(57)【要約】【課題】簡易な構造で、種々の方向から応力が作用して変形が生じた回転状態での磁気特性を測定することができる磁気特性測定装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】試料が載置される表面に平行な方向に回転可能なステージ１１０と、ステージ１１０の表面に平行な成分を含む磁界を発生する磁界発生手段１３１と、ステージ１１０に載置された試料１５０に、ステージ１１０の回転に付随して当該試料１５０の表面に平行な成分を含む応力を印加する応力印加手段１２０と、試料１５０の磁気特性を検出する検出手段１４１と、が含まれている。【選択図】図１
2015200577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置される表面に平行な方向に回転可能なステージと、
前記ステージの表面に平行な成分を含む磁界を発生する磁界発生手段と、
前記ステージに載置された試料に、前記ステージの回転に付随して当該試料の表面に平行な成分を含む応力を印加する応力印加手段と、
前記試料の磁気特性を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする磁気特性測定装置。
【請求項２】
前記応力印加手段は、
前記試料上に取り付けられる錘と、
前記錘に作用する遠心力を引張応力として前記試料に伝達する媒体と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気特性測定装置。
【請求項３】
前記応力印加手段は、
前記試料上に取り付けられる錘と、
前記錘に作用する遠心力を圧縮応力として前記試料に伝達する媒体と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気特性測定装置。
【請求項４】
前記磁界発生手段は、直流磁界を発生する励磁コイルを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気特性測定装置。
【請求項５】
前記磁界発生手段は、交番磁界を発生する励磁コイルを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気特性測定装置。
【請求項６】
前記ステージの回転周波数を変化させつつ、前記交番磁界の周波数を、前記回転周波数と測定周波数との和が一定となるように調整する制御手段を有することを特徴とする請求項５に記載の磁気特性測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の磁気特性測定装置を制御する方法であって、
前記ステージを回転させる工程と、
前記磁界発生手段から交番磁界を発生させる工程と、
前記ステージの回転周波数を変化させつつ、前記交番磁界の周波数を、前記回転周波数と測定周波数との和が一定となるように調整する工程と、
を有することを特徴とする磁気特性測定装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気特性測定装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の電気機器において、磁気エネルギを効率よく利用することができる材料、つまり、磁束密度を高めて磁界強度を強めることができる材料として、大きな透磁率をもつ電磁鋼板が使用されている。電磁鋼板はケイ素鋼板とよばれることもある。電磁鋼板は、例えば、磁気エネルギを介して電気エネルギと機械エネルギとを相互に変換する発電機及び電動機（モータ）の電磁コイルのコア（鉄心）に使用されている。電磁鋼板は、例えば、磁気エネルギを介して直流から交流への電力変換を行うインバータ、及び磁気エネルギを介して交流の電圧変換を行う変圧器にも使用されている。
【０００３】
電磁鋼板は磁性材料であるため、外部磁界に応答して磁気ヒステリシス特性を示す。従って、外部磁界との相互作用に際してエネルギ損失（ヒステリシス損）が生じる。つまり、電磁鋼板の磁気特性が、電磁エネルギの変換効率に著しく影響を及ぼす。よって、電磁鋼板を用いた電気機器の性能の改善においては、電磁鋼板の磁気特性を詳細に把握することが重要である。
【０００４】
電磁鋼板の磁気特性を測定する方法の一つに単軸磁気特性測定法がある。単軸磁気特性測定法によれば、基本的な磁気特性が容易に得られる。しかし、実際の電気機器内では多方向から様々な強度の磁界が作用しているため、現実に即した磁気特性を得ることができない。
【０００５】
電磁鋼板の磁気特性を測定する方法の他の一つにベクトル磁気特性測定法がある。ベクトル磁気特性測定法によれば、磁界の方向及び強度、並びに、磁束密度の方向及び強度を個別に観測できる。このため、多様な磁界に対する磁気特性（ベクトル磁気特性）を得ることができる。
【０００６】
実際の電気機器内においては、電磁鋼板に多様な磁界のみならず応力も作用する。このため、応力が作用した状態でのベクトル磁気特性を測定する技術が期待されている。しかしながら、従来のベクトル磁気特性測定法では、簡易な構造で、種々の方向から応力が作用して変形が生じた回転状態での磁気特性を測定することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２０２９７４号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、簡易な構造で、種々の方向から応力が作用して変形が生じた回転状態での磁気特性を測定することができる磁気特性測定装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
磁気特性測定装置の一態様には、試料が載置される表面に平行な方向に回転可能なステージと、前記ステージの表面に平行な成分を含む磁界を発生する磁界発生手段と、前記ステージに載置された試料に、前記ステージの回転に付随して当該試料の表面に平行な成分を含む応力を印加する応力印加手段と、前記試料の磁気特性を検出する検出手段と、が含まれている。
【００１０】
磁気特性測定装置の制御方法の一態様では、前記磁界発生手段に交番磁界を発生する励磁コイルが含まれた上記の磁気特性測定装置の制御に際して、前記ステージを回転させ、前記磁界発生手段から交番磁界を発生させ、前記ステージの回転周波数を変化させつつ、前記交番磁界の周波数を、前記回転周波数と測定周波数との和が一定となるように調整する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の磁気特性測定装置等によれば、回転可能なステージ及び錘等が含まれているため、簡易な構造で、種々の方向から応力が作用して変形が生じた回転状態での磁気特性を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。
【図２】荷重と応力又は変形量との関係を示すグラフである。
【図３】第２の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。
【図４】第３の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る磁気特性測定装置の制御方法の例を示すフローチャートである。
【図６Ａ】第４の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図（上面図）である。
【図６Ｂ】第４の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図（ステージの内部を示す図）である。
【図６Ｃ】図６Ａ及び図６Ｂ中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図６Ｄ】図６Ａ及び図６Ｂ中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。
【図８】第６の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００１５】
第１の実施形態に係る磁気特性測定装置１００には、図１に示すように、試料１５０、例えば円板試料が載置されるステージ１１０が含まれている。ステージ１１０は、試料１５０が載置される表面に平行な方向に回転可能である。磁気特性測定装置１００には、ステージ１１０の表面に平行な成分を含む磁界を発生する励磁コイル１３１が含まれている。試料１５０の中央に、例えば１巻のコイル１４１が固定されている。コイル１４１の一部は試料１５０の上面上にあり、他の一部は下面上にあり、他の一部は試料１５０を貫通している。コイル１４１の２端点はそれぞれ信号線１４３に接続されており、信号線１４３の他端はステージ１１０の側面に設けられた摺動接点１１１に接続されている。試料１５０上にステージ１１０の回転に付随して試料１５０の表面に平行な成分を含む応力を印加する錘１２０が媒体１２１により取り付けられる。錘１２０は複数に、例えば８つに分割されている。媒体１２１は、錘１２０に作用する遠心力を引張応力として試料１５０に伝達する。
【００１６】
磁気特性測定装置１００を用いて試料１５０の磁気特性を測定する場合、励磁コイル１３１により試料１５０に直流磁界を印加しながら、ステージ１１０を回転させる。この結果、コイル１４１を貫通する磁界がステージ１１０の回転に伴って変化し、コイル１４１が試料１５０の磁気特性に応じた電圧（起電力）を生じさせる。この電圧は２つの摺動接点１１１に接続された検出装置、例えば電圧計により検出することができる。この電圧を用いた演算を行うことにより、磁束密度を求めることができる。このとき、コイル１４１に作用する磁界はステージ１１０の回転速度（回転数／秒）と等しい周波数（Ｈｚ）で変化する。従って、ステージ１１０の回転速度（回転数／秒）で回転する電気機器に用いられる場合の単軸磁気特性を得ることができる。
【００１７】
また、ステージ１１０の回転に伴って錘１２０に遠心力が作用し、これを媒体１２１が試料１５０に径方向に作用する引張応力として伝達する。従って、試料１５０が実際にモータ等に用いられて引張応力が作用するような条件下での単軸磁気特性を得ることが可能である。
【００１８】
ステージ１１０の材料は非磁性かつ絶縁性であることが好ましい。錘１２０の材料も非磁性かつ絶縁性であることが好ましい。これらが磁性を帯びていると、コイル１４１で発生する電流にこれらの影響が及ぶことがある。これらが導電性を帯びていると、渦電流が発生し、コイル１４１で発生する電流にこの渦電流の影響が及ぶことがある。ステージ１１０及び錘１２０の材料としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）等の樹脂、及びアルミナ等のセラミックが挙げられる。また、媒体１２１の材料は、硬化収縮が小さく、かつ、硬化後の硬度が高い材料であることが好ましい。つまり、硬化に伴う収縮応力が小さく、弾性変形しにくい材料が好ましい。媒体１２１の材料としては、２液混合型エポキシ接着剤等の樹脂接着剤が挙げられる。試料１５０のステージ１１０への固定には、硬化収縮が小さく、かつ、硬化後の硬度が低い材料を用いることが好ましい。つまり、硬化に伴う収縮応力が小さく、弾性変形しやすい材料を用いることが好ましい。これは、引張応力の作用により試料１５０が変形しなければ、応力及び変形に伴う磁気特性の変化を測定することができないからである。試料１５０が変形可能な範囲で、上方から試料１５０をステージ１１０に押さえつけてもよい。例えば、ステージ１１０を覆う蓋の内部に試料１５０を押さえつける部材を設けてもよい。励磁コイル１３１としては、例えば市販の２極単相誘導モータから回転子を取り出して得られる固定子を用いることができる。
【００１９】
なお、錘１２０が試料１５０の全周にわたって取り付けられる必要はなく、一部分のみに設けられてもよい。つまり、ある特定の方向に応力が作用した場合の単軸磁気特性を測定しようとするときは、当該方向に応力が作用するように一部分のみに錘１２０を取り付けてもよい。
【００２０】
ここで、回転に伴って試料に作用する引張応力について説明する。図２は、荷重と応力又は変形量との関係を示すグラフである。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ、直径が５０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、質量が７．５ｇの円板試料１５０における錘による荷重と応力、変形量との関係を示している。図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、それぞれ、直径が８０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、質量が１９．２ｇの円板試料１５０における錘による荷重と応力、変形量との関係を示している。図２（ｅ）及び図２（ｆ）は、それぞれ、直径が１００ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、質量が３０ｇの円板試料１５０における錘による荷重と応力、変形量との関係を示している。
【００２１】
ここでは、円板試料１５０のヤング率を２．０×１０5Ｎ／ｍ2とした。図２（ａ）、図２（ｃ）及び図２（ｅ）に示すように、ある回転速度（周波数）での磁気特性を測定しようとする場合に、荷重を調整することで試料１５０に作用する引張応力を連続的に調整することができる。また、図２（ｂ）、図２（ｄ）及び図２（ｆ）に示すように、試料１５０の変形量は１ｍｍ未満と非常に小さい。このため、励磁コイル１３１として、上記のような固定子を用いる場合でも、変形に伴う接触等の問題は生じない。
【００２２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。図３（ａ）は上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００２３】
第２の実施形態に係る磁気特性測定装置２００には、図３に示すように、第１の実施形態と同様に、コイル１４１等が含まれている。更に、試料１５０の中央に、例えば１巻のコイル２４２がコイル１４１と直交するようにして固定されている。コイル２４２の一部は試料１５０の上面上にあり、他の一部は下面上にあり、他の一部は試料１５０を貫通している。試料１５０の上面上では、コイル２４２がコイル１４１と交差しているが、互いに絶縁されている。コイル２４２の２端点はそれぞれ信号線２４４に接続されており、信号線２４４の他端はステージ１１０の側面に設けられた摺動接点２１２に接続されている。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２４】
第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様に、実際にモータ等に用いられて引張応力が作用するような条件下での単軸磁気特性を得ることができる。第２の実施形態によれば、１回の測定で互いに直交する２方向の単軸磁気特性を得ることができる。
【００２５】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態において直流磁界に代えて交番磁界を印加してもよい。また、第１の実施形態及び第２の実施形態において、試料１５０に作用している磁界も測定することが好ましい。
【００２６】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００２７】
第３の実施形態に係る磁気特性測定装置３００には、図４に示すように、第２の実施形態と同様に、コイル１４１及びコイル２４２等が含まれている。磁気特性測定装置３００には、更に、ステージ１１０の表面に平行で、かつ励磁コイル１３１が発生する磁界に直交する成分を含む磁界を発生する励磁コイル３３２が含まれている。他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００２８】
磁気特性測定装置３００を用いて試料１５０の磁気特性を測定する場合、励磁コイル１３１及び励磁コイル３３２により試料１５０に、互いに直交し、同じ周波数で変化し位相が相違する交番磁界を印加しながら、ステージ１１０を回転させる。この結果、コイル１４１及びコイル２４２を貫通する磁界がステージ１１０の回転及び交番磁界の強度の変化に伴って変化し、コイル１４１及びコイル２４２が試料１５０の磁気特性に応じた電圧（起電力）を生じさせる。この電圧は２つの摺動接点１１１に接続された検出装置及び２つの摺動接点２１２に接続された検出装置により検出することができる。この電圧を用いた演算を行うことにより、磁束密度を求めることができる。交番磁界は交流電流によって発生させることができる。
【００２９】
第３の実施形態では、コイル１４１に作用する磁界及びコイル２４２に作用する磁界は、交番磁界の周波数からステージ１１０の回転速度（回転数／秒）を減じて得られる差と等しい周波数（Ｈｚ）で変化する。従って、この差と等しい周波数で回転する電気機器に用いられる場合で、実際にモータ等に用いられて引張応力が作用するような条件下での回転磁気特性を得ることができる。
【００３０】
ここで、磁気特性測定装置３００の制御方法の例について説明する。図５は、磁気特性測定装置３００の制御方法の例を示すフローチャートである。この制御方法は、例えばステージ１１０の回転速度（回転周波数）及び励磁コイル１３１に電流を供給する交流電源を制御するコンピュータ等の制御器を用いて実行することができる。
【００３１】
この制御方法では、試料１５０の磁気特性を測定しようとする環境の周波数、すなわち測定周波数ｆ＿１（Ｈｚ）を設定し（ステップＳ１）、また、試料１５０に作用させる応力を設定する（ステップＳ２）。次いで、試料１５０に作用させる応力から、当該応力を発生させるために必要な回転の周波数（回転速度）ｆ＿２（Ｈｚ）を算出する（ステップＳ３）。そして、測定周波数ｆ＿１及び回転周波数ｆ＿２を足し合わせて、励磁コイル１３１及び励磁コイル３３２が発生する交番磁界の周波数ｆ＿３（Ｈｚ）を算出する（ステップＳ４）。その後、周波数ｆ＿３（Ｈｚ）の交流電流により交番磁界を発生させ（ステップＳ５）、ステージ１１０を周波数ｆ＿２で回転させる（ステップＳ６）。続いて、交番磁界の周波数がｆ＿３（Ｈｚ）となっていることを確認し（ステップＳ７）、回転周波数がｆ＿２（Ｈｚ）となっていることを確認し（ステップＳ８）、磁気特性を測定する（ステップＳ９）。つまり、摺動接点１１１及び摺動接点２１２からの出力を検出する。
【００３２】
このようにして、磁気特性測定装置３００を用いた回転磁気特性の測定を行うことができる。なお、試料１５０に作用している磁界も測定することが好ましい。
【００３３】
ステップＳ２において設定する応力を固定せずに、時間変化を伴うものとしてもよい。この場合、回転周波数ｆ＿２及び交番磁界の周波数ｆ＿３も時間の経過に伴って変化させれば、測定周波数ｆ＿１を一定とすることができる。つまり、回転周波数ｆ＿２を変化させつつ、交番磁界の周波数ｆ＿３を、回転周波数ｆ＿２と測定周波数ｆ＿１との和が一定となるように調整すれば、測定周波数ｆ＿１を一定とすることができる。ステップＳ２において設定する応力を固定する場合は、例えば、定常状態での回転磁気特性を測定することができる。ステップＳ２において設定する応力を時間の経過に伴って変化させる場合は、例えば、モータの加速中等の過渡状態での回転磁気特性を得ることができる。つまり、所定の測定周波数における任意の応力に対する静的な回転磁気特性のみならず、所定の測定周波数において回転周波数を連続的に変化させることで、応力の変化に対する動的な回転磁気特性の変化を連続的に測定することもできる。
【００３４】
上述のように、試料１５０に作用する応力の大きさは回転速度及び錘１２０による荷重から算術的に求めることができる。その一方で、実際に測定を行う場合には、応力の若干の変動は避けられない。このため、例えば、試料１５０に径方向の歪を検出する歪ゲージを取り付け、この歪ゲージから得られる歪の大きさに基づいて、測定中に試料１５０に作用している応力を求めてもよい。そして、この応力に基づいて回転速度を調整することが好ましい。更に、回転速度の調整に付随して、測定周波数が一定に維持されるように、交番磁界の周波数も調整することが好ましい。
【００３５】
磁気特性測定装置３００を用いて試料１５０の磁気特性を測定する場合に、ステージ１１０を回転させなくてもよい。この場合、励磁コイル１３１及び励磁コイル３３２により試料１５０に、互いに直交し、同じ周波数で変化し位相が相違する交番磁界を印加すれば、試料１５０に応力が作用しない状態での回転磁気特性を得ることができる。この応力が作用しない状態での回転磁気特性は、例えば参照用に用いることができる。この応力が作用しない状態での回転磁気特性は、錘１２０が取り付けられた状態でも測定することができる。
【００３６】
なお、一組の励磁コイル１３１のみを用いて交番磁界を試料１５０に印加させても、単軸磁気特性の測定を行うことができる。
【００３７】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図６Ａ〜図６Ｄは、第４の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。図６Ａは上面図であり、図６Ｂはステージの内部を示す図であり、図６Ｃは図６Ａ及び図６Ｂ中のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図６Ｄは図６Ａ及び図６Ｂ中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００３８】
第４の実施形態に係る磁気特性測定装置４００には、図６Ａ〜図６Ｄに示すように、試料４５０、例えば円板試料が載置されるステージ４１０が含まれている。ステージ４１０は、試料４５０が載置される表面に平行な方向に回転可能である。磁気特性測定装置４００には、ステージ４１０の表面に平行な成分を含む磁界を発生する励磁コイル４３１が含まれている。試料４５０の中央に、例えば１巻のコイル４４１が固定されている。更に、試料４５０の中央に、例えば１巻のコイル４４２がコイル４４１と直交するようにして固定されている。コイル４４１の一部は試料４５０の上面上にあり、他の一部は下面上にあり、他の一部は試料４５０を貫通している。コイル４４２の一部は試料４５０の上面上にあり、他の一部は下面上にあり、他の一部は試料４５０を貫通している。コイル４４１の２端点はそれぞれ信号線４４３に接続されており、信号線４４３の他端はステージ４１０の側面に設けられた摺動接点４１１に接続されている。コイル４４２の２端点はそれぞれ信号線４４４に接続されており、信号線４４４の他端はステージ４１０の側面に設けられた摺動接点４１２に接続されている。試料４５０上にステージ４１０の回転に付随して試料４５０の表面に平行な成分を含む応力を印加する錘４２０が媒体４２１により取り付けられる。錘４２０は複数に、例えば８つに分割されている。媒体４２１は、錘４２０に作用する遠心力を引張応力として試料４５０に伝達する。
【００３９】
試料４５０の上方にコイル４４６が設けられ、試料４５０の下方にコイル４４７が設けられている。コイル４４６及びコイル４４７は、例えば樹脂板等の非磁性かつ絶縁性の基材に銅線が複数回巻き付けられて構成されている。コイル４４６の２端点はそれぞれ信号線４４８に接続されており、信号線４４８の他端はステージ４１０の側面に設けられた摺動接点４１３に接続されている。コイル４４７の２端点はそれぞれ信号線４４９に接続されており、信号線４４９の他端はステージ４１０の側面に設けられた摺動接点４１４に接続されている。コイル４４６及びコイル４４７は軸が互いに直交するように配置されている。試料４５０とコイル４４６との間隔は、試料４５０とコイル４４７との間隔は実質的に等しい、コイル４４７は、例えばステージ４１０に埋め込まれている。
【００４０】
磁気特性測定装置４００を用いて試料４５０の磁気特性を測定する場合、励磁コイル４３１により試料４５０に直流磁界を印加しながら、ステージ４１０を回転させる。この結果、コイル４４１及びコイル４４２を貫通する磁界がステージ４１０の回転に伴って変化し、コイル４４１及びコイル４４２が試料４５０の磁気特性に応じた電圧（起電力）を生じさせる。この電圧は２つの摺動接点４１１に接続された検出装置及び２つの摺動接点４１２に接続された検出装置により検出することができる。この電圧を用いた演算を行うことにより、磁束密度を求めることができる。このとき、コイル４４１及びコイル４４２に作用する磁界はステージ４１０の回転速度（回転数／秒）と等しい周波数（Ｈｚ）で変化する。従って、ステージ４１０の回転速度（回転数／秒）で回転する電気機器に用いられる場合の単軸磁気特性を得ることができる。また、コイル４４６及びコイル４４７を貫通する磁界もステージ４１０の回転に伴って変化し、この変化に付随する電圧（起電力）を生じさせる。この電圧は２つの摺動接点４１３に接続された検出装置及び２つの摺動接点４１４に接続された検出装置により検出することができる。つまり、コイル４４６及びコイル４４７を用いて、試料４５０に作用している磁界を検出することができる。
【００４１】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。図７は、第５の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００４２】
第５の実施形態に係る磁気特性測定装置５００には、図７に示すように、第１の実施形態と同様に、コイル１４１等が含まれている。更に、ステージ１１０の外周部に、錘１２０に作用する遠心力を試料１５０に圧縮応力として伝達する媒体として、可動治具５０１及び固定治具５０２が設けられている。すなわち、試料１５０の外縁が、傾斜角度が約４５度のテーパ状に加工され、錘１２０の下面もこれと対応するように傾斜角度が約４５度のテーパ状に加工され、これらの間に嵌合するように環状の可動治具５０１が配置されている。可動治具５０１は試料１５０及び錘１２０に固定されず、試料１５０及び錘１２０からの拘束を受けない。固定治具５０２は、ステージ１１０の回転に伴う可動治具５０１の径外方向への移動を拘束する。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００４３】
可動治具５０１及び固定治具５０２には、例えば樹脂及びセラミック等の非磁性かつ絶縁性で剛性が高い材料が用いられる。
【００４４】
磁気特性測定装置５００を用いて試料１５０の磁気特性を測定する場合、励磁コイル１３１により試料１５０に直流磁界を印加しながら、ステージ１１０を回転させる。この結果、コイル１４１を貫通する磁界がステージ１１０の回転に伴って変化し、コイル１４１が試料１５０の磁気特性に応じた電圧（起電力）を生じさせる。この電圧は２つの摺動接点１１１に接続された検出装置、例えば電圧計により検出することができる。この電圧を用いた演算を行うことにより、磁束密度を求めることができる。このとき、コイル１４１に作用する磁界はステージ１１０の回転速度（回転数／秒）と等しい周波数（Ｈｚ）で変化する。従って、ステージ１１０の回転速度（回転数／秒）で回転する電気機器に用いられる場合の単軸磁気特性を得ることができる。
【００４５】
また、ステージ１１０の回転に伴って錘１２０に遠心力が作用し、錘１２０が可動治具５０１を水平方向（外方向）に押圧する。固定治具５０２が設けられているため、可動治具５０１に作用する応力の向きは下方へと変換され、試料１５０に作用する。そして、試料１５０のテーパ面が上方から応力を受けるため、試料１５０には圧縮応力が作用する。従って、試料１５０が実際にモータ等に用いられて圧縮応力が作用するような条件下での単軸磁気特性を得ることが可能である。この圧縮応力の大きさは、例えば錘１２０に作用する遠心力の８０％程度である。
【００４６】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。図８は、第６の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す図である。図６（ａ）は上面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００４７】
第６の実施形態に係る磁気特性測定装置６００には、図７に示すように、第１の実施形態と同様に、コイル１４１等が含まれている。更に、ステージ１１０の外周部に、錘１２０に作用する遠心力を試料１５０に圧縮応力として伝達する媒体として、応力伝達材６０１及び固定治具６０２が設けられている。固定治具６０２は内側に庇が設けられたような形状を有しており、その内部に弾性変形が可能な応力伝達材６０１が設けられている。固定治具６０２は、ステージ１１０の回転に伴う応力伝達材６０１の径外方向への移動を拘束する。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００４８】
応力伝達材６０１は、例えばシリコーン及びグリース等の弾性変形が可能な流体充填体である。固定治具６０２には、例えば樹脂及びセラミック等の非磁性かつ絶縁性で剛性が高い材料が用いられる。
【００４９】
磁気特性測定装置６００を用いて試料１５０の磁気特性を測定する場合、励磁コイル１３１により試料１５０に直流磁界を印加しながら、ステージ１１０を回転させる。この結果、コイル１４１を貫通する磁界がステージ１１０の回転に伴って変化し、コイル１４１が試料１５０の磁気特性に応じた電圧（起電力）を生じさせる。この電圧は２つの摺動接点１１１に接続された検出装置、例えば電圧計により検出することができる。この電圧を用いた演算を行うことにより、磁束密度を求めることができる。このとき、コイル１４１に作用する磁界はステージ１１０の回転速度（回転数／秒）と等しい周波数（Ｈｚ）で変化する。従って、ステージ１１０の回転速度（回転数／秒）で回転する電気機器に用いられる場合の単軸磁気特性を得ることができる。
【００５０】
また、ステージ１１０の回転に伴って錘１２０に遠心力が作用し、錘１２０が応力伝達材６０１を水平方向（外方向）に押圧する。固定治具６０２が設けられているため、応力伝達材６０１が圧縮され、その反発力が試料１５０にも作用することとなる。この結果、試料１５０に圧縮応力が作用する。従って、試料１５０が実際にモータ等に用いられて圧縮応力が作用するような条件下での単軸磁気特性を得ることが可能である。この圧縮応力の大きさは、例えば錘１２０に作用する遠心力の５０％程度である。
【００５１】
なお、第５の実施形態及び第６の実施形態において直流磁界に代えて交番磁界を印加してもよい。また、第５の実施形態及び第６の実施形態において、試料１５０に作用している磁界も測定することが好ましい。
【００５２】
なお、種々の実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第５、第６の実施形態に、第２の実施形態のように、コイル２４２等が含まれていてもよい。第１、第３、第５、第６の実施形態に、第４の実施形態のように、試料の周囲の磁界の測定に使用できるコイル４４６及びコイル４４７が含まれていてもよい。第１、第４〜第６の実施形態に、第３の実施形態のように、もう一組の励磁コイルが含まれていてもよい。
【００５３】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００５４】
（付記１）
試料が載置される表面に平行な方向に回転可能なステージと、
前記ステージの表面に平行な成分を含む磁界を発生する磁界発生手段と、
前記ステージに載置された試料に、前記ステージの回転に付随して当該試料の表面に平行な成分を含む応力を印加する応力印加手段と、
前記試料の磁気特性を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする磁気特性測定装置。
【００５５】
（付記２）
前記応力印加手段は、
前記試料上に取り付けられる錘と、
前記錘に作用する遠心力を引張応力として前記試料に伝達する媒体と、
を有することを特徴とする付記１に記載の磁気特性測定装置。
【００５６】
（付記３）
前記応力印加手段は、
前記試料上に取り付けられる錘と、
前記錘に作用する遠心力を圧縮応力として前記試料に伝達する媒体と、
を有することを特徴とする付記１に記載の磁気特性測定装置。
【００５７】
（付記４）
前記錘は非磁性かつ絶縁性であることを特徴とする付記２又は３に記載の磁気特性測定装置。
【００５８】
（付記５）
前記ステージは非磁性かつ絶縁性であることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の磁気特性測定装置。
【００５９】
（付記６）
前記磁界発生手段は、直流磁界を発生する励磁コイルを有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の磁気特性測定装置。
【００６０】
（付記７）
前記磁界発生手段は、交番磁界を発生する励磁コイルを有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の磁気特性測定装置。
【００６１】
（付記８）
前記ステージの回転周波数を変化させつつ、前記交番磁界の周波数を、前記回転周波数と測定周波数との和が一定となるように調整する制御手段を有することを特徴とする付記７に記載の磁気特性測定装置。
【００６２】
（付記９）
付記７に記載の磁気特性測定装置を制御する方法であって、
前記ステージを回転させる工程と、
前記磁界発生手段から交番磁界を発生させる工程と、
前記ステージの回転周波数を変化させつつ、前記交番磁界の周波数を、前記回転周波数と測定周波数との和が一定となるように調整する工程と、
を有することを特徴とする磁気特性測定装置の制御方法。
【符号の説明】
【００６３】
１００、２００、３００、４００、５００、６００：磁気特性測定装置
１１０、４１０：ステージ
１２０、４２０：錘
１３１、３３２、４３１：励磁コイル
１４１、２４２、４４６、４４７：コイル
１５０、４５０：試料
５０１：可動治具
５０２、６０２：固定治具
６０１：応力伝達材
【図１】
2015200577.tif 000003
【図２】
2015200577.tif 000004
【図３】
2015200577.tif 000005
【図４】
2015200577.tif 000006
【図５】
2015200577.tif 000007
【図６Ａ】
2015200577.tif 000008
【図６Ｂ】
2015200577.tif 000009
【図６Ｃ】
2015200577.tif 000010
【図６Ｄ】
2015200577.tif 000011
【図７】
2015200577.tif 000012
【図８】
2015200577.tif 000013