒸着、スパッタリング、
その他の薄膜形成方法を用いることができる。
の接着方法としては、例えば、蒸着、スパッタリング、
その他の薄膜形成方法を用いることができる。
【００１５】以下に、より詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明の透磁率測定法に用いるメア
ンダラインの一例を示す図であり、非磁性金属体および
被測定軟磁性体とから成るライン１がメアンダラインを
形成している。ライン１の両端は電極２となっている。
ンダラインの一例を示す図であり、非磁性金属体および
被測定軟磁性体とから成るライン１がメアンダラインを
形成している。ライン１の両端は電極２となっている。
【００１７】図２はライン１の構造の詳細を示す図であ
り、非磁性金属体３の上下に短冊状の被測定軟磁性体４
が直接接着している。
り、非磁性金属体３の上下に短冊状の被測定軟磁性体４
が直接接着している。
【００１８】以下に透磁率の測定原理を説明する。
【００１９】図１に示すようなメアンダラインのインダ
クタンス(Ltotal)と抵抗(Rtotal)は以下の式(1)、式(2)
により示される。
クタンス(Ltotal)と抵抗(Rtotal)は以下の式(1)、式(2)
により示される。
【００２０】 Ltotal＝Lself＋Lmut＋Lskin＋Lmag …(1) Rtotal＝Rskin＋Rpro＋Rmag …(2) ここで、Lselfは自己インダクタンス、Lmutは相互イン
ダクタンス，Lskinは表皮効果によるインダクタンスの
変化項、Lmagは軟磁性体を接着させたことによるインダ
クタンスの変化項、Rskinは表皮効果による抵抗の変化
項、Rproは近接効果による抵抗の変化項、Rmagは軟磁性
体を接着させたことによる抵抗の変化項である。
ダクタンス，Lskinは表皮効果によるインダクタンスの
変化項、Lmagは軟磁性体を接着させたことによるインダ
クタンスの変化項、Rskinは表皮効果による抵抗の変化
項、Rproは近接効果による抵抗の変化項、Rmagは軟磁性
体を接着させたことによる抵抗の変化項である。
【００２１】一方、Lmag，Rmagはそれぞれ式(3)、式(4)
で示される。式(3)、式(4)のRe(Lm)とIm(-Lm)はそれぞ
れ、式(5)で示されるLmの実部および虚部である。な
お、ωは角周波数である。
で示される。式(3)、式(4)のRe(Lm)とIm(-Lm)はそれぞ
れ、式(5)で示されるLmの実部および虚部である。な
お、ωは角周波数である。
【００２２】 Lmag＝Re(Lm) …(3) Rmag＝ωIm(-Lm) …(4) Lm＝(μ0Nlc）/｛(8(tc＋tm)/dc)＋(4wc/μrtm)｝ …(5) ここでμ0は真空の透磁率、Nは（図１のNに相当）メア
ンダラインの本数,lcはメアンダラインの長さ、tcは非
磁性金属体３の厚さ、tmは被測定軟磁性体４の厚さ、dc
はメアンダラインの間隔、wcはメアンダラインの幅、μ
rは被測定軟磁性体４の透磁率、tmは被測定軟磁性体４
の厚さである。軟磁性体の透磁率μrは周波数fの関数で
あり、その実部をμ'、虚部をμ''とすると、 μr(f)＝μ'(f)−iμ''(f) …(6) で表され、これが最終的に求めようとしている測定量で
ある。但し、iは−１の平方根である。なお、図１に示
すようなメアンダラインでは浮遊容量Csが存在するた
め、実際に観測されるインダクタンスLeff、抵抗Reffは
共振現象により次式のようになる。 Leff={Ltotal(1-ω2LtotalCs)-CsRtotal 2}/{(1-ω2LtotalCs)2+(ωCsRtotal)2} …(7) Reff=Rtotal/｛(1-ω2LtotalCs)2+(ωCsRtotal)2｝ …(8) 透磁率測定の手順を以下に説明する。まず、図１に示す
メアンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数特性を
測定する。ここで得られるインダクタンスおよび抵抗の
値はLeffとReffである。次に式(7)、式(8)を用いてL
total，Rtotalの周波数特性を求める。式(7)、式(8)に
おいてCsは未知数であるため、Csを計算または測定系が
共鳴を起こす周波数frから次式を用いて求める。
ンダラインの本数,lcはメアンダラインの長さ、tcは非
磁性金属体３の厚さ、tmは被測定軟磁性体４の厚さ、dc
はメアンダラインの間隔、wcはメアンダラインの幅、μ
rは被測定軟磁性体４の透磁率、tmは被測定軟磁性体４
の厚さである。軟磁性体の透磁率μrは周波数fの関数で
あり、その実部をμ'、虚部をμ''とすると、 μr(f)＝μ'(f)−iμ''(f) …(6) で表され、これが最終的に求めようとしている測定量で
ある。但し、iは−１の平方根である。なお、図１に示
すようなメアンダラインでは浮遊容量Csが存在するた
め、実際に観測されるインダクタンスLeff、抵抗Reffは
共振現象により次式のようになる。 Leff={Ltotal(1-ω2LtotalCs)-CsRtotal 2}/{(1-ω2LtotalCs)2+(ωCsRtotal)2} …(7) Reff=Rtotal/｛(1-ω2LtotalCs)2+(ωCsRtotal)2｝ …(8) 透磁率測定の手順を以下に説明する。まず、図１に示す
メアンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数特性を
測定する。ここで得られるインダクタンスおよび抵抗の
値はLeffとReffである。次に式(7)、式(8)を用いてL
total，Rtotalの周波数特性を求める。式(7)、式(8)に
おいてCsは未知数であるため、Csを計算または測定系が
共鳴を起こす周波数frから次式を用いて求める。
【００２３】 fr=1/{2π(LeffCs)1/2} …(9) Lself，Lmut，Lskin，Rskin，Rproはいずれもメアンダ
ラインの形状から計算によって求められる。あるいは、
被測定軟磁性体を接着しない、非磁性金属体のみからな
るメアンダラインのLtotal，Rtotalから実験的にも求め
られる。Lself，Lmut，Lskin，Rskin，Rproがわかれ
ば、式(1)、式(2)から、Lmag，Rmagの周波数特性が求め
られる。Lmag，Rmagとμrとは式(3)、式(4)、式(5)によ
る関係を有しており、μrは式(6)で示されるため、
Lmag，Rmagがわかれば、目的とするμ',μ''の周波数特
性が求められることになる。
ラインの形状から計算によって求められる。あるいは、
被測定軟磁性体を接着しない、非磁性金属体のみからな
るメアンダラインのLtotal，Rtotalから実験的にも求め
られる。Lself，Lmut，Lskin，Rskin，Rproがわかれ
ば、式(1)、式(2)から、Lmag，Rmagの周波数特性が求め
られる。Lmag，Rmagとμrとは式(3)、式(4)、式(5)によ
る関係を有しており、μrは式(6)で示されるため、
Lmag，Rmagがわかれば、目的とするμ',μ''の周波数特
性が求められることになる。
【００２４】以上、図１に示すようなメアンダラインの
インダクタンスおよび抵抗の周波数特性を測定すること
により、μ'，μ''の周波数特性を求めることができ
る。メアンダラインではインダクタンス、浮遊容量を小
さくできるため、測定系の共鳴周波数を数百メガヘルツ
以上に設定することができる。従って、本方法では共鳴
周波数である数百メガヘルツまでの透磁率測定が可能と
なる。
インダクタンスおよび抵抗の周波数特性を測定すること
により、μ'，μ''の周波数特性を求めることができ
る。メアンダラインではインダクタンス、浮遊容量を小
さくできるため、測定系の共鳴周波数を数百メガヘルツ
以上に設定することができる。従って、本方法では共鳴
周波数である数百メガヘルツまでの透磁率測定が可能と
なる。
【００２５】なお、軟磁性体の幅wmおよび厚さtmが長さ
wcに比較し、十分小さくないと反磁場の影響を受ける。
そのため、図２に示すように軟磁性体の形状はwm,tm<<w
cを満たすような短冊状とすればより一層正確な透磁率
の測定ができる。
wcに比較し、十分小さくないと反磁場の影響を受ける。
そのため、図２に示すように軟磁性体の形状はwm,tm<<w
cを満たすような短冊状とすればより一層正確な透磁率
の測定ができる。
【００２６】反磁場の影響を避ける方法としては、図２
に示す構成の代わりに、図３に示す構成ように、被測定
軟磁性体を非磁性金属体ラインの回りを一周するように
接着させる方法も考えられる。
に示す構成の代わりに、図３に示す構成ように、被測定
軟磁性体を非磁性金属体ラインの回りを一周するように
接着させる方法も考えられる。
【００２７】
【実施例】図２に示す構成を用いて透磁率の測定を行っ
た。
た。
【００２８】非磁性金属体として銅(Cu)を、被測定軟磁
性体としてパーマロイ合金(NiFe)を用い、N=15，1c=8m
m，wc=250μm，wm=50μm，dc=250μm，tc=1μm，tm=0.5
μmとした場合の結果を示す。図４にLeff,Reffの周波数
特性を示す。図４から 測定系の共鳴周波数は700メガヘ
ルツ付近にあることがわかる。式(9)より、Csは約1ピコ
ファラッドと求められる。式(7)、式(8)を用いて
Ltotal，Rtotalの周波数特性を求めたグラフが図５に示
すグラフである。LtotalからLself，Lmut，Lskinを、R
totalからRskin，Rproを差し引いたものがそれぞれ
Lmag，Rmagとなる。結果を図６に示す。Lmag，Rmagか
ら、式(3)、式(4)、式(5)を使ってμ',μ''の周波数特
性を求めた結果が図７に示すグラフである。これが本測
定で目的としたパーマロイの透磁率(μ',μ'')の周波数
特性である。
性体としてパーマロイ合金(NiFe)を用い、N=15，1c=8m
m，wc=250μm，wm=50μm，dc=250μm，tc=1μm，tm=0.5
μmとした場合の結果を示す。図４にLeff,Reffの周波数
特性を示す。図４から 測定系の共鳴周波数は700メガヘ
ルツ付近にあることがわかる。式(9)より、Csは約1ピコ
ファラッドと求められる。式(7)、式(8)を用いて
Ltotal，Rtotalの周波数特性を求めたグラフが図５に示
すグラフである。LtotalからLself，Lmut，Lskinを、R
totalからRskin，Rproを差し引いたものがそれぞれ
Lmag，Rmagとなる。結果を図６に示す。Lmag，Rmagか
ら、式(3)、式(4)、式(5)を使ってμ',μ''の周波数特
性を求めた結果が図７に示すグラフである。これが本測
定で目的としたパーマロイの透磁率(μ',μ'')の周波数
特性である。
【００２９】以上、本例では700メガヘルツまでのパー
マロイの透磁率の測定を行うことができた。
マロイの透磁率の測定を行うことができた。
【００３０】また、図３に示す構成を用いて、図２の場
合と同様にパーマロイの透磁率の測定を行ったところ、
600メガヘルツ以上の周波数における透磁率の測定 を行
うことができた。
合と同様にパーマロイの透磁率の測定を行ったところ、
600メガヘルツ以上の周波数における透磁率の測定 を行
うことができた。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による軟磁
性体の透磁率測定方法では、測定系の共鳴周波数を数百
メガヘルツと高く設定できるため、数百メガヘルツまで
の軟磁性体の透磁率測定が可能となるという利点があ
る。
性体の透磁率測定方法では、測定系の共鳴周波数を数百
メガヘルツと高く設定できるため、数百メガヘルツまで
の軟磁性体の透磁率測定が可能となるという利点があ
る。
【図１】本発明による透磁率測定法に用いるメアンダラ
インの全体を示す図。
インの全体を示す図。
【図２】図１のメアンダラインのラインの構造を示す第
１の図。
１の図。
【図３】図１のメアンダラインのラインの構造を示す第
２の図。
２の図。
【図４】LeffとRtotalの周波数特性を示すグラフ。
【図５】LtotalとRtotalの周波数特性を示すグラフ。
【図６】LmagとRmagの周波数特性を示すグラフ。
【図７】μ'とμ''の周波数特性を示すグラフ。
１…メアンダラインのライン、２…メアンダラインの電
極、３…非磁性金属体、４…被測定軟磁性体。
極、３…非磁性金属体、４…被測定軟磁性体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 33/16 G01R 33/12 G01N 27/72 - 27/90
Claims (2)
- 【請求項１】 非磁性金属体表面に、分離された被測定
軟磁性体を配することにより該被測定軟磁性体の透磁率
を測定する方法において、前記非磁性金属体を挟むよう
にして短冊状の前記被測定軟磁性体を該非磁性金属体表
面に接着させた構造を成すラインにより形成されるメア
ンダラインのインダクタンスと抵抗の周波数特性から、
該被測定軟磁性体の透磁率を算出することを特徴とする
軟磁性体の透磁率測定法。 - 【請求項２】 非磁性金属体表面に、分離された被測定
軟磁性体を配することにより該被測定軟磁性体の透磁率
を測定する方法において、前記非磁性金属体の周りを一
周するように前記被測定軟磁性体を該非磁性金属体表面
に接着させた構造を成すラインにより形成されるメアン
ダラインのインダクタンスと抵抗の周波数特性から、該
被測定軟磁性体の透磁率を算出することを特徴とする軟
磁性体の透磁率測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3020531A JP3005616B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 軟磁性体の透磁率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3020531A JP3005616B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 軟磁性体の透磁率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238283A JPH04238283A (ja) | 1992-08-26 |
| JP3005616B2 true JP3005616B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=12029741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3020531A Expired - Fee Related JP3005616B2 (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | 軟磁性体の透磁率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005616B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP3020531A patent/JP3005616B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04238283A (ja) | 1992-08-26 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |