JP7052261B2 - 磁束密度検出コイルおよび磁気特性測定器 - Google Patents

Description

本発明は、磁束密度検出コイルおよび磁気特性測定器に関し、特に、磁性材料の磁束密度を検出するために用いて好適なものである。

電磁鋼板等の磁性材料の磁束密度を測定する場合、試験片を取り巻くように巻き回された励磁コイル（いわゆる１次コイル）に励磁電流を流し、同じく試験片を取り巻くように巻き回された磁束密度検出コイル（いわゆるＢコイル、２次コイル）に誘起される誘導起電力を測定する。このとき、磁束密度検出コイルに発生する誘導起電力から、磁束密度検出コイルが取り巻く空隙に発生する磁束に基づく誘導起電力を取り除くことが行われる（以下の説明では、このことを空隙補償と称する）。

そこで、非特許文献１では、単板試験器において、相互誘導器によって空隙補償を行うことが記載されている。具体的に非特許文献１には、相互誘導器の１次コイルは、単板試験器の１次コイル（励磁コイル）と直列に接続され、相互誘導器の２次コイルは、単板試験器の２次コイル（磁束密度検出コイル）と逆極性で直列に接続されることが記載されている。また、非特許文献２では、エプスタイン試験器において、相互誘導器によって空隙補償を行うことが記載されている。具体的に非特許文献２には、空隙補償用の相互誘導器は、４個のコイルに囲まれた空間の中心に配置され、相互誘導器の軸は、４個のコイルの軸が作る平面に対して垂直とすることが記載されている。また、相互誘導器の１次コイルは、エプスタイン試験器の１次コイル（励磁コイル）に直列に接続され、相互誘導器の２次コイルは、エプスタイン試験器の２次コイル（磁束密度検出コイル）に、逆極性で直列に接続されることが記載されている。

また、空隙補償を行うための技術として特許文献１、２に記載の技術がある。
特許文献１には、磁束密度検出コイルの内側に空隙補償コイルを配置することが記載されている。特許文献１によると、このようにすることによって、空隙補償コイルの効果を常に一定なものとすることができるとしている。
また、特許文献２には、磁界の強さを検出する磁界検出コイル（いわゆるＨコイル）に誘起される誘導起電力と、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力とを用いた演算を行うことによって、空隙補償を行うことが記載されている。

特許第５７６９１７９号公報 実開平１－５８１８４号公報

ＪＩＳ Ｃ ２５５６：２０１５「単板試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」 ＪＩＳ Ｃ ２５５０－１：２０１１「電磁鋼帯試験方法 第１部 エプスタイン試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」

しかしながら、非特許文献１、２および特許文献１に記載の技術では、空隙補償を行うためのコイルを追加する必要がある。この追加のコイルのインダクタンスにより、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力の位相に遅れが生じる場合がある。また、この追加のコイルからの磁束の漏れも、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力の位相がずれる原因となる。更に、この追加のコイルと磁束密度検出コイルとの間に発生するキャパシタンスも、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力の位相がずれる原因となる。場合によっては、このキャパシタンスにより、回路が共振する虞もある。更に、追加のコイルの存在によって、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力の信号にノイズが重畳される虞もある。
また、特許文献２に記載の技術では、磁界の強さを検出する磁界検出コイル（いわゆるＨコイル）を必須とする。従って、励磁電流法等、Ｈコイルを必要としない測定法には適用することができない。また、演算処理が必要になるため、回路が複雑になる。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、磁束密度コイルを用いて試験片の内部の磁束密度を検出する際の空隙補償を容易に且つ正確に行うことができるようにすることを目的とする。

本発明の磁束密度検出コイルは、磁性材料の試験片を取り巻くように巻き回され、励磁された当該試験片の内部の磁束密度を検出するための磁束密度検出コイルであって、磁束密度検出用コイル部と空隙補償用コイル部との組を一組として、当該組が複数あり、前記磁束密度検出用コイル部は、金属体を用いて形成されるループとして、巻回数が１以上のループを有し、前記空隙補償用コイル部は、金属体を用いて形成されるループとして、巻回数が１以上のループを有し、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの内部に、前記試験片が置かれ、同一の前記組における前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルに電流が流れた際に、当該磁束密度検出用コイル部から発生する磁束と、当該空隙補償用コイル部から発生する磁束とが相互に弱め合うように、相互に接続され、前記複数の組は、前記磁束密度検出コイルに電流が流れた際に、全ての前記磁束密度検出用コイル部から発生する磁束が相互に強め合い、且つ、全ての前記空隙補償用コイル部から発生する磁束が相互に強め合うように、相互に接続され、前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの軸の方向に沿って見た場合に、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループは、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの、少なくとも前記試験片が置かれている領域と重ならず、同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数と、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数との少なくとも何れか一方の巻回数は、２以上であることを特徴とする。

本発明の磁気特性測定器は、前記磁束密度検出コイルを有することを特徴とする。

本発明によれば、磁束密度コイルを用いて試験片の内部の磁束密度を検出する際の空隙補償を容易に且つ正確に行うことができる。

図１は、単板試験器の概略構成の一例を示す斜視図である。 図２は、第１の実施形態におけるコイル群の横断面の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態における磁束密度検出コイルの構成の一例を概念的に示す図である。 図４は、第２の実施形態におけるコイル群の横断面の一例を示す図である。 図５は、第２の実施形態における磁束密度検出コイルの構成の一例を概念的に示す図である。 図６は、第３の実施形態におけるコイル群の横断面の一例を示す図である。 図７は、第４の実施形態におけるコイル群の横断面の一例を示す図である。 図８は、第４の実施形態における磁束密度検出コイルの構成の一例を概念的に示す図である。 図９は、エプスタイン試験器の概略構成の一例を示す平面図である。 図１０は、第５の実施形態におけるコイル群の横断面の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。尚、各図では、表記および説明の都合上、説明に必要な部分のみを必要に応じて簡略化して示す。また、各図におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の向きの関係を示すものである。各図において、○の中に●を付したものは、紙面の奥側から手前側に向かう向きを示す。○の中に×を付したものは、紙面の手間側から奥側に向かう向きを示す。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態を説明する。第１～第４の実施形態では、磁束密度検出コイルを単板試験器に適用する場合を例に挙げて説明する。
図１は、単板試験器の概略構成の一例を示す斜視図である。図１（ａ）は、縦形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｂ）は、縦形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｃ）は、横形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｄ）は、横形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。

図１（ａ）～図１（ｄ）に示すように、単板の試験片Ｓと、ヨークＹ、Ｙ１、Ｙ２により閉磁路が構成される。試験片Ｓを取り巻くように、コイル群１００が配置される。後述する本実施形態の磁束密度検出コイルは、コイル群１００に含まれる。コイル群１００の最外周部には、励磁コイル１１０が配置される。図１（ａ）～図１（ｄ）に示す単板試験器は、非特許文献１に記載されている単板試験器である。このようにコイル群１００（本実施形態の磁束密度検出コイル）は、どのような単板試験器にも適用することができる。尚、試験片Ｓは、磁性材料からなる単板であればよい。例えば、方向性電磁鋼板や無方向性電磁鋼板等の軟磁性材料の単板を試験片Ｓとして用いることができる。

図２は、図１（ａ）～図１（ｄ）に示すコイル群１００の横断面（Ｉ－Ｉ断面）の一例を示す図である。
図２において、コイル群１００は、励磁コイル１１０と、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２を有する巻線枠１２０と、磁束密度検出コイル１３０と、を有する。

第１巻線枠１２１と第２巻線枠１２２は、形状および大きさが同じである。第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２は、その長手方向（Ｘ軸方向）の両端が貫通するように開口した中空の直方体の形状を有する。第１巻線枠１２１は、第２巻線枠１２２と間隔を有した状態で、第２巻線枠１２２よりも上の位置に配置される。第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２は、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）の位置が異なり、コイル群１００の長手方向（Ｘ軸方向）および短手方向（Ｙ軸方向）の位置（Ｘ－Ｙ平面上の位置）は同じである。第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２は、非磁性かつ電気絶縁性を有し、且つ、励磁コイル１１０および磁束密度検出コイル１３０の巻線枠としての強度を有する材料により形成される。尚、コイル群１００の高さ方向は、磁気特性測定器（単板試験器）が置かれる面に垂直な方向な方向である。

図２に示すように、第１巻線枠１２１の内部に試験片Ｓが配置される。一方、第２巻線枠１２２の内部には何も配置されない。
第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２は、それらの位置が変化しないように固定される。例えば、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２は、巻線枠１２０の両端に配置される鍔状の部分（図１（ａ）～図１（ｄ）において符号１２０を指している部分）と一体となるように構成される。

励磁コイル１１０は、磁束密度検出コイル１３０よりも外周側で、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の間の隙間を通らずに、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２を取り巻くように、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される（即ち、励磁コイル１１０のコイル長さの方向は、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の長手方向（Ｘ軸方向）である）。励磁コイル１１０に励磁電流が流れることにより、試験片Ｓが励磁されるとともに、励磁コイル１１０が取り巻く空隙に磁束が流れる。

磁束密度検出コイル１３０は、励磁コイル１１０よりも内周側で、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２を取り巻くように、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される（即ち、磁束密度検出コイル１３０のコイル長さの方向は、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の長手方向（Ｘ軸方向）である）。図２に示すように、励磁コイル１１０は、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の間の隙間を通らないが、磁束密度検出コイル１３０は、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の間の隙間を通るように巻き回される。

ここで、磁束密度検出コイル１３０を構成するに至った経緯について説明する。本発明者らは、背景技術および発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、磁束密度検出コイルとは別のコイルを用いて空隙補償を行うことが技術的な問題点であると認識した。このような認識の下、本発明者らは、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力から相互誘導器等に備わる空隙補償コイルに誘起される誘導起電力を差し引くのではなく、試験片Ｓがない状態で励磁コイルに励磁電流を流した際に、磁束密度検出コイルに誘導起電力が発生しないようにすればよいことを見出した。本発明者らは、そのためには、磁束密度検出コイルを形成するために銅線等の金属体を周期的に巻き回す際の各周期において複数のループを形成し、試験片がない場合には、当該複数のループに電流が流れることにより発生する磁束がキャンセルされるように当該複数のループを形成すればよいという知見を得た。このようにして形成した複数のループの何れか１つの内部に試験片を配置した状態で励磁コイルに励磁電流を流して試験片を励磁したときに磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力を測定すれば、その測定される誘導起電力は、空隙を流れる磁束によるものを含まずに、試験片を流れる磁束によるもののみとなるからである。

磁束密度検出コイル１３０は、以上のような本発明者らの新たな知見に基づいて構成されるものである。図３は、磁束密度検出コイル１３０の構成の一例を概念的に示す図である。
図３において、磁束密度検出コイル１３０は、複数の磁束密度検出用コイル部１３１ａ～１３１ｃと、複数の空隙補償用コイル部１３２ａ～１３２ｃとを有する。尚、表記および説明の都合上、図３では、磁束密度検出用コイル部１３１ａ～１３１ｃを構成するループと、空隙補償用コイル部１３２ａ～１３２ｃを構成するループを、それぞれ、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）の長さが長いループとして表記している。また、図３に示す例では、表記および説明の都合上、磁束密度検出用コイル部の数と空隙補償用コイル部の数が、それぞれ３つである場合を例に挙げて示す。しかしながら、磁束密度検出用コイル部の数と空隙補償用コイル部の数は、「３」に限定されない。また、非特許文献１と同様に、単板試験器の二次コイルとして機能する磁束密度検出用コイル部１３１を構成するループの総巻回数は、測定機器の特性に合わせて設定することができるが、例えば、２０回以上にすることができる。

尚、以下の説明では、複数の磁束密度検出用コイル部１３１ａ～１３１ｃのそれぞれを、必要に応じて、磁束密度検出用コイル部１３１と称し、複数の空隙補償用コイル部１３２ａ～１３２ｃのそれぞれを、必要に応じて、空隙補償用コイル部１３２と称する。また、以下の説明では、磁束密度検出用コイル部１３１と、空隙補償用コイル部１３２を構成するループの中心を通る仮想線を、必要に応じて、コイル部の軸と称する。図３において、磁束密度検出用コイル部１３１の軸は、軸１３３であり、空隙補償用コイル部１３２の軸は、軸１３４である。

図２に示すように、磁束密度検出用コイル部１３１は、磁束密度検出コイル１３０のうち、第１巻線枠１２１の外側の領域と、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の隙間の領域とに対して巻き回される部分を構成する。空隙補償用コイル部１３２は、磁束密度検出コイル１３０のうち、第２巻線枠１２２の外側の領域と、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の隙間の領域とに対して巻き回される部分を構成する。

磁束密度検出用コイル部１３１の第１端部２０１と空隙補償用コイル部１３２の第１端部２１１は、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の隙間の領域において、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２が逆極性になるように相互に接続される。即ち、磁束密度検出コイル１３０に電流が流れた際に、磁束密度検出用コイル部１３１から発生する磁束の向きと、空隙補償用コイル部１３２から発生する磁束の向きとが相互に逆向きになる（即ち、これらの磁束が相互に弱め合う向きになる）ように、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２が相互に接続される。図２および図３に示す例において、磁束密度検出コイル１３０（磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２）の上に付している矢印（鏃）のように電流が流れる場合、図２では、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２の内部に示す記号（○の中に×を付した記号、○の中に●を付した記号）の向きに磁束が流れ、図３では、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２の内部を貫くように付した矢印線の向きに磁束が流れる。

前述したように本実施形態では、第１巻線枠１２１と第２巻線枠１２２は、形状および大きさが同じである。即ち、第１巻線枠１２１と第２巻線枠１２２の横断面は同じである。そして、本実施形態では、磁束密度検出用コイル部１３１を構成するループの面積と空隙補償用コイル部１３２を構成するループの面積とが同じになるようにする。尚、ループの面積とは、いわゆるコイル面の面積であり、例えば、図３の磁束密度検出用コイル部１３１ａの輪郭を所定の形状（例えば、楕円や長方形）で近似した場合の当該形状の面積を、磁束密度検出用コイル部１３１ａを構成するループの面積とすることができる。このことは、他の磁束密度検出用コイル部１３２ｂ、１３２ｃおよび空隙補償用コイル部１３２について同じである。

以上のような（１つの）磁束密度検出用コイル部１３１および（１つの）空隙補償用コイル部１３２の組を一組として、複数の組が順極性となるように相互に直列に接続される。即ち、磁束密度検出コイル１３０に電流が流れた際に、各組の磁束密度検出用コイル部１３１から発生する磁束の向きが同じ向きになる（即ち、これらの磁束が相互に強め合う向きになる）と共に、各組の空隙補償用コイル部１３２から発生する磁束の向きが同じ向きになるように、各組が直列に接続される。

本実施形態では、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２の組を直列に接続する際に、各組において、磁束密度検出用コイル部１３１を構成するループの巻回数と、空隙補償用コイル部１３２を構成するループの巻回数とを同じにする。図２および図３では、この巻回数を「１」とする場合を例に挙げて示す。

また、磁束密度検出用コイル部１３１の軸１３３と、空隙補償用コイル部１３２の軸１３４は、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）において相互に離隔した位置で平行になるようにする。図２および図３に示すように、磁束密度検出用コイル部１３１を構成するループと空隙補償用コイル部１３２を構成するループは、それらの軸１３３、１３４の方向（Ｘ軸方向）に沿って見た場合に（即ち、軸１３３、１３４に垂直な面（Ｙ－Ｚ平面）において）、少なくとも試験片Ｓが置かれている領域が重ならないようにし、全ての領域が重ならないようにするのが好ましい。

ここで、図３を参照しながら、各組の接続の一例を説明する。図３に示す例では、磁束密度検出用コイル部１３１ａおよび空隙補償用コイル部１３２ａの組における空隙補償用コイル部１３２ａの第１端部２０１から巻き始まる。そして、磁束密度検出用コイル部１３１ａおよび空隙補償用コイル部１３２ａの組における空隙補償用コイル部１３２ａの第２端部２１２と、磁束密度検出用コイル部１３１ｂおよび空隙補償用コイル部１３２ｂの組における磁束密度検出用コイル部１３１ｂの第１端部２２１と、が相互に接続される。同様に、磁束密度検出用コイル部１３１ｂおよび空隙補償用コイル部１３２ｂの組における空隙補償用コイル部１３２ｂの第２端部２２２と、磁束密度検出用コイル部１３１ｃおよび空隙補償用コイル部１３２ｃの組における磁束密度検出用コイル部１３１ｃの第１端部２３１とが相互に接続される。そして、磁束密度検出用コイル部１３１ｃおよび空隙補償用コイル部１３２ｃの組における磁束密度検出用コイル部１３１ｃの第２端部２３２で巻き終わる。

尚、本実施形態では、磁束密度検出コイル１３０は、１本の銅線等の１つの金属体を用いて一体となるように構成される。従って、前述した図２および図３の説明において、相互に分離された磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２が接続されるわけではない。また、図２および図３では、表記の都合上、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２が接続される部分（前述した第１端部～第４端部）の一部を離隔した状態で示すが、この部分は繋がっている。また、前述したように、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２は、相互に逆向きの磁束を作るループを構成する。磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２が接続される部分（前述した第１端部～第４端部）の位置は、当該ループの境界となり得る位置であればよく、必ずしも特定の一箇所の位置にはならない。

以上のようにして磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２を構成することで、試験片Ｓがない状態では、各組において、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２に電流が流れることにより発生する磁束がキャンセルされ、磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」（好ましくは「０（ゼロ）」）となる。従って、磁束密度検出用コイル部１３１の内部に試験片Ｓを配置した状態で磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力は、空隙補償された誘導起電力となり、試験片Ｓの内部の磁束密度の変化に基づく誘導起電力のみとなる。

以上のように本実施形態では、磁束密度検出コイル１３０に電流が流れた際に、磁束密度検出用コイル部１３１から発生する磁束の向きと、空隙補償用コイル部１３２から発生する磁束の向きとが相互に逆向きになる（即ち、これらの磁束が相互に弱め合う向きになる）ように、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２を相互に接続したものを一組とし、磁束密度検出コイル１３０に電流が流れた際に、各組の磁束密度検出用コイル部１３１から発生する磁束の向きが同じ向きになる（即ち、これらの磁束が相互に強め合う向きになるようにする）と共に、各組の空隙補償用コイル部１３２から発生する磁束の向きが同じ向きになるように、各組が直列に接続されるようにする。従って、空隙補償を行うために磁束密度検出コイルとは別のコイルが不要になる。よって、磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力の位相にずれが生じたり、磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力にノイズが重畳したり、磁束密度検出コイル１３０を含む回路が共振したりすることを抑制することができる。

このような位相のずれやノイズの重畳は、高磁束密度・高周波数の励磁条件で顕著になる。非特許文献１、２等の規格では、磁束密度に上限を設け、中間周波数では空隙補償コイルを取り外してもよいという規定を設けている。しかしなら、例えば、電磁鋼板の高磁束密度での応用や電磁鋼板の薄手化に伴う周波数領域の拡大に対応するためには、前述した磁束密度の上限を上回る磁束密度で励磁する場合や中間周波数で励磁する場合であっても、空隙補償を行い、試験片Ｓの磁気特性（磁束密度等）の測定を高精度に行うことが求められる。本実施形態の磁束密度検出コイル１３０を用いれば、このような測定を実現することができる。また、磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力は、空隙補償された誘導起電力であり、試験片Ｓの内部の磁束密度の変化に基づく誘導起電力のみとなる。従って、特別な演算を行うことなく空隙補償を行うことができる。

本実施形態では、磁束密度検出用コイル部１３１を構成するループの面積と空隙補償用コイル部１３２を構成するループの面積とが同じになるようにする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらの面積を厳密に同じにすることが容易ではない場合、磁束密度検出用コイル部１３１ループと、空隙補償用コイル部１３２を構成するループとの少なくとも何れか一方の形状を調整して、試験片Ｓがない状態で磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」（好ましくは「０（ゼロ）」）となるようにすることができる。このようにする場合、例えば、非磁性且つ電気絶縁性を有する材料からなる部材を用いて、磁束密度検出用コイル部１３１や空隙補償用コイル部１３２を、その形状を変更した状態で保持するのが好ましい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、磁束密度検出用コイル部１３１を構成するループの面積と空隙補償用コイル部１３２を構成するループの面積とが同じになるようにすると共に、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２の各組において、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２を構成するループの巻回数を「１」とする場合を例に挙げて説明した。試験片Ｓがない状態で磁束密度検出コイル１３０に誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」になるようにすることができれば、必ずしもこのようにする必要はない。本実施形態では、磁束密度検出用コイル部を構成するループの面積と空隙補償用コイル部を構成するループの面積および巻回数を異ならせる場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と第１の実施形態とは、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの面積および巻回数を異ならせることによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１～図３に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図４は、本実施形態のコイル群１００（図１（ａ）～図１（ｄ）に示すコイル群１００）の横断面（Ｉ－Ｉ断面）の一例を示す図である。図５は、本実施形態の磁束密度検出コイルの構成の一例を概念的に示す図である。
図１および図４において、コイル群１００は、励磁コイル１１０と、第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２を有する巻線枠１２０と、磁束密度検出コイル４３０と、を有する。

第１巻線枠４２１は、図２に示した第１巻線枠１２１と同じである。第２巻線枠４２２は、図２に示した第２巻線枠１２２に対し、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）の長さを１／２倍にしたものである。尚、高さ方向は、第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２が隣接する方向である。このようにして、第１巻線枠４２１の横断面の面積が、第２巻線枠４２２の横断面の面積の２倍になるようにする。第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２のその他の構成は、配置も含め、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２と同じである。図４に示すように、第１巻線枠４２１の内部に試験片Ｓが配置され、第２巻線枠４２２の内部には何も配置されない。

磁束密度検出コイル４３０は、励磁コイル１１０よりも内周側で、第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２を取り巻くように、第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される。図４に示すように、励磁コイル１１０は、第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２の間の隙間を通らないが、磁束密度検出コイル４３０は、第１巻線枠４２１および第２巻線枠４２２の間の隙間を通るように巻き回される。

図５において、磁束密度検出コイル４３０は、複数の磁束密度検出用コイル部４３１ａ～４３１ｃと、複数の空隙補償用コイル部４３２ａ～４３２ｃとを有する。尚、表記および説明の都合上、図５でも、図３と同様に、磁束密度検出用コイル部４３１ａ～４３１ｃを構成するループと、空隙補償用コイル部４３２ａ～４３２ｃを構成するループを、それぞれ、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）の長さが長いループとして表記している。また、図３に示した例と同様に、図５に示す例でも、表記および説明の都合上、磁束密度検出用コイル部４３１の数と空隙補償用コイル部４３２の数が、それぞれ３つである場合を例に挙げて示す。しかしながら、第１の実施形態で説明したのと同様に、磁束密度検出用コイル部４３１の数と空隙補償用コイル部４３２の数は、「３」に限定されない。

尚、以下の説明では、複数の磁束密度検出用コイル部４３１ａ～４３１ｃのそれぞれを、必要に応じて、磁束密度検出用コイル部４３１と称し、複数の空隙補償用コイル部４３２ａ～４３２ｃのそれぞれを、必要に応じて、空隙補償用コイル部４３２と称する。また、磁束密度検出用コイル部４３１の軸は、軸４３３であり、空隙補償用コイル部４３２の軸は、軸４３４である。
まず、磁束密度検出用コイル部４３１は、図２および図３に示した磁束密度検出用コイル部１３１と同じである。

図２および図３に示した第１の実施形態の空隙補償用コイル部１３２を構成するループの巻回数は「１」であるが、図４および図５に示す本実施形態の空隙補償用コイル部４３２を構成するループの巻回数は「２」である。また、本実施形態の空隙補償用コイル部４３２を構成するループの面積は、第１の実施形態の空隙補償用コイル部１３２を構成するループの面積の１／２である。即ち、本実施形態では、空隙補償用コイル部４３２を構成するループの面積は、磁束密度検出用コイル部４３１を構成するループの面積の１／２である。図４および図５に示す空隙補償用コイル部４３２のその他の構成は、配置も含め、図２および図３に示した空隙補償用コイル部１３２と同じである。

以上のようにして磁束密度検出用コイル部４３１および空隙補償用コイル部４３２を構成することで、第１の実施形態の磁束密度検出コイル１３０と同様に、本実施形態の磁束密度検出コイル４３０においても、試験片Ｓがない状態では、各組において、磁束密度検出用コイル部４３１および空隙補償用コイル部４３２に電流が流れることにより発生する磁束がキャンセルされ、磁束密度検出コイル４３０に誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」（好ましくは「０（ゼロ）」）となる。

更に、空隙補償用コイル部４３２を構成するループの面積を、第１の実施形態の空隙補償用コイル部１３２を構成するループの面積の１／２倍とする。従って、磁束密度検出コイル４３０の軸４３３、４３４に垂直な方向な面（Ｙ－Ｚ平面）における大きさを小さくすることができる。また、試験片Ｓの位置の位置を、励磁コイル１１０の真ん中に近い領域に配置することができるので、励磁コイル１１０に電流が流れることにより発生する磁束のより均一な部分に試験片Ｓを配置することができる。

尚、空隙補償用コイル部を構成するループの面積を、磁束密度検出用コイル部を構成するループの面積の１／ｎ倍とし、空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数を、磁束密度検出用コイル部を構成するループの巻回数のｎ倍としていれば（ｎは２以上の正の整数）、ｎの値は、本実施形態で例示した「２」に限定されない。ｎの値を大きくすれば、磁束密度検出コイルを、より小型化することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を説明する。本実施形態では、第１の実施形態に対し、磁界の強さを検出する磁界検出コイル（Ｈコイル）を追加する場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態は、第１の実施形態に対し磁界検出コイルを追加することによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の部分については、図１～図３に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図６は、本実施形態のコイル群１００（図１（ａ）～図１（ｄ）に示すコイル群１００）の横断面（Ｉ－Ｉ断面）の一例を示す図である。
図１および図６において、コイル群１００は、励磁コイル１１０と、第１巻線枠１２１および第２巻線枠１２２を有する巻線枠１２０と、磁束密度検出コイル１３０と、磁界検出コイル６１０とを有する。

第１の実施形態では、第２巻線枠１２２の内部には何も配置されない。本実施形態では、第２巻線枠１２２の内部のスペースを有効活用し、第２巻線枠１２２の内部に、試験片Ｓにおける磁界の強さを測定するためのコイルである磁界検出コイル６１０を配置する。磁界検出コイル６１０の軸は、磁束密度検出用コイル部１３１および空隙補償用コイル部１３２の軸１３３．１３４と略平行（好ましくは平行）になるようにする。このようにすることによって、試験片Ｓにおける磁束密度だけでなく磁界の強さも測定することができる。
尚、第２の実施形態で説明した第２巻線枠４２２の内部に磁界検出コイル６１０を配置するスペースがある場合には、第２巻線枠４２２の内部に磁界検出コイル６１０を配置することもできる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態を説明する。第２の実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部４３２を構成する巻回数が２回の各ループの軸（軸４３４）が一致する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部を構成する巻回数が複数回のループの軸の位置を異ならせる場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と、第２の実施形態とは、空隙補償用コイル部を構成する巻回数が２回のループの軸が相互に異なる位置に存在するようにするための構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第２の実施形態と同一の部分については、図１～図５に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態のコイル群１００（図１（ａ）～図１（ｄ）に示すコイル群１００）の横断面（Ｉ－Ｉ断面）の一例を示す図である。図８は、本実施形態の磁束密度検出コイルの構成の一例を概念的に示す図である。
図１および図７において、コイル群１００は、励磁コイル１１０と、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３を有する巻線枠１２０と、磁束密度検出コイル７３０と、支持台７４０と、を有する。

第１巻線枠７２１は、図２に示した第１巻線枠１２１と同じである。第２の実施形態では、図４に示したように第２巻線枠４２２は１つである。これに対し本実施形態では、２つの第２巻線枠７２２、７２３を有する。第２巻線枠７２２、７２３の形状および大きさは略同じである。第２巻線枠７２２、７２３は、第１巻線枠７２１に対し、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）および長手方向（Ｘ軸方向）に垂直な短手方向（Ｙ軸方向）の長さを１／２倍にしたものである。このようにして、第１巻線枠７２１の横断面の面積が、第２巻線枠７２２、７３２の横断面の面積の和と等しくなるようにする。即ち、第１巻線枠７２１の横断面の面積が、個々の第２巻線枠７２２、７３２の横断面の面積の２倍になるようにする）。

第１巻線枠７２１の短手方向（Ｙ軸方向）の一方の端、他方の端には、第１巻線枠７２１と間隔を有した状態で、第２巻線枠７２２、７２３がそれぞれ配置される。短手方向（Ｙ軸方向）は、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３が隣接する方向である。第１巻線枠７２１、第２巻線枠７２２、７２３は、コイル群１００の短手方向（Ｙ軸方向）の位置が異なり、コイル群１００の長手方向（Ｘ軸方向）および高さ方向（Ｚ軸方向）の位置（Ｘ－Ｚ平面上の位置）は同じである。第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３は、非磁性かつ電気絶縁性を有し、且つ、励磁コイル１１０および磁束密度検出コイル７３０の巻線枠としての強度を有する材料により形成される。

図７に示すように、第１巻線枠７２１の内部には、支持台７４０が配置される。支持台７４０は、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）における試験片Ｓの位置を、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）における第１巻線枠７２１の中心の位置に近づける（好ましくは一致させる）ためのものである。支持台７４０は、非磁性かつ電気絶縁性を有し、試験片Ｓの位置を固定することができる強度を有する材料により形成される。また、支持台７４０は、試験片Ｓの位置が動かないように、その表面の一部に凹部を形成してもよい。この凹部に試験片Ｓが配置される。
一方、第２巻線枠７２２、７２３の内部には何も配置されない。

第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３は、それらの位置が変化しないように固定される。例えば、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３は、巻線枠１２０の両端に配置される鍔状の部分（図１（ａ）～図１（ｄ）において符号１２０を指している部分）と一体となるように構成される。

磁束密度検出コイル７３０は、励磁コイル１１０よりも内周側で、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３を取り巻くように、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される（即ち、磁束密度検出コイル７３０のコイル長さの方向は、第１巻線枠７２１と第２巻線枠７２２、７２３の長手方向（Ｘ軸方向）である）。図７に示すように、励磁コイル１１０は、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３の間の隙間を通らないが、磁束密度検出コイル７３０は、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３の間の隙間を通るように巻き回される。

図８において、磁束密度検出コイル７３０は、複数の磁束密度検出用コイル部７３１ａ～７３１ｃと、複数の空隙補償用コイル部７３２ａ～７３２ｃとを有する。尚、表記および説明の都合上、図７では、磁束密度検出用コイル部７３１ａ～７３１ｃを構成するループおよび空隙補償用コイル部７３２ａ～７３２ｃを構成するループの紙面における向きを図６に示す向きと異ならせている。また、図３および図５に示した例と同様に、図７に示す例でも、表記および説明の都合上、磁束密度検出用コイル部の数と空隙補償用コイル部の数が、それぞれ３つである場合を例に挙げて示す。しかしながら、磁束密度検出用コイル部の数と空隙補償用コイル部の数は、「３」に限定されない。

尚、以下の説明では、複数の磁束密度検出用コイル部７３１ａ～７３１ｃのそれぞれを、必要に応じて、磁束密度検出用コイル部７３１と称し、複数の空隙補償用コイル部７３２ａ～７３２ｃのそれぞれを、必要に応じて、空隙補償用コイル部７３２と称する。
図５に示したように、第２の実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部７３２を構成する巻回数が２回のループを同軸となるように巻き回す。これに対し、本実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部７３２を構成する巻回数が２回のループは同軸にならず、磁束密度検出用コイル部７３１の両側に位置する。図８において、磁束密度検出用コイル部７３１の軸は、軸７３３である。一方、空隙補償用コイル部７３２の軸は、軸７３４ａ、７３４ｂであり、２つある。

磁束密度検出用コイル部７３１は、磁束密度検出コイル７３０のうち、第１巻線枠７２１の外側の領域と、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３の隙間の領域とに対して巻き回される部分を構成する。空隙補償用コイル部７３２は、磁束密度検出コイル７３０のうち、第２巻線枠７２２、７２３の外側の領域と、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３の隙間の領域とに対して巻き回される部分を構成する。

磁束密度検出用コイル部７３１の第１の端部７５１および空隙補償用コイル部１３２の第１端部７６１と、磁束密度検出用コイル部７３１の第２の端部７５２および空隙補償用コイル部１３２の第２端部７６２とは、それぞれ第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２の隙間の領域において、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２が逆極性になるように相互に接続される。また、磁束密度検出用コイル部７３１の第３の端部７５３および空隙補償用コイル部１３２の第３端部７６３と、磁束密度検出用コイル部７３１の第４の端部７５４および空隙補償用コイル部１３２の第４端部７６４とは、それぞれ第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２３の隙間の領域において、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２が逆極性になるように相互に接続される。

即ち、磁束密度検出コイル７３０に電流が流れた際に、磁束密度検出用コイル部７３１から発生する磁束の向きと、空隙補償用コイル部７３２から発生する磁束の向きとが相互に逆向きになる（即ち、これらの磁束が相互に弱め合う向きになる）ように、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２が相互に接続される。図７および図８に示す例において、磁束密度検出コイル７３０（磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２）の上に付している矢印（鏃）のように電流が流れる場合、図７では、第１巻線枠７２１および第２巻線枠７２２、７２３の内部に示す記号（○の中に×を付した記号、○の中に●を付した記号）の向きに磁束が流れ、図８では、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２の内部を貫くように付した矢印線の向きに磁束が流れる。

前述したように第１巻線枠７２１の横断面の面積は、第２巻線枠７２２、７２３の横断面の面積の和と同じである。そこで、本実施形態では、磁束密度検出用コイル部７３１を構成するループの面積と、空隙補償用コイル部７３２を構成する巻回数が２回のループの面積の和とが同じになるようにする。

以上のような（１つの）磁束密度検出用コイル部７３１および（１つの）空隙補償用コイル部７３２の組を一組として、複数の組が順極性となるように相互に直列に接続される。即ち、磁束密度検出コイル７３０に電流が流れた際に、各組の磁束密度検出用コイル部７３１から発生する磁束の向きが同じ向きになる（即ち、これらの磁束が相互に強め合う向きになる）と共に、各組の空隙補償用コイル部７３２から発生する磁束の向きが同じ向きになるように、各組が直列に接続される。

そして、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２の組を直列に接続する際に、各組において、磁束密度検出用コイル部７３１を構成するループの巻回数を「１」とし、空隙補償用コイル部７３２を構成するループの巻回数を「２」とする。

また、磁束密度検出用コイル部７３１の軸７３３と、空隙補償用コイル部７３２、７３３の軸７３４ａ、７３４ｂは、コイル群１００の短手方向（Ｙ軸方向）において相互に離隔した位置で平行になるようにする。図７および図８に示すように、磁束密度検出用コイル部７３１を構成するループと空隙補償用コイル部７３２を構成するループは、それらの軸７３３、７３４ａ、７３４ｂの方向（Ｘ軸方向）に沿って見た場合に（即ち、軸７３３、７３４ａ、７３４ｂに垂直な面（Ｙ－Ｚ平面）において）、少なくとも試験片Ｓが置かれている領域が重ならないようにし、全ての領域が重ならないようにするのが好ましい。

ここで、図８を参照しながら、各組の接続の一例を説明する。図８に示す例では、磁束密度検出用コイル部７３１ａおよび空隙補償用コイル部７３２ａの組における空隙補償用コイル部７３２ａの第５端部７６５から巻き始まる。そして、磁束密度検出用コイル部７３１ａおよび空隙補償用コイル部７３２ａの組における空隙補償用コイル部７３２ａの第６端部７６６と、磁束密度検出用コイル部７３１ｂおよび空隙補償用コイル部７３２ｂの組における空隙補償用コイル部７３２ｂの第５端部７７５と、が相互に接続される。同様に、磁束密度検出用コイル部７３１ｂおよび空隙補償用コイル部７３２ｂの組における空隙補償用コイル部１３２ｂの第６端部７７６と、磁束密度検出用コイル部７３１ｃおよび空隙補償用コイル部７３２ｃの組における空隙補償用コイル部７３２ｃの第５端部７８５とが相互に接続される。そして、磁束密度検出用コイル部７３１ｃおよび空隙補償用コイル部７３２ｃの組における空隙補償用コイル部７３２ｃの第６端部７８６で巻き終わる。

尚、本実施形態では、磁束密度検出コイル７３０は、１本の銅線等の１つの金属体を用いて一体となるように構成される。従って、前述した図７および図８の説明において、相互に分離された磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２が接続されるわけではない。また、図７および図８では、表記の都合上、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２が接続される部分（前述した第１端部～第６端部）の一部を離隔した状態で示すが、この部分は繋がっている。また、前述したように、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２は、相互に逆向きの磁束を作るループを構成する。磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２が接続される部分（前述した第１端部～第６端部）の位置は、当該ループの境界となり得る位置であればよく、必ずしも特定の一箇所の位置にはならない。

以上のようにして磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２を構成することで、図２および図３に示した磁束密度検出コイル１３０、図４および図５に示した磁束密度検出コイル４３０と同様に、試験片Ｓがない状態では、各組において、磁束密度検出用コイル部７３１および空隙補償用コイル部７３２に電流が流れることにより発生する磁束がキャンセルされ、磁束密度検出コイル７３０に誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」（好ましくは「０（ゼロ）」）となる。本実施形態の構成は、コイル群１００の高さ方向（Ｚ軸方向）のスペースに制約がある場合に特に有効である。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第１～第４の実施形態では、磁気測定器が単板試験器である場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、磁気測定器がエプスタイン試験器である場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と第１～第４の実施形態とは、磁気測定器が異なることによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第１～第４の実施形態と同一の部分については、図１～図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図９は、エプスタイン試験器の概略構成の一例を示す平面図である。
図９において、エプスタイン試験器は、４個のコイル群９００ａ～９００ｄを備え、これらのコイル群９００ａ～９００ｄの内部に、試験片Ｓが挿入される。試験片Ｓは、平面形状が長方形の薄板状の磁性材料からなり、その端部が一枚ずつ交互に重なり合うようにして、エプスタイン試験器の高さ方向（Ｚ軸方向）に積み重ねられ、正方形に組まれる。図９では、試験片Ｓの領域のうち、エプスタイン試験器から露出している領域のみを示す。

図１０は、図９に示すコイル群９００ａの横断面（Ｉ－Ｉ断面）の一例を示す図である。尚、コイル群９００ｂ～９００ｄの構成は、コイル群９００ａの構成と同じであるので、コイル群９００ｂ～９００ｄの詳細な説明は省略する。
図１０において、コイル群９００ａは、励磁コイル９１０と、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２を有する巻線枠９２０と、磁束密度検出コイル９３０と、磁界検出コイル９４０と、を有する。

第１巻線枠９２１は、その長手方向の両端が貫通するように開口した中空の直方体の形状を有する。第２巻線枠９２２は、第１巻線枠９２１に対し、コイル群９００ａの高さ方向（Ｚ軸方向）の長さを１／２倍にしたものである。尚、高さ方向は、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２が隣接する方向である。このように、第１巻線枠９２１の横断面の面積は、第２巻線枠９２２の横断面の面積の２倍である。

第１巻線枠９２１は、第２巻線枠９２２と間隔を有した状態で、第２巻線枠９２２よりも上の位置に配置される。第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２は、コイル群９００ａの高さ方向（Ｚ軸方向）の位置が異なり、コイル群９００の長手方向（Ｘ軸方向）および短手方向（Ｙ軸方向）の位置（Ｘ－Ｙ平面上の位置）は同じである。第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２は、非磁性かつ電気絶縁性を有し、且つ、励磁コイル９１０および磁束密度検出コイル９３０の巻線枠としての強度を有する材料により形成される。

図１０に示すように、第１巻線枠９２１の内部に試験片Ｓが配置される。第２巻線枠９２２の内部には、試験片Ｓにおける磁界の強さを測定するためのコイルである磁界検出コイル（Ｈコイル）９４０が配置される。
第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２は、それらの位置が変化しないように固定される。例えば、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２は、巻線枠９２０の両端に配置される鍔状の部分（図９において符号９２０を指している部分）と一体となるように構成される。

励磁コイル９１０は、磁束密度検出コイル９３０よりも外周側で、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の間の隙間を通らずに、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２を取り巻くように、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される（即ち、励磁コイル９１０のコイル長さの方向は、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の長手方向（Ｘ軸方向）である）。励磁コイル９１０に励磁電流が流れることにより、試験片Ｓが励磁される。

磁束密度検出コイル９３０は、励磁コイル９１０よりも内周側で、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２を取り巻くように、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される（即ち、磁束密度検出コイル９３０のコイル長さの方向は、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の長手方向（Ｘ軸方向）である）。図１０に示すように、励磁コイル９１０は、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の間の隙間を通らないが、磁束密度検出コイル９３０は、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の間の隙間を通るように巻き回される。

磁束密度検出コイル９３０は、複数の磁束密度検出用コイル部９３１と、複数の空隙補償用コイル部９３２とを有する。第１～第４の実施形態で説明したのと同様に、磁束密度検出用コイル部９３１および空隙補償用コイル部９３２の組を一組として、複数の組が順極性となるように相互に直列に接続される。

磁束密度検出用コイル部９３１および空隙補償用コイル部９３２の各組は、図５に示したようにして相互に直列に接続される（図５において、符号４３１、４３２をそれぞれ符号９３１、９３２に置き換えた状態になる）。図１０に示す例において、磁束密度検出コイル９３０（磁束密度検出用コイル部９３１および空隙補償用コイル部９３２）の上に付している矢印（鏃）のように電流が流れる場合、図１０では、第１巻線枠９２１および第２巻線枠９２２の内部に示す記号（○の中に×を付した記号、○の中に●を付した記号）の向きに磁束が流れ、図５では、磁束密度検出用コイル部４３１および空隙補償用コイル部４３２の内部を貫くように付した矢印線の向きに磁束が流れる（前述したように、本実施形態の説明では、符号４３１、４３２はそれぞれ符号９３１、９３２に置き換えられる）。以上のように、磁束密度検出コイル９３０の巻き方は、第２の実施形態で説明した磁束密度検出コイル４３０の巻き方と同じであるので、その詳細な説明を省略する。

また、磁界検出コイル９４０は、その軸が、磁束密度検出用コイル部９３１および空隙補償用コイル部９３２の軸と平行になるように第２巻線枠９２２の内部に配置される。
磁束密度検出用コイル部９３１を構成するループの巻回数は「１」であり、空隙補償用コイル部９３２を構成するループの巻回数は「２」である。空隙補償用コイル部９３２を構成するループの面積は、磁束密度検出用コイル部９３１を構成するループの面積の１／２である。従って、第２の実施形態の磁束密度検出コイル４３０と同様に、本実施形態の磁束密度検出コイル９３０においても、試験片Ｓがない状態では、各組において、磁束密度検出用コイル部９３１および空隙補償用コイル部９３２に電流が流れることにより発生する磁束がキャンセルされ、磁束密度検出コイル９３０に誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」（好ましくは「０（ゼロ）」）となる。

尚、４つのコイル群９００ａ～９００ｄの励磁コイル９１０は、相互に順極性になるように直列に接続される。即ち、励磁コイル９１０に電流が流れることにより励磁コイル９１０から発生する磁束の向きが、試験片Ｓにより構成される閉磁路を同一方向（右回りまたは左回り）に周回する向きとなるようにする。

４つのコイル群９００ａ～９００ｄの磁束密度検出コイル９３０も、相互に順極性になるように直列に接続される。即ち、磁束密度検出コイル９３０に電流が流れることにより磁束密度検出用コイル部９３１を構成する全てのループから発生する磁束の向きが、試験片Ｓにより構成される閉磁路を同一方向に周回する向きとなるようにする。同様に、磁束密度検出コイル９３０に電流が流れることにより空隙補償用コイル部９３２を構成する全てのループから発生する磁束の向きが、試験片Ｓにより構成される閉磁路を同一方向に周回する向きとなるようにする。尚、各組の磁束密度検出用コイル部９３１を構成するループから発生する磁束と、各組の空隙補償用コイル部９３２を構成するループから発生する磁束の、同一時刻における向きは、逆方向である（例えば、前者の磁束の向きが右回りであれば、後者の磁束の向きは左回りになる）。
また、エプスタイン試験器の二次コイルとして機能する磁束密度検出用コイル部９３１を構成するループの総巻回数は、例えば、２００回以上にすることができる。例えば、非特許文献２に記載のように、１つのコイル群に含まれる（全ての）磁束密度検出用コイル部９３１を構成するループの総巻回数は、例えば、非特許文献２に記載のように１７５回とすることができる。

以上のように単板試験器だけでなく、エプスタイン試験器にも磁束密度検出コイル９３０を適用することができ、第１～第３の実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。

非特許文献２に記載の相互誘導器では、空隙補償コイル（２次コイル）からの磁束の漏れが大きくなり、この磁束により、特に、高磁束密度・高周波数の励磁条件下では、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力の正確な測定ができなくなる虞がある。これに対し、本実施形態では、第１～第４の実施形態と同様に、磁束密度検出コイル９３０とは別に、空隙補償を行うためのコイルを設けないので、相互誘導器を用いることによる前述した磁束の漏れによる影響を受けることなく、磁束密度検出コイル９３０に誘起される誘導起電力の正確な測定ができる。
また、空隙補償用コイル部９３２の上に磁束密度検出用コイル部９３１を配置することで、コイル群９００ａ～９００ｄの高さ方向（Ｚ軸方向）の中心の位置に近い位置（好ましくは等しい位置）に、コイル群９００ａ～９００ｄの高さ方向（Ｚ軸方向）における試験片Ｓの中心の位置を合わせることが容易に実現することができる。

尚、第１の実施形態のように、第１巻線枠と第２巻線枠の形状および大きさを同じにし、空隙補償用コイル部を構成するループの面積と、磁束密度検出用コイル部を構成するループの面積とを同じにすると共に、磁束密度検出用コイル部を構成するループの巻回数と、空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数を共に「１」としてもよい。また、磁界検出コイル９４０を配置しなくてもよい。また、第４の実施形態で説明したような配置となるように、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成してもよい。

（変形例）
以上の種々の実施形態の説明から明らかなように、試験片Ｓがない状態で磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」（好ましくは「０（ゼロ）」）になるようにすることができれば、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの形状、巻回数、面積、および位置は特に限定されない。これらを調整することにより、試験片Ｓがない状態で磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力が略「０（ゼロ）」になるようにすることができるからである。

例えば、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部の各組において、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数を同じにする場合、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数は「２」以上であってもよい。また、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部の組ごとに、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数を決定してもよい。例えば、ある組において、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数を「１」とし、当該組とは別の組において、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数を「２」としてもよい。また、磁束密度検出用コイル部を構成するループの巻回数と空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数とを異ならせる場合、磁束密度検出用コイル部を構成するループの巻回数を、空隙補償用コイル部を構成するループの巻回数よりも大きくしてもよい。

また、磁束密度検出コイルを適用する磁気特性試験器は、単板試験器やエプスタイン試験器に限定されない。即ち、磁束密度検出コイルを適用する磁気特性試験器は、試験片を取り巻くように配置され、励磁された当該試験片の内部の磁束密度に対応する誘導起電力が両端に発生する磁束密度検出コイルを有する磁気特性試験器であればよい。例えば、試験片の透磁率を計測する透磁率計に備わる磁束密度検出コイルに、前述した各実施形態の磁束密度検出コイルを適用することができる。また、電磁石の磁極の間に、試験片と、当該試験片を取り巻くように磁束密度検出コイルを配置し、励磁された試験片の内部の磁束密度に対応する誘導起電力を、当該磁束密度検出コイルで測定する場合にも、前述した各実施形態の磁束密度検出コイルを適用することができる。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００、９００ａ～９００ｄ：コイル群、１１０、９１０：励磁コイル、１２０、９２０：巻線枠、１２１、４２１、７２１、９２１：第１巻線枠、１２２、４２２、７２２、７２３：第２巻線枠、１３０、４３０、７３０、９３０：磁束密度検出コイル、１３１、４３１、７３１、９３１：磁束密度検出用コイル部、１３２、４３２、７３２、９３２：空隙補償用コイル部、６１０、９４０：磁界検出コイル

Claims (12)

1. 磁性材料の試験片を取り巻くように巻き回され、励磁された当該試験片の内部の磁束密度を検出するための磁束密度検出コイルであって、
   磁束密度検出用コイル部と空隙補償用コイル部との組を一組として、当該組が複数あり、
   前記磁束密度検出用コイル部は、金属体を用いて形成されるループとして、巻回数が１以上のループを有し、
   前記空隙補償用コイル部は、金属体を用いて形成されるループとして、巻回数が１以上のループを有し、
   前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの内部に、前記試験片が置かれ、
   同一の前記組における前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルに電流が流れた際に、当該磁束密度検出用コイル部から発生する磁束と、当該空隙補償用コイル部から発生する磁束とが相互に弱め合うように、相互に接続され、
   前記複数の組は、前記磁束密度検出コイルに電流が流れた際に、全ての前記磁束密度検出用コイル部から発生する磁束が相互に強め合い、且つ、全ての前記空隙補償用コイル部から発生する磁束が相互に強め合うように、相互に接続され、
   前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの軸の方向に沿って見た場合に、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループは、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの、少なくとも前記試験片が置かれている領域と重ならず、
   同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数と、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数との少なくとも何れか一方の巻回数は、２以上であることを特徴とする磁束密度検出コイル。
2. 前記磁束密度検出用コイル部の全てと前記空隙補償用コイル部の全ては、１つの金属体を用いて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁束密度検出コイル。
3. 同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数よりも多く、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの面積は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの面積よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の磁束密度検出コイル。
4. 同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数のｎ倍であり、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの面積は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの面積の１／ｎ倍であり、
   ｎは、２以上の整数であることを特徴とする請求項３に記載の磁束密度検出コイル。
5. 前記磁束密度検出用コイル部と前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルを含む磁気特性測定器が置かれる面に垂直な方向に並べられることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の磁束密度検出コイル。
6. 前記磁束密度検出用コイル部と前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルを含む磁気特性測定器が置かれる面に垂直な方向と、前記磁束密度検出コイルおよび前記空隙補償用コイル部のコイル長さの方向とに垂直な方向に並べられることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の磁束密度検出コイル。
7. 前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの軸の方向に沿って見た場合に、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループと、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループとの全ての領域が重ならないことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の磁束密度検出コイル。
8. 前記試験片がない状態で前記磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力は略０（ゼロ）であることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の磁束密度検出コイル。
9. 請求項１～８の何れか１項に記載の磁束密度検出コイルを有することを特徴とする磁気特性測定器。
10. 前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの内部に、前記試験片が励磁されることにより当該試験片の内部に生じる磁界の強さを検出するための磁界検出コイルを更に有することを特徴とする請求項９に記載の磁気特性測定器。
11. 前記磁気特性測定器は、単板試験器、エプスタイン試験器、または透磁率計であることを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気特性測定器。
12. 電磁石を更に有し、
    前記磁束密度検出コイルは、前記電磁石により発生する磁束が前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部の内部を貫く位置に配置されることを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気特性測定器。

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