JP4631832B2 - Magnetic field generator and permeability measuring apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、磁界発生装置及びそれを用いた透磁率測定装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic field generator and a magnetic permeability measuring device using the same.
従来から、磁性体等の試料の透磁率等の磁気的特性を測定する装置が種々知られている。このような装置においては、試料に対して磁界を印加するための手段が必要である。下記特許文献1には、断面矩形状の帯状コイルからなる磁界発生用コイルを有し、測定試料を測定用コイルと共に磁界発生用コイルの内側に配置可能な装置が開示されている。この装置では、磁界発生用コイルによる測定用試料への磁界の印加に応じて生じる測定用コイルの誘起電圧を検出することによって、試料の透磁率が演算される。
Conventionally, various apparatuses for measuring magnetic properties such as magnetic permeability of a sample such as a magnetic material are known. Such an apparatus requires means for applying a magnetic field to the sample.
また、下記特許文献2には、3枚の金属板により構成されるセル状の磁界発生源の内部に測定用コイルが固定された装置が記載されている。一方、下記非特許文献1には、測定用コイルを必要としない測定装置として、3本の導体部を表面に有する平面状導波路を利用した装置が開示されている。
しかしながら、上述したような測定用コイルを利用した従来の透磁率測定装置では、磁界発生源の内側に測定用コイルと試料とを挿入するため、磁界発生源によって発生する電界の影響が無視できない。そのため、測定される試料の磁気的特性の精度が低下する傾向にあった。 However, in the conventional magnetic permeability measuring apparatus using the measurement coil as described above, the measurement coil and the sample are inserted inside the magnetic field generation source, so the influence of the electric field generated by the magnetic field generation source cannot be ignored. For this reason, the accuracy of the magnetic characteristics of the sample to be measured tends to decrease.
一方、平面状導波路を使用した装置の場合は、試料の近傍に生じる電界は比較的小さくなるが、平面導波路上に印加される磁界が導体部の幅方向において不均一になる傾向にある。その結果、測定対象の試料の大きさによっては、試料の特性の正確な測定が困難になる場合があった。 On the other hand, in the case of an apparatus using a planar waveguide, the electric field generated in the vicinity of the sample is relatively small, but the magnetic field applied to the planar waveguide tends to be non-uniform in the width direction of the conductor portion. . As a result, depending on the size of the sample to be measured, it may be difficult to accurately measure the characteristics of the sample.
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、被測定物に対して均一に磁界を印加し、かつ、被測定物に対する電界の影響を低減することが可能な磁界発生装置及び透磁率測定装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and a magnetic field generator capable of uniformly applying a magnetic field to the object to be measured and reducing the influence of the electric field on the object to be measured. And it aims at providing a magnetic permeability measuring device.
上記課題を解決するため、本発明の磁界発生装置は、所定の導体に電流が供給されることによって磁界を発生させる磁界発生装置であって、絶縁性基板と、絶縁性基板の一方の主面上に線状に延在して形成された第1の金属膜と、絶縁性基板の他方の主面上に形成された第2の金属膜とを備え、第1の金属膜と第2の金属膜とは、絶縁性基板の端部において電気的に接続されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a magnetic field generator of the present invention is a magnetic field generator that generates a magnetic field by supplying a current to a predetermined conductor, and includes an insulating substrate and one main surface of the insulating substrate. A first metal film formed extending linearly on the second metal film and a second metal film formed on the other main surface of the insulating substrate, the first metal film and the second metal film The metal film is characterized in that it is electrically connected at the end of the insulating substrate.
このような磁界発生装置においては、第1の金属膜の上記他方の端部に電圧信号を印加し、第2の金属膜をグランドに接続した場合に、第1の金属膜の延在方向に電流が生成される結果、その金属膜の前面近傍に延在方向に垂直な方向の磁界が印加される。その際、絶縁性基板を挟んで電圧が印加されることで第1の金属膜上の絶縁性基板と反対側の電場が弱くされ、第1の金属膜の前面近傍に配置される被測定物における電場の影響を軽減できる。また、絶縁性基板の上記一方の主面上及び上記他方の主面上のそれぞれに第1の金属膜及び第2の金属膜が形成されているので、第1の金属膜の前面近傍における磁界がその幅方向において均一化され、被測定物に対して均一に磁界を印加することができる。 In such a magnetic field generator, when a voltage signal is applied to the other end of the first metal film and the second metal film is connected to the ground, the first metal film extends in the extending direction. As a result of the current generation, a magnetic field in a direction perpendicular to the extending direction is applied near the front surface of the metal film. At that time, by applying a voltage across the insulating substrate, the electric field on the side opposite to the insulating substrate on the first metal film is weakened, and the object to be measured is disposed near the front surface of the first metal film. Can reduce the effect of electric field. In addition, since the first metal film and the second metal film are formed on the one main surface and the other main surface of the insulating substrate, the magnetic field in the vicinity of the front surface of the first metal film is formed. Is made uniform in the width direction, and a magnetic field can be uniformly applied to the object to be measured.
上記第1の金属膜は、絶縁性基板上の一方の端部から他方の端部にわたって形成されていることが好ましい。こうすれば、絶縁性基板の全長に亘ってより均一な磁界を発生させることができる。 The first metal film is preferably formed from one end to the other end on the insulating substrate. In this way, a more uniform magnetic field can be generated over the entire length of the insulating substrate.
また、絶縁性基板上の一方の主面上には、第1の金属膜のみが形成されていることも好ましい。この場合、絶縁性基板の一方の主面上に発生する磁界がより一層均一化される。 It is also preferable that only the first metal film is formed on one main surface on the insulating substrate. In this case, the magnetic field generated on one main surface of the insulating substrate is made more uniform.
上記第2の金属膜は、第1の金属膜の延在方向に対して垂直な方向の幅が第1の金属膜より大きくなるように形成され、上記第1の金属膜は、絶縁性基板の一方の端部において、第2の金属膜と接続されていることが好ましい。 The second metal film is formed so that a width in a direction perpendicular to the extending direction of the first metal film is larger than that of the first metal film, and the first metal film is an insulating substrate. It is preferable to be connected to the second metal film at one end portion.
こうすれば、第1の金属膜を流れる電流がその幅方向にわたってより均一化されるので、第1の金属膜の内側領域上にある被測定物の大きさに拘わらず、被測定物に一様な磁場を印加することができる。 In this way, the current flowing through the first metal film is made more uniform in the width direction, so that the current to be measured is equal to the object to be measured regardless of the size of the object to be measured on the inner region of the first metal film. Various magnetic fields can be applied.
或いは、本発明の透磁率測定装置は、所定の導体に電流が供給されることによって被測定物に磁界を印加して被測定物の透磁率を測定するための透磁率測定装置であって、絶縁性基板と、絶縁性基板の一方の主面上に線状に延在して形成された第1の金属膜と、絶縁性基板の他方の主面上に形成された第2の金属膜とを備え、第1の金属膜と第2の金属膜とは、絶縁性基板の一方の端部において電気的に接続されていることを特徴としている。 Alternatively, the magnetic permeability measuring device of the present invention is a magnetic permeability measuring device for measuring the magnetic permeability of a measured object by applying a magnetic field to the measured object by supplying a current to a predetermined conductor, Insulating substrate, first metal film formed linearly on one main surface of insulating substrate, and second metal film formed on the other main surface of insulating substrate The first metal film and the second metal film are electrically connected at one end of the insulating substrate.
このような透磁率測定装置によれば、第1の金属膜の上記他方の端部に電圧信号を印加し、第2の金属膜をグランドに接続した場合に、第1の金属膜の延在方向に電流が生成される結果、その金属膜の前面近傍に配置される被測定物に対して、延在方向に垂直な方向の磁界が印加される。その際、絶縁性基板を挟んで電圧が印加されることで第1の金属膜上の絶縁性基板と反対側の電場が弱くされ、第1の金属膜の前面近傍に配置される被測定物における電場の影響を軽減できる。また、絶縁性基板の上記一方の主面上及び上記他方の主面上のそれぞれに第1の金属膜及び第2の金属膜が形成されているので、第1の金属膜の前面近傍における磁界がその幅方向において均一化され、被測定物に対して均一に磁界を印加することができる。従って、被測定物の透磁率を精度よく測定することができる。 According to such a magnetic permeability measuring device, when a voltage signal is applied to the other end of the first metal film and the second metal film is connected to the ground, the extension of the first metal film As a result of the generation of current in the direction, a magnetic field in a direction perpendicular to the extending direction is applied to the object to be measured disposed near the front surface of the metal film. At that time, by applying a voltage across the insulating substrate, the electric field on the side opposite to the insulating substrate on the first metal film is weakened, and the object to be measured is disposed near the front surface of the first metal film. Can reduce the effect of electric field. In addition, since the first metal film and the second metal film are formed on the one main surface and the other main surface of the insulating substrate, the magnetic field in the vicinity of the front surface of the first metal film is formed. Is made uniform in the width direction, and a magnetic field can be uniformly applied to the object to be measured. Therefore, the magnetic permeability of the object to be measured can be accurately measured.
上記第1の金属膜は、絶縁性基板上の一方の端部から他方の端部にわたって形成されていることが好ましい。こうすれば、絶縁性基板の全長に亘ってより均一な磁界を発生させることができる。 The first metal film is preferably formed from one end to the other end on the insulating substrate. In this way, a more uniform magnetic field can be generated over the entire length of the insulating substrate.
また、絶縁性基板上の一方の主面上には、第1の金属膜のみが形成されていることも好ましい。この場合、絶縁性基板の一方の主面上に発生する磁界がより一層均一化される。 It is also preferable that only the first metal film is formed on one main surface on the insulating substrate. In this case, the magnetic field generated on one main surface of the insulating substrate is made more uniform.
上記第2の金属膜は、第1の金属膜の延在方向に対して垂直な方向の幅が第1の金属膜より大きくなるように形成され、上記第1の金属膜は、絶縁性基板の一方の端部において第2の金属膜と接続されていることが好ましい。 The second metal film is formed so that a width in a direction perpendicular to the extending direction of the first metal film is larger than that of the first metal film, and the first metal film is an insulating substrate. It is preferable to be connected to the second metal film at one end portion.
この場合、第1の金属膜を流れる電流がその幅方向にわたってより均一化されるので、被測定物の大きさに拘わらず、第1の金属膜の内側領域上にある被測定物に一様な磁場を印加することができ、被測定物の透磁率のより正確な測定が可能になる。 In this case, since the current flowing through the first metal film is made more uniform in the width direction, it is uniform in the object to be measured on the inner region of the first metal film regardless of the size of the object to be measured. A magnetic field can be applied, and the magnetic permeability of the object to be measured can be measured more accurately.
本発明の磁界発生装置及び透磁率測定装置によれば、被測定物に対して均一に磁界を印加し、かつ、被測定物に対する電界の影響を低減することができる。 According to the magnetic field generator and the magnetic permeability measuring device of the present invention, it is possible to apply a magnetic field uniformly to the object to be measured and reduce the influence of the electric field on the object to be measured.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る磁界発生装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a magnetic field generator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の好適な一実施形態に係る磁界発生装置1の斜視図であり、図2は、図1の磁界発生装置1のII−II線に沿った断面図、図3は、図1の磁界発生装置1のIII−III線に沿った断面図である。これらの図に示すように、磁界発生装置1は、平板状の絶縁性基板2と、その絶縁性基板2の面上に形成された磁界発生用金属膜3及びグランド用金属膜4と、コネクタ6とを備えている。この磁界発生装置1は、磁界発生用金属膜3に電流が供給されることにより磁界発生用金属膜3に対向して配置される被測定物に磁界を印加するための装置であり、特に、被測定物の透磁率等の磁気的特性を測定する際に用いられる。
FIG. 1 is a perspective view of a
絶縁性基板2は、絶縁性材料からなる平板状部材である。この絶縁性材料としては、電界の生じる方向をより基板内部に閉じこめることができ、基板2の外側に配置される被測定物への電界の影響を少なくすることができるという点で、高誘電性材料がより好適に用いられる。
The
磁界発生用金属膜3は、絶縁性基板2の一方の主面2a上の一端から他端にかけて、主面2aの縁部に平行な方向に直線的に延在して形成されているCu金属膜である。詳細には、この磁界発生用金属膜3は、被測定物の幅よりも大きい幅を有するように帯状をなし、主面2aの一端側においては、主面2aの端部に向けて直線的に狭くなるようなテーパ部5がさらに形成されている。磁界発生用金属膜3は、このテーパ部5の先端部において、絶縁性基板2の端面に取り付けられたにコネクタ6に電気的に接続されている。このコネクタ6は、ネットワークアナライザ等の外部装置(図示せず)を磁界発生用金属膜3及び後述するグランド用金属膜4に接続するためのものであり、例えば、これらの2つの導体をそれぞれ信号線とグランドとして電気的に接続可能な同軸コネクタ等が用いられる。
The magnetic field generating
グランド用金属膜4は、絶縁性基板2の他方の主面2b上の全面に形成された金属膜である。従って、グランド用金属膜4の磁界発生用金属膜3の延在方向に対して垂直な方向の幅は、磁界発生用金属膜3よりも大きくなっている。このグランド用金属膜4は、絶縁性基板2のコネクタ6と反対側の端面において磁界発生用金属膜3と一体的に形成されることにより(図3参照)、磁界発生用金属膜3とその全幅にわたって電気的に接続されている。一方、グランド用金属膜4は、絶縁性基板2のコネクタ6側の端部においては、磁界発生用金属膜3と分離して形成されている。そして、グランド用金属膜4は、コネクタ6側の端部において、磁界発生用金属膜3と独立にコネクタ6に接続されている。
The
上記の構成により、外部装置から磁界発生用金属膜3に対する電圧信号の入力に応じて、磁界発生用金属膜3においてその形成方向(図1のX軸方向)に沿った電流が生成される。このような電流の発生により、磁界発生用金属膜3の表面近傍においてその形成方向に対して垂直な方向(図1のY軸方向)に沿った磁界が印加される。
With the above configuration, in accordance with the input of a voltage signal from the external device to the magnetic field generating
以上のような構成の磁界発生装置1は、磁界発生用金属膜3に対向して測定用ループコイル及び被測定物が配置されることで、透磁率測定装置として用いることができる。図4は、図1の磁界発生装置1の磁界発生用金属膜3の前面に被測定物Aが配置されて構成される透磁率測定装置10の斜視図である。ここで用いられる被測定物Aとしては、例えば、矩形状の磁性薄膜が挙げられる。
The
同図に示すように、磁界発生用金属膜3の前面には、Y軸、つまり、磁界発生装置1による磁界の印加方向に対してループ面が垂直になるように測定用ループコイル7が配置される。被測定物Aは、その測定用ループコイル7のループ内に挿入された状態で、磁界発生用金属膜3の表面に平行になり、かつ、磁界発生用金属膜3の表面に接触しないように配置される。この状態で、磁界発生装置1を用いてY軸方向の交流磁界を印加すれば、被測定物Aにはその表面に沿って交流磁界が印加される。この場合、ループコイル7の両端にネットワークアナライザ等の測定器を接続してその両端間に生じる出力電圧を測定し、さらに被測定物Aを配置しない状態でのループコイル7の出力電圧を測定する。その結果、被測定物AのY軸方向に沿った磁化の大きさが検出され、所定の演算により被測定物Aの透磁率を得ることができる。
As shown in the figure, a
或いは、磁界発生装置1は、測定用ループコイル7を必要としない透磁率測定装置として単独で用いることもできる。すなわち、被測定物Aを磁界発生用金属膜3の表面に平行になるように配置して、コネクタ6に交流電圧を印加すれば、被測定物Aの表面に沿って交流磁界が印加される。このとき、コネクタ6にネットワークアナライザを接続して、被測定物Aを設置したときと設置しないときとにおける磁界発生装置1における反射係数を検出すれば、これらの係数から被測定物Aの透磁率を演算することができる。
Alternatively, the
以上説明した磁界発生装置1及び透磁率測定装置10によれば、磁界発生用金属膜3のテーパ部5の先端部に電圧信号を印加し、グランド用金属膜4をグランドに接続した場合に、磁界発生用金属膜3の延在方向に電流が生成される結果、その金属膜の前面近傍に延在方向に垂直な方向の磁界が印加される。その際、絶縁性基板2を挟んで電圧が印加されることで磁界発生用金属膜3の前面近傍の電場が弱くされ、磁界発生用金属膜3の前面近傍に配置される被測定物Aにおける電場の影響を軽減できる。また、絶縁性基板2の主面上2aには磁界発生用金属膜3のみが形成されているので、磁界発生用金属膜3の前面近傍における磁界がその幅方向において均一化され、被測定物Aに対して均一に磁界を印加することができる。その結果、測定される被測定物Aの透磁率の精度が向上する。
According to the
特に、磁界発生用金属膜3のテーパ部5の先端部が形成され、そのテーパ部から拡がるように形成された導体部に向けて電流が供給されるので、磁界発生用金属膜3の幅方向において電流が効果的に均一化され、被測定物Aに印加される磁界もより一層均一化される。
In particular, the tip end portion of the
また、グランド用金属膜4は、磁界発生用金属膜3の延在方向に対して垂直な方向の幅が磁界発生用金属膜3より大きくなるように形成され、磁界発生用金属膜3は、絶縁性基板2の端面において、全幅にわたってグランド用金属膜4と接続されているので、磁界発生用金属膜3を流れる電流がその幅方向に沿ってさらに均一化され、被測定物Aの大きさに拘わらず、被測定物Aに一様な磁場を印加することができる。さらに、この場合は、被測定物Aに対する電界の影響を一層低減することができる。
The
ここで、図5には、磁界発生装置1により印加される磁界の磁界発生用金属膜3の幅方向における強度分布、図6には、磁界発生装置1により印加される磁界の磁界発生用金属膜3の長手方向における強度分布を示す。なお、これらの測定結果は、磁界発生用金属膜3を幅20mm、長さ80mm(このうちテーパ部の長さ30mm)で形成し、周波数10MHz、入力10dBmの交流電圧を印加した場合の磁界発生用金属膜3の表面からの高さが4mmの位置における磁界強度を示している。また、図5の横軸は、磁界発生用金属膜3の中心を基準にした位置、図6の横軸は、磁界発生用金属膜3の縁部を基準にした位置である。このように、磁界発生装置1により印加される磁界は、磁界発生用金属膜3の幅方向において、ほぼ磁界発生用金属膜3の全体にわたって均一に形成されている。また、磁界発生用金属膜3の長手方向においては、縁部からの位置が20〜40mmにおいて均一な磁場が形成されている。従って、このような範囲に被測定物Aを配置すれば、被測定物Aの大きさによらずに被測定物Aの全体に均一な磁界を印加することが可能になる。
Here, FIG. 5 shows the intensity distribution in the width direction of the magnetic field generating
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、被測定物Aの大きさが小さいため磁界発生用金属膜3の幅を比較的小さくしても被測定物A全体に対して磁界が印加できる場合には、磁界発生用金属膜3を、テーパ部を形成しないで絶縁性基板2の主面2a上に帯状に形成してもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, if the magnetic field generating
また、グランド用金属膜4としては、磁界発生用金属膜3の幅より広い金属膜であることが好ましいが、磁界発生用金属膜3の幅より狭い金属膜でもよい。また、グランド用金属膜4は、絶縁性基板2の主面2b上に全体的では無く部分的に形成してもよい。例えば、磁界発生用金属膜3の長手方向に沿って帯状に形成することが考えられる。
The
1…磁界発生装置、2…絶縁性基板、2a,2b…主面、3…磁界発生用金属膜、4…グランド用金属膜、10…透磁率測定装置、A…被測定物。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一方の主面上に線状に延在して形成された第1の金属膜と、
前記絶縁性基板の他方の主面上に形成された第2の金属膜とを備え
前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とは、前記絶縁性基板の端部において電気的に接続されている、
ことを特徴とする透磁率測定用の磁界発生装置。 A magnetic field generator for generating a magnetic field by supplying a current to a predetermined conductor,
An insulating substrate;
A first metal film formed linearly on one main surface of the insulating substrate;
A second metal film formed on the other main surface of the insulating substrate, wherein the first metal film and the second metal film are electrically connected at an end of the insulating substrate. Being
A magnetic field generator for measuring magnetic permeability.
ことを特徴とする請求項1記載の磁界発生装置。 The magnetic field generator according to claim 1, wherein the first metal film is formed from one end to the other end on the insulating substrate.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の磁界発生装置。 3. The magnetic field generator according to claim 1, wherein only the first metal film is formed on the one main surface of the insulating substrate.
前記第1の金属膜は、前記絶縁性基板の前記一方の端部において前記第2の金属膜と接続されている、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁界発生装置。 The second metal film is formed such that a width in a direction perpendicular to an extending direction of the first metal film is larger than that of the first metal film,
The first metal film is connected to the second metal film at the one end of the insulating substrate.
The magnetic field generator according to claim 1, wherein the magnetic field generator is a magnetic field generator.
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板の一方の主面上に線状に延在して形成された第1の金属膜と、
前記絶縁性基板の他方の主面上に形成された第2の金属膜とを備え
前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とは、前記絶縁性基板の一方の端部において電気的に接続されている、
ことを特徴とする透磁率測定装置。 A magnetic permeability measuring apparatus for measuring the magnetic permeability of the object to be measured by applying a magnetic field to the object to be measured by supplying a current to a predetermined conductor,
An insulating substrate;
A first metal film formed linearly on one main surface of the insulating substrate;
A second metal film formed on the other main surface of the insulating substrate, wherein the first metal film and the second metal film are electrically connected at one end of the insulating substrate. It is connected to the,
A magnetic permeability measuring device.
ことを特徴とする請求項5記載の透磁率測定装置。 6. The magnetic permeability measuring apparatus according to claim 5, wherein the first metal film is formed from one end to the other end on the insulating substrate.
ことを特徴とする請求項5又は6記載の透磁率測定装置。 7. The magnetic permeability measuring apparatus according to claim 5, wherein only the first metal film is formed on the one main surface of the insulating substrate.
前記第1の金属膜は、前記絶縁性基板の前記一方の端部において前記第2の金属膜と接続されている、
ことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の透磁率測定装置。
The second metal film is formed such that a width in a direction perpendicular to an extending direction of the first metal film is larger than that of the first metal film,
The first metal film is connected to the second metal film at the one end of the insulating substrate.
The magnetic permeability measuring device according to any one of claims 5 to 7, wherein
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