JPH06112705A - 磁気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度に対して安定した共振周波数をうること
ができる磁気装置を提供する。 【構成】 永久磁石を組み込んだ磁気回路と磁気共鳴素
子を用いる磁気装置において、前記磁気共鳴素子の飽和
磁化４πＭｓ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α
（ｇａｕｓｓ／℃）が、式（１） 【数１】 （ただし、ｆｏ；磁気装置の基準温度における共振周波
数（Ｈｚ）、δ ；永久磁石の残留磁束密度の温度係数
（％／℃）、γ ；磁気共鳴素子の磁気回転比（Ｈｚ／
ｇａｕｓｓ）、Ｎ ；磁気共鳴素子の反磁界係数、４π
Ｍso；磁気共鳴素子の基準温度における飽和磁化（ｇａ
ｕｓｓ）である）の関係を満たし、かつ温度係数δが−
０．０１≧δ＞−０．０３の永久磁石を用いてなる磁気
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静磁波を用いた磁気装
置に関する。さらに詳しくは、温度に対して安定した共
振周波数をうることができる磁気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、整磁板を使用した、たとえば特
開昭６２−２００７０９号公報に示された磁気装置、お
よびコイルを使用して共振周波数を変える、たとえば特
開平１−１９１５０２号公報や特開平１−１９１５０４
号公報に示された磁気装置をあわせた従来の磁気装置を
示す断面図である。同図において１は磁気回路のヨー
ク、２は永久磁石、４は磁気回路の磁気ギャップ、５は
静磁波素子すなわち磁気共鳴素子、７は整磁板である。
磁気共鳴素子５としては、ＹＩＧ（イットリウム・鉄・
ガーネット）単結晶球やＹＩＧ薄膜などが用いられてい
る。

【０００３】磁気共鳴素子５に磁場を与える手段として
は、起磁力の保持に電流などの外部からのエネルギー源
を必要としない永久磁石２が使われ、ヨーク１の両端に
対向して設置されている。そして、共振周波数を変える
ため、この永久磁石２の作る磁場に重畳する磁場を発生
するコイル６をヨーク１に巻き回して用い、このコイル
６に流す電流を変えることにより磁気共鳴素子の共振周
波数を調整している。

【０００４】さらに、永久磁石２は、磁気共鳴素子５の
置かれる磁気ギャップに直接、または温度補償などの目
的で挿入された整磁板７を介して対向し、その形状は永
久磁石材料の特性、目的とする周波数に応じた磁場の強
さ、および磁気共鳴素子の形状や寸法などを考慮し、永
久磁石２が最適な動作点になるように設計されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気装置は以上
のように構成されているのであるが、温度補償用の整磁
板７を用いても、磁気共鳴素子の共振周波数ｆの温度ｔ
に対する依存性がそれ以上に大きいことから温度特性に
劣るという実用上大きな問題がある。以下、この問題に
ついて説明する。

【０００６】磁気共鳴素子の共振周波数ｆ（Ｈｚ）は、
異方性磁界の寄与が小さいとしてこれを無視すると、キ
ッテルの式を用いて、次式（２）のように表わすことが
できる。

【０００７】 ｆ（ｔ）＝γ×（Ｂｇ（ｔ）−Ｎ×４πＭｓ（ｔ）） （２） ただし、γは磁気共鳴素子の磁気回転比でこのばあいは
γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｂｇ（ｇａｕｓ
ｓ）は磁気共鳴素子がおかれている磁気ギャップの磁束
密度、Ｎは磁気共鳴素子の反磁界係数で静磁モード理論
を用いて計算される値、４πＭｓ（ｇａｕｓｓ）は磁気
共鳴素子の飽和磁化である。ｆ、Ｂｇ、４πＭｓはすべ
て温度ｔの関数である。

【０００８】具体例としては、前述した特開昭６２−２
００７０９号公報に示されているように、アスペクト比
（厚さ／直径）が０．０１のＹＩＧ円板の垂直共鳴では
Ｎ＝０．９７７４であり、仮にＢｇが温度によらず一定
としたばあい、４πＭｓは−２０℃で１９１６ｇａｕｓ
ｓ、＋６０℃で１６２２ｇａｕｓｓとなるから、共振周
波数ｆはこの温度範囲で、８２３×１０⁶Ｈｚもの変化
をする。

【０００９】このような静磁波を用いた磁気装置におい
て、周囲温度による共振周波数の変動を回避する方法と
しては、磁気装置を恒温槽内に配置して磁気共鳴素子
を一定の温度に保持する、温度に応じて電磁石による
磁界を変化させて素子の共振周波数を一定に保持する、
整磁板を適用して磁気回路の温度特性を素子の温度特
性に合わせるなどの方法が考えられている。しかし、こ
れらの方法は、電流制御などの外部からのエネルギー供
給が必要となったり、また、磁気回路の温度特性を磁気
共鳴素子に合わせるばあいにも、工業的にえられる整磁
板や永久磁石の種類は限られるため、両者の温度特性を
広い範囲にわたって精密に合わせることは困難である。

【００１０】本発明は、前述した問題を解消するために
なされたものであり、温度特性を補償するための外部回
路や整磁板を必要とせず、さらにこれに伴って温度特性
を補償するための電力消費がなく、しかも固定周波数、
可変周波数の両方の磁気装置に適用でき、広範囲の使用
周波数の磁気装置において、温度に対して安定した共振
周波数をうることができる磁気装置を提供することを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の静磁波を用いた
磁気装置は、永久磁石を組み込んだ磁気回路と磁気共鳴
素子によって形成されており、前記磁気共鳴素子の飽和
磁化４πＭｓ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α
（ｇａｕｓｓ／℃）が、式（１）：

【００１２】

【数２】 （ただし、ｆｏ；磁気装置の基準温度における共振周波
数（Ｈｚ）、δ ；永久磁石の残留磁束密度の温度係数
（％／℃）、γ ；磁気共鳴素子の磁気回転比（Ｈｚ／
ｇａｕｓｓ）、Ｎ ；磁気共鳴素子の反磁界係数、４π
Ｍso；磁気共鳴素子の基準温度における飽和磁化（ｇａ
ｕｓｓ）である）の関係を満たし、かつ温度係数δが−
０．０１≧δ＞−０．０３の永久磁石を用いることを特
徴としており、磁気共鳴素子の温度特性を磁気回路の温
度特性に整合させ、温度に対して安定した共振周波数ｆ
をうるようにしたものである。

【００１３】

【作用】磁気共鳴素子５の飽和磁化４πＭｓ（ｔ）を対
象としている温度範囲ｔ₁（℃）〜ｔ₂（℃）のあいだで
の平均温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）を用い直線近似す
ると次式（３）で示される。

【００１４】 ４πＭｓ（ｔ）＝４πＭｓ（ｔ₀）＋α×（ｔ−ｔ₀） （３） ここでｔ₀はｔ₁≦ｔ₀≦ｔ₂の範囲の基準温度であり、４
πＭｓ（ｔ₀）はｔ＝ｔ₀（℃）での磁気共鳴素子の飽和
磁化である。

【００１５】磁気共鳴素子５がおかれている磁気ギャッ
プの磁束密度Ｂｇ（ｔ）についても温度範囲ｔ₁（℃）
〜ｔ₂（℃）のあいだでの平均温度係数β（ｇａｕｓｓ
／℃）を用い直線近似すると次式（４）で示される。

【００１６】 Ｂｇ（ｔ）＝Ｂｇ（ｔ₀）＋β×（ｔ−ｔ₀） （４） Ｂｇ（ｔ₀）はｔ＝ｔ₀（℃）における磁気ギャップの磁
束密度である。

【００１７】そして、（３）、（４）式を（２）式に代
入すると次式（５）がえられる。

【００１８】 ｆ（ｔ）＝γ×（Ｂｇ（ｔ₀）−Ｎ×４πＭｓ（ｔ₀）） ＋γ×（β−Ｎ×α）×（ｔ−ｔ₀） （５） 上式のγ×（Ｂｇ（ｔ₀）−Ｎ×４πＭｓ（ｔ₀））はあ
る定数であるから、 γ×（β−Ｎ×α）×（ｔ−ｔ₀）＝０ （６） にすることができれば、ｆ（ｔ）を一定値に保つことが
可能となる。温度が変化しても（６）式を成立させるに
は、 γ≠０ であるから β＝Ν×α （７） とすればよい。

【００１９】永久磁石２の動作点を温度範囲ｔ₁（℃）
〜ｔ₂（℃）において減磁曲線の屈曲点よりも高い磁束
密度に設定すると、磁気回路を構成する材料が磁気飽和
しない限り、磁気ギャップの磁束密度Ｂｇと永久磁石２
の残留磁束密度Ｂｒの関係は次式（８）で示される。

【００２０】 Ｂｇ（ｔ）＝ｋ×Ｂｒ（ｔ） （８） ここでｋは磁気回路の構造によって決まる定数である。

【００２１】さらに永久磁石２のＢｒ（ｔ）は温度範囲
ｔ₁（℃）〜ｔ₂（℃）のあいだでの平均温度係数δ（％
／℃）を用いると次式（９）で示される。

【００２２】

【数３】 ここでＢｒ（ｔ₀）はｔ＝ｔ₀（℃）における永久磁石２
の残留磁束密度である。

【００２３】（４）式と（９）式を（８）式に代入する
と（１０）式がえられる。

【００２４】

【数４】 （１０）式はｔ＝ｔ₀のときも成り立つから、ｔ＝ｔ₀を
（１０）式に代入すると（１１）式がえられる。

【００２５】 ｋ×Ｂｒ（ｔ₀）＝Ｂｇ（ｔ₀） （１１） （１１）式を（１０）式に代入し、変形すると（１２）
式がえられる。

【００２６】

【数５】 ここでｔ＝ｔ₀を（２）式に代入すると次式（１３）と
なる。

【００２７】 ｆ（ｔ₀）＝γ×（Ｂｇ（ｔ₀）−Ｎ×４πＭｓ（ｔ₀）） （１３） ここでｆ（ｔ₀）はｔ＝ｔ₀での共振周波数である。

【００２８】（１３）式を変形すると（１４）式がえら
れる。

【００２９】

【数６】 （１２）、（１４）式より（１５）式がえられる。

【００３０】

【数７】 したがって、（７）、（１５）式より（１６）式が成り
立つ。

【００３１】

【数８】 ただし、ｆ₀＝ｆ（ｔ₀）および４πＭso＝４πＭｓ（ｔ
₀） したがって、永久磁石を組み込んだ磁気回路と磁気共鳴
素子を用いる静磁波を用いた磁気装置において、磁気共
鳴素子の飽和磁化４πＭｓ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の
温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）が（１６）式の関係を満
たす磁気共鳴素子を用いることによって、温度に対して
安定した共振周波数をうることが可能である。

【００３２】ここで、γは定数であり、ｆ₀、Ｎ、δは
静磁波を用いた磁気装置の仕様や条件および適用する永
久磁石の材質によって決まるため、（１６）式は（１
７）式のようにも示される。

【００３３】 α＝ａ＋ｂ×４πＭso （１７） ただし、

【００３４】

【数９】 であり、また

【００３５】

【数１０】 である。ここでａ、ｂは静磁波を用いた磁気装置の仕様
や条件および適用する永久磁石の材質によって決まる定
数である。

【００３６】したがって、（１７）式すなわち（１６）
式を満たす飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁
化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）を保持する磁気共鳴
素子を選択する必要がある。

【００３７】一方、磁気共鳴素子の材料により磁気共鳴
素子の４πＭｓｏとαのあいだにはある関係式が成り立
つ。たとえばＹＩＧについては、「ハンドブック オブ
マイクロウェーブ フェライト マテリアルズ
（ＨＡＮＤＢＯＯＫ ＯＦ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＦＥ
ＲＲＩＴＥ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」（アカデミックプ
レス ニューヨーク アンド ロンドン（ＡＣＡＤＥＭ
ＩＣ ＰＲＥＳＳ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ ａｎｄ Ｌｏｎ
ｄｏｎ）、１９６５）に報告されているＦｉｇｕｒｅ２
−３０（１０６ページ）やＦｉｇｕｒｅ２−４２（１１
４ページ）などからわかるように、鉄元素を他の元素で
置換することによって４πＭｓｏとαは変化するが、そ
の４πＭｓｏとαは次の（１８）式の関係を満たす。

【００３８】 α＝ｃ＋ｄ×４πＭｓｏ （１８） ここでｃ、ｄは、置換元素によって決まる定数であり、
たとえばＡｌ系ＹＩＧではｃ＝−１．２、＝−０．００
１７、Ｇａ系ＹＩＧではｃ＝−０．６、ｄ＝−０．００
２０である。このばあいの基準温度は２０℃である。

【００３９】また、浅尾、堀らが電子情報通信学会秋季
大会（１９９１）のＳＣ−２−２に報告しているよう
に、鉄元素とイットリウム元素をランタン元素とガリウ
ム元素で置換したＬａＧａ系ＹＩＧも４πＭｓｏとαは
近似的に（１８）式を満たしている。そのときのｃとｄ
は、ｃ＝１．０、ｄ＝−０．００４である。

【００４０】これより、この（１８）式と（１７）式の
連立方程式を解くことによって、（１７）式すなわち
（１６）式を満たす飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）を保持する
磁気共鳴素子を選択することが可能となる。このことを
図を用いて説明する。図２は磁気共鳴素子の飽和磁化４
πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇａ
ｕｓｓ／℃）の関係である。１６は（１６）式を示して
おり、温度に対して安定した共振周波数をうるために必
要な磁気共鳴素子の飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係であ
る。１８は（１８）式を示しており、磁気共鳴素子、た
とえばＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽
和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係である。
図２に示すように１６と１８は傾きの異なる直線である
ため、１６を満足し、かつ１８をも満足する磁気共鳴素
子を選択すること、言い換えれば１６と１８の交点１９
の関係を保持する磁気共鳴素子を選択することが可能と
なる。

【００４１】したがって、（１６）式を満たす飽和磁化
４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇ
ａｕｓｓ／℃）を保持する磁気共鳴素子を選択すること
が可能であり、本発明における静磁波を用いた磁気装置
は温度に対して安定した共振周波数をうることができ
る。

【００４２】なお、ここでは磁気共鳴素子の４πＭｓｏ
とαの関係として直線関係にあるものを取り上げて説明
したが、必ずしも直線関係である必要はなく、曲線関係
であってもよい。

【００４３】また永久磁石としては、とくに温度係数δ
（％／℃）が−０．０１≧δ＞−０．０３、さらに好ま
しくは−０．０１５≧δ≧−０．０２５であるものを用
いる。温度係数δがこの範囲の磁石を用いると、（１
６）式を満たす磁気共鳴素子の４πＭｓとαの範囲が広
いため、適当な磁気共鳴素子を選択することにより、磁
気装置の使用周波数帯域が広範囲に設定できる。

【００４４】

【実施例】つぎに、添付図面に基づき本発明の磁気装置
を説明する。

【００４５】［実施例１］図１は本発明の静磁波を用い
た磁気装置を示す断面図であり、同図において１は磁気
回路を構成する鉄やパーマロイなどからなるヨークを示
し、このヨーク１の相対向する面にそれぞれ永久磁石２
が取り付けられ、この永久磁石２に磁極３が取り付けら
れる。永久磁石としてはフェライト系磁石やサマリウム
−コバルト系磁石、ネオジウム系磁石などを用いること
ができるが、とくに温度係数δが−０．０１５≧δ≧−
０．０２５であるものが好ましい。４は磁極間の磁気ギ
ャップであり、５は磁気ギャップ４内に配置された磁気
共鳴素子、たとえばＹＩＧ球やＹＩＧ膜などである。磁
極３の材質はヨーク１と同じであってもよいし、また、
異なっていてもよい。６は永久磁石２が作る磁場に重畳
する磁場を発生するためのコイルである。

【００４６】本実施例では、永久磁石２として温度係数
δ＝−０．０２％／℃、残留磁束密度Ｂｒ＝９１５０ｇ
ａｕｓｓの２−１７系サマリウム−コバルト磁石を用
い、ヨーク１および磁極３としてパーマロイを用い、磁
気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩＧを用い、共振周波
数ｆｏ＝１．２８×１０¹⁰Ｈｚの磁気装置とする。

【００４７】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ）／℃）の関係は、（１６）式よりγ
＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２０）式になる。

【００４８】 α＝−０．９−０．０００２×４πＭso （２０） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、さきに言及した文献「電子情報通信学会秋季大
会（１９９１）ＳＯ−２−２」に示されているように、
（１８）式においてｃ＝１．０、ｄ＝−０．００４０と
したばあい、すなわち、（２１）式になる。

【００４９】 α＝１．０−０．００４０×４πＭso （２１） （２０）式と（２１）式の連立方程式を解くと、４πＭ
ｓｏ＝５００ｇａｕｓｓ、α＝−１．０ｇａｕｓｓ／℃
となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝５００ｇａｕ
ｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−１．０ｇａｕｓｓ／℃
（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、ＬａとＧａの
組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、磁気装置を構
成した。図３はこのばあいの磁気共鳴素子の飽和磁化４
πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇａ
ｕｓｓ／℃）の関係である。同図において２０は（２
０）式を示しており、２１は（（２１）式を示してい
る。２０と２１の交点が（２０）式と（２１）式の連立
方程式の解である。

【００５０】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００５１】［実施例２］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０２％／℃、残留磁束密
度Ｂｒ＝９１５０ｇａｕｓｓの２−１７系サマリウム−
コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパー
マロイを用い、磁気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩＧ
を用い、共振周波数ｆｏ＝８．０×１０⁹Ｈｚの磁気装
置とする。

【００５２】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２２）式になる。

【００５３】 α＝−０．６−０．０００２×４πＭｓｏ （２２） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、実施例１に示したように、（２１）式になる。

【００５４】（２１）式と（２２）式の連立方程式を解
くと、４πＭｓｏ＝４２０ｇａｕｓｓ、α＝−０．７ｇ
ａｕｓｓ／℃となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝
４２０ｇａｕｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−０．７ｇ
ａｕｓｓ／℃（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、
ＬａとＧａの組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、
磁気装置を構成した。

【００５５】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００５６】この実施例２は、実施例１と同じ構成で基
準温度における共振周波数を変えたばあいであるが、温
度係数が−０．０２％／℃の永久磁石を用い磁気共鳴素
子を適切に選定すれば、基準温度における共振周波数を
変えても温度に対して安定した共振周波数をうることが
できる。

【００５７】［実施例３］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０２％／℃、残留磁束密
度Ｂｒ＝９１５０ｇａｕｓｓの２−１７系サマリウム−
コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパー
マロイを用い、磁気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩＧ
を用い、共振周波数ｆｏ＝１．５×１０¹⁰Ｈｚの磁気装
置とする。

【００５８】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２３）式になる。

【００５９】 α＝−１．１−０．０００２×４πＭｓｏ （２３） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、実施例１に示したように、（２１）式になる。

【００６０】（２１）式と（２３）式の連立方程式を解
くと、４πＭｓｏ＝５５０ｇａｕｓｓ、α＝−１．２ｇ
ａｕｓｓ／℃となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝
５５０ｇａｕｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−１．２ｇ
ａｕｓｓ／℃（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、
ＬａとＧａの組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、
磁気装置を構成した。

【００６１】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００６２】この実施例３も、実施例１および実施例２
と同じ構成で基準温度における共振周波数を変えたばあ
いであるが、温度係数が−０．０２％／℃の永久磁石を
用い磁気共鳴素子を適切に選定すれば、基準温度におけ
る共振周波数を変えても温度に対して安定した共振周波
数をうることができる。

【００６３】［実施例４］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０２５％／℃、残留磁束
密度Ｂｒ＝９３００ｇａｕｓｓの１−５系サマリウム−
コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパー
マロイを用い、磁気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩＧ
を用い、共振周波数ｆｏ＝１．３４×１０¹⁰Ｈｚの磁気
装置とする。

【００６４】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２４）式になる。

【００６５】 α＝−１．０−０．０００２５×４πＭｓｏ （２４） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、実施例１に示したように、（２１）式になる。

【００６６】（２１）式と（２４）式の連立方程式を解
くと、４πＭｓｏ＝５９０ｇａｕｓｓ、α＝−１．４ｇ
ａｕｓｓ／℃となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝
５９０ｇａｕｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−１．４ｇ
ａｕｓｓ／℃（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、
ＬａとＧａの組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、
磁気装置を構成した。

【００６７】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあい（１６）式を満足している。

【００６８】この実施例４は、実施例１と同じ構成で、
温度係数が−０．０２５％／℃で残留磁束密度と組成系
が異なる永久磁石を用い、さらに基準温度における共振
周波数を変えたばあいであるが、温度係数が−０．０２
５％／℃の永久磁石を用いかつ磁気共鳴素子を適切に選
定すれば、永久磁石の組成系と基準温度における共振周
波数を変えても温度に対して安定した共振周波数をうる
ことができる。

【００６９】［実施例５］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０２５％／℃、残留磁束
密度Ｂｒ＝８１００ｇａｕｓｓの１−５系サマリウム−
コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパー
マロイを用い、磁気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩＧ
を用い、共振周波数ｆｏ＝４．７×１０⁹Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓの磁気装置とする。

【００７０】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２５）式になる。

【００７１】 α＝−０．４−０．０００２５×４πＭｓｏ （２５） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、実施例１に示したように、（２１）式になる。
（２１）式と（２５）式の連立方程式を解くと、４πＭ
ｓｏ＝３７０ｇａｕｓｓ、α＝−０．５ｇａｕｓｓ／℃
となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝３７０ｇａｕ
ｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−０．５ｇａｕｓｓ／℃
（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、ＬａとＧａの
組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、磁気装置を構
成した。

【００７２】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００７３】この実施例５は、実施例４と同じ構成で、
温度係数が同じで残留磁束密度が異なる永久磁石を用
い、さらに基準温度における共振周波数を変えたばあい
であるが、温度係数が−０．０２５％／℃の永久磁石を
用いかつ磁気共鳴素子を適切に選定すれば、永久磁石の
組成系と基準温度における共振周波数を変えても温度に
対して安定した共振周波数をうることができる。

【００７４】［実施例６］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０２％／℃、残留磁束密
度Ｂｒ＝９１５０ｇａｕｓｓの２−１７系サマリウム−
コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパー
マロイを用い、磁気共鳴素子５としてＧａ系ＹＩＧを用
い、共振周波数ｆｏ＝１．２８×１０¹⁰Ｈｚの磁気装置
とする。

【００７５】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２６）式になる。

【００７６】 α＝−０．９−０．０００２×４πＭｓｏ （２６） Ｇａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽
和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係について
は、先に言及した「ハンドブック オブ マイクロウェ
ーブ フェライト マテリアルズ（ＨＡＮＤＢＯＯＫ
ＯＦ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＦＥＲＲＩＴＥ ＭＡＴＥ
ＲＩＡＬＳ）」のＦｉｇｕｒｅ２−４２から算出する
と、（１８）式において、ｃ＝−０．６、ｄ＝−０．０
０２０としたばあい、すなわち、（２７）式になる。

【００７７】 α＝−０．６−０．００２０×４πＭｓｏ （２７） （２６）式と（２７）式の連立方程式を解くと、４πＭ
ｓｏ＝１７０ｇａｕｓｓ、α＝−０．９ｇａｕｓｓ／℃
となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝１７０ｇａｕ
ｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−０．９ｇａｕｓｓ／℃
（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、Ｇａの組成を
選定して磁気共鳴素子５を作製し、磁気装置を構成し
た。図４はこのばあいの磁気共鳴素子の飽和磁化４πＭ
ｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓ
ｓ／℃）の関係である。同図において２６は（２６）式
を示しており、２７は（２７）式を示している。２６と
２７の交点が（２６）式と（２７）式の連立方程式の解
である。

【００７８】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００７９】この実施例６は、実施例１と同じ構成で基
準温度の共振周波数を変えずに磁気共鳴素子の組成系を
変えたばあいであるが、温度係数が−０．０２％／℃の
永久磁石を用い磁気共鳴素子を適切に選定すれば、磁気
共鳴素子の組成系を変えても温度に対して安定した共振
周波数をうることができる。

【００８０】［実施例７］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０２％／℃、残留磁束密
度Ｂｒ＝９１５０ｇａｕｓｓの２−１７系サマリウム−
コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパー
マロイを用い、磁気共鳴素子５としてＡｌ系ＹＩＧを用
い、共振周波数ｆｏ＝２．５×１０¹⁰Ｈｚの磁気装置と
する。

【００８１】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（２８）式になる。

【００８２】 α＝−１．８−０．０００２×４πＭｓｏ （２８） Ａｌ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽
和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係について
は、先に言及した「ハンドブック オブ マイクロウェ
ーブ フェライト マテリアルズ（ＨＡＮＤＢＯＯＫ
ＯＦ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＦＥＲＲＩＴＥ ＭＡＴＥ
ＲＩＡＬＳ）」のＦｉｇｕｒｅ２−３０から算出する
と、（１８）式において、ｃ＝−１．２、ｄ＝−０．０
０１７としたばあい、すなわち、（２９）式になる。

【００８３】 α＝−１．２−０．００１７×４πＭｓｏ （２９） （２８）式と（２９）式の連立方程式を解くと、４πＭ
ｓｏ＝４００ｇａｕｓｓ、α＝−１．９ｇａｕｓｓ／℃
となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝４００ｇａｕ
ｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−１．９ｇａｕｓｓ／℃
（基準温度ｔ₀＝２０℃）になるように、Ａｌの組成を
選定して磁気共鳴素子５を作製し、磁気装置を構成し
た。

【００８４】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００８５】この実施例７は、実施例１と同じ構成で磁
気共鳴素子の組成系と基準温度における共振周波数を変
えたばあいであるが、温度係数が−０．０２％／℃の永
久磁石を用い磁気共鳴素子を適切に選定すれば、磁気共
鳴素子の組成系と基準温度における共振周波数を変えて
も温度に対して安定した共振周波数をうることができ
る。

【００８６】［実施例８］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０１５％／℃、残留磁束
密度Ｂｒ＝８８００ｇａｕｓｓの２−１７系サマリウム
−コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパ
ーマロイを用い、磁気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩ
Ｇを用い、共振周波数ｆｏ＝２．６×１０⁹Ｈｚの磁気
装置とする。

【００８７】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（３０）式になる。

【００８８】 α＝−０．１−０．０００１５×４πＭｓｏ （３０） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、実施例１に示したように、（２１）式になる。

【００８９】（２１）式と（３０）式の連立方程式を解
くと、４πＭｓｏ＝２９０ｇａｕｓｓ、α＝−０．２ｇ
ａｕｓｓ／℃となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝
２９０ｇａｕｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−０．２ｇ
ａｕｓｓ／℃（基準温度ｔｏ＝２０℃）になるように、
ＬａとＧａの組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、
磁気装置を構成した。

【００９０】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００９１】この実施例８は、実施例１と同じ構成で、
温度係数が−０．０１５％／℃で残留磁束密度が異なる
永久磁石を用い、さらに基準温度における共振周波数を
変えたばあいであるが、温度係数が−０．０１５％／℃
の永久磁石を用い磁気共鳴素子を適切に選定すれば、永
久磁石の残留磁束密度と基準温度における共振周波数を
変えても温度に対して安定した共振周波数をうることが
できる。

【００９２】［実施例９］図１の構成において、永久磁
石２として温度係数δ＝−０．０１５％／℃、残留磁束
密度Ｂｒ＝８８００ｇａｕｓｓの２−１７系サマリウム
−コバルト磁石を用い、ヨーク１および磁極３としてパ
ーマロイを用い、磁気共鳴素子５としてＬａＧａ系ＹＩ
Ｇを用い、共振周波数ｆｏ＝５．３×１０⁹Ｈｚの磁気
装置とする。

【００９３】ここで、温度に対して安定した共振周波数
をもつ磁気装置をうるために必要となる磁気共鳴素子の
飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係
数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係は、（１６）式よりγ＝
２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕｓｓ、Ｎ＝１としたばあ
い、（３１）式になる。

【００９４】 α＝−０．３−０．０００１５×４πＭｓｏ （３１） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、実施例１に示したように、（２１）式になる。

【００９５】（２１）式と（３１）式の連立方程式を解
くと、４πＭｓｏ＝３５０ｇａｕｓｓ、α＝−０．４ｇ
ａｕｓｓ／℃となる。すなわち、飽和磁化４πＭｓｏ＝
３５０ｇａｕｓｓ、飽和磁化の温度係数α＝−０．４ｇ
ａｕｓｓ／℃（基準温度ｔｏ＝２０℃）になるように、
ＬａとＧａの組成を選定して磁気共鳴素子５を作製し、
磁気装置を構成した。

【００９６】したがって、この磁気装置におけるα、４
πＭｓｏ、ｆ、δは、γ＝２．８×１０⁶Ｈｚ／ｇａｕ
ｓｓ、Ｎ＝１としたばあいに（１６）式を満足してい
る。

【００９７】この実施例９は、実施例１と同じ構成で、
温度係数が−０．０１５％／℃で残留磁束密度が異なる
永久磁石を用い、さらに基準温度における共振周波数を
実施例１および実施例８と変えたばあいであるが、温度
係数が−０．０１５％／℃の永久磁石を用い磁気共鳴素
子を適切に選定すれば、永久磁石の残留磁束密度と基準
温度における共振周波数を変えても温度に対して安定し
た共振周波数をうることができる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の磁気装置
においては、永久磁石を組み込んだ磁気回路と磁気共鳴
素子を用いる磁気装置において、磁気共鳴素子の飽和磁
化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）を飽和磁化の温度係数α
（ｇａｕｓｓ／℃）が数式（１）の関係を満たす磁気共
鳴素子と温度係数δが−０．０１≧δ＞−０．０３％／
℃、さらに好ましくは−０．０１５≧δ≧−０．０２５
％／℃の永久磁石を用いており、温度に対して安定した
共振周波数をうることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施例における磁気共鳴素子の飽和
磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α
（ｇａｕｓｓ／℃）の関係を示す図である。

【図３】本発明の実施例１における磁気共鳴素子の飽和
磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α
（ｇａｕｓｓ／℃）の関係を示す図である。

【図４】本発明の実施例６における磁気共鳴素子の飽和
磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α
（ｇａｕｓｓ／℃）の関係を示す図である。

【図５】従来の磁気装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 磁気回路のヨーク ２ 永久磁石 ３ 磁極 ４ 磁気回路の磁気ギャップ ５ 磁気共鳴素子 ６ コイル ７ 整磁板 １６ 温度に対して安定した共振周波数をうるために必
要な磁気共鳴素子の飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係

【数１１】 ただし、ｆｏ；磁気装置の基準温度における共振周波数
（Ｈｚ）、δ ；永久磁石の残留磁束密度の温度係数
（％／℃）、γ ；磁気共鳴素子の磁気回転比（Ｈｚ／
ｇａｕｓｓ）、Ｎ ；磁気共鳴素子の反磁界係数、４π
Ｍｓｏ；磁気共鳴素子の基準温度における飽和磁化（ｇ
ａｕｓｓ） １８ 磁気共鳴素子、たとえばＹＩＧにおいて、鉄元素
を他の元素で置換したばあいの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇ
ａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）
の関係 α＝ｃ＋ｄ×４πＭｓｏ ただし、ｃ、ｄは置換元素によって決まる定数 １９ １６と１８の交点 ２０ 温度に対して安定した共振周波数をうるために必
要な磁気共鳴素子の飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係 α＝−０．９−０．０００２×４πＭｓｏ ２１ ＬａＧａ系ＹＩＧの磁気共鳴素子の飽和磁化４π
Ｍｓｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕ
ｓｓ／℃）の関係 α＝１−０．００４０×４πＭｓｏ ２６ 温度に対して安定した共振周波数をうるために必
要な磁気共鳴素子の飽和磁化の４πＭｓｏ（ｇａｕｓ
ｓ）と飽和磁化の温度係数α （ｇａｕｓｓ／
℃）の関係 α＝−０．９−０．０００２×４πＭｓｏ ２９ Ｇａ系ＹＩＧの磁気共鳴素子の飽和磁化４πＭｓ
ｏ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ
／℃）の関係 α＝−０．６−０．００２０×４πＭｓｏ

【手続補正書】

【提出日】平成５年１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】 α＝−０．９−０．０００２×４πＭｓｏ （２０） ＬａＧａ系ＹＩＧの飽和磁化４πＭｓｏ（ｇａｕｓｓ）
と飽和磁化の温度係数α（ｇａｕｓｓ／℃）の関係につ
いては、さきに言及した文献「電子情報通信学会秋季大
会（１９９１）ＳＣ−２−２」に示されているように、
（１８）式においてｃ＝１．０、ｄ＝−０．００４０と
したばあい、すなわち、（２１）式になる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石を組み込んだ磁気回路と磁気共
   鳴素子を用いる磁気装置において、前記磁気共鳴素子の
   飽和磁化４πＭｓ（ｇａｕｓｓ）と飽和磁化の温度係数
   α（ｇａｕｓｓ／℃）が、式（１） 【数１】 （ただし、 ｆｏ；磁気装置の基準温度における共振周波数（Ｈ
   ｚ）、 δ ；永久磁石の残留磁束密度の温度係数（％／℃）、 γ ；磁気共鳴素子の磁気回転比（Ｈｚ／ｇａｕｓ
   ｓ）、 Ｎ ；磁気共鳴素子の反磁界係数、 ４πＭso；磁気共鳴素子の基準温度における飽和磁化
   （ｇａｕｓｓ）である）の関係を満たし、かつ温度係数
   δが−０．０１≧δ＞−０．０３の永久磁石を用いてな
   ることを特徴とする磁気装置。
2. 【請求項２】 残留磁束密度の温度係数δが−０．０１
   ５≧δ≧−０．０２５％／℃の永久磁石を用いてなる請
   求項１記載の磁気装置。