(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エプスタイン測定枠にセットされた短冊状試験片のそれぞれの一端に取り付けるとともに荷重を測定する荷重計と、それぞれの試験片の他の一端にその作用点を取り付けて張力を付加する張力付加レバーと、この張力付加レバーの力点に力を加える張力調節用ハンドルとを備えており、前記荷重計の固定側と前記張力付加レバーの支点はいずれも装置本体に固定されていることを特徴とする磁気測定用張力付加装置。
【請求項２】
上側試験片と下側試験片の上下方向の位置決めをするために本体にそれぞれ設けられた基準面と、下側試験片を下から前記基準面に押さえつけて掴む下側試験片掴み冶具と、上側試験片を上から前記基準面に押さえつけて掴む上側試験片掴み冶具を備えている請求項１記載の磁気測定用張力付加装置。
【請求項３】
個々の試験片に対応する張力付加レバー、張力付加レバーの支点を固定する支点固定冶具、下側試験片掴み冶具、および上側試験片掴み冶具が、その試験片と直交する試験片の長手方向に沿ってスライド可能に設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気測定用張力付加装置。
【請求項４】
エプスタイン枠を載せる装置外枠、張力付加レバー、支点固定冶具、及び試料掴み冶具が非磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の磁気測定用張力付加装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、張力付加状態で使用される磁性材料の実装特性評価に用いることが可能な磁気測定用張力付加装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気機器の高性能化に伴い、磁性材料に求められる特性は益々厳しくなっている。その特性評価は、一般に行われている出荷直前の素材特性評価はもとより、実使用条件に則した形での評価方法が求められるようになってきた。
【０００３】
すなわち、電気機器の構成部材は、様々な加工成形を経て組み込まれる。この時、材料に張力が付加される場合も少なくない。材料の磁気特性は応力によって大きく変化する場合があるため、機器性能の向上を目指すには、素材の磁気特性評価のみならず、実際に使用されている応力状態での磁気特性評価も行なう必要がある。
【０００４】
従来より磁気特性（透磁率、ヒステリシスループ、鉄損等）の張力依存性を調査する場合、短冊状試験片を長手方向に引張り、これを単板磁気測定装置で測定する方法が行われてきた。張力付加方法は、一般的に図２に示すようなハンドル付きスライダーが利用される。このような例は、例えば実開昭６１−６０１８０号公報等に見られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
単板磁気測定装置は、試験片両端の磁極から発生する反磁界の影響を軽減するため、図３に示すように、通常は継鉄（ヨーク）１２と呼ばれる部品を使って磁極の生じない閉じた磁気回路（閉磁路）を形成する。この継鉄は測定試験片と材質が異なるために、閉磁路にかかる磁界および中を貫く磁束は一様ではない。そこで単板測定装置では、試験片を磁化する励磁コイル１３と磁束を計測する検出コイル１４に加えて、試験片近傍に磁界測定コイル１５を巻いて、そこにかかる磁界を実測する必要がある。
【０００６】
このため単板測定枠のコイル構成や計測回路は、励磁コイルと検出コイルのみで構成されるエプスタイン試験枠図４に比べて複雑であり、装置の取り扱いには比較的高度な技術が要求される。
【０００７】
一方、張力付加方法について考えると、現在行われているハンドル付きスライダーでは大きな張力を付加するには不向きである。実際、降伏応力に近い張力下で使用される材料の磁気特性を問題とする場合もあり、このような状況を従来の引張機構で実現するには装置が大型化してしまい、作業効率が低下する。
【０００８】
図２に示すようなハンドル付きスライダーは、ハンドル回転によるトルクが掴み部に伝わりやすく、このため試験片がねじれやすいという問題があった。また荷重が高くなるにつれハンドルの回転が固くなるため、張力を微調整するのは困難であった。
【０００９】
このような状況に対して、この発明は十分大きな張力まで精度良く安定して付加することができる、コンパクトかつ取り扱い容易な磁気測定用張力付加装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、次の発明により解決される。その発明は、エプスタイン測定枠にセットされた短冊状試験片のそれぞれの一端に取り付けるとともに荷重を測定する荷重計と、それぞれの試験片の他の一端にその作用点を取り付けて張力を付加する張力付加レバーと、この張力付加レバーの力点に力を加える張力調節用ハンドルとを備えており、前記荷重計の固定側と前記張力付加レバーの支点はいずれも装置本体に固定されていることを特徴とする磁気測定用張力付加装置である。
【００１１】
この発明は、試料に張力を加えるためにテコの原理を応用している。テコを利用して、支点に対して力点と作用点の長さ比を大きくすることにより、小さな力でネジを締め付けるだけで、サンプルに大きな張力を付加することができる。このような機構を用いることで、重りをかけて材料を引っ張る方法（重垂式）のように装置が大がかりになることもなく、また重垂の扱い等の安全上の問題も解決できる。
【００１２】
なお、この発明においては、上記の個々の構成要素の間に、適宜リンク機構等を設置して、力を伝達してもよく、発明の効果が損なわれることはない。また、試験片への取り付けに当たっては、試験片を掴むためのチャックや掴み治具等の治具を用いることは言うまでもない。
【００１３】
この発明はさらに、上側試験片と下側試験片の上下方向の位置決めをするために本体にそれぞれ設けられた基準面と、下側試験片を下から前記基準面に押さえつけて掴む下側試験片掴み冶具と、上側試験片を上から前記基準面に押さえつけて掴む上側試験片掴み冶具を備えている磁気測定用張力付加装置とすることもできる。
【００１４】
この発明は、エプスタイン法の測定における上側と下側の試験片に対して、それぞれ基準面を設けることにより、試験片の上下方向の位置決めを行う。上側と下側の試験片掴み冶具により試験片を基準面に押しつけて上下方向に固定することにより、張力が付加されても上側と下側の試験片が離れることが無く、接触状態が維持できる。このように、試験片の交差部を密着させることにより磁束漏れを防止することが出来る。
【００１５】
さらにこの発明は、個々の試験片に対応する張力付加レバー、張力付加レバーの支点を固定する支点固定冶具、下側試験片掴み冶具、および上側試験片掴み冶具が、その試験片と直交する試験片の長手方向に沿ってスライド可能に設置されていることを特徴とする磁気測定用張力付加装置とすることもできる。
前述の装置構成要素が試験片の長手方向に沿ってスライド可能に設置されている。このように、治具等をスライドさせることにより、直交する試験片の脱着を簡便化することが可能となる。なお、これらのレバーおよび治具類を連結するリンク機構等の部品も、治具類のスライドに伴い同じ方向に移動することになる。
【００１６】
この発明ではさらに、エプスタイン枠を載せる装置外枠、張力付加レバー、支点固定冶具、及び試料掴み冶具が非磁性材料で構成されていることを特徴とする磁気測定用張力付加装置とすることもできる。
【００１７】
この発明は、装置の構成要素を非磁性材料としているので、磁気測定への影響を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施に当たっては、装置として、図４に示すように試験片のみで閉磁路が形成されるエプスタイン形式の測定方法を採用することができる。エプスタイン測定では、閉磁路内の磁界および発生する磁束が均一であるとみなして、回路構成を比較的シンプルに設計できる。
【００１９】
それぞれの試験片の一端には荷重計を取り付ける。これよって荷重をモニターしながら所定の張力を付加することができる。
張力付加方法は、テコの原理に基づいた冶具を利用することにより、微小な力で大きな張力を付加することが可能となる。
【００２０】
図５にその仕組みを示す。張力付加レバー５の動きは、力点を張力調整ハンドル８をまわして押すことにより、微調整することが可能である。
【００２１】
さらにサンプルに対し、平行な応力として伝わるように、レバーと試験片の掴み治具の間に可動ジョイントを使用することもできる。この可動ジョイント枠にスムーズに出し入れ出来るよう、可動ジョイントを外側に倒せるようにするとよい。試験片掴み冶具９、１０と張力付加レバーの接続は可動式ジョイント６を用い、試験片への張力が水平にかかるように、即ち平行な応力として伝わるようにしてある。
【００２２】
また、装置製作のポイントは、小さな力で大きな荷重を簡単にかけられること、作業台上に設置出来るコンパクトサイズにすることである。そこで、張力付加レバーは、図６に示すように、エプスタイン枠にセットした４つの試験片を含む平面と垂直となるよう配置する。これによって装置全体をコンパクトな構造に収めることができる。
【００２３】
一方、磁気測定においては、試験片交叉部が隙間なく接触することが肝要である。試験片交叉部が接触不十分であると、そこから磁束が漏洩して測定精度が低下する。そこで図７に示すように、交叉部の基準高さを設定して、下側試験片を籠型掴み冶具９により固定ネジ１６を締め付けて試料を下から基準高さに持ち上げ、上側試験片はコの字型掴み冶具１０により、固定ネジ１６を締め付けて試料を上から基準高さまで押さえつける機構とする。この機構によれば、試験片の板厚によらず交叉部の接触を確実にして磁気測定を精度良く行うことができる。
【００２４】
試験片の脱着を容易にすることは、作業効率を高める上で重要な課題である。図８は、「試験片」と図示された試験片を装着するにあたり、この試験片に対応する対応する張力付加レバー５、可動式ジョイント６、支点固定冶具７、及び掴み冶具９あるいは１０を、一体として図面で左側にスライドした状態を示すものである。図８に示すように、張力付加レバー５、可動式ジョイント６、支点固定冶具７、及び掴み冶具９、１０が対象試験片と直交する試験片の長手方向にスライドして、試験片脱着を容易に実行可能とする。
【００２５】
装置の材料としては、エプスタイン枠を載せる装置外枠、張力付加レバー、支点固定冶具、及び試料掴み冶具が非磁性材料で構成することが好ましい。例えば、磁気測定に影響を及ぼさない非磁性のステンレス鋼その他の材料を使用することができる。
【００２６】
【実施例】
板厚１．０ｍｍの鋼板（降伏強度約３００Ｎ／ｍｍ２）を幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの寸法に切り出して、張力付加装置に組み込まれた１０ｃｍエプスタイン枠の各辺に１枚ずつセットした。エプスタイン枠には励磁用コイルが２４０ターン、検出用コイルが４００ターン巻かれている。
【００２７】
この枠の端子を直流磁気測定装置に接続して、試験片を一旦消磁後、８００Ａ／ｍまでの初磁化曲線を測定し、そこから最大透磁率を算出した。張力付加は各設定張力ごと４つの試験片が均等になるようそれぞれ荷重計をモニターしながら調整した。張力は材料の降伏強度とほぼ等しい３００Ｎ／ｍｍ２（荷重にして３０００Ｎ）まで付加した。図９に装置構成を、図１０に試験片の磁気特性（最大透磁率）の張力依存性を示す。
【００２８】
図１０より、張力数十Ｎ／ｍｍ２付近で最大透磁率が極大となる様子、また材料の降伏点付近での最大透磁率の変化を詳細に観察することができる。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の装置を用いれば、荷重計をモニターしながら数Ｎ／ｍｍ２から数百Ｎ／ｍｍ２の広い範囲で容易に張力付加することが可能であり、エプスタイン枠を磁気測定装置に接続して張力付加時の磁気特性を詳細に測定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】張力付加装置の外観を示す図。
【図２】従来技術による張力付加機構を示す図。
【図３】単板測定の磁束の流れを示す図。
【図４】エプスタイン測定の磁束の流れを示す図。
【図５】テコの原理を利用した張力付加機構を示す図。
【図６】張力付加レバーの配置を示す図。
【図７】試験片掴み冶具を示す図。    （ａ）下側試料掴み部    （ｂ）上側試料掴み部
【図８】治具類の水平移動機構を示す図。
【図９】磁気測定の装置構成を示す図。
【図１０】鋼板磁気特性の張力依存性を示す図。
【符号の説明】
１エプスタイン試験枠（励磁コイル・検出コイル含む）
２試験片（下側）
３試験片（上側）
４荷重計
５張力付加レバー
６可動式ジョイント
７支点固定冶具
８張力調整ハンドル
９下側試験片掴み冶具
１０  上側試験片掴み冶具
１１  装置土台、外装
１２  継鉄（ヨーク）
１３  励磁コイル
１４  検出コイル
１５  磁界測定コイル
１６  試験片固定ネジ
１７  張力付加ハンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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