(57)【要約】  複数のコイルを備えた組合せコイルのコイル間中心位置を高精度に決定する磁界測定方法を提供することを目的とする。  本発明の磁界測定方法は、コイル軸（３）から離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子（２）により、オフセット位置でコイル軸（３）に平行なオフセット軸（回転軸（４））に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にて、設定角度だけ回転された磁界測定素子（２）により、オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性（磁界分布（６４））と、第二の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性（磁界分布（６５））とに基づいて、コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。
2017098753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法であって、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子により、前記オフセット位置で前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により、前記オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて測定された前記第一の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性と、前記第二径方向磁界測定手順にて測定された前記第二の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性とに基づいて、前記コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項２】
前記中心位置決定手順は、前記設定角度が１８０度の場合における前記第二径方向磁界特性と、前記第一径方向磁界特性との交点から前記コイル間中心位置を決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項３】
前記第二径方向磁界測定手順は、複数の前記設定角度にて複数の前記第二の径方向磁界を測定し、
前記中心位置決定手順は、
同一のオフセット軸上のＺ位置毎に前記第二の径方向磁界の前記設定角度に対する特性である径方向磁界角度特性を演算し、前記径方向磁界角度特性の最小値が零となる前記Ｚ位置を前記コイル間中心位置に決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項４】
前記測定対象コイルにおける複数の前記コイルは、ソレノイドコイルであり、
前記コイル軸から前記磁界測定素子が配置される前記オフセット位置までの前記設定長は、前記ソレノイドコイルの内半径の４／５以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項５】
複数の前記コイルにおけるそれぞれのコイル軸を基準軸に一致するように調整するコイル軸調整工程を含み、
前記コイル軸調整工程は、
前記磁界測定素子の磁界測定面を前記コイル軸方向に向けて、前記コイルの前記コイル軸を中心に回す回転角度をパラメータにして、前記磁界測定素子の径方向位置毎にコイル軸方向磁界を測定する第一測定手順と、
調整対象である前記コイルの姿勢を変更し、前記調整対象の基準軸に対する前記コイル軸の傾きを変更するコイル軸変更手順を実行した後に、前記第一測定手順を実行し、前記第一測定手順にて測定した、前記回転角度毎の前記径方向位置に対する前記コイル軸方向磁界の特性が、それぞれ平行になるまで、前記コイル軸変更手順及び前記第一測定手順を繰り返すコイル軸傾き調整手順と、
前記コイル軸傾き調整手順の実行後に、前記磁界測定素子の磁界測定面を前記コイル軸に垂直な径方向に向けて、前記コイル軸を中心に回す回転角度をパラメータにして、前記磁界測定素子の径方向位置毎に径方向磁界を測定する第二測定手順と、
前記調整対象を径方向に移動し、前記調整対象の基準軸に対する前記コイル軸の径方向位置を変更するコイル軸位置変更手順を実行し、初回の前記第二測定手順において回転させた前記コイル軸である回転軸を中心に回す回転角度をパラメータにして、前記磁界測定素子の径方向位置毎に径方向磁界を測定する第三測定手順と、
第三測定手順で測定した、前記回転角度毎の前記径方向位置に対する前記径方向磁界の特性が、それぞれ重なるまで、前記第三測定手順を繰り返し、それぞれが重なった場合の前記回転軸を当該調整対象のコイル軸と決定するコイル軸位置調整手順と、
複数の前記コイルにおいて前記コイル軸位置調整手順で決定されたコイル軸のそれぞれが重なるように、複数の前記コイルを配置するコイル配置手順と、を含み、
前記コイル軸調整工程後に、前記第一径方向磁界測定手順、前記第二径方向磁界測定手順、前記中心位置決定手順を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項６】
前記測定対象コイルは、磁極とコイルとリターンヨークを有する電磁石における複数のコイルであり、
前記磁界測定素子は、前記オフセット軸を中心に回転させる回転機構に搭載され、
前記磁界測定素子及び前記回転機構の一部は、前記磁極又は前記リターンヨークに設けられた貫通孔から、複数の前記コイルにおける隣接した２つのコイル間に挿入されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項７】
コイル軸に沿った径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル中心位置を決定する磁界測定方法であって、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子により、前記オフセット位置で前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により、前記オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて測定された前記第一の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性と、前記第二径方向磁界測定手順にて測定された前記第二の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性とに基づいて、前記コイル中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項８】
請求項６記載の磁界測定方法を実行した前記電磁石のコイル位置ずれを修正するコイル位置修正方法であって、
前記中心位置決定手順にて決定されたコイル間中心位置に基づいて、前記電磁石における前記磁極、前記コイル、前記リターンヨークのいずれか１つ、又は複数の位置を変更して、前記コイル間中心位置を基準面上に位置するように調整するコイル間中心位置調整工程を実行し、
前記コイル間中心位置調整工程の後に、前記磁界測定素子及び前記回転機構を前記貫通孔から引き抜いた後に、前記貫通孔を埋め戻すことを特徴とするコイル位置修正方法。
【請求項９】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子により測定された２つの前記径方向磁界の特性に基づいて、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、
前記オフセット位置にて、前記磁界測定素子により測定された、前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の前記径方向磁界の特性である第一径方向磁界特性と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により測定された、前記オフセット軸に沿った第二の前記径方向磁界の特性である第二径方向磁界特性と、に基づいて、前記コイル間中心位置を演算することを特徴とする磁界測定装置。
【請求項１０】
コイル軸に沿った径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子により測定された２つの前記径方向磁界の特性に基づいて、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、
前記オフセット位置にて、前記磁界測定素子により測定された、前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の前記径方向磁界の特性である第一径方向磁界特性と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により測定された、前記オフセット軸に沿った第二の前記径方向磁界の特性である第二径方向磁界特性と、に基づいて、前記コイル中心位置を演算することを特徴とする磁界測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に加速器用コイルのずれを補正するための磁界測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速器の電磁石に組み込まれる加速器用コイルは、荷電粒子を所望の運動エネルギーまで加速するために、加速器用コイルの軸及び上下中心面を、以下で述べる基準軸と基準面に高精度で一致させる必要がある。例えば、シンクロサイクロトロン等の加速器には、２つのコイルを対にしたスプリットソレノイドコイルが組み込まれている。このスプリットソレノイドコイルは、コイル軸の基準軸からの傾き、コイル軸の基準軸からの水平方向位置ずれ、２つのコイル間の上下中心位置の基準面からの位置ずれの３種類の位置誤差を極力小さくすることが必要である。基準軸及び基準面は、後で述べる高精度で製作したクライオスタットあるいは電磁石の鉄ヨークに設定することが多い。【０００３】
特許文献１には、加速器における荷電粒子の収束等に用いられるソレノイド電磁石の構造的中心を、ソレノイド電磁石の磁気的中心線に合わせるための磁場測定装置および方法が記載されている。特許文献１の磁場測定装置は、例えば特許文献１の図１のように、回転する円盤に垂直方向及び水平方向を向いた２つの磁場センサー（磁界測定素子）を配置し、円盤を回転させながら磁場センサーで測定した磁場特性に基づいて、基準軸に対するソレノイドコイル等のコイル軸の傾き及びコイル軸の水平方向ずれを修正していた。【０００４】
また、特許文献２には、偏向ヨーク装置、トランス等の磁気機器の三次元磁界分布を測定する磁界測方法が記載されている。特許文献２の図１２に示された磁界測定装置では、コイル軸に平行な軸（センサー回転軸）上に、π／４または３π／４の角度で配置されたホール素子からなる磁界センサー（磁界測定素子）を、このセンサー回転軸を中心にして回転させ、磁界の３成分Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚを測定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１-４７２５号公報（段落０００９〜００１４、段落００１８、図１、図１０）
【特許文献２】特開昭６２-１００６７１号公報（第３頁右上段１４行〜第３頁左下段３行、第７頁左下段１行〜第８頁右上段３行、第１２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スプリットソレノイドコイルは、同一形状の２つのコイルが、コイル軸を同一にしてコイル軸上に上下対称（前後対称）に配置されるコイル対である。この様なコイル対においては、上述したように、設定した基準軸及び基準面に対する位置ずれ、すなわち、コイル軸の基準軸からの傾き、コイル軸の基準軸からの水平方向位置ずれ、コイル間中心位置を含むコイル間中心面の基準面からの位置ずれの３種類の位置誤差を極力小さくすることが必要である。また、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルにおいても、コイル軸に沿った径方向磁界の分布をコイル軸に垂直な面で対称にすることができる。この様なコイルにおいては、径方向磁界の分布がコイル軸に平行な軸上に上下対称（前後対称）となる位置がコイル間中心位置である。このような組合せコイルにおいても、設定した基準軸及び基準面に対する位置ずれの位置誤差を極力小さくすることが必要である。【０００７】
しかし、特許文献１及び特許文献２のいずれにも、コイル間中心面の位置ずれを修正する方法、すなわち、２つのコイルを有するコイル対、又は複数のコイルを備えた組合せコイルのコイル間中心面を精度良く基準面に合わせる方法についての記載はなく、コイル間中心位置を如何に測定するかが課題であった。【０００８】
本発明は、複数のコイルを備えた組合せコイルのコイル間中心位置を高精度に決定する磁界測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の磁界測定方法は、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布がコイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、径方向磁界の分布におけるコイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法であって、コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子により、オフセット位置でコイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にて、オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された磁界測定素子により、オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一径方向磁界測定手順にて測定された第一の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性と、第二径方向磁界測定手順にて測定された第二の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性とに基づいて、コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の磁界測定方法は、オフセット位置にてコイル軸に平行なオフセット軸を中心に回転させる前後の径方向磁界特性に基づいて、コイル間中心位置を決定するので、測定対象である複数のコイルを備えた組合せコイルのコイル間中心位置を高精度に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による磁界測定方法を含むコイルの位置ずれ修正方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態１による磁界測定装置を示す図である。
【図３】図２のデータ処理装置を示す図である。
【図４】データ処理装置の機能ブロックを実現するハードウェア構成を示す図である。
【図５】本発明の測定対象であるスプリットソレノイドコイルの磁束線を示す図である。
【図６】図５の磁束線の磁束ベクトルを説明する図である。
【図７】図５のスプリットソレノイドコイルの径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。
【図８】図２の磁界測定素子の回転前後の状態を示す図である。
【図９】回転前の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図である。
【図１０】回転後の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図である。
【図１１】図２の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。
【図１２】磁界測定素子の傾きに角度誤差がある場合を示す図である。
【図１３】図１２の状態の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。
【図１４】図５のａ面で磁界測定素子を回転させた場合における径方向磁界成分の角度依存性を示す図である。
【図１５】図５のｂ面で磁界測定素子を回転させた場合における径方向磁界成分の角度依存性を示す図である。
【図１６】図５のｃ面で磁界測定素子を回転させた場合における径方向磁界成分の角度依存性を示す図である。
【図１７】磁界測定素子の傾きを変更可能にする磁界測定素子支持台を示す図である。
【図１８】図１７の磁界測定素子と図１２の磁界測定素子との対応を説明する図である。
【図１９】図５のスプリットソレノイドコイルのコイル軸方向磁界成分の軸方向（Ｚ方向）分布を示す図である。
【図２０】比較例の磁界測定素子における回転前の面垂直方向磁界成分を示す図である。
【図２１】比較例の磁界測定素子における回転後の面垂直方向磁界成分を示す図である。
【図２２】比較例の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。
【図２３】比較例の磁界測定素子の傾きに角度誤差がある場合を示す図である。
【図２４】図２３の状態の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。
【図２５】本発明の測定対象であるバナナ型コイルを示す図である。
【図２６】図２５のバナナ型コイルの断面を示す図である。
【図２７】本発明の実施の形態２による磁界測定装置を示す図である。
【図２８】図２７の磁界測定素子の回転を説明する図である。
【図２９】図２７の磁界測定素子の回転を説明する図である。
【図３０】図２７の磁界測定素子の回転を説明する図である。
【図３１】図２８の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図である。
【図３２】図３０の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図である。
【図３３】本発明の実施の形態２による他の磁界測定素子を示す図である。
【図３４】図３３の磁界測定素子による出力電圧波形を示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態３による磁界測定素子の位置を説明する図である。
【図３６】本発明の実施の形態４によるコイルの位置ずれ修正方法のフローチャートである。
【図３７】本発明の実施の形態４による磁界測定装置を示す図である。
【図３８】図３７の移動機構を示す図である。
【図３９】図３８の移動機構の側面図である。
【図４０】図３７のデータ処理装置を示す図である。
【図４１】本発明の実施の形態５による第１の磁界測定装置の磁界測定素子を加速器用電磁石に配置した例を示す図である。
【図４２】本発明の実施の形態５による第２の磁界測定装置の磁界測定素子を加速器用電磁石に配置した例を示す図である。
【図４３】図４２の磁界測定装置における要部を示す図である。
【図４４】図４３の磁界測定装置における要部をコイル軸方向から見た上面図である。
【図４５】本発明の実施の形態５による第３の磁界測定装置の磁界測定素子を加速器用電磁石に配置した例を示す図である。
【図４６】図４５の磁界測定装置における要部を示す図である。
【図４７】図４６の磁界測定装置における要部をコイル軸方向から見た上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による磁界測定方法を含むコイルの位置ずれ修正方法のフローチャートである。図２は本発明の実施の形態１による磁界測定装置を示す図であり、図３は図２のデータ処理装置を示す図である。図４は、データ処理装置の機能ブロックを実現するハードウェア構成を示す図である。図５は本発明の測定対象であるスプリットソレノイドコイルの磁束線を示す図であり、図６は図５の磁束線の磁束ベクトルを説明する図である。図７は、図５のスプリットソレノイドコイルの径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。図８は、図２の磁界測定素子の回転前後の状態を示す図である。図９は回転前の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図であり、図１０は回転後の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図である。図１１は図２の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。
【００１３】
図１、図２を用いて、本発明の実施の形態１による磁界測定方法を含むコイルの位置ずれ修正方法を説明する。図２のコイル６は、実施の形態１による磁界測定方法が実行される対象である。図２の磁界測定装置１は、測定及び位置ずれ修正を行う対象であるコイル６の磁界測定方法及び位置ずれ修正方法を実行する。図２の磁界測定装置１は、本発明の磁界測定方法及び位置ずれ修正方法を実行する一例である。
【００１４】
図２のコイル６は、ソレノイドコイルである。磁界測定装置１は、磁界測定素子２と、磁界測定素子２を支持する磁界測定素子支持台７１と、磁界測定素子支持台７１を搭載する回転台５と、回転台５に固定された回転棒７２と、回転棒７２を回転するモータ７３と、磁界測定素子２から入力された磁界データからコイル間中心位置を演算するデータ処理装置７４を備える。磁界測定素子２は、回転台５の回転に伴って、回転軸４を中心にして回転するように配置されている。回転軸４は、回転棒７２の回転軸でもある。磁界測定素子２は、回転軸４が、コイル６の中心軸であるコイル軸３から径方向にずれた位置（オフセット位置）に、配置されている。
【００１５】
図２では、コイル軸３から回転軸４までの長さ、すなわちオフセット長は、ｒ０である。コイル軸３は、オフセット長の基準となる基準軸の一例である。図２において、コイル軸３の延伸方向はＺ方向であり、コイル軸３に垂直な径方向軸６２の延伸方向は径方向（Ｒ方向）である。コイル間中心位置は、前述したように、同一形状の２つのコイルが、コイル軸を同一にしてコイル軸上に上下対称（前後対称）に配置されるコイル対におけるコイル間中心面の位置である。図５に示したスプリットソレノイドコイル７は、同一形状の第一コイル６０と第二コイル６１を備え、第一コイル６０と第二コイル６１とがコイル軸３を同一にして、コイル軸上に上下対称（前後対称）に配置されている。図５のスプリットソレノイドコイル７において、コイル間中心位置は、第一コイル６０の第一コイル面８２と第二コイル６１の第二コイル面８３との中間であるコイル間中心面９の位置である。第一コイル面８２と第二コイル面８３は、互いに対向する面である。図５のように、コイル軸３が垂直方向（縦方向）となるように第一コイル６０と第二コイル６１を配置した場合には、第一コイル６０が上側であり、第二コイル６１が下側である。図５では、第一コイル６０と第二コイル６１とが、コイル軸上に上下対称に配置されている。コイル軸上に上下対称とは、コイル軸上が垂直方向（縦方向）となるように配置さることを前提にした用語である。明細書の説明において、「上」、「下」は、図面に記した紙面における「上」、「下」を表現したものである。また、比較基準を示さずに、「水平」、「垂直」と表現した場合も、図面に記した紙面における「水平」、「垂直」を表現したものである。したがって、コイル軸を水平方向（横方向）にした場合には、「上下対称」は「前後対称」や「左右対称」のように表記する。
【００１６】
図５に示したスプリットソレノイドコイル７は、同一形状の第一コイル６０と第二コイル６１を備え、第一コイル６０と第二コイル６１とがコイル軸３を同一にして、コイル軸上に上下対称（前後対称）に配置されているので、後述のように、コイル軸３に沿った径方向磁界Ｂｒの分布がコイル軸３に垂直な面（コイル間中心面９）で対称になっている。図５に示したスプリットソレノイドコイル７は、コイル軸上に上下対称（前後対称）に配置されているので、コイル軸３に沿った径方向磁界Ｂｒの分布がコイル軸３に垂直な面（コイル間中心面９）で上下対称（前後対称）である２つのコイル（第一コイル６０、第二コイル６１）を備えているということもできる。
【００１７】
磁界測定素子２は、磁界を受ける面である磁界測定面２ａに垂直な磁界を検出する。磁界測定素子２は、例えば、ホール素子である。磁界測定素子２がホール素子の場合は、磁界測定面２ａは、ホール素子が磁界を受ける面である。ホール素子における磁界測定面２ａを、以下ではホール素子面と呼ぶ。なお、磁界測定素子２に関し、ホール素子の例を示したが、ホール素子に限らずＭＩ（Magneto  Impedance）素子などその他の方向性の磁界測定素子であって良い。
【００１８】
ステップＳ１にて、測定対象におけるコイル軸３のオフセット位置（回転軸４の位置）で、コイル軸３に平行なＺ軸（回転軸４）に沿った径方向磁界分布Ａを、磁界測定素子２で測定する（第一径方向磁界測定手順）。ステップＳ２にて、コイル軸３のオフセット位置（回転軸４の位置）で、磁界測定素子２を１８０度回転させて、コイル軸３に平行なＺ軸（回転軸４）に沿った径方向磁界分布Ｂを、磁界測定素子２で測定する（第二径方向磁界測定手順）。ステップＳ３にて、径方向磁界分布Ａと径方向磁界分布Ｂとの交点からコイル間中心位置を決定する（中心位置決定手順）。ステップＳ４にて、コイル間中心位置が基準面に一致するかを判定し、一致する場合は終了する。ステップＳ４にて、コイル間中心位置が基準面に一致しないと判定した場合は、ステップＳ５に移動する。ステップＳ５にて、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を基準面に一致するように修正する。その後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ４でコイル間中心位置が基準面に一致したと判定されるまで、ステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返す。ステップＳ３のコイル間中心位置を決定する原理については後で述べる。
【００１９】
データ処理装置７４は、磁界データ入力部７５と、径方向磁界特性演算部７６と、コイル間位置演算部７７と、表示部７８を備える。磁界データ入力部７５は、磁界測定素子２から送られた磁界データを受け取る。径方向磁界特性演算部７６は、磁界データ入力部７５から入力された磁界測定素子２の磁界データに基づいて、ステップＳ１とステップＳ２を実行する。すなわち、径方向磁界特性演算部７６は、磁界データ入力部７５から入力された磁界測定素子２の磁界データに基づいて、ステップＳ１の径方向磁界分布Ａと、ステップＳ２の径方向磁界分布Ｂを演算する。コイル間位置演算部７７は、ステップＳ３を実行する。すなわち、コイル間位置演算部７７は、径方向磁界特性演算部７６にて演算された径方向磁界分布Ａと径方向磁界分布Ｂとの交点からコイル間中心位置を演算して決定する。表示部７８は、径方向磁界分布Ａ、径方向磁界分布Ｂ、これらの交点であるコイル間中心位置のデータを画像処理して、径方向磁界分布Ａ、径方向磁界分布Ｂ、コイル間中心位置を表示部７８の表示画面に表示する。表示部７８には、設定された基準面の位置も表示されている。作業者は表示部７８の表示画面に表示されたコイル間中心位置と基準面の位置を確認し、ステップＳ５の工程を実行する。すなわち、作業者は表示部７８に表示されたコイル間中心位置と基準面の位置を確認し、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を修正する。
【００２０】
径方向磁界特性演算部７６、コイル間位置演算部７７、表示部７８は、プロセッサ８０がメモリ８１に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサ８０および複数のメモリ８１が連携して上記機能を実行してもよい。
【００２１】
ここで、基準面とは、測定対象のある水平方向の面であり、コイル間中心位置を合わせる面である。以下で動作を詳しく述べる前に、基準面、基準軸及びコイル位置誤差について述べる。
【００２２】
例えば、高精度で製作可能な鉄心（磁極とも呼ぶ）を組み込んだマグネットを測定対象とする場合には、磁極に基準面を設定する（例えば磁極ギャップにおける磁極間中心位置等）。この磁極の基準面に対し、磁界測定装置１を用いて、コイル上下中心（コイル間中心位置）が基準面に一致する様にコイル位置を調整する。測定対象のコイルが空芯超電導コイルであれば、クライオスタットの上下中心位置である基準面に、磁界測定装置１を用いて、コイル上下中心が一致する様にコイル位置を調整する。なお、クライオスタットは超電導コイルを収納し極低温に超電導コイルを保持する機能を有する。
【００２３】
基準軸の設置も基準面の設定と同様で、測定対象が高精度で製作した鉄ヨーク付電磁石であれば、例えば鉄ヨーク中心に開けた穴の軸が基準軸になる。測定対象が超電導コイルであれば、高精度で製作したクライオスタットの常温ボアの中心軸を基準軸として設定する。ここでは、前述したように、オフセット長の基準となる基準軸は、位置ずれが調整されたコイル軸３である例で説明する。
【００２４】
これら基準面及び基準軸に対し、コイルの位置誤差を調整する必要がある。特に、加速器用電磁石など高精度で位置調整が必要なコイルでは、コイルの位置誤差の調整が必要である。コイル位置ずれは基準軸及び基準面に対し、以下の３種類があり、これら基準軸と基準面に対するコイル位置調整が必要である。
（１）コイル軸３の基準軸に対する水平方向ずれ（第一のコイル位置ずれ）
（２）基準軸に対するコイル軸３の傾き（第二のコイル位置ずれ）
（３）コイル間中心位置の基準面に対する位置ずれ（第三のコイル位置ずれ）
【００２５】
第一から第三のコイル位置ずれに関し、第一コイル位置ずれと第二のコイル位置ずれの測定及び修正工程は、背景技術で説明した特許文献１に記載されている。実施の形態１のコイルの位置ずれ修正方法では、特許文献１の測定及び修正工程等を適用して、すでに第一コイル位置ずれと第二のコイル位置ずれは修正できているとする。
【００２６】
以下では、第三のコイル位置ずれの測定原理について述べる。第一コイル位置ずれと第二のコイル位置ずれが補正できている場合には、コイルの磁界分布は図５のようになる。測定対象であるスプリットソレノイドコイル７は、第一コイル６０と第二コイル６１を備えている。図５では、スプリットソレノイドコイル７の磁束線８を示した。磁束線８は２本のみ示した。図５において、第一コイル６０の第一コイル面８２と、第二コイル６１の第二コイル面８３と、第一コイル面８２と第二コイル面８３との中間であるコイル間中心面９を示した。図５において、右側の磁束線８は回転軸４の近傍の磁束線である。なお、適宜、第一コイル面８２、コイル間中心面９、第二コイル面８３を、それぞれａ面、ｂ面、ｃ面と呼ぶことにする。
【００２７】
図５の例は、コイル間中心位置を含むコイル間中心面９が基準面に一致した、すなわちコイル間中心位置が基準面上に位置する理想的な図である。なお、コイル間中心位置が基準面上に位置することは、コイル間中心位置が基準面に一致したということもできる。前述したように、第一コイル位置ずれと第二のコイル位置ずれは修正できているので、第一コイル面８２、第二コイル面８３、コイル間中心面９は、それぞれ互いに平行になっている。一般には、コイル間中心位置は基準面に一致しておらず、実施の形態１の磁界測定装置１を用いてコイル間中心位置を検出し、第一コイル６０、第二コイル６１の上下位置（Ｚ方向の位置）を調整することで、コイル間中心位置を基準面に一致させる。
【００２８】
図５では、コイル軸３の延伸方向、すなわちＺ方向に沿って同一形状のコイルを分割したスプリットソレノイドコイル７の磁束線８に沿った磁界ベクトル（矢印）の例を、ａ面、ｂ面、ｃ面の３面の位置で示している。磁束線８はスプリットソレノイドコイル７の中央面の付近では、第一コイル面８２と第二コイル面８３との間の空気層６３のため、径方向に漏れて、すなわち径方向（外周方向）に膨らむ分布になる。単純なソレノイドコイルではない、スプリットソレノイドコイルの場合には、図５の様に、中央面の付近での磁界（磁束線８）のふくらみは大きくなる。
【００２９】
図６は、図５の磁界測定素子２の回転軸４に沿った磁界ベクトルのみを抽出した図である。回転軸４はコイル軸３からある距離だけ離れたオフセット位置にあり、かつＺ軸に平行な軸である。図６のａ面において、スプリットソレノイドコイル７の磁界ベクトルは磁界ベクトル１０であり、磁界ベクトル１０の径方向成分１１も示した。同様に、図６のｃ面において、スプリットソレノイドコイル７の磁界ベクトルは磁界ベクトル１３であり、磁界ベクトル１３の径方向成分１４も示した。径方向成分１１、径方向成分１４は、それぞれコイル軸３に垂直な第一コイル面８２、第二コイル面８３に沿った水平成分でもある。図６のｂ面において、スプリットソレノイドコイル７の磁界ベクトルは磁界ベクトル１２であり、この磁界ベクトル１２は、コイル軸３、回転軸４と平行であり、Ｚ方向を向いている。
【００３０】
この回転軸４に沿った磁束密度の分布は、ａ面では内側に傾く磁界であり、ｂ面では、径方向に垂直な磁界である。回転軸４に沿った磁束密度の分布は、ｃ面では外側に傾く磁界である。このため。ａ面とｃ面とでは反対方向の水平方向（径方向）磁界成分が発生する。
【００３１】
径方向磁界とコイル軸３に平行な方向であるコイル軸方向（Ｚ方向）の関係を図７に示す。図７に示した特性は、あるスプリットソレノイドコイルについて実際にビオサバール式を元に分布を数値計算した特性である。縦軸は、径方向（水平方向）磁界Ｂｒである。横軸はコイル軸３の延伸方向（垂直方向）の位置であり、すなわちＺ軸上の位置（Ｚ方向の位置）である。図に示す様に、径方向磁界Ｂｒの分布はＺ軸に沿って線形に変化し、ｂ面で磁界が零であることが分かる。ｂ面の位置を中心にして、正方向、負方向それぞれの等距離の位置において径方向磁界Ｂｒの大きさが等しくなっている。すなわち、前述したように、コイル軸３に沿った径方向磁界Ｂｒの分布がコイル軸３に垂直な面（ｂ面、コイル間中心面９）で対称になっている。基準面とコイル間中心面がずれている場合には。零磁界の位置がｂ面ではなくなる。
【００３２】
この径方向磁界分布を方向性磁界測定素子（ホール素子）の磁界測定素子２で検出することを試みる。方向性磁界測定素子であるホール素子は、ホール効果を利用して、検出する磁界の方向に応じて、検出電圧が変化する磁界検出素子である。まず、コイル軸３から離れた位置でのＺ軸に沿った軸上で磁界測定素子２を回転させた場合を図８に示す。図８において、磁界測定素子１５は回転前の磁界測定素子であり、磁界測定素子１６は磁界測定素子の回転軸４を回転軸として１８０度回転させた後の磁界測定素子である。
【００３３】
図７に示した特性のような径方向磁界Ｂｒを測定するために、磁界測定素子２は磁界測定面（ホール素子面）２ａの延在方向を、垂直方向（Ｚ方向）に極力向けたい。このようにすると、コイル間中心位置でコイルが作る磁界は、Ｚ方向を向くため径方向磁界Ｂｒは零になる。このため、後で述べる様に完全に磁界測定素子２の延在方向が垂直方向（Ｚ方向）に向いている場合には、径方向の零磁界を検出することで、すなわち、径方向磁界Ｂｒが零になる位置を検出することで、コイル間中心位置を検出できる。
【００３４】
ところが、磁界測定素子２がホール素子の場合には、ホール素子面の大きさは数ｍｍと小さく、必ず角度誤差があり実際にはホール素子面の延在方向が垂直方向には向かず、図８の磁界測定素子１５のように、垂直方向（Ｚ方向）に対してある角度を有して配置される。更に、ホール素子は、パッケージの中で素子自体が傾いている可能性がある。
【００３５】
ここで、図８の磁界測定素子１６のように、回転軸４を軸として１８０度回転させると、磁界測定素子１５と磁界測定素子１６との位置関係は、回転軸４が包含される面を対称面にして鏡像の位置関係になる。磁界測定素子２、具体的には図８における磁界測定素子１５を１８０度回転させても、理想的にはコイル軸３（Ｚ軸）とのホール素子面のなす角度は変化しない様に構成する。これは、例えば、図２の回転棒７２を長くすることで達成できる。回転棒７２が長ければ、磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）とコイル軸３（Ｚ軸）との距離が長くなり、角度ずれの判定が高精度にでき、角度ずれを高精度に修正できる。
【００３６】
図８の磁界測定素子１５、１６における磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界を図９、図１０に示す。図９において、回転前の磁界測定素子１５が回転軸４に沿ってＺ方向に上下させた３つの位置における磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界を示した。また、図１０において、径方向位置を変えずに磁界測定素子（ホール素子）を１８０度回転させた場合である磁界測定素子１６が回転軸４に沿ってＺ方向に上下させた３つの位置における磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界を示した。図９において、磁界成分１７はｂ面（コイル間中心面９）で回転前の磁界測定素子１５の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分であり、磁界成分１８はｃ面（第二コイル面８３）で回転前の磁界測定素子１５が受ける磁界成分である。図１０において、磁界成分１９はａ面（第一コイル面８２）において１８０度回転後の磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分であり、磁界成分２０はｂ面（コイル間中心面９）において１８０度回転後の磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分である。
【００３７】
図９の磁界測定素子１５がａ面、ｂ面、ｃ面において受ける磁界ベクトル１０、１２、１３は、図６の磁界ベクトル１０、１２、１３と同じである。ａ面における磁界測定素子１５の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分が零であるのは、図９の一番上のａ面において、磁界測定面（ホール素子面）２ａの傾きが、今回の一例としてコイル磁界の傾き（磁界ベクトル１０の傾き）と同じ場合の例を示したからである。この場合、磁界測定面（ホール素子面）２ａと磁界（磁界ベクトル）が平行方向になる。ホール素子はホール素子面に垂直な磁界のみを検出するため、ａ面でのホール素子の検出磁界は零である。磁界測定素子１５を回転させずＺ方向負側に移動させｃ面に配置した場合には、図９の一番下側に示す様に、磁界測定素子１５の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分は最大になる。径方向磁界Ｂｒは図７に示した様に線形で変化するので、ａ面とｃ面との中間位置であるｂ面では、ａ面とｃ面とが受ける磁界の中間の値になる。なお、回転前の磁界成分１７の大きさと、回転後の磁界成分２０の大きさとは等しい。すなわち、回転前の磁界成分１７と回転後の磁界成分２０とは、向きが異なるが、大きさは等しい。
【００３８】
一般には、ａ面において磁界測定素子１５の磁界測定面の傾きと磁界の傾きは一致しないが、磁界測定素子を上下させた場合、すなわちＺ方向に移動させた場合に、磁界測定素子が受ける径方向磁界Ｂｒが、上から下に、すなわちＺ方向の位置に応じて線形に増加することは変わらない。
【００３９】
なお、図１７に示すように、磁界測定素子支持台７１が回転棒９２を備え、回転棒９２を軸（中心）として磁界測定素子２が回転するようにすることで、磁界測定素子の磁界測定面の傾きを調整することができる。図１７は、磁界測定素子の傾きを変更可能にする磁界測定素子支持台を示す図である。図１８は、図１７の磁界測定素子と図１２の磁界測定素子との対応を説明する図である。図１８において、磁界測定素子８４ａは、図１２の磁界測定素子８４に相当する。図１８において、回転棒９２を軸にして磁界測定素子８４ａを時計周りに回転させた磁界測定素子８４ｃと、回転棒９２を軸にして磁界測定素子８４ａを反時計周りに回転させた磁界測定素子８４ｂを示した。磁界測定素子８４ｂを、その中心が回転軸２１に一致するように回転軸４側に平行移動させると、磁界測定素子８５になる。磁界測定素子８４ｃを、その中心が回転軸２１に一致するように回転軸４側に平行移動させると、磁界測定素子８６になる。
【００４０】
次に、図１０を用いて回転軸４を軸として磁界測定素子１５を１８０度回転させた後の磁界測定素子１６が受ける磁界を説明する。図８では磁界測定素子１６を破線で示したが、図１０では磁界測定素子１６を実線で示している。図１０の磁界測定素子１６が受ける磁界は、すなわち、磁界測定素子１６がａ面、ｂ面、ｃ面において受ける磁界ベクトル１０、１２、１３は、図６の磁界ベクトル１０、１２、１３と同じである。図１０で示した様に、磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分は、図９とは逆に下から上に、すなわちＺ方向正側に磁界測定素子１６を移動させるにつれて増加する。即ち、図１０のｃ面において磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分は零であり、図１０のａ面において磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分は最大になる。図１０のｂ面において、磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分は、ａ面における磁界成分１９とｃ面における磁界成分の中間の磁界成分になる。なお、図１０のｃ面における磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分は零であるが、これも、図１０の例は、今回の一例としてｃ面においてコイル磁界の傾き（磁界ベクトル１３の傾き）と磁界測定面（ホール素子面）とを同じにしたためであり、必ずしも左記が一致する訳ではない。
【００４１】
また、図９のｂ面における磁界測定素子１５の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分と、図１０のｂ面における磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける磁界成分の大きさは等しくなる。図９の磁界測定素子１５の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける径方向磁界ＢｒのＺ軸に沿った磁界分布６４と、図１０の磁界測定素子１６の磁界測定面（ホール素子面）２ａが受ける径方向磁界ＢｒのＺ軸に沿った磁界分布６５を、図１１に示した。図１１において、縦軸は径方向磁界Ｂｒであり、横軸はＺ方向の位置である。横軸のａ、ｂ、ｃはそれぞれａ面、ｂ面、ｃ面の位置を示している。なお、今までは、ａ面からｃ面の３点で代表させた説明したが、図１１ではＺ軸方向の分布を多数点測定したことを仮定し連続な分布で描いている。
【００４２】
図１１において、磁界分布６４は図９のように傾いた磁界測定素子１５相当のホール素子で測定した磁界分布であり、磁界分布６５は図１０のように傾いた磁界測定素子１６相当のホール素子で測定した磁界分布である。図１１に示す様に、磁界分布６４と、磁界分布６５との交点はｂ面相当位置であり、これは前述した様にコイル間中心位置である。図１１の例では、ｂ面とコイル間中心位置が一致している。図１１に示す様に、回転前の径方向磁界ＢｒをＺ方向に変化させた磁界分布６４と、１８０度回転後の径方向磁界ＢｒをＺ方向に変化させた磁界分布６５の交点からコイル間中心位置を検出できる。
【００４３】
なお、図１１において、磁界分布６４の径方向磁界Ｂｒがａ面で零であり、磁界分布６５の径方向磁界Ｂｒがｃ面で零であるが、これは今回の一例として零と設定したためであり、必ずしも零になるわけではない。即ち、以前述べた様に、図９のａ面あるいは図１０のｃ面で、今回の一例として磁界測定面（ホール素子面）に平行な面と磁界の向きとが一致した様な図にしたため、図１１のようになっている。
【００４４】
次に、磁界測定素子（ホール素子）の傾きに、設定角度に対する角度誤差がある場合について述べる。磁界測定素子（ホール素子）の傾き誤差の例を示した図が図１２である。図１２は磁界測定素子の傾きに角度誤差がある場合を示す図であり、図１３は図１２の状態の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。図１４は、図５のａ面で磁界測定素子を回転させた場合における径方向磁界成分の角度依存性を示す図である。図１５は図５のｂ面で磁界測定素子を回転させた場合における径方向磁界成分の角度依存性を示す図であり、図１６は図５のｃ面で磁界測定素子を回転させた場合における径方向磁界成分の角度依存性を示す図である。
【００４５】
磁界測定素子（ホール素子）の傾き誤差を検討するために、磁界測定素子（ホール素子）が紙面に垂直方向の軸である回転軸２１を軸にして回転して誤差が発生する場合を考える。図１２において、磁界測定素子８４は鉛直方向（Ｚ方向）に向いたホール素子であり、磁界測定素子８５は上側が図の左に傾いたホール素子、磁界測定素子８６は上側が図の右に傾いたホール素子である。なお、図１２において、図１１に示した磁界分布６４、６５を測定する際に磁界測定素子２を回転させる回転軸４も示した。
【００４６】
図１３において、磁界分布８７ａは磁界測定素子８４で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性を示している。磁界分布８７ｂは、回転軸４で１８０度回転後の磁界測定素子８４で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性を示している。図１３において、ａ、ｂ、ｃは、それぞれａ面、ｂ面、ｃ面のＺ方向の位置を示している。磁界分布８８ａは磁界測定素子８５で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性を示しており、磁界分布８８ｂは回転軸４で１８０度回転後の磁界測定素子８５で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性を示している。同様に、磁界分布８９ａは磁界測定素子８６で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性を示しており、磁界分布８９ｂは回転軸４で１８０度回転後の磁界測定素子８６で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性を示している。
【００４７】
磁界分布８７ａと磁界分布８７ｂの交点９０ａのＺ位置は、磁界測定素子８４で測定したコイル間中心位置に該当する。同様に、磁界分布８８ａと磁界分布８８ｂの交点９０ｂのＺ位置は、磁界測定素子８５で測定したコイル間中心位置に該当し、磁界分布８９ａと磁界分布８９ｂの交点９０ｃのＺ位置は、磁界測定素子８６で測定したコイル間中心位置に該当する。図１３に示す様に、交点、９０ｂ、９０ａ、９０ｃは同一のＺ位置であり、磁界測定素子２に傾きが生じてもコイル間中心位置は同一位置を示す。即ち、本実施の形態１による磁界測定方法によれば、磁界測定素子（ホール素子）が配置された、垂直方向（Ｚ方向、コイル軸方向）からの角度が設定角度と異なっていても、磁界測定素子（ホール素子）における垂直方向（Ｚ方向、コイル軸方向）からの傾き誤差に関係なく、交点のＺ位置はずれない。このため、本実施の形態１の磁界測定方法は、磁界測定素子（ホール素子）の配置に傾き誤差があったとしても、コイル間中心位置の測定結果はずれることなく、コイル間中心位置を高精度に決定できる。
【００４８】
なお、実施の形態１の磁界測定方法では磁界測定素子（ホール素子）を１８０度回転させる必要があり、回転軸４を軸にして回転時に回転誤差（回転角度誤差）が発生する場合がある。回転軸４を軸にして磁界測定素子を回転させた場合の回転誤差（回転角度誤差）を最小限にするには、例えば、図２の回転棒７２を長くすれば良い。回転棒７２が長ければ、磁界測定素子２の位置ずれが大きくなり、位置ずれの判定を高精度にでき、位置ずれを高精度に修正できる。
【００４９】
また、回転軸４を軸にした磁界測定素子２の回転角度の精度は重要ではない。なぜなら、コイル間中心位置では回転軸４の精度さえ確保できていれば、図１５のように回転角度によらず一定の磁界を検出するからである。これについては後で詳しく述べる。なお、上記では１８０度回転させる必要があると述べたが、回転角度は必ずしも回転角度は１８０度である必要はなく、他の角度でも良い。他の角度で測定した上下分布（Ｚ方向分布）を用いても、コイル上下中心（コイル間中心位置）では同じ磁界を検出するため、異なる回転角で測定した上下方向に沿った分布の交点がコイル上下中心になる。なお、回転角度の検出にはエンコーダなどが用いられることが多い。上記は２種類異なる回転角度で測定した場合について述べたが、更に多くの複数の回転角度で上下分布を測定しても良い。
【００５０】
なお、図１７に示すように、磁界測定素子支持台７１が回転棒９２を備え、回転棒９２を軸として磁界測定素子２を回転させれば、図１３に示す様に、回転軸４を軸とした回転前後の磁界分布の交点位置における径方向磁界Ｂｒの強度を自由に変更できる。即ち、図１１の径方向磁界成分のＺ方向分布おいて、交点（径方向磁界Ｂｒの強度）を上下でき、コイル間中心位置を決定する際に所望の検出判定値に設定できる。
【００５１】
磁界測定素子２を回転軸４に対して少なくとも２つの回転位置（回転前と回転後）にして磁界を測定する方法は、磁界中で連続的に磁界測定素子２を回転させることが難しい場合に有効である。今まで示した例では、磁界測定素子２の回転角は０度と１８０度の２点である。
【００５２】
磁界中で磁界測定素子２を回転させることが難しい場合、角度０度で磁界測定素子２をＺ方向に上下させて磁界測定し、一旦磁界を零にし、更に磁界測定素子２を１８０度に回転させた後、磁界を上げてから磁界測定素子２をＺ方向に上下に移動させて、径方向の磁界分布を測定すれば良い。少なくとも、回転角度を変更した２回、磁界測定素子２をＺ方向に上下させて測定対象コイルの磁界分布を測定し、異なる回転角度（例えば、０度と１８０度）に関し２点の磁界分布を比較することで、測定対象コイルのコイル間中心位置を決定できる。
【００５３】
以上は、磁界測定素子２の回転角度が２点の場合の例を説明したが、連続的に磁界測定素子２を回転させても良い。以下ではこの例について述べる。即ち、磁界測定素子２を回転軸４に沿って回転させながら、かつＺ方向に上下させても良い。この場合に測定される径方向磁界Ｂｒの例を、図１４〜図１６に示した。磁界分布９１ａ、９１ｂ、９２ｃは、それぞれ図９、図１０の各面（ａ面、ｂ面、ｃ面）で回転軸４に沿って回転させた場合の磁界分布である。
【００５４】
図１４〜図１６において、横軸は回転軸４を回転軸として磁界測定素子２を回転させた場合の角度θであり、縦軸は径方向磁界Ｂｒである。図１４は、ａ面において磁界測定素子２が受ける磁界の角度依存性を示している。図１５はｂ面において磁界測定素子２が受ける磁界の角度依存性を示しており、図１６はｃ面において磁界測定素子２が受ける磁界の角度依存性を示している。
【００５５】
図９、図１０の説明において、ａ面では磁界測定素子（ホール素子）の角度が０度のとき（回転前）に測定される磁界が零であると示し、ａ面では磁界測定素子（ホール素子）を１８０度回転させた場合には測定される磁界が最大になると示した。従って、ａ面での径方向磁界Ｂｒの角度依存性は、磁界分布９１ａのように、一定磁界成分（一定の磁界値）にマイナスＣＯＳ成分（余弦成分）が重畳した分布になる。一定の磁界値は、９０度での磁界成分の値である。
【００５６】
一方、ｂ面では図１５から分かる様に、θ方向に沿った磁界分布は角度に依存せず一定である。これが、上で述べた様に回転軸４の周りを回転する回転角の精度は重要ではない理由である。なお、図９、図１０の説明において、ｂ面では磁界測定素子（ホール素子）の回転前後に測定される磁界は、向きが異なるが大きさは等しいことを示した。
【００５７】
更に、図９、図１０の説明において、ｃ面では磁界測定素子（ホール素子）の角度が０度のとき（回転前）に測定される磁界が最大であると示し、ｃ面では磁界測定素子（ホール素子）を１８０度回転させた場合には測定される磁界が零になると示した。従って、ｃ面では磁界測定素子（ホール素子）の角度が０度のときに磁界は最大で、角度が１８０度のとき磁界は零であるので、磁界分布９１ｃのように、一定磁界成分（一定の磁界値）にＣＯＳ成分（余弦成分）が重畳した分布になる。一定の磁界値は、９０度での磁界成分の値である。
【００５８】
以上より、磁界測定素子（ホール素子）で測定された磁界がマイナスＣＯＳ波形（磁界分布９１ａ）であれば、測定対象コイルの基準面がコイル間中心面９よりＺ方向上側（Ｚ方向正側）にあることが分かる。また、磁界測定素子（ホール素子）で測定された磁界がプラスＣＯＳ波形（磁界分布９１ｃ）であれば、測定対象コイルの基準面がコイル間中心面９（コイル上下中心面）よりＺ方向下側（Ｚ方向負側）にあることが分かる。したがって、磁界測定素子（ホール素子）で測定された磁界の波形の形状に基づいて、コイル間中心面９と測定対象コイルの基準面の上下関係が分かる。更に、磁界測定素子（ホール素子）で測定された磁界の波形の形状が、ＣＯＳ成分あるいはＳｉＮ成分（正弦成分）が零で一定になれば、現在の測定対象コイルの基準面がコイル間中心面９である。今までは、図２の径方向軸６２上での測定について述べた。径方向軸６２以外の径方向軸、すなわち径方向軸６２をコイル軸３に対して回転させたある角度の位置で上下に移動させて測定しても良い。また、径方向に関しても今までは１点のみの測定であったが、複数点で測定しても良い。同様に、回転軸４を回転させた、複数の角度で測定しても良い。多くの点を測定することで精度が向上する。
【００５９】
この様に、今まで述べてきた実施の形態１の磁界測定方法により、コイル間中心面９が測定できるため、コイル間中心面９と磁界測定基準面（測定対象コイルの基準面）とが一致する様に、スプリットソレノイドコイル７における第一コイル６０と第二コイル６１の相対位置の調整を実施すればよく、前述した第三のコイル位置ずれを高精度に調整することができる。
【００６０】
今までは、径方向成分の磁界（径方向磁界Ｂｒ）について説明した。以下では、コイルの軸方向成分の磁界であるコイル軸方向磁界Ｂｚを用いたコイル間中心位置の検出可能性について述べる。
【００６１】
図１９は、図５のスプリットソレノイドコイルのコイル軸方向磁界成分の軸方向（Ｚ方向）分布を示す図である。図１９に示したコイル軸方向磁界Ｂｚの分布は、Ｚ軸からあるオフセット長ｒ０だけ離れた位置におけるコイル軸方向磁界ＢｚのＺ方向に沿った分布である。コイル間中心位置を示す位置（Ｚ＝０の位置、零位置）では、コイル軸方向磁界Ｂｚはフラットになりコイル間中心位置を検出しにくい。また、零位置での磁界も超電導コイルの場合は、数テスラになり、磁界強度に対する磁界変化の相対比は小さく、コイル軸方向磁界Ｂｚを用いて零位置を検出するのは精度が良くない。なお、図１２の磁界測定素子８４のように、回転軸４に平行になるように配置された磁界測定素子２、すなわち回転軸４との配置角度が零である磁界測定素子２を用いる場合には、図１３の交点９０ａのように、径方向磁界Ｂｒはコイル間中心位置で零であり、Ｚ方向上側（正側）とＺ方向下側（負側）で径方向磁界Ｂｒの符号も変わるため、コイル間中心位置を検出しやすい。
【００６２】
次に、実施の形態１の磁界測定方法を、特許文献１の磁界測定装置に相当する比較例の磁界測定装置で行われる磁界測定方法と比較する。図２０は比較例の磁界測定素子における回転前の面垂直方向磁界成分を示す図であり、図２１は比較例の磁界測定素子における回転後の面垂直方向磁界成分を示す図である。図２２は比較例の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図であり、図２３は比較例の磁界測定素子の傾きに角度誤差がある場合を示す図である。図２４は、図２３の状態の磁界測定素子により測定された径方向磁界成分のＺ方向分布を示す図である。比較例の磁界測定装置は、円盤に載った磁界測定素子（ホール素子）を円盤の基準軸（コイル軸３に相当）でもある回転軸１０９のみを中心として３６０度回転させて、磁界を測定する装置である。比較例の磁界測定装置では、実施の形態１の磁界測定装置１のように、回転軸４に沿って磁界測定素子１１０は回転しないため、コイル間中心位置は検出できない。即ち、特許文献１に記載された方法ではコイル間中心位置は検出できない。以下ではこれについて示す。
【００６３】
図２０は、回転軸１０９を中心にした角度が０度での磁界測定素子１１０が受ける磁界である。この図２０は、図９に相当するものである。ｂ面で磁界測定素子１１０の磁界測定面（ホール素子面）が受ける磁界成分は、磁界成分１７である。ｃ面で磁界測定素子１１０の磁界測定面（ホール素子面）が受ける磁界成分は、磁界成分１８である。比較例の磁界測定装置では、回転軸４で磁界測定素子１１０を回転させる機能はなく、基準軸（コイル軸３に相当）でもある磁界測定装置の回転軸１０９（Ｚ軸）に沿って磁界測定素子１１０を回転させる機能しかない。図２１において、回転軸１０９を中心にした角度が１８０度の場合における磁界測定素子１１０を、磁界測定素子１１１とした。この磁界測定素子１１１をＺ方向の上下に移動させて、磁界を測定した場合は図２１のようになる。
【００６４】
図２１において、コイルの磁束線に沿った磁界ベクトル２６、２８、３０は、図５の左側に示した磁束線８に沿った磁界ベクトルと同様である。ａ面、ｂ面、ｃ面における磁界ベクトルは、それぞれ磁界ベクトル２６、２８、３０である。磁界成分３１は、ｂ面において磁界測定素子１１１の磁界測定面が受ける面垂直方向の磁界成分である。磁界成分３２は、ｃ面において磁界測定素子１１１の磁界測定面が受ける面垂直方向の磁界成分である。
【００６５】
図２１の磁界測定素子１１１の磁界測定面が受ける磁界成分は、図２０とは磁界測定素子２がＺ軸（回転軸１０９）を軸として反対称に配置されており、磁界の向きもＺ軸（回転軸１０９）を軸として反対称のため、磁界の大きさは図２０と同じである。即ち、ａ面で磁界測定素子１１１の磁界測定面が受ける磁界成分は零であり、ｃ面で磁界測定素子１１１の磁界測定面が受ける磁界成分は最大になる。Ｚ軸方向に上下させた場合の磁界分布を図２２に示す。この図２２は、実施の形態１の磁界測定方法における図１１に対応するものである。比較例の磁界測定装置では、図２０と図２１の径方向磁界Ｂｒの分布は一致し、いずれも磁界分布１１２になる。このため、実施の形態１の図１１と異なり、回転軸１０９に対する回転前後の特性が同じなので、交点が存在せず、コイル間中心位置は決定できない。
【００６６】
なお、図２２において、ａ面の位置に該当するａの位置で、今回の一例として径方向磁界Ｂｒが零になるが、これは以前述べたと同様に、今回の一例として図２０や図２１のａ面において、磁界測定素子１１０、１１１のホール素子面の向きと、磁界（磁界ベクトル１０、２６）の向きを等しい図にしたためである。
【００６７】
比較例の磁界測定装置においても、完全に磁界測定素子が回転軸１０９に平行な方向、すなわちＺ方向（図２０、図２１の垂直方向）に向けることができれば、径方向磁界Ｂｒの零磁界位置を検出することでコイル間中心位置を決定できる。この方法は、従来からコイル間中心位置を求めるために用いられてきた方法である。但し、磁界測定素子（ホール素子）を通過する、回転軸１０９に平行な軸（実施の形態１における回転軸４）からの傾き誤差がある場合、すなわち磁界測定素子（ホール素子）の配置に誤差がある場合には、この方法では、コイル間中心位置に誤差が発生する。この場合の例を、図２３と図２４に示した。
【００６８】
図２４において、磁界分布１１７は磁界測定素子１１３で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性であり、磁界分布１１８は磁界測定素子１１４で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性であり、磁界分布１１９は磁界測定素子１１５で測定した径方向磁界ＢｒのＺ方向依存性である。図２３における紙面に垂直方向の回転軸１１６は、比較例の磁界測定素子１１３、１１４、１１５における傾き誤差を説明するために設定した仮想の回転軸である。図２４において、零点１２０は磁界分布１１７の零点であり、コイル間中心位置に該当するＺ位置である。図２４に示した誤差１２１は、コイル間中心位置の測定において生じる誤差である。図２４において、Ｚ方向の位置ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図２０、図２１におけるａ面、ｂ面、ｃ面の位置である。
【００６９】
図２４の磁界分布１１７に示すように、コイル間中心位置ではコイルが発生する磁界はＺ方向（図２０、図２１の垂直方向）を向いており、径方向磁界Ｂｒは零になっている。したがって、磁界測定素子の磁界測定面（ホール素子面）が磁界測定素子１１３の様に垂直に向いた場合には、磁界測定素子（ホール素子）が検出する磁界は零で、コイル間中心位置を検出することが可能である。
【００７０】
しかしながら、磁界測定素子（ホール素子）の配置において、Ｚ方向に対して傾き誤差がある場合には、図２４の磁界分布１１８や磁界分布１１９のように、コイル間中心位置の測定で誤差１２１が発生する。ホール素子は以前述べた様に大きさが数ｍｍと小さく、ホール素子面を高い精度でＺ方向に（図２０の垂直方向に）向けることは困難である。
【００７１】
一方、実施の形態１の磁界測定装置１及び磁界測定方法は、図１２及び図１３を用いて説明した様に、磁界測定素子（ホール素子）のＺ方向に対する傾きに依存せず、即ち磁界測定素子（ホール素子）の傾き誤差がある場合にも、回転軸４に対する回転前後の磁界分の交点は、Ｚ方向における一定位置を示すため、コイル間中心位置を高精度で求めることが可能である。
【００７２】
今までは、磁界を発生するコイルはスプリットソレノイドコイル７の例を示した。他のコイルでもコイル軸方向に対称であれば、実施の形態１の磁界測定方法を適用できる。この例を示したのが、図２５の例である。図２５は本発明の測定対象であるバナナ型コイルを示す図であり、図２６は図２５のバナナ型コイルの断面を示す図である。バナナ型コイル３３は、第一コイル９３と第二コイル９４とを備えている。バナナ型コイル３３は、径方向（Ｒ方向）の形状は非対称であるが、Ｚ方向の形状は対称である。図２６のように、第一コイル９３の断面と、第二コイル９４の断面とがＺ方向に対称の場合には、Ｚ方向の磁界分布も、スプリットソレノイドコイル７の磁界分布（図５参照）と同様に、中央で外側に膨らみ、磁界の大きさはｂ面を中心面にしてＺ方向における上下対称となる。このため、バナナ型コイル３３も、実施の形態１の磁界測定方法により、第一コイル９３と第二コイル９４とにおけるコイル間中心面からの上下位置ずれを検出できる。
【００７３】
なお、今までは第一コイルと第二コイルとの例を示したが、図２の様に１個のソレノイドコイルであっても良い。また、上下に対称に配置された４個以上の偶数個のコイルであっても良い。更には、奇数個のコイルや上下非対称な偶数個のコイルであっても、少なくとの１か所上下に沿ってほぼ対称な磁界分布を有するコイルであれば、実施の形態１の磁界測定方法は適用可能である。なお、測定対象コイルが、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布がコイル軸に垂直な面で対称である場合でも、第一コイルと第二コイルの例と同様に、径方向磁界の分布におけるコイル軸方向の中心位置はコイル間中心位置である。なお、第一コイルと第二コイルとを備えたコイル対も、組合せコイルである。測定対象コイルが、１個のソレノイドコイルの場合は、径方向磁界の分布におけるコイル軸方向の中心位置は、コイル内に位置しており、コイル中心位置と呼ぶことにする。
【００７４】
なお、特許文献２の磁界測定方法では、被測定物がＣＲＴ（Cathode  Ray  Tube）用コイルであり、このコイル形状はコイル軸（Ｚ軸）に沿って非対称であり、コイル軸（Ｚ軸）に沿った磁界分布も非対称である。このため、コイル軸（Ｚ軸）に沿って磁界分布が、コイル軸に垂直な面で対称であることを利用した実施の形態１のコイル間中心位置の決定方法を適用することはできない。
【００７５】
以上のように、実施の形態１の磁界測定方法は、コイル軸３を同一にした複数のコイル（第一コイル６０、第二コイル６１）を備えた組合せコイルであり、かつコイル軸３に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布がコイル軸３に垂直な面で対称になる測定対象コイル（スプリットソレノイドコイル７、バナナ型コイル３３）における、径方向磁界の分布におけるコイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法である。実施の形態１の磁界測定方法は、コイル軸３から径方向に設定長（オフセット長ｒ０）だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子２により、オフセット位置でコイル軸３に平行なオフセット軸（回転軸４）に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にて、オフセット軸（回転軸４）を中心に設定角度だけ回転された磁界測定素子２により、オフセット軸（回転軸４）に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一径方向磁界測定手順にて測定された第一の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性（磁界分布６４、８７ａ、８８ａ、８９ａ）と、第二径方向磁界測定手順にて測定された第二の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性（磁界分布６５、８７ｂ、８８ｂ、８９ｂ）とに基づいて、コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。実施の形態１の磁界測定方法は、オフセット位置にてコイル軸３に平行なオフセット軸（回転軸４）を中心に回転させる前後の径方向磁界特性（磁界分布６４、６５）に基づいて、コイル間中心位置を決定するので、測定対象である複数のコイル（第一コイル、第二コイル）を備えた組合せコイル（スプリットソレノイドコイル７、バナナ型コイル３３）のコイル間中心位置を高精度に決定することができる。
【００７６】
また、実施の形態１の磁界測定方法は、コイル軸３に沿った径方向磁界の分布がコイル軸３に垂直な面で対称になる測定対象コイル（コイル６）における、径方向磁界の分布を用いてコイル軸方向に沿った上下コイル中心（コイル中心位置）を決定する磁界測定方法である。実施の形態１の磁界測定方法は、コイル軸３から径方向に設定長（オフセット長ｒ０）だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子２により、オフセット位置でコイル軸３に平行なオフセット軸（回転軸４）に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にて、オフセット軸（回転軸４）を中心に設定角度だけ回転された磁界測定素子２により、オフセット軸（回転軸４）に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一径方向磁界測定手順にて測定された第一の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性（磁界分布６４、８７ａ、８８ａ、８９ａ）と、第二径方向磁界測定手順にて測定された第二の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性（磁界分布６５、８７ｂ、８８ｂ、８９ｂ）とに基づいて、上下コイル中心（コイル中心位置）を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。実施の形態１の磁界測定方法は、オフセット位置にてコイル軸３に平行なオフセット軸（回転軸４）を中心に回転させる前後の径方向磁界特性（磁界分布６４、６５）に基づいて、上下コイル中心（コイル中心位置）を決定するので、測定対象である１つのソレノイドコイル（コイル６）の上下コイル中心（コイル中心位置）を高精度に決定することができる。
【００７７】
実施の形態２．
図２７は、本発明の実施の形態２による磁界測定装置を示す図である。図２８〜図３０は、図２７の磁界測定素子の回転を説明する図である。図３１は図２８の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図であり、図３２は図３０の磁界測定素子における面垂直方向磁界成分を示す図である。実施の形態１の磁界測定装置１では、磁界測定素子２がコイル軸３に対して回転せずに、回転軸４を中心に回転する例を示した。実施の形態２の磁界測定装置１では、測定対象コイルのコイル軸に一致する位置にある回転軸２３に対して磁界測定素子２が回転する例を示す。特許文献１に記載された装置は、回転する円盤上にホール素子が載っていたが、上記特許文献１は円盤上ではホール素子自体は回転しなかった。実施の形態２の磁界測定装置１は、回転する円盤２２の上で、かつ回転軸２３から径方向（Ｒ方向）にオフセット長ｒ０だけ離れた位置において、磁界測定素子２が回転する機構を有している。
【００７８】
実施の形態２の磁界測定装置１は、磁界測定素子２と、磁界測定素子２を支持する磁界測定素子支持台７１と、磁界測定素子支持台７１を搭載する回転台５と、回転台５を搭載する円盤２２と、円盤２２に固定された回転棒９９と、回転棒９９を回転するモータ１００と、回転台５に固定された回転棒７２と、回転棒７２を回転するモータ７３と、磁界測定素子２から入力された磁界データからコイル間中心位置を演算するデータ処理装置７４を備える。円盤２２は基準軸である回転軸２３に対して回転する。
【００７９】
実施の形態２の磁界測定装置１は、磁界測定素子２が回転軸４を中心に回転し、かつ回転軸２３に対して回転するので、２軸の回転軸を有する磁界測定装置である。特許文献１に記載された装置は、回転する円盤上にホール素子が載っていたが、円盤上ではホール素子自体は回転しなかった。特許文献１に記載された装置は、コイル軸の傾き、コイル軸のずれを調整できたが、実施の形態１で説明したように、測定対象であるコイル対のコイル間中心位置を正確に決定できず、コイル対におけるコイル間中心位置の基準面に対する位置ずれを調整することはできなかった。特許文献１の構成を改良し、本発明の基本構成である、測定対象コイルのコイル軸に一致する位置にある回転軸２３から径方向（Ｒ方向）にオフセット長ｒ０だけ離れた位置において、磁界測定素子２が回転する機構を追加することにより、コイル軸の傾き、コイル軸のずれのみならず、コイル軸方向に対称なコイルにおけるコイル間中心位置のずれを調整できる。即ち、コイル位置誤差関係の全て、すなわち第一のコイル位置ずれ、第二のコイル位置ずれ、第三のコイル位置ずれを調整可能である。実施の形態２では、測定対象であるコイル対のコイル間中心位置を決定する方法を説明する。この実施の形態２の磁界測定装置１に、コイル軸の傾き、コイル軸のずれを調整する工程を追加した磁界測定方法及び磁界測定装置の例は、実施の形態４で説明する。
【００８０】
実施の形態１と同様に、実施の形態２のコイルの位置ずれ修正方法では、特許文献１の測定及び修正工程等を適用して、すでに第一コイル位置ずれと第二のコイル位置ずれは修正できているとする。実施の形態２による磁界測定方法を含むコイルの位置ずれ修正方法のフローチャートは、図１と同様である。実施の形態２の磁界測定方法は、ステップＳ１において、コイル軸のオフセット位置（第一のオフセット位置）で、径方向磁界分布Ａを測定する。ステップＳ２において、磁界測定素子（ホール素子）２を、第１の回転軸である回転軸２３に関して１８０度回転（第一次回転）させて、磁界測定素子（ホール素子）２をコイル軸のオフセット位置（第二のオフセット位置）に配置する。そして、この第二のオフセット位置で、第２の回転軸である回転軸４に関して１８０度回転（第二次回転）させて、径方向磁界分布Ｂを測定する。ステップＳ３にて、径方向磁界分布Ａと径方向磁界分布Ｂとの交点からコイル間中心位置を決定する。ステップＳ４、Ｓ５の手順は、実施の形態１と同じである。なお、回転軸２３から径方向（Ｒ方向）に離れた長さであるオフセット長ｒ０は、第一回転した状態でも変わらない。オフセット長ｒ０が同一である第一のオフセット位置及び第二のオフセット位置において、測定対象のコイルにおける磁界は同じである。
【００８１】
第一のオフセット位置において径方向磁界分布Ａを測定し、第二のオフセット位置において、第２の回転軸である回転軸４を回転させて磁界測定素子（ホール素子）２を回転（第二次回転）させ、磁界測定素子（ホール素子）２をＺ方向に上下させた場合の径方向磁界分布Ｂを求めれば、径方向磁界分布Ａと径方向磁界分布Ｂとの交点から測定対象のコイルにおけるコイル間中心位置を決定でき、コイル間中心位置のずれを検出できる。コイル間中心位置を決定する原理は、図８から図１６を用いて、実施の形態１で述べた通りである。
【００８２】
図２８から図３０には、回転軸２３に関して磁界測定素子２を回転させた後、更に回転軸４に関して回転した場合の例を示した。図２８には、回転軸２３に関して回転させる前の磁界測定素子２を示している。図２９には、円盤２２の回転軸２３を中心にして１８０度回転させた場合の磁界測定素子を、磁界測定素子２４を示している。図３０には、磁界測定素子２４を回転軸４を中心にして１８０度回転させた磁界測定素子を、磁界測定素子２５として示している。
【００８３】
図２８から図３０の磁界測定素子の配置を元に、実施の形態２による磁界測定方法を含むコイルの位置ずれ修正方法を説明する。図３１では、円盤２２の回転軸２３及び磁界測定素子２の回転軸４を回転させる前の状態で磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）が受ける磁界を示している。この図３１は、図９と同じ状態を示している。図３１では、磁界測定素子の符号以外に、図９のコイル軸３に代わって、測定対象コイルのコイル軸に一致する位置にある回転軸２３になって点で異なるだけである。図３２は、図３０の状態で磁界測定素子２５をＺ軸方向に沿って上下させた場合の磁界測定素子の磁界測定面（ホール素子面）が受ける磁界を示している。
【００８４】
図３２において、磁界ベクトル２６は、１８０度円盤回転時の磁界測定素子２５がａ面において受けるコイルの磁界ベクトルである。磁界ベクトル２８は磁界測定素子２５がｂ面において受けるコイルの磁界ベクトルであり、磁界ベクトル３０は、磁界測定素子２５がｃ面において受けるコイルの磁界ベクトルである。磁界成分２７はａ面で磁界測定素子２５の磁界測定面（ホール素子面）が受ける面垂直方向磁界成分であり、磁界成分２９はｂ面で磁界測定素子２５の磁界測定面（ホール素子面）が受ける面垂直方向磁界成分である。
【００８５】
図３２の磁界測定素子２５の磁界測定面（ホール素子面）が受ける磁界成分は、磁界測定面（ホール素子面）の傾き方向は異なるが、図１０と同じになる。即ちａ面での磁界成分２７が最大の磁界で、ｃ面での磁界成分は零になる。図３２の磁界測定素子２５の磁界測定面（ホール素子面）が受ける径方向磁界ＢｒのＺ軸に沿った磁界分布と、図３１の磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）が受ける径方向磁界ＢｒのＺ軸に沿った磁界分布を描くと、図１１と同じ分布になる。すなわち、図３２の磁界測定素子２５の磁界測定面（ホール素子面）が受ける径方向磁界ＢｒのＺ軸に沿った磁界分布は、図１１の磁界分布６５と同じになる。図３１の磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）が受ける径方向磁界ＢｒのＺ軸に沿った磁界分布は、図１１の磁界分布６４と同じになる。
【００８６】
実施の形態１で説明したように、回転前の径方向磁界ＢｒをＺ方向に変化させた磁界分布６４と、第二のオフセット位置で１８０度回転後の径方向磁界ＢｒをＺ方向に変化させた磁界分布６５の交点からコイル間中心位置を検出できる。
【００８７】
なお、図２７に示した実施の形態２の磁界測定装置１で回転軸２３に沿って回転して磁界を測定した場合、回転時に磁界測定素子２の位置ずれがない限り、回転軸４に関する回転前の０度における分布と、回転後の１８０度における分布とは理想的にはＣＯＳ分布（ＣＯＳ波形形状の分布）になるはずである。一方、コイル等のゆがみ等があると高調波が載った異なる分布になると考えられ、コイルの歪みも分かる。即ち、実施の形態２の磁界測定装置１では、フーリエ変換することで、コイルの歪みを判別可能である。
【００８８】
今までは、磁界測定素子２は方向性であっても、磁界測定素子２が回転や移動をしなくても磁界の検出ができる素子を前提としていた。しかし、磁界測定素子２は、回転しなければ起電力が生じない素子、例えばサーチコイルであっても良い。次に、サーチコイルについて述べる。図３３は本発明の実施の形態２による他の磁界測定素子を示す図であり、図３４は図３３の磁界測定素子による出力電圧波形を示す図である。図３４において、縦軸は電圧Ｖであり、横軸は時間ｔである。図３３、図３４を用いて、サーチコイル９５の検出原理を説明する。サーチコイル９５を回転軸９７に関し回転させると、サーチコイル９５の鎖交する磁束９６の変化に応じた電圧が、サーチコイル９５の両端に図３４の電圧波形９８の様に出力される。更に、電圧を積分することで、サーチコイル９５のサーチコイル面に垂直な磁界を測定することが可能である。
【００８９】
以下、回転軸９７を図３３のように鉛直方向（Ｚ方向）に向けるとする。サーチコイル９５は、ホール素子に比べて大きいので、回転軸９７を鉛直方向（Ｚ方向）に向けることは容易である。Ｚ方向に垂直な径方向磁界Ｂｒの測定には、サーチコイル９５の回転軸９７を鉛直方向（Ｚ方向）に向ければ可能である。また、サーチコイル９５あるいはサーチコイル９５を支持する支持棒（図示せず）は、仮にＺ軸方向に長ければ、回転時の回転軸ずれを最小化できる。
【００９０】
サーチコイル９５を基準軸（コイルのコイル軸）から離れた位置に配置し、かつＺ方向で上下させた場合には、サーチコイル９５の検出する磁界ベクトルは図３１と同じになる。更に、円盤２２を１８０度回転させて測定した場合の磁界ベクトルは図３２と同じになる。したがって、サーチコイル９５により検出した磁界分布は、図１３に示す様になり、回転軸２３に対する回転前後の磁界分布の交点からコイル間中心位置を求めることが可能である。
【００９１】
実施の形態２の磁界測定方法は、実施の形態１の磁界測定方法と同様に、測定対象である複数のコイル（第一コイル、第二コイル）を備えた組合せコイル（スプリットソレノイドコイル７、バナナ型コイル３３）のコイル間中心位置を高精度に決定することができる。また、実施の形態２のコイルの位置ずれ修正方法は、実施の形態１のコイルの位置ずれ修正方法と同様に、コイル間中心面９と磁界測定基準面（測定対象コイルの基準面）とが一致する様に、組合せコイルの各コイルの相対位置の調整を実施すればよく、前述した第三のコイル位置ずれを高精度に調整することができる。組合せコイルがスプリットソレノイドコイル７の場合は、コイル間中心面９と磁界測定基準面（測定対象コイルの基準面）とが一致する様に、第一コイル６０と第二コイル６１の相対位置の調整を実施する。
【００９２】
実施の形態３．
実施の形態３の磁界測定方法を説明する。図３５は、本発明の実施の形態３による磁界測定素子の位置を説明する図である。図３５には、スプリットソレノイドコイルの径方向磁界Ｂｒにおける径方向（Ｒ方向）依存性を示した。縦軸は径方向磁界Ｂｒであり、横軸は径方向の位置Ｒである。図３５において、コイル内径位置３５と、コイル内径位置３６を示した。コイル内径位置３６は、コイル内半径Ｒ０の４／５の位置である。図３５に示すように、Ｒ＝０では、径方向磁界Ｂｒは零であるので、図３５はコイル軸からＲ方向に沿って少し位置がずれた場合の例である。この磁界分布はスプリットソレノイドコイルの形状に関係がある。
【００９３】
径方向磁界Ｂｒが大きいほど、磁界測定素子２の感度も良くなる。図３５の例では、径方向（Ｒ方向）のＲ位置がコイル内半径Ｒ０の４／５を超えた場合（コイル内径位置３６を超えた場合）に急激に磁界が増大する。即ち、径方向磁界Ｂｒはコイル内径位置３５に近い方が大きくなる。このＲ方向の位置の増加に応じて、径方向磁界Ｂｒが増加するのは、コイル形状に依存する。磁界測定素子２を配置する位置、すなわちコイル軸からのオフセット位置は、少なくとも、４／５Ｒ０以上の大きい領域であれば、４／５Ｒ０未満の領域よりも大きな径方向磁界Ｂｒを得られると言える。
【００９４】
実施の形態３の磁界測定方法は、磁界測定素子２をソレノイドコイルのコイル内半径Ｒ０の４／５以上の場所で径方向磁界Ｂｒを測定する。実施の形態３の磁界測定装置１は、磁界測定素子２の径方向（Ｒ方向）の配置位置、すなわちコイル軸３からのオフセット長ｒ０だけ離れたオフセット位置が、コイル内半径Ｒ０の４／５以上になるように、磁界測定素子２を配置したものである。実施の形態３の磁界測定方法は、大きな径方向磁界Ｂｒを測定できるので、磁界測定素子２の径方向（Ｒ方向）の配置位置がコイル内半径Ｒ０の４／５未満で測定する方法よりも、高感度で高精度に径方向磁界Ｂｒを測定できる。しがって、実施の形態３の磁界測定方法は、測定対象（スプリットソレノイドコイル７、バナナ型コイル３３）であるコイル対（第一コイル、第二コイル）、すなわち組合せコイルのコイル間中心位置を更に高精度に決定することができる。
【００９５】
実施の形態４．
図３６は、本発明の実施の形態４によるコイルの位置ずれ修正方法のフローチャートである。図３７は本発明の実施の形態４による磁界測定装置を示す図であり、図３８は図３７の移動機構を示す図である。図３９は図３８の移動機構の側面図であり、図４０は図３７のデータ処理装置を示す図である。図３６のフローチャートは、図１のフローチャートに、コイル軸傾きを調整する工程（ステップＳ１１）とコイル水平方向位置ずれを調整する工程、すなわちコイル軸位置を調整する工程（ステップＳ１２）を追加したものである。ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程及び、ステップＳ１２のコイル水平方向位置ずれ調整工程（コイル軸位置調整工程）は、複数のコイル（第一コイル、第二コイル）におけるそれぞれのコイル軸を基準軸に一致するように調整するコイル軸調整工程である。スプリットソレノイドコイル７を例にして、フローチャートを説明する。
【００９６】
ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程及び、ステップＳ１２のコイル水平方向位置ずれ調整工程は、特許文献１の測定及び修正工程を適用する。ステップＳ１１のコイル水平方向位置ずれ調整工程及び、ステップＳ１２のコイル軸傾き調整工程を実行することで、ステップＳ１からステップＳ５のコイル間中心位置を修正する工程を高精度に確実に行うことができる。ステップＳ１からステップＳ５のコイル間中心位置を修正する工程を実行する前に、コイル水平方向位置ずれ（第一のコイル位置ずれ）とコイル軸傾きずれ（第二のコイル位置ずれ）の調整を実施していないと図９等の磁界分布に、第一のコイル位置ずれ及び第二のコイル位置ずれにより磁界が傾き、この磁界の傾きによる磁界が磁界測定素子に印加され、コイル間中心位置の決定の際に角度誤差が発生する。
【００９７】
ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程及び、ステップＳ１２のコイル水平方向位置ずれ調整工程は、スプリットソレノイドコイル７の第一コイル６０、第二コイル６１毎に行う。第一コイル６０を例にして説明する。まず、ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程を実行する。磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）２ａをコイル軸方向（Ｚ軸方向）に向けて、すなわち、磁界測定面（ホール素子面）２ａの延在方向がコイル軸に垂直になるようにして、回転軸２３の回転角度をパラメータにして、磁界測定素子２の径方向位置（Ｒ位置）に対するコイル軸方向磁界Ｂｚを測定する（第一測定手順）。回転軸２３の傾きを修整（コイル軸変更手順）しながら、第一測定手順を行う。回転軸２３の回転角度を変化させた場合の、磁界測定素子２の径方向位置（Ｒ位置）に対するコイル軸方向磁界Ｂｚの特性が、それぞれ平行になったら、回転軸２３の傾きがコイル軸３と一致したと判定し、コイル軸傾き調整工程を終了する。コイル軸変更手順は、調整対象である第一コイル６０又は第二コイル６１の姿勢を変更し、調整対象の基準軸に対するコイル軸３の傾きを変更する。
【００９８】
ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程の後に、ステップＳ１２のコイル水平方向位置ずれ調整工程を実行する。磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）２ａを径方向（Ｒ方向）に向けて、すなわち、磁界測定面（ホール素子面）２ａの延在方向がコイル軸に平行になるようにして、回転軸２３の回転角度をパラメータにして、磁界測定素子２の径方向位置（Ｒ位置）に対する径方向磁界Ｂｒを測定する（第二測定手順）。回転軸２３の位置を径方向に移動して、コイル水平方向位置を修正（コイル軸位置変更手順）しながら、第二測定手順を行う。回転軸２３の回転角度を変化させた場合の、磁界測定素子２の径方向位置（Ｒ位置）に対する径方向磁界Ｂｒの特性が、一本に重なったら、回転軸２３のコイル水平方向位置がコイル軸３と一致したと判定し、コイル水平方向位置ずれ調整工程を終了する。コイル軸位置変更手順は、調整対象を径方向に移動し、調整対象の基準軸に対するコイル軸３の径方向位置を変更する。コイル軸位置変更手順後の第二測定手順においては、初回の第二測定手順において回転させた回転軸２３を中心に回す回転角度をパラメータにして、磁界測定素子の径方向位置毎に径方向磁界を測定する（第三測定手順）。第三測定手順は、コイル軸位置変更手順後の第二測定手順である。
【００９９】
ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程及び、ステップＳ１２のコイル水平方向位置ずれ調整工程を実行できる磁界測定装置１を図３７に示した。実施の形態４の磁界測定装置１は、磁界測定素子２の磁界測定面（ホール素子面）２ａをコイル軸方向（Ｚ軸方向）に向けられるように、磁界測定素子支持台７１は回転棒９２で回転可能になっている。また、実施の形態４の磁界測定装置１は、磁界測定素子２の径方向位置（Ｒ位置）を変更できる移動機構６７を備えている。また、実施の形態４の磁界測定装置１のデータ処理装置７４は、図４０に示しように、コイル軸方向磁界特性演算部７９も備えている。コイル軸方向磁界特性演算部７９により、磁界測定素子２から送られた磁界データに基づいて第一測定手順のコイル軸方向磁界Ｂｚを演算し、表示部７８の画面にコイル軸方向磁界Ｂｚの分布を表示する。コイル軸方向磁界特性演算部７９は、プロセッサ８０がメモリ８１に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサ８０および複数のメモリ８１が連携して上記機能を実行してもよい。
【０１００】
移動機構６７は、例えば、円盤２２に径方向に延伸して設けられたガイド孔６８と、回転棒７２に摺動可能に設けられた支持部材１０１により構成される。支持部材１０１は２つの突起６９を備え、突起６９がガイド孔６８に接触している。実施の形態４の磁界測定装置１は、支持部材１０１に設けられた回転棒７２がガイド孔６８に沿って移動することができ、複数の径方向の位置において、回転棒７２の回転により回転台５を回転することができる。すなわち、実施の形態４の磁界測定装置１は、ステップＳ１１のコイル軸傾き調整工程と、ステップＳ１２のコイル水平方向位置ずれ調整工程と、ステップＳ２における磁界測定素子２の１８０度回転も行うことができる。実施の形態４の磁界測定装置１のその他の構成は、実施の形態２の磁界測定装置１の構成と同じであり、実施の形態２の磁界測定装置１と同様に動作する。
【０１０１】
実施の形態４によるコイルの位置ずれ修正方法は、ステップＳ１１のコイル水平方向位置ずれ調整工程及び、ステップＳ１２のコイル軸傾き調整工程を実行することで、ステップＳ１からステップＳ５のコイル間中心位置を修正する工程を高精度に確実に行うことができる。
【０１０２】
実施の形態５．
実施の形態５では、加速器用電磁石を対象にして、磁界測定を行う例を説明する。この測定結果を用いてコイル位置修正を行う。図４１は、本発明の実施の形態５による第１の磁界測定装置の磁界測定素子を加速器用電磁石に配置した例を示す図である。図４２は、本発明の実施の形態５による第２の磁界測定装置の磁界測定素子を加速器用電磁石に配置した例を示す図である。図４３は図４２の磁界測定装置における要部を示す図であり、図４４は図４３の磁界測定装置における要部をコイル軸方向から見た上面図である。図４５は、本発明の実施の形態５による第３の磁界測定装置の磁界測定素子を加速器用電磁石に配置した例を示す図である。図４６は図４５の磁界測定装置における要部を示す図であり、図４７は図４６の磁界測定装置における要部をコイル軸方向から見た上面図である。図４１、図４２、図４５において、磁極にコイルが配置された円形加速器用電磁石７０の部分断面を示した。
【０１０３】
円形加速器用電磁石７０は、２つの電磁石に分割されている。第一電磁石は、コイル４２ａ、磁極４１ａ、リターンヨーク４３ａを備えている。第二電磁石も、第一電磁石と同様に、コイル４２ｂ、磁極４１ｂ、リターンヨーク４３ｂを備えている。第一電磁石の磁極４１ａには貫通孔３７が設けられている。磁界測定装置１の磁界測定素子２が、磁極４１ａと、磁極４１ｂとの間の領域である磁極間領域４０に配置されている。磁界測定素子２は回転棒３９に接続され、回転棒３９はモータ７３に接続されている。図４１、図４２、図４５において、コイル４２ａ、４２ｂのコイル軸５５、磁界測定素子２の回転軸３８、円形加速器用電磁石７０により加速されるビームが通過する軌道面４４、コイル４２ａの第一コイル面５６ａ、コイル４２ｂの第二コイル面５６ｂを示した。磁界測定素子２の回転軸３８は、実施の形態１〜４における回転軸４と同じであるが、磁極４１ａを貫通している。回転軸３８は、コイル軸５５から径方向の離れた位置に配置されており、コイル軸５５までの長さがオフセット長ｒ０である。
【０１０４】
磁極４１ａ、４１ｂはＮＣ装置（数値制御装置）などで高精度に作れる。このため、磁界測定装置１は、磁極４１ａ、４１ｂを基準に基準軸及び基準面を設定することが多い。磁極４１ａの外部、即ち円形加速器用電磁石７０の外部から回転棒３９を挿入する。この場合、回転棒３９は長いので回転軸３８の傾きなどは非常に小さく、高精度で構成できる、また、回転棒３９を円形加速器用電磁石７０の外部からモータ７３により回転させることで、容易に円形加速器用電磁石７０の外部から磁界測定素子２を回転させることが可能である。更に、回転棒３９をＺ軸方向に移動（図４１において上下）させることで、磁界測定素子２をＺ軸方向に移動させ、コイル軸方向（Ｚ軸方向）の磁界分布も測定可能である。円形加速器用電磁石７０においては、軌道面４４がコイル間中心位置を合わす基準面である。
【０１０５】
実施の形態５の第１の磁界測定装置１は、磁界測定素子２をコイル軸５５から離れた位置に回転可能に配置したので、実施の形態１の磁界測定方法を実行でき、測定対象である円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができる。また、円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができるので、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を基準面（軌道面４４）に一致するように修正することができる。
【０１０６】
なお、円形加速器用電磁石７０の磁極４１ａ、４１ｂ及びリターンヨーク４３ａ、４３ｂの重量は重く分解が難しい。このため、磁界測定装置１の構成部品も一度円形加速器用電磁石７０に配置した後は、磁界測定が完了するまで、リターンヨーク４３ａ、４３ｂ等は分解しないことが望ましい。このため、円形加速器用電磁石７０の外部から磁界測定素子２を動作させることは重要である。
【０１０７】
なお、磁極４１ａ、４１ｂがない空芯コイルでもコイル軸方向の長さを十分長くとれば同様に回転時の誤差を最小にできる。また、磁極４１ａに貫通孔３７を開けると、貫通孔３７の部分は磁界を作らないので磁界の誤差になる可能性がある。この場合には、第１の磁界測定装置１による磁界測定及びコイル位置ずれが終了した後に、貫通孔３７を埋めれば良い。すなわち、図１のステップＳ４において、コイル間中心位置が基準面に一致すると判定され後に、磁極４１ａに設けられた貫通孔３７を磁界測定後に埋め戻す手順（貫通孔埋戻手順）を追加する。このように、磁極４１ａに設けられた貫通孔３７を磁界測定後に埋め戻すことで、円形加速器用電磁石７０における貫通孔３７に起因する磁界誤差を最小限にすることができる。
【０１０８】
図４２〜図４４を用いて、実施の形態５の第２の磁界測定装置１について説明する。円形加速器用電磁石７０には電磁石中心軸にイオン源用のイオン源孔４５が開いている場合がある。このイオン源孔４５を利用して磁界測定素子２を動作させることを考える。もともとイオン源孔４５が開いているので、図４１に示したように、磁極４１ａに貫通孔３７を開ける必要がなく、貫通孔３７を開けることによる磁界分布の誤差をなくすことが可能になる。
【０１０９】
実施の形態５の第２の磁界測定装置１は、回転棒４６と、回転棒４６を回転させる回転棒回転用のモータ５０と、磁界測定素子２を回転可能に支持する素子支持機構１０２とを備えている。素子支持機構１０２は、磁界測定素子２を回転棒４６に対し支持する支持材４７と、磁界測定素子２が搭載される台４８と、回転棒４６と磁界測定素子２が載った台４８をつなぐベルト４９とを備えている。台４８はプーリーでもあり、台４８の外周にベルト４９が接触している。支持材４７は、一端が回転棒４６に摺動可能に接続されており、他端が台４８の台棒４８ａを回転可能に支持している。なお、支持材４７は、回転棒４６の回転に伴ってコイル軸５５に対して回転しないように、磁極４１ａに係合される。但し、支持材４７は上下に移動可能な機構を有する。例えば、支持材４７は、イオン源孔４５側においてイオン源孔４５の内壁に設けられた凹部に係合する係合部を有するようにすればよい。このように構成された支持材４７は、回転棒４６の回転に伴ってコイル軸５５に対して回転することなく、磁極４１ａに対して配置位置を維持できる。
【０１１０】
イオン源孔４５に回転棒４６を挿入し、この回転棒４６を磁界測定素子２が載った台４８をベルト４９でつなげば、モータ５０により回転棒４６を回転させることで、磁界測定素子２を外部から回転させることができる。
【０１１１】
実施の形態５の第２の磁界測定装置１は、磁界測定素子２をコイル軸５５から離れた位置に回転可能に配置したので、実施の形態１の磁界測定方法を実行でき、測定対象である円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができる。また、円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができるので、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を基準面（軌道面４４）に一致するように修正することができる。
【０１１２】
図４５〜図４７を用いて、実施の形態５の第３の磁界測定装置１について説明する。実施の形態５の第３の磁界測定装置１は、リターンヨーク４３ａ、４３ｂのサイド側に貫通孔５１が開けられた、円形加速器用電磁石７０に適用した装置である。
【０１１３】
実施の形態５の第３の磁界測定装置１は、磁界測定素子２を回転可能に支持する素子支持機構１０３と、磁界測定素子２を回転させるためのモータ５４を備えている。素子支持機構１０３は、磁界測定素子２が搭載される台４８と、モータ５４に接続されるプーリー５３と、プーリー５３のプーリー棒５３ａと台４８の台棒４８ａを接続し、磁界測定素子２を支持する支持材５２と、プーリー５３と磁界測定素子２が載った台４８をつなぐベルト４９を備えている。台４８はプーリーでもあり、台４８の外周にベルト４９が接触している。支持材５２は、円形加速器用電磁石７０の外部で図示しない、固定台に固定される。支持材５２は、一端がプーリー棒５３ａを回転可能に接続しており、他端が台４８の台棒４８ａを回転可能に接続している。実施の形態５の第３の磁界測定装置１は、支持材５２をＺ方向に移動（図４５において上下）させることで、磁界測定素子２をＺ軸方向に移動させ、コイル軸方向（Ｚ軸方向）の磁界分布も測定可能である。
【０１１４】
実施の形態５の第３の磁界測定装置１を用いれば、円形加速器用電磁石７０のリターンヨーク４３ａ、４３ｂに貫通孔５１を開けることで、磁極４１ａ、４１ｂに貫通孔３７を開けることなく、円形加速器用電磁石７０内部の磁界分布を測定することができる。実施の形態５の第３の磁界測定装置１は、イオン源孔４５を利用する実施の形態５の第２の磁界測定装置１と同様に、磁界分布への影響を最小限にできる。
【０１１５】
実施の形態５の第３の磁界測定装置１は、リターンヨーク４３ａ、４３ｂのサイド側に設けた貫通孔５１から、磁界測定素子２を回転可能に支持する素子支持機構１０３を挿入するので、円形加速器用電磁石７０の外部から磁界測定素子２を回転軸３８を中心にして回転でき、素子支持機構１０３をＺ方向に移動（図４５において上下）できる。
【０１１６】
実施の形態５の第３の磁界測定装置１は、磁界測定素子２をコイル軸５５から離れた位置に回転可能に配置したので、実施の形態１の磁界測定方法を実行でき、測定対象である円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができる。また、円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができるので、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を基準面（軌道面４４）に一致するように修正することができる。
【０１１７】
実施の形態５のコイル位置修正方法は、実施の形態５の磁界測定装置１（第１の磁界測定装置１、第２の磁界測定装置１、第３の磁界測定装置１）を用いて電磁石（円形加速器用電磁石７０）のコイル位置ずれを修正するコイル位置修正方法であって、中心位置決定手順にて決定されたコイル間中心位置に基づいて、電磁石（円形加速器用電磁石７０）における磁極４１ａ、４１ｂ、コイル４２ａ、４２ｂ、リターンヨーク４３ａ、４３ｂのいずれか１つ、又は複数の位置を変更して、コイル間中心位置を基準面（軌道面４４）上に位置するように調整するコイル間中心位置調整工程を実行し、コイル間中心位置調整工程の後に、磁界測定素子２及び回転機構（回転棒３９、素子支持機構１０２、素子支持機構１０３）を貫通孔３７から引き抜いた後に、磁極４１ａ、４１ｂに設けた貫通孔３７を埋め戻すことを特徴とする。実施の形態５のコイル位置修正方法は、この特徴により、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を基準面（軌道面４４）に一致するように修正することができ、貫通孔３７を磁界測定後に埋め戻すことで、円形加速器用電磁石７０における貫通孔３７に起因する磁界誤差を最小限にすることができる。
【０１１８】
最後に、鉄製磁極の磁界分布測定に与える影響について述べる。コイル４２ａ、４２ｂが超電導コイルの場合、円形加速器用電磁石７０は、一般に５Ｔから６Ｔの磁界を発生する。この内、２Ｔの磁界が鉄の磁極４１ａ、４１ｂが発生し、残りの３Ｔから４Ｔの磁界が超電導コイルに発生する。この高磁界下では、鉄は飽和しており、磁極４１ａ、４１ｂは高精度で製作できるので、コイル軸５５の方向に上下対称の磁界を発生し、磁極中心を基準面として設定する。磁極４１ａ、４１ｂが飽和している場合には、ビームが通過する軌道面４４付近に、コイル４２ａ、４２ｂの磁界が１００％ではないが直接加わる。即ち、コイル間中心位置が基準面からＺ軸上の上下にずれていると、コイル４２ａ、４２ｂが発生する磁界が軌道面４４付近に上下非対称成分を発生する。しかし、本発明の磁界測定方法を適用すれば、円形加速器用電磁石７０のコイル対（コイル４２ａ、コイル４２ｂ）のコイル間中心位置を高精度に決定することができるので、測定対象の構造物を動かしてコイル間中心位置を基準面（軌道面４４）に一致するように修正することができる。
【０１１９】
なお、実施の形態５において、円形加速器用電磁石７０が２つのコイル４２ａ、４２ｂを備えた例を示したが、円形加速器用電磁石７０が、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルを備えていても良い。すなわち、円形加速器用電磁石７０が、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った径方向磁界の分布がコイル軸に垂直な面で対称である組合せコイルを備えていても、円形加速器用電磁石７０が２つのコイル４２ａ、４２ｂを備えた例と同様の効果を奏する。
【０１２０】
なお、本発明は、矛盾のない範囲内において、各実施の形態の内容を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１…磁界測定装置、２…磁界測定素子、２ａ…磁界測定面、３…コイル軸、４…回転軸（オフセット軸）、５…回転台、７…スプリットソレノイドコイル、１５…磁界測定素子、１６…磁界測定素子、２４…磁界測定素子、２５…磁界測定素子、３３…バナナ型コイル、３７…貫通孔、３９…回転棒（回転機構）、４１ａ…磁極、４１ｂ…磁極、４２ａ…コイル、４２ｂ…コイル、４３ａ…リターンヨーク、４３ｂ…リターンヨーク、４４…軌道面（基準面）、５１…貫通孔、５５…コイル軸、６０…第一コイル、６１…第二コイル、６４…磁界分布（第一径方向磁界特性）、６５…磁界分布（第二径方向磁界特性）、７０…円形加速器用電磁石、７４…データ処理装置、８７ａ…磁界分布（第一径方向磁界特性）、８７ｂ…磁界分布（第二径方向磁界特性）、８８ａ…磁界分布（第一径方向磁界特性）、８８ｂ…磁界分布（第二径方向磁界特性）、８９ａ…磁界分布（第一径方向磁界特性）、８９ｂ…磁界分布（第二径方向磁界特性）、９０ａ…交点、９０ｂ…交点、９０ｃ…交点、９１ａ…磁界分布（径方向磁界角度特性）、９１ｂ…磁界分布（径方向磁界角度特性）、９１ｃ…磁界分布（径方向磁界角度特性）、９３…第一コイル、９４…第二コイル、１０２…素子支持機構（回転機構）、１０３…素子支持機構（回転機構）、ｒ０…オフセット長（設定長）
【図１】
2017098753.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月24日(2017.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を、前記コイルが組み込まれる機器の水平方向の磁界の基準面に対して決定する磁界測定方法であって、
前記組合せコイルのそれぞれの前記コイルの前記コイル軸は、前記コイルが組み込まれる機器の基準軸に対して、水平方向傾きが一致しており、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子により、前記オフセット位置で前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により、前記オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて測定された前記第一の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性と、前記第二径方向磁界測定手順にて測定された前記第二の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性とに基づいて、前記コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項２】
前記中心位置決定手順は、前記設定角度が１８０度の場合における前記第二径方向磁界特性と、前記第一径方向磁界特性との交点から前記コイル間中心位置を決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項３】
前記第二径方向磁界測定手順は、複数の前記設定角度にて複数の前記第二の径方向磁界を測定し、
前記中心位置決定手順は、
同一のオフセット軸上のＺ位置毎に前記第一の径方向磁界及び前記第二の径方向磁界の前記設定角度に対する特性である径方向磁界角度特性を演算し、前記径方向磁界角度特性の余弦成分または正弦成分が零となる前記Ｚ位置を前記コイル間中心位置に決定することを
特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項４】
前記測定対象コイルは、前記コイル軸方向に対称な組合せコイルであるスプレッドソレノイドコイルまたはバナバ型コイルであり、
前記コイル軸から前記磁界測定素子が配置される前記オフセット位置までの前記設定長は、前記スプレッドソレノイドコイルまたは前記バナバ型コイルの内半径の４／５以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項５】
複数の前記コイルにおけるそれぞれのコイル軸を基準軸に一致するように調整するコイル軸調整工程を含み、
前記コイル軸調整工程は、
前記磁界測定素子の磁界測定面を前記コイル軸方向に向けて、前記コイルの前記コイル軸を中心に回す回転角度をパラメータにして、前記磁界測定素子の径方向位置毎にコイル軸方向磁界を測定する第一測定手順と、
調整対象である前記コイルの姿勢を変更し、前記調整対象の基準軸に対する前記コイル軸の傾きを変更するコイル軸変更手順を実行した後に、前記第一測定手順を実行し、前記第一測定手順にて測定した、前記回転角度毎の前記径方向位置に対する前記コイル軸方向磁界の特性が、それぞれ平行になるまで、前記コイル軸変更手順及び前記第一測定手順を繰り返すコイル軸傾き調整手順と、
前記コイル軸傾き調整手順の実行後に、前記磁界測定素子の磁界測定面を前記コイル軸に垂直な径方向に向けて、前記コイル軸を中心に回す回転角度をパラメータにして、前記磁界測定素子の径方向位置毎に径方向磁界を測定する第二測定手順と、
前記調整対象を径方向に移動し、前記調整対象の基準軸に対する前記コイル軸の径方向位置を変更するコイル軸位置変更手順を実行し、前記第二測定手順において回転させた前記コイル軸である回転軸を中心に回す回転角度をパラメータにして、前記磁界測定素子の径方向位置毎に径方向磁界を測定する第三測定手順と、
第三測定手順で測定した、前記回転角度毎の前記径方向位置に対する前記径方向磁界の特性が、それぞれ重なるまで、前記第三測定手順を繰り返し、それぞれが重なった場合の前記回転軸を当該調整対象のコイル軸と決定するコイル軸位置調整手順と、
複数の前記コイルにおいて前記コイル軸位置調整手順で決定されたコイル軸のそれぞれが重なるように、複数の前記コイルを配置するコイル配置手順と、を含み、
前記コイル軸調整工程後に、前記第一径方向磁界測定手順、前記第二径方向磁界測定手順、前記中心位置決定手順を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項６】
前記測定対象コイルは、磁極とコイルとリターンヨークを有する電磁石における複数のコイルであり、
前記磁界測定素子は、前記オフセット軸を中心に回転させる回転機構に搭載され、
前記磁界測定素子及び前記回転機構の一部は、前記磁極又は前記リターンヨークに設けられた貫通孔から、複数の前記コイルにおける隣接した２つのコイル間に挿入されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項７】
コイル軸に沿った径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル中心位置を、前記測定対象コイルが組み込まれる機器の水平方向の磁界の基準面に対して決定する磁界測定方法であって、
前記測定対象コイルの前記コイル軸は、前記測定対象コイルが組み込まれる機器の基準軸に対して、水平方向傾きが一致しており、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子により、前記オフセット位置で前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の径方向磁
界を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により、前記オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて測定された前記第一の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性と、前記第二径方向磁界測定手順にて測定された前記第二の径方向磁界の前記オフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性とに基づいて、前記コイル中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項８】
請求項６記載の磁界測定方法を実行した前記電磁石のコイル位置ずれを修正するコイル位置修正方法であって、
前記中心位置決定手順にて決定されたコイル間中心位置に基づいて、前記電磁石における前記磁極、前記コイル、前記リターンヨークのいずれか１つ、又は複数の位置を変更して、前記コイル間中心位置を基準面上に位置するように調整するコイル間中心位置調整工程を実行し、
前記コイル間中心位置調整工程の後に、前記磁界測定素子及び前記回転機構を前記貫通孔から引き抜いた後に、前記貫通孔を埋め戻すことを特徴とするコイル位置修正方法。
【請求項９】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子により測定された２つの前記径方向磁界の特性に基づいて、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記組合せコイルのそれぞれの前記コイルの前記コイル軸は、前記コイルが組み込まれる機器の基準軸に対して、水平方向傾きが一致しており、
前記データ処理装置は、
前記オフセット位置にて、前記磁界測定素子により測定された、前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の前記径方向磁界の特性である第一径方向磁界特性と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子により測定された、前記オフセット軸に沿った第二の前記径方向磁界の特性である第二径方向磁界特性と、に基づいて、前記コイル間中心位置を演算することを特徴とする磁界測定装置。
【請求項１０】
コイル軸に沿った径方向磁界の分布が前記コイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、前記径方向磁界を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子により測定された２つの前記径方向磁界の特性に基づいて、前記径方向磁界の分布における前記コイル軸方向の中心位置であるコイル中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記測定対象コイルの前記コイル軸は、前記測定対象コイルが組み込まれる機器の基準軸に対して、水平方向傾きが一致しており、
前記データ処理装置は、
前記オフセット位置にて、前記磁界測定素子により測定された、前記コイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の前記径方向磁界の特性である第一径方向磁界特性と、
前記オフセット位置にて、前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回
転された前記磁界測定素子により測定された、前記オフセット軸に沿った第二の前記径方向磁界の特性である第二径方向磁界特性と、に基づいて、前記コイル中心位置を演算することを特徴とする磁界測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の磁界測定方法は、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルであり、かつコイル軸に沿った少なくとも１つの径方向における径方向磁界の分布がコイル軸に垂直な面で対称になる測定対象コイルにおける、径方向磁界の分布におけるコイル軸方向の中心位置であるコイル間中心位置を、コイルが組み込まれる機器の水平方向の磁界の基準面に対して決定する磁界測定方法であって、組合せコイルのそれぞれのコイルのコイル軸は、コイルが組み込まれる機器の基準軸に対して、水平方向傾きが一致しており、コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置に配置された磁界測定素子により、オフセット位置でコイル軸に平行なオフセット軸に沿った第一の径方向磁界を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にて、オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された磁界測定素子により、オフセット軸に沿った第二の径方向磁界を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一径方向磁界測定手順にて測定された第一の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第一径方向磁界特性と、第二径方向磁界測定手順にて測定された第二の径方向磁界のオフセット軸方向の特性である第二径方向磁界特性とに基づいて、コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月26日(2017.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルが測定対象コイルであり、
前記組合せコイルの前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が上下対称となるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法であって、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置に配置された磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第一径方向磁界分布と、
前記第二径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第二径方向磁界分布とを測定し、前記第一径方向磁界分布と前記第二径方向磁界分布とに基づいて前記コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項２】
前記中心位置決定手順は、前記設定角度が１８０度の場合における前記第二径方向磁界分布と、前記第一径方向磁界分布との交点から前記コイル間中心位置を決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項３】
前記第二径方向磁界測定手順は、複数の前記設定角度にて複数の前記径方向の磁界強度である第二径方向磁界強度を測定し、
前記中心位置決定手順は、
同一のオフセット軸上のＺ位置毎に、前記第一径方向磁界測定手順にて測定された前記径方向の磁界強度及び前記第二径方向磁界強度の前記設定角度に対する特性である径方向磁界角度特性を演算し、前記径方向磁界角度特性の余弦成分または正弦成分が零となるＺ位置を前記コイル間中心位置に決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項４】
前記測定対象コイルは、前記コイル軸方向に対称な組合せコイルであるスプレッドソレノイドコイルまたはバナナ型コイルであり、
前記コイル軸から前記磁界測定素子が配置される前記オフセット位置までの前記設定長は、前記スプレッドソレノイドコイルまたは前記バナナ型コイルの内半径の４／５以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項５】
前記測定対象コイルは、磁極とコイルとリターンヨークとを有する電磁石における複数のコイルであり、
前記磁界測定素子は、前記オフセット軸を中心に回転させる回転機構に搭載され、
前記磁界測定素子及び前記回転機構の一部は、前記磁極又は前記リターンヨークに設けられた貫通孔から、複数の前記コイルにおける隣接した２つのコイル間に挿入されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項６】
コイル軸に対して垂直な面に対し上下対称の形状を備えたコイルが測定対象コイルであり、
前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が上下対称となるコイル中心位置を決定する磁界測定方法であって、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置に配置された磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第一径方向磁界分布と、
前記第二径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第二径方向磁界分布とを測定し、前記第一径方向磁界分布と前記第二径方向磁界分布とに基づいて前記コイル中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項７】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルが測定対象コイルであり、
前記組合せコイルの前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が上下対称となるコイル間中心位置を決定する磁界測定装置であって、
前記磁界測定装置は、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置での前記径方向の磁界強度を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に前記設定長だけ離れた前記オフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度に基づいて前記コイル間中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度を受け取る磁界入力データ部と、
前記オフセット位置に配置された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第一径方向磁界分布、および前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第二径方向磁界分布を演算する径方向磁界特性演算部と、
前記径方向磁界特性演算部で演算された第一径方向磁界分布および第二径方向磁界分布に基づいて前記コイル間中心位置を決定するコイル間位置演算部と、を備えた特徴とする磁界測定装置。
【請求項８】
コイル軸に対して垂直な面に対し上下対称の形状を備えたコイルが測定対象コイルであり、
前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が上下対称となるコイル中心位置を決定する磁界測定装置であって、
前記磁界測定装置は、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置での前記径方向の磁界強度を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に前記設定長だけ離れた前記オフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度に基づいて前記コイル中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度を受け取る磁界入力データ部と、
前記オフセット位置に配置された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第一径方向磁界分布、および前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第二径方向磁界分布を演算する径方向磁界特性演算部と、
前記径方向磁界特性演算部で演算された第一径方向磁界分布および第二径方向磁界分布に基づいて前記コイル中心位置を決定するコイル間位置演算部と、を備えた特徴とする磁界測定装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の磁界測定方法は、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルが測定対象コイルであり、組合せコイルのコイル軸に沿った径方向磁界分布が上下対称となるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法であって、コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置におけるコイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、オフセット位置に配置された磁界測定素子でオフセット位置の径方向の磁界強度を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にてオフセット軸を中心に設定角度だけ回転された磁界測定素子でオフセット位置の径方向の磁界強度を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一径方向磁界測定手順にて、磁界測定素子をオフセット軸方向に沿って移動させて測定された、コイルの径方向磁界強度のオフセット軸に沿った分布である第一径方向磁界分布と、第二径方向磁界測定手順にて、磁界測定素子をオフセット軸方向に沿って移動させて測定された、コイルの径方向磁界強度のオフセット軸に沿った分布である第二径方向磁界分布とを測定し、第一径方向磁界分布と第二径方向磁界分布とに基づいてコイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の磁界測定方法は、オフセット位置にてコイル軸に平行なオフセット軸を中心に回転させる前後の径方向磁界分布に基づいて、コイル間中心位置を決定するので、測定対象である複数のコイルを備えた組合せコイルのコイル間中心位置を高精度に決定することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月12日(2017.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルが測定対象コイルであり、
前記組合せコイルの前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が前記コイル軸に垂直な面に対して上下対称となるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法であって、
前記組合せコイルが組み込まれる機器の基準軸に対する、前記コイル軸の傾きを修正する手順と、
前記基準軸に対する、前記コイル軸の水平方向ずれを修正する手順と、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置に配置された磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第一径方向磁界分布と、
前記第二径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第二径方向磁界分布とを測定し、前記第一径方向磁界分布と前記第二径方向磁界分布とに基づいて前記コイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項２】
前記中心位置決定手順は、前記設定角度が１８０度の場合における前記第二径方向磁界分布と、前記第一径方向磁界分布との交点から前記コイル間中心位置を決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項３】
前記第二径方向磁界測定手順は、複数の前記設定角度にて複数の前記径方向の磁界強度である第二径方向磁界強度を測定し、
前記中心位置決定手順は、
同一のオフセット軸上のＺ位置毎に、前記第一径方向磁界測定手順にて測定された前記径方向の磁界強度及び前記第二径方向磁界強度の前記設定角度に対する特性である径方向磁界角度特性を演算し、前記径方向磁界角度特性の余弦成分または正弦成分が零となるＺ位置を前記コイル間中心位置に決定することを特徴とする請求項１記載の磁界測定方法。
【請求項４】
前記測定対象コイルは、前記コイル軸方向に対称な組合せコイルであるスプレッドソレノイドコイルまたはバナナ型コイルであり、
前記コイル軸から前記磁界測定素子が配置される前記オフセット位置までの前記設定長は、前記スプレッドソレノイドコイルまたは前記バナナ型コイルの内半径の４／５以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項５】
前記測定対象コイルは、磁極とコイルとリターンヨークとを有する電磁石における複数のコイルであり、
前記磁界測定素子は、前記オフセット軸を中心に回転させる回転機構に搭載され、
前記磁界測定素子及び前記回転機構の一部は、前記磁極又は前記リターンヨークに設けられた貫通孔から、複数の前記コイルにおける隣接した２つのコイル間に挿入されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁界測定方法。
【請求項６】
コイル軸に垂直な面に対して上下対称の形状を備えたコイルが測定対象コイルであり、
前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が前記コイル軸に垂直な面に対して上下対称となるコイル中心位置を決定する磁界測定方法であって、
前記コイルが組み込まれる機器の基準軸に対する、前記コイル軸の傾きを修正する手順と、
前記基準軸に対する、前記コイル軸の水平方向ずれを修正する手順と、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置に配置された磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第一径方向磁界測定手順と、
前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に設定角度だけ回転された前記磁界測定素子で前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度を測定する第二径方向磁界測定手順と、
前記第一径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第一径方向磁界分布と、
前記第二径方向磁界測定手順にて、前記磁界測定素子を前記オフセット軸方向に沿って移動させて測定された、前記コイルの径方向磁界強度の前記オフセット軸に沿った分布である第二径方向磁界分布とを測定し、前記第一径方向磁界分布と前記第二径方向磁界分布とに基づいて前記コイル中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする磁界測定方法。
【請求項７】
コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルが測定対象コイルであり、
前記組合せコイルの前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が前記コイル軸に垂直な面に対して上下対称となるコイル間中心位置を決定する磁界測定装置であって、
前記コイル軸の水平方向の位置および前記コイル軸の傾きは、前記組合せコイルが組み込まれる機器の基準軸の水平方向の位置および傾きにそれぞれ一致しており、
前記磁界測定装置は、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置での前記径方向の磁界強度を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に前記設定長だけ離れた前記オフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度に基づいて前記コイル間中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度を受け取る磁界入力データ部と、
前記オフセット位置に配置された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第一径方向磁界分布、および前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第二径方向磁界分布を演算する径方向磁界特性演算部と、
前記径方向磁界特性演算部で演算された第一径方向磁界分布および第二径方向磁界分布に基づいて前記コイル間中心位置を決定するコイル間位置演算部と、を備えたことを特徴とする磁界測定装置。
【請求項８】
コイル軸に垂直な面に対して上下対称の形状を備えたコイルが測定対象コイルであり、
前記コイル軸に沿った径方向磁界分布が前記コイル軸に垂直な面に対して上下対称となるコイル中心位置を決定する磁界測定装置であって、
前記コイル軸の水平方向の位置および前記コイル軸の傾きは、前記コイルが組み込まれる機器の基準軸の水平方向の位置および傾きにそれぞれ一致しており、
前記磁界測定装置は、
前記コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置における前記コイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、
前記オフセット位置での前記径方向の磁界強度を測定する磁界測定素子と、
前記磁界測定素子を前記コイル軸から径方向に前記設定長だけ離れた前記オフセット位置に搭載する回転台と、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度に基づいて前記コイル中心位置を演算するデータ処理装置と、を備え、
前記データ処理装置は、
前記磁界測定素子で測定された前記径方向の磁界強度を受け取る磁界入力データ部と、
前記オフセット位置に配置された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第一径方向磁界分布、および前記オフセット位置にて前記オフセット軸を中心に前記回転台によって設定角度だけ回転された前記磁界測定素子から前記磁界入力データ部に入力された前記オフセット位置の前記径方向の磁界強度に基づいて前記オフセット軸に沿った第二径方向磁界分布を演算する径方向磁界特性演算部と、
前記径方向磁界特性演算部で演算された第一径方向磁界分布および第二径方向磁界分布に基づいて前記コイル中心位置を決定するコイル間位置演算部と、を備えたことを特徴とする磁界測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の磁界測定方法は、コイル軸を同一にした複数のコイルを備えた組合せコイルが測定対象コイルであり、組合せコイルのコイル軸に沿った径方向磁界分布がコイル軸に垂直な面に対して上下対称となるコイル間中心位置を決定する磁界測定方法であって、組合せコイルが組み込まれる機器の基準軸に対する、コイル軸の傾きを修正する手順と、基準軸に対する、コイル軸の水平方向ずれを修正する手順と、コイル軸から径方向に設定長だけ離れたオフセット位置におけるコイル軸に平行な方向をオフセット軸とし、オフセット位置に配置された磁界測定素子でオフセット位置の径方向の磁界強度を測定する第一径方向磁界測定手順と、オフセット位置にてオフセット軸を中心に設定角度だけ回転された磁界測定素子でオフセット位置の径方向の磁界強度を測定する第二径方向磁界測定手順と、第一径方向磁界測定手順にて、磁界測定素子をオフセット軸方向に沿って移動させて測定された、コイルの径方向磁界強度のオフセット軸に沿った分布である第一径方向磁界分布と、第二径方向磁界測定手順にて、磁界測定素子をオフセット軸方向に沿って移動させて測定された、コイルの径方向磁界強度のオフセット軸に沿った分布である第二径方向磁界分布とを測定し、第一径方向磁界分布と第二径方向磁界分布とに基づいてコイル間中心位置を決定する中心位置決定手順とを含むことを特徴とする。
【国際調査報告】
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