(57)【要約】【課題】ｘ方向及びｙ方向に発生する磁束が互いに影響を与えるのを避けて、試料の磁気特性を正確に測定できるようにする。【解決手段】ｘ方向に対極する一対の励磁用継鉄１ｘは第１の継鉄２ｘにより互いに磁気的に結合する。第１の継鉄２ｘは、ｚ方向に延びる一対の柱状部２１ｘと、一対の柱状部２１ｘの端部間でｘ方向に延びる柱状部２２ｘとを有し、ｚ方向上下に配置される。同様に、ｙ方向に対極する一対の励磁用継鉄１ｙは第２の継鉄２ｙにより互いに磁気的に結合する。第２の継鉄２ｙも、ｚ方向に延びる一対の柱状部２１ｙと、一対の柱状部２１ｙの端部間でｙ方向に延びる柱状部２２ｙとを有し、ｚ方向上下に配置される。ただし、第２の継鉄２ｙの柱状部２１ｙの寸法は、第１の継鉄２ｘの柱状部２１ｘの寸法に比べて短くされており、第２の継鉄２ｙが第１の継鉄２ｘの内側に位置する関係とされる。【選択図】　　　図１
2004053277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ方向に対極する一対の磁化部と、ｙ方向に対極する一対の磁化部とを備え、これら磁化部に囲まれる位置に試料を置いて磁気特性を測定する磁気測定装置であって、
前記ｘ方向に対極する一対の磁化部を互いに磁気的に結合する第１の継鉄と、前記ｙ方向に対極する一対の磁化部を互いに磁気的に結合する第２の継鉄とを備え、これら第１の継鉄と第２の継鉄とが別体とされていることを特徴とする磁気測定装置。
【請求項２】
前記ｘ方向に対極する一対の磁化部が前記第１の継鉄に一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項３】
前記ｙ方向に対極する一対の磁化部が前記第２の継鉄に一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項４】
前記ｘ方向に対極する一対の磁化部がｘ方向に移動可能にされていることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項５】
前記ｙ方向に対極する一対の磁化部がｙ方向に移動可能にされていることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項６】
前記第１の継鉄は、前記ｘ方向に対極する一対の磁化部に磁気的に結合するとともにｚ方向に延びる一対の柱状部と、前記ｚ方向に延びる一対の柱状部の端部間でｘ方向に延びる柱状部とを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項７】
前記第２の継鉄は、前記ｙ方向に対極する一対の磁化部に磁気的に結合するとともにｚ方向に延びる一対の柱状部と、前記ｚ方向に延びる一対の柱状部の端部間でｙ方向に延びる柱状部とを有することを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項８】
困難軸のほうを小さい継鉄の磁化部とし、容易軸のほうを大きい継鉄の磁化部としたことを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ｘ方向に対極する一対の磁化部と、ｙ方向に対極する一対の磁化部とを備え、これら磁化部に囲まれる位置に試料を置いて磁気特性を測定する磁気測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器の低損失化、高効率化の一手段として、電気機器鉄心中の鉄損の軽減が挙げられるが、その一つのアプローチとして、磁性材料の磁気特性を正確に把握し、それをどのような形状で使用するかという構造上の改良が考えられる。
【０００３】
近年では、磁性材料中の磁気特性を測定可能な二次元磁気測定装置を用いて二次元磁気特性を評価することが提案されており、各材料の詳細な磁場の振る舞いが明らかにされてきている。二次元磁気特性は、試料全体の磁界強度Ｈと磁束密度Ｂとをベクトル量として把握できるので、材料の絶対的評価法として位置付けられている。
【０００４】
以下、図９を参照して、二次元磁気測定装置の概要を説明する。図９（ａ）に示すように、ｘ方向に対極する一対の励磁用継鉄１０１ｘと、ｙ方向に対極する一対の励磁用継鉄１０１ｙとが配置され、各励磁用継鉄１０１ｘ、１０１ｙが略四角形をなす継鉄１０２により磁気的に結合する。各励磁用継鉄１０１ｘ、１０１ｙには励磁コイル１０３が巻き付けられている。
【０００５】
励磁用継鉄１０１ｘ、１０１ｙに囲まれる位置には試料１０４が置かれる。試料１０４内に磁束を集中させるために、図９（ｂ）に示すように、各励磁用継鉄１０１ｘ、１０１ｙの先端両面が４５度に加工されている。また、試料１０４内の磁束を均一にするために、試料１０４と各励磁用継鉄１０１ｘ、１０１ｙとの間にエアギャップ１０５が形成される。
【０００６】
試料１０４の中央部領域には穴が形成され、ホルマール線を各方向に数ターン直交するように巻いてなるＢコイル１０６が設けられる。また、試料１０４の上方には、ベークライトにホルマール線を使用し、Ｈｙコイル上に直交してＨｘコイルを巻いてなるＨコイル１０７が配置される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の磁気測定装置では、ｘ方向に対極する一対の磁化部（励磁用継鉄１０１ｘ及び励磁コイル１０３）と、ｙ方向に対極する一対の磁化部（励磁用継鉄１０１ｙ及び励磁コイル１０３）とが、継鉄１０２を介して互いに磁気的に結合する構成となっている。そのため、現実問題としてｘ方向やｙ方向に発生する磁束がそれぞれ他方向に漏れてしまうおそれがある。また、例えばｘ方向に磁束が発生した後にｙ方向に磁束が発生するときに、ｘ方向に発生した磁束が継鉄１０２内に残留し、ｙ方向に発生する磁束に影響を与えてしまうおそれがある。その結果、試料１０４の磁気特性の測定精度が低くなり、磁気特性を正確に把握することができなくなる。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、ｘ方向及びｙ方向に発生する磁束が互いに影響を与えるのを避けて、試料の磁気特性を正確に測定できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気測定装置は、ｘ方向に対極する一対の磁化部と、ｙ方向に対極する一対の磁化部とを備え、これら磁化部に囲まれる位置に試料を置いて磁気特性を測定する磁気測定装置であって、前記ｘ方向に対極する一対の磁化部を互いに磁気的に結合する第１の継鉄と、前記ｙ方向に対極する一対の磁化部を互いに磁気的に結合する第２の継鉄とを備え、これら第１の継鉄と第２の継鉄とが別体とされている点に特徴を有する。
【００１０】
また、本発明の磁気測定装置の他の特徴とするところは、前記ｘ方向に対極する一対の磁化部が前記第１の継鉄に一体に設けられている点、前記ｙ方向に対極する一対の磁化部が前記第２の継鉄に一体に設けられている点にある。
【００１１】
また、本発明の磁気測定装置の他の特徴とするところは、前記ｘ方向に対極する一対の磁化部がｘ方向に移動可能にされている点、前記ｙ方向に対極する一対の磁化部がｙ方向に移動可能にされている点にある。
【００１２】
また、本発明の磁気測定装置の他の特徴とするところは、前記第１の継鉄は、前記ｘ方向に対極する一対の磁化部に磁気的に結合するとともにｚ方向に延びる一対の柱状部と、前記ｚ方向に延びる一対の柱状部の端部間でｘ方向に延びる柱状部とを有する点、前記第２の継鉄は、前記ｙ方向に対極する一対の磁化部に磁気的に結合するとともにｚ方向に延びる一対の柱状部と、前記ｚ方向に延びる一対の柱状部の端部間でｙ方向に延びる柱状部とを有する点にある。
【００１３】
また、本発明の磁気測定装置の他の特徴とするところは、困難軸のほうを小さい継鉄の磁化部とし、容易軸のほうを大きい継鉄の磁化部とした点にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の磁気測定装置の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１、２には、第１の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す。図１、２は磁気測定装置の側面図であり、上記従来例の図９（ｂ）に示す側面図に対応し、図１は図２のＩ方向から見た図、図２は図１のＩＩ方向から見た図となっている。
【００１６】
図１、２に示すように、ｘ方向に対極する一対の励磁用継鉄１ｘと、ｙ方向に対極する一対の励磁用継鉄１ｙとが配置され、各励磁用継鉄１ｘ、１ｙには励磁コイル３が巻き付けられている。励磁用継鉄１ｘ（１ｙ）は、図３（ｂ）に示すように、薄い一方向性電磁鋼板（ＧＯ）をｙ方向（ｘ方向）に積層させた構成とされている。これら励磁用継鉄１ｘ、１ｙ及びそれらに巻き付けられた励磁コイル３がそれぞれ本発明でいう磁化部を構成する。
【００１７】
励磁用継鉄１ｘ、１ｙに囲まれる位置には試料４が置かれる。試料４内に磁束を集中させるために、図１、２に示すように、各励磁用継鉄１ｘ、１ｙの先端両面（ｚ方向側の面）が４５度に加工されている。また、試料４内の磁束を均一にするために、試料４と各励磁用継鉄１ｘ、１ｙとの間にエアギャップ５が形成される。なお、図１、２では図示しないが、Ｂコイル及びＨコイルについては上記従来例で説明したとおりである。
【００１８】
ｘ方向に対極する一対の励磁用継鉄１ｘは第１の継鉄２ｘにより互いに磁気的に結合する。第１の継鉄２ｘは、ｚ方向に延びる一対の柱状部２１ｘと、一対の柱状部２１ｘの端部間でｘ方向に延びる柱状部２２ｘとを有し、ｚ方向上下に配置される。第１の継鉄２ｘは、図３（ａ）に示すように、略凹形状の薄い二方向性電磁鋼板（ＤＯ）をｙ方向に積層させた構成とされている。
【００１９】
励磁用継鉄１ｘの後端両面（ｚ方向側の面）には４５度の傾斜面６が形成されている。また、第１の継鉄２ｘの柱状部２１ｘの端面にも４５度の傾斜面７が形成されている。そして、これら傾斜面６、７が一定の隙間（数ｍｍ程度）を介して対向するようにして励磁用継鉄１ｘと第１の継鉄２ｘとが配置される。
【００２０】
かかる構成とすることにより、例えば試料４を置くときに、励磁用継鉄１ｘを上記一定の隙間分だけ後方にずらして試料４を置きやすくすることができる。また、試料４が大きいときには、図４に示すように、励磁用継鉄１ｘを後方にずらすとともに、第１の継鉄２ｘを上下方にずらすことにより、試料４を置くスペースを確保することができる。
【００２１】
同様に、ｙ方向に対極する一対の励磁用継鉄１ｙは第２の継鉄２ｙにより互いに磁気的に結合する。第２の継鉄２ｙも、ｚ方向に延びる一対の柱状部２１ｙと、一対の柱状部２１ｙの端部間でｙ方向に延びる柱状部２２ｙとを有し、ｚ方向上下に配置される。ただし、第２の継鉄２ｙの柱状部２１ｙの寸法は、第１の継鉄２ｘの柱状部２１ｘの寸法に比べて短くされており、図１、２に示すように第２の継鉄２ｙが第１の継鉄２ｘの内側に位置する関係とされる。
【００２２】
なお、第２の継鉄２ｙが略凹形状の薄い二方向性電磁鋼板（ＤＯ）をｘ方向に積層させた構成とされている点、励磁用継鉄１ｙの後端両面（ｚ方向側の面）及び第２の継鉄２ｙの柱状部２１ｙの端面に傾斜面６、７が形成されている点は、励磁用継鉄１ｘ及び第１の継鉄２ｘの場合と同様である。
【００２３】
測定システムとしては、上記磁気測定装置と図示しないアナライザとを用いて、波形制御、波形処理、磁束密度Ｂ及び磁界強度Ｈの計算までソフトプログラミングで行われる。
【００２４】
一般に磁気特性測定は正弦波磁束条件下で行われる。つまり、出力で任意の磁束密度Ｂが正弦波となるように印加磁界を波形制御して行われる。これにより、磁束密度Ｂと磁界強度Ｈとの関係が一意的に定まることになる。
【００２５】
測定方法は、まず任意の磁束密度条件を作り出すためのパラメータ（磁束密度、傾き角、軸比、周波数等）を入力し、設定波形と誘起磁束電圧波形との差分を励磁波形に加えることを波形制御が終了するまで繰り返し行う。波形制御が終了した後に、磁束密度Ｂと磁界強度Ｈとを測定する。
【００２６】
以上述べた実施の形態の磁気測定装置においては、第１の継鉄２ｘと第２の継鉄２ｙとが別体とされ、磁気的に分離されているので、ｘ方向及びｙ方向に発生する磁束が互いに影響を与えるのを避けて、試料の磁気特性を正確に測定することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図５、６には、第２の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す。なお、上記第１の実施の形態で述べた構成要素と同一のものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。第２の実施の形態の磁気測定装置では、励磁用継鉄１ｘが第１の継鉄２ｘに一体に形成されている。この場合、一体化された励磁用継鉄１ｘ及び第１の継鉄２ｘは、励磁用継鉄１ｘをなす突出形状と第１の継鉄２ｘをなす略凹形状とを有する薄い二方向性電磁鋼板（ＤＯ）をｙ方向に積層させた構成とされる。励磁用継鉄１ｙと第２の継鉄２ｙとについても同様に一体に形成されている。
【００２８】
（第３の実施の形態）
図７には、第３の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す。なお、上記第１の実施の形態で述べた構成要素と同一のものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。第３の実施の形態の磁気測定装置では、第１の継鉄２ｘのｚ方向に延びる一対の柱状部２１ｘと、一対の柱状部２１ｘの端部間でｘ方向に延びる柱状部２２ｘとが別部材とされている。
【００２９】
柱状部２１ｘの端面及び柱状部２２ｘの端面には４５度の傾斜面８が形成されており、傾斜面８が一定の隙間を介して対向するようにして柱状部２１ｘ、２２ｘが配置される。この場合、励磁用継鉄１ｘ及び継鉄２ｘの各柱状部２１ｘ、２２ｘを薄い一方向性電磁鋼板（ＧＯ）をｙ方向に積層させた構成とすることができる。第２の継鉄２ｙについても同様に柱状部２１ｙ、２２ｙが別部材とされている。
【００３０】
（第４の実施の形態）
図８を参照して、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態では、継鉄２ｘ（２ｙ）を、図３（ａ）に示したように略凹形状の薄い二方向性電磁鋼板（ＤＯ）をｙ方向に積層させた構成とするのではなく、略コの字状に曲げた薄い一方向性電磁鋼板（ＧＯ）をｚ方向に積層させた構成としている。
【００３１】
以上本発明の磁気測定装置について各種実施の形態を説明したが、図６等に示すように、ヨークコイルとして、大きい第１の継鉄２ｘ側のコイル３と小さい第２の継鉄２ｙ側のコイル３との２種類が存在することになる。大きい第１の継鉄２ｘ側のコイル３では、インダクタンスが大きいので、インピーダンスが大きくなり、同じ電源では出力は小さくなる。それに対して、小さい第２の継鉄２ｙ側のコイル３では、インダクタンスが小さいので、インピーダンスが小さくなり、同じ電源では出力は大きくなる。
【００３２】
特に、ＧＯといった方向性の磁気特性が異なる場合、困難軸方向の励磁は難しく、大きな電流・電圧、つまり大きな電源容量が必要とされる。このため、図６に示すように、困難軸ＴＤのほうを小さい第２の継鉄２ｙ側のコイル３とし、容易軸ＲＤのほうを大きい第１の継鉄２ｘ側のコイル３とするのが望ましい。
【００３３】
なお、上記実施の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明はその精神、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、第１の継鉄と第２の継鉄とが別体とされ、磁気的に分離されているので、ｘ方向及びｙ方向に発生する磁束が互いに影響を与えるのを避けて、試料の磁気特性を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す図である。
【図３】励磁用継鉄１ｘ（１ｙ）及び継鉄２ｘ（２ｙ）を示す図である。
【図４】励磁用継鉄１ｘ（１ｙ）と継鉄２ｘ（２ｙ）との関係を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の磁気測定装置の斜視図である。
【図７】第３の実施の形態の磁気測定装置の概略構成を示す図である。
【図８】第４の実施の形態における継鉄２ｘ（２ｙ）を示す図である。
【図９】従来例の磁気測定装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１ｘ　　励磁用継鉄
１ｙ　　励磁用継鉄
２ｘ　　第１の継鉄
２ｙ　　第２の継鉄
２１ｘ　柱状部
２１ｙ　柱状部
２２ｘ　柱状部
２２ｙ　柱状部
３　　　励磁コイル
４　　　試料
６〜８　傾斜面
【図１】
2004053277.tif 000003
【図２】
2004053277.tif 000004
【図３】
2004053277.tif 000005
【図４】
2004053277.tif 000006
【図５】
2004053277.tif 000007
【図６】
2004053277.tif 000008
【図７】
2004053277.tif 000009
【図８】
2004053277.tif 000010
【図９】
2004053277.tif 000011