JPS63158477A - 三次元磁界ベクトル測定素子 - Google Patents

三次元磁界ベクトル測定素子

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JPS63158477A
JPS63158477A JP61307345A JP30734586A JPS63158477A JP S63158477 A JPS63158477 A JP S63158477A JP 61307345 A JP61307345 A JP 61307345A JP 30734586 A JP30734586 A JP 30734586A JP S63158477 A JPS63158477 A JP S63158477A
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JP
Japan
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magnetic field
dimensional
hall elements
measurement
hall
Prior art date
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Pending
Application number
JP61307345A
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English (en)
Inventor
Koichiro Maki
孝一郎 槙
Junichi Ishii
純一 石井
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三次元磁界ベクトル測定素子に関する。
〔従来の技術〕
i界測定素子には、フラックスゲート(磁界変化の度合
に応じて誘導起電力が生じる)、磁気抵抗素子(VA界
に応じて抵抗が変化する)、ホール素子(磁界に応じて
電圧が生じる)の三種類があり、このうち磁界ベクトル
の測定にはリング型構造のフラックスゲートが一般的に
使用されているが、これでも二次元の磁界ベクトルまで
しか測定できないため、三次元の磁界ベクトルの測定に
はこれらの各素子をいろいろ組み合わせて用いることが
なされていた0例えば、三次元空間の必ずしも互いに直
角をなさない独立な方向をX方向、X方向、2方向とし
、+11まず空間の一点でX方向の磁界成分を一次元測
定素子で測定し、次いでX方向の磁界成分を測定し、さ
らに2方向の磁界成分を測定して、それらの結果を合成
する方法と(2)まずX方向とX方向がつくる二次元平
面内においてX及びX方向の磁界成分を二次元測定素子
で測定し、次いで2方向の磁界成分を一次元測定素子で
測定して、それらの結果を合成する方法とがあり、これ
らによって三次元の磁界ベクトルの大きさと方向を求め
ていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、前者の方法では、空間の一点において三個の
一次元測定素子による同時測定は原理的には不可能であ
り、三次元のIII定には各素子の入れ換え或は方向を
換えるという操作が必要であるため、−次元の測定の二
倍の時間を要していた。
又、後者の方法では、X及びX方向の二次元の測定にフ
ラックスゲート等の誘導起電力を利用する素子を用いる
と、初期値の設定のためには磁場の空間変化及び時間変
化による起電力を要、不要を問わず絶えず測定しなけれ
ばならず、更に上記二次元測定点の近傍で2方向の一次
元の測定をホール素子等のバイアス電流の必要なもので
行うと、このホー゛ル素子の発する微小磁界の変化も積
算されて誤差が生じてしまうことがあった。
従って、いずれの方法の場合も、同一地点における三次
元の磁界成分の同時測定が不可能であり、そのため測定
に時間を要し且つ測定時間差による誤差が生じてしまう
と共に、特に後者の方法の場合は測定素子の組み合わせ
による誤差が生じてしまい、その結果実用上測定が困難
であるという問題があった。
本発明は、上記問題点に鑑み、測定が容易であり且つ精
度も高い三次元磁界ベクトル測定素子を提供することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明による
三次元磁界ベクトル測定素子は、三対の対面するホール
素子をその各面が六面体の各面と一致するようにして配
置し、各対において二つのホール素子による測定値の平
均値を求めるようにすることにより、同一地点における
三次元の磁界成分の同時測定を可能にすると共に、ホー
ル素子という誘導起電力を利用しない同一種の素子から
構成されることにより組み合わせによる誤差が生じない
ようにしたものである。
以下、上記六面体が立方体であるとして本発明を説明す
る。
立方体の平行な二つの面に配置された二つのホール素子
を一対として、その面の三組の法線方向をx、y、z方
向、二つの面の間隔をa、立方体の中心をX、そして一
つのホール素子を大きさl(−辺の長さ)の正方形とす
る。説明を容易にするためにX方向についてのみ述べる
。ホール素子の大きさlが十分に小さく、ホール素子そ
のものの誤差がないものとすれば、各ホール素子の位置
この測定値の平均値〈Hヨ)は、 となり、aが小さいとして展開し、4次以上の高次の項
を無視すれば、 となる、このことにより、平均値〈H8〉は中心核誤差
はaを選ぶことにより測定誤差にまで小さくすることが
でき、実際に中心位置Xにホール素子が存在しなくても
測定が可能となる。
次に本発明による素子がもつ誤差とホール素子の誤差と
の関係について説明する。
ホール素子の大きさlが立方体の大きさa (−辺の長
さ)より小さいが決して無視できない場合、はホール素
子を垂直に貫く磁界成分のホール素子の面積における平
均値であるから、次のようになる。
又、空気中のある領域においては、rotπ−0゜di
vH=oが成り立つから、rot rot H−gra
ddiv H−” Hにより あり、ホール素子のもつ誤差である。従って、本発明の
測定の原理式Tl)に式(3)のホール素子の測定イ直
を用いれば、 ==H1に)fΔH である、ここで、立方体の大きさaが最小値即ち素子の
大きさlと等しいとすると、ホール素子そのものの誤差
ΔH1と本発明による誤差ΔHとはΔHHzΔH1 と2倍程度になることがわかる。実用的には、二つの面
の間隔aをもつ測定素子の誤差は、空間分解能という観
点から眺めれば理解しやすい、即ち、よく知られている
ように一辺の長さがlの正方形のボール素子を用いる測
定ではlより小さい範囲で変動する磁極等を測定するこ
とはできない、このことと同じように、本発明の測定素
子では、−辺の長さがaの立方体であるため、各方向に
ついてもaより小さい範囲で変動する磁界を測定するこ
とはできない。
ところで、立方体面上に組み上げた三次元素子の誤差と
して、以上述べた考え方をするよりはむしろ、各ホール
素子の測定誤差は測定洩れとして現われるから、測定洩
れがいかに少ないかという考え方をするのがより実用的
である。洩れの度合ずれを用いるのが便利である。従っ
て、本発明の実用的な誤差の値として、ガウスの定理に
各面での磁界を一定とした条件を加えて得られるを採用
する。これは、誤差がどれ程生じているがを各測定点で
知ることができるものである。また、誤差の割合(δ、
)としては、 tll を採用する。
ただし、 である。
〔実施例〕
以下、図示した一実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。
第1図は本発明による三次元磁界ベクトル測定素子の分
解斜視図であって、これは−辺の長さがl amの六面
体である素子支持体7の各面に三対の正方形状のホール
素子1,4;2,5;3.6を貼り合わせ、更にそのう
ちの一個のホール素子4に支持棒8の端面を貼り合わせ
たものである。素子支持体7の形状は立方体に近いが、
必ずしも各面が90°をなすとは限らないので、支持体
8の軸方向をZ方向とし、一定の磁界HoO中で二つの
ホール素子2.5によって得られた磁界の値H3とH6
が等しくなる方向をX方向とし、更に決定されたX方向
、2方向とに垂直な方向から同一磁界Heを与えてホー
ル素子3.6から磁界の値H。
及びH4を得、更に2方向にも一定磁界H6を与えた時
にホール素子4.1により測定された磁界の値をH,、
H,とした、又、較正定数c、。
CI 、C2、Ca 、 Cs 、Caを)1.   
 H。
Ho     H。
H,Ho として求め、測定に際し、直角座標系(x、y。
2)における磁界の各成分H,,H,,H,は、各ホー
ル素子1,2,3,4,5.6の出力値H+ 、Hz 
、Hx 、H4、Hs 、Ha がらHll  =  
  (Hz  +Hs  )  /CzHy  =  
 (Hs  / Cs  + Hh  / Ch  )
Hg  ”   (H,/ Cm  + Hs  / 
C+  )とすることによって得られた。較正常数01
〜C6の値は、素子支持体7の立方体としての精度と個
々の素子の出力精度とに依存する量であるが、通常の工
作精度の立方体としての素子支持体と精度の調整された
素子を使用する限り、極めて1に近い量である。
次に、この三次元磁界ベクトル測定素子を用いて第2図
に示した円筒形磁石9の上面から約5鶴上方の平面上の
磁界の各成分を測定した。三次元磁界ベクトル測定素子
を構成するホール素子が一辺の長さが1鶴の正方形のも
のであったため、該測定素子の空間分解能は1鶴コとな
る。測定結果によれば、測定中の誤差δ、は全て所望の
誤差1%に入るものであった。測定結果を三次元グラフ
インク化して、磁界の各成分H,及びH8を夫々第3図
及び第4図に示す、尚、成分H8の表示は省略した。
かくして、本発明による測定素子は、三対の対面するホ
ール素子をその各面が六面体の各面と一致するように配
置し、各対のホール素子による測定値の平均値を求める
ようにしているので、同一地点における三次元の磁界成
分の同時測定が可能である。従って、測定に時間を要せ
ず且つ測定時間差による誤差発生の心配もないので、測
定が容易であり且つ精度も高い。又、ホール素子という
誘導起電力を利用しない同一種の素子から構成されてい
るので、測定素子の組み合わせによる誤差発生の心配が
ない、従って、測定精度が一層向上する。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明による三次元磁界ベクトル測定素子
によれば、測定が容易であり、且つ精度も高いという実
用上重要な利点を有している。特に、同一地点における
三次元の磁界成分の同時測定が可能であることから、今
後増々必要性が増す磁石製品の表面磁束密度の解析及び
評価、多極異形磁石製造用の磁場中射出成形用金型での
磁界分布(磁気粒子配向性)の解析及び磁気回路におけ
る漏洩磁界の検査等に非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による三次元磁界ベクトル測定素子の一
実施例の分解斜視図、第2図は測定対象である円筒形磁
石の斜視図、第3図及び第4図は夫々第2図における磁
界の各成分H7及びHlの測定結果を三次元グラフィッ
ク化して示す図である。 1.2,3.4,5.6・・・・ホール素子、7・・・
・素子支持体、8・・・・支持棒、9・・・・円筒形磁
石。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 三対の対面するホール素子をその各面が六面体の各面と
    一致するようにして配置されてなる三次元磁界ベクトル
    測定素子。
JP61307345A 1986-12-23 1986-12-23 三次元磁界ベクトル測定素子 Pending JPS63158477A (ja)

Priority Applications (1)

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JP61307345A JPS63158477A (ja) 1986-12-23 1986-12-23 三次元磁界ベクトル測定素子

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JP61307345A JPS63158477A (ja) 1986-12-23 1986-12-23 三次元磁界ベクトル測定素子

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JPS63158477A true JPS63158477A (ja) 1988-07-01

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ID=17967995

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JP61307345A Pending JPS63158477A (ja) 1986-12-23 1986-12-23 三次元磁界ベクトル測定素子

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