(57)【要約】【課題】算出対象となる磁石を分割することなく非破壊的に、保磁力分布を短時間かつ容易に算出することができる磁力特性算出方法、磁力特性算出装置及びコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石をＢ−Ｈトレーサに設置する（Ｓ１）。Ｂ−Ｈトレーサに取り付けられたコイルユニットに含まれているセンサコイル（１個のＨコイル及び３個のＢコイル）の出力電圧を取得する（Ｓ２）。取得した出力電圧特性を磁力特性に変換する（Ｓ３）。変換された磁力特性に基づいて、算出対象の磁石の保磁力の平均値を検出する（Ｓ４）。変換された磁力特性に基づいて、磁石の保磁力の最小値を検出する（Ｓ５）。検出した保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、磁石の厚み方向における保磁力分布を算出する（Ｓ６）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出する方法において、
複数のＢコイルとＨコイルとを有するコイルユニットを表面が平坦なポールピースで挟持したＢ−Ｈトレーサによる算出対象の磁石の検出結果に基づいて、前記磁石における保磁力の平均値を求めるステップ、
前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から得られるＪ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量に基づいて、前記磁石における保磁力の最小値を求めるステップ、及び、
求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、前記磁石における保磁力分布を算出するステップ
を含むことを特徴とする磁力特性算出方法。
【請求項２】
前記保磁力分布を算出するステップでは、前記磁石の厚み方向の位置の関数に近似して保磁力分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の磁力特性算出方法。
【請求項３】
前記保磁力の最小値を求めるステップでは、前記Ｊ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量を、前記Ｊ−Ｈカーブを二階微分して求め、前記Ｊ−Ｈカーブの二階微分値が所定の値になる場合の磁界を前記保磁力の最小値として求めることを特徴とする請求項１に記載の磁力特性算出方法。
【請求項４】
前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果を増幅することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁力特性算出方法。
【請求項５】
差動増幅器を使用することで発生する電圧信号のドリフト及びオフセットを補正することを特徴とする請求項４に記載の磁力特性算出方法。
【請求項６】
部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出する装置において、
複数のＢコイルとＨコイルとを有するコイルユニットを表面が平坦なポールピースで挟持したＢ−Ｈトレーサによる算出対象の磁石の検出結果に基づいて、前記磁石における保磁力の平均値を求める手段、
前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から得られるＪ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量に基づいて、前記磁石における保磁力の最小値を求める手段、及び、
求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、前記磁石における保磁力分布を算出する手段
を備えることを特徴とする磁力特性算出装置。
【請求項７】
コンピュータに、部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
複数のＢコイルとＨコイルとを有するコイルユニットを表面が平坦なポールピースで挟持したＢ−Ｈトレーサによる算出対象の磁石の検出結果に基づいて、前記磁石における保磁力の平均値を求めるステップ、
前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から得られるＪ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量に基づいて、前記磁石における保磁力の最小値を求めるステップ、及び、
求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、前記磁石における保磁力分布を算出するステップ
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出する磁力特性算出方法、磁力特性算出装置及びコンピュータプログラムに関し、特に、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力分布を簡易に求める磁力特性算出方法、磁力特性算出装置及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石の性能を表す指標（磁力特性）として、磁石全体の磁力、磁束密度の分布、磁界の強さの分布などが挙げられるが、このような磁石の磁力特性を算出する方法として、従来から種々の方法が提案されている（特許文献１〜３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０９５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７１１７８号公報
【特許文献３】特開２０１１−７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、高性能な永久磁石として、多様な機器、特にハードディスクドライブ、又は各種モータに使用されている。国際公開第２００７／１０２３９１号パンフレットに開示されているＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石では、磁石の重要な特性の一つである保磁力が、部位ごとに異なる分布を呈している。このＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力分布を精度良く算出することは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の品質を検証する上で重要なことである。
【０００５】
このような保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石に関して保磁力を算出するために、従来では、算出対象となる磁石にテストピ−ス加工を施して磁石を複数の小片に分割し、各小片ごとにＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer)を用いて保磁力を測定し、それらの測定結果を結び付けて磁石全体の保磁力分布としていた。
【０００６】
上述した従来の手法では、磁石を複数の小片に分割する工程が必要となり、短時間での保磁力分布の算出が行えないという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に基づきなされたものであって、その目的とするところは、算出対象となる磁石を分割することなく非破壊的に、保磁力分布を短時間かつ容易に算出することができる磁力特性算出方法、磁力特性算出装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る磁力特性算出方法は、部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出する方法において、複数のＢコイルとＨコイルとを有するコイルユニットを表面が平坦なポールピースで挟持したＢ−Ｈトレーサによる算出対象の磁石の検出結果に基づいて、前記磁石における保磁力の平均値を求めるステップ、前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から得られるＪ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量に基づいて、前記磁石における保磁力の最小値を求めるステップ、及び、求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、前記磁石における保磁力分布を算出するステップを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る磁力特性算出装置は、部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出する装置において、複数のＢコイルとＨコイルとを有するコイルユニットを表面が平坦なポールピースで挟持したＢ−Ｈトレーサによる算出対象の磁石の検出結果に基づいて、前記磁石における保磁力の平均値を求める手段、前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から得られるＪ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量に基づいて、前記磁石における保磁力の最小値を求める手段、及び、求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、前記磁石における保磁力分布を算出する手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、部位毎に異なる保磁力分布を有するＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（Ｒは希土類元素、ＴはＦｅを主とする遷移金属元素）の磁力特性を算出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、複数のＢコイルとＨコイルとを有するコイルユニットを表面が平坦なポールピースで挟持したＢ−Ｈトレーサによる算出対象の磁石の検出結果に基づいて、前記磁石における保磁力の平均値を求めるステップ、前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から得られるＪ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量に基づいて、前記磁石の保磁力における最小値を求めるステップ、及び、求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、前記磁石における保磁力分布を算出するステップを実行させることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、Ｂ−Ｈトレーサにおいて、算出対象のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石について、コイル間に配置した複数のＢコイルと、磁石近傍に配置したＨコイルとにより、Ｂコイルを配置した部位の磁石特性を検出する。そして、Ｂ−Ｈトレーサでの検出結果に基づいて、磁石の保磁力の平均値を求めるとともに、磁石の保磁力の最小値を求め、求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、磁石の保磁力分布を算出する。よって、算出対象の磁石を分割することなく、簡易に正確な保磁力分布を算出できる。
【００１２】
本発明に係る磁力特性算出方法は、前記保磁力分布を算出するステップでは、前記磁石の厚み方向の位置の関数に近似して保磁力分布を算出することを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、磁石の保磁力分布を磁石の厚み方向（磁化方向）の位置の関数として算出する。よって、保磁力分布を簡易に算出できる。
【００１４】
本発明に係る磁力特性算出方法は、前記保磁力の最小値を求めるステップでは、前記Ｊ−Ｈカーブにおける微分透磁率の変化量を、前記Ｊ−Ｈカーブを二階微分して求め、前記Ｊ−Ｈカーブの二階微分値が所定の値になる場合の磁界を前記保磁力の最小値として求めることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、Ｊ−Ｈカーブを二階微分した値が所定の値になる場合の磁界を保磁力の最小値として求める。よって、正確な保磁力の最小値を簡単に求めることができる。
【００１６】
本発明に係る磁力特性算出方法は、前記Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果を増幅することを特徴とする。
【００１７】
本発明にあっては、Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果を増幅する。よって、Ｂ−ＨトレーサにおけるＢコイル及びＨコイルのエリアターン数が小さい場合であっても、高い検出精度を実現できる。また、量子化ノイズの低減を図れる。
【００１８】
本発明に係る磁力特性算出方法は、差動増幅器を使用することで発生する電圧信号のドリフト及びオフセットを補正することを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果の増幅ドリフト及びオフセットを補正する。よって、保磁力分布を算出するための元になる正確なＢ−Ｈカーブを得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、Ｂ−Ｈトレーサによる検出結果から、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力の平均値を求めるとともに、保磁力の最小値を求め、求めた保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、磁石の保磁力分布を算出するようにしたので、算出対象の磁石を分割することなく、短時間で簡易に精度良く保磁力分布を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における磁力特性算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における磁力特性算出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】コイルユニットの構成を示す図である。
【図４】Ｂ−Ｈトレーサへのコイルユニットの取り付けを示す斜視図である。
【図５】Ｂ−Ｈトレーサを用いて磁石の特性を測定する際の処理手順を示す斜視図である。
【図６】専用のジグを用いて、磁石を本来の測定位置まで押し込む手順を示す斜視図である。
【図７】押し込められた磁石の最終的な位置と、Ｂコイル及びＨコイルの位置との関係を示す平面図である。
【図８】電圧ドリフトの補正を説明するための図である。
【図９】オフセットの補正を説明するための図である。
【図１０】Ｂ−Ｈカーブの補正を説明するための図である。
【図１１】保磁力の最小値の検出を説明するための図である。
【図１２】コイル係数を同定するために測定した磁石の磁力特性の測定結果を示す図表である。
【図１３】各測定時におけるＪ−Ｈカーブの検出結果を示すグラフである。
【図１４】各測定箇所におけるＪ−Ｈカーブの検出結果を示すグラフである。
【図１５】各測定時における保磁力分布の算出結果を示すグラフである。
【図１６】各測定箇所における保磁力分布の算出結果を示すグラフである。
【図１７】各測定箇所における保磁力分布の算出結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態における磁力特性算出装置の構成を示すブロック図である。磁力特性算出装置は、後述する１個のＨコイル及び３個のＢコイルを含むコイルユニットが取り付けられたＢ−Ｈトレーサ１と、Ｈコイルの出力信号を増幅する差動増幅器（以下「Ｈ差動増幅器」とする）２と、Ｂコイル夫々の出力信号を増幅する差動増幅器（以下「Ｂ差動増幅器」とする）３ａ，３ｂ，３ｃと、Ｈ差動増幅器２及びＢ差動増幅器３ａ〜３ｃの出力を取り込んで一旦記憶するメモリハイコーダ４と、メモリハイコーダ４からの出力に基づいてＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の磁力特性（保磁力の分布）を算出する算出器５とを備えている。
【００２３】
算出器５として、パーソナルコンピュータが用いられる。算出器５は、各構成部による動作を制御し、演算を実行する演算部５１と、各種情報を記憶する記憶部５２と、演算部５１の処理に利用される一時記憶部５３と、可搬型記録媒体６から情報を読み出す読取部５４と、ディスプレイ５６，キーボード５７，マウス５８等の入出力装置及び演算部５１の間を中継するインタフェース（Ｉ／Ｆ）５５とを有する。
【００２４】
演算部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit)などを用いる。演算部５１は、記憶部５２に記憶されている保磁力分布算出プログラムを読み出して実行する。これにより、演算部５１はＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の保磁力分布を算出するためのソフトウェア的な各処理を実行する。
【００２５】
一時記憶部５３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static RAM）等の揮発性のランダムアクセスメモリを用いる。一時記憶部５３は、記憶部５２から読み出される保磁力分布算出プログラムなど、演算部５１の処理によって発生する各種情報を一時的に記憶する。
【００２６】
読取部５４は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等の可搬型記録媒体６からデータを読み出すことが可能であり、可搬型記録媒体６には、保磁力分布算出プログラムが記録されている。記憶部５２に記憶されている保磁力分布算出プログラムは、演算部５１が読取部５４によって可搬型記録媒体６から読み出した保磁力分布算出プログラムを複製したものであってもよい。
【００２７】
Ｉ／Ｆ５５は、演算部５１によって出力される画像情報などをディスプレイ５６へ出力する処理、キーボード５７またはマウス５８により入力される情報を検知して演算部５１へ通知する処理等を行う。磁力特性算出装置を操作するユーザは、キーボード５７及びマウス５８を利用して算出対象の磁石についての情報を入力することが可能である。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態における磁力特性算出方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、保磁力分布が算出される算出対象のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（以下、算出対象の磁石、または単に磁石ともいう）がＢ−Ｈトレーサ１に設置される（ステップＳ１）。そして、Ｂ−Ｈトレーサ１のコイルユニットに含まれているセンサコイル（１個のＨコイル及び３個のＢコイル）の出力電圧が取得されて、増幅された後に、メモリハイコーダ４に記憶される（ステップＳ２）。
【００３０】
算出器５は、メモリハイコーダ４に記憶されている出力電圧データを読み出して、出力電圧特性を磁力特性に変換する（ステップＳ３）。算出器５は、変換された磁力特性に基づいて、算出対象の磁石の保磁力の平均値を検出する（ステップＳ４）。また、算出器５は、変換された磁力特性に基づいて、磁石の保磁力の最小値を検出する（ステップＳ５）。最後に、算出器５は、検出した保磁力の平均値及び保磁力の最小値に基づいて、磁石の厚み方向（磁化方向）における保磁力分布を算出する（ステップＳ６）。
【００３１】
以下、本発明の磁力特性算出方法及び磁力特性算出装置の詳細について説明する。
【００３２】
（コイルユニット及びＢ−Ｈトレーサの構成）
汎用されている一般的な常温のＢ−Ｈトレーサでは、ポールピースの磁気飽和、励磁コイルの出力の問題により、保磁力が約１２００［ｋＡ／ｍ］以上であるような磁石の特性を測定することができない。本発明の算出対象となるＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石は、保磁力が約１２００［ｋＡ／ｍ］以上であるため、常温での特性測定は行えない。そこで、最大使用温度周辺の高温度の環境にて得られた磁力特性から保磁力分布を算出した。
【００３３】
図３は、本発明で使用するコイルユニット１０の構成を示す図であり、図３Ａはその分解斜視図、図３Ｂは全体図である。
【００３４】
コイルユニット１０は、３個のＢコイル１１と１個のＨコイル１２と複数のカプトンシート１３と複数の構造部材１４とを有している。各Ｂコイル１１及びＨコイル１２は、何れも樹脂製の芯棒にコイルが巻かれた構成である。各Ｂコイル１１の外観寸法は、内径２．５ｍｍ×外径３．５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍであり、その巻線仕様は径０．０５ｍｍ×４９ターンである。Ｈコイル１２の外観寸法は、内径６．０ｍｍ×外径７．０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍであり、その巻線仕様は径０．０５ｍｍ×３８１ターンである。これらのコイルを保護するために、コイル表面には絶縁性のカプトンシート１３（厚さ０．０７５ｍｍ）が接着されている。
【００３５】
構造部材１４は、最大２００℃までの測定に耐えられるように耐熱性が高くて高温でも軟化しないポリアミドイミド樹脂を使用する。Ｂコイル１１が配置される構造部材１４には、各Ｂコイル１１に対応して三つの溝が形成されており、各溝の一端には各Ｂコイル１１が収納され、各Ｂコイル１１の出力を引き出すワイヤが各溝内を通っている。また、Ｈコイル１２が配置される構造部材１４には、一つの溝が形成されており、その溝の一端にはＨコイル１２が収納され、Ｈコイル１２の出力を引き出すワイヤがその溝内を通っている。
【００３６】
これらのＢコイル１１、Ｈコイル１２、カプトンシート１３及び構造部材１４を積層して、接着剤により一体接着させてコイルユニット１０を構成する。接着剤は、耐熱性が高く、金属フィラーが入っていないエポキシ樹脂を使用する。
【００３７】
（Ｂ−Ｈトレーサへのコイルユニットの取り付け）
上述したようなコイルユニット１０を、Ｂ−Ｈトレーサ１へ取り付ける。図４は、この取り付けを示す斜視図である。なお、Ｂ−Ｈトレーサ１はポールピース部のみを図示している。Ｂ−Ｈトレーサ１は、上側のポールピース１５と下側のポールピース１６とを有している。コイルユニット１０は、ボルト及びナットにより、上側のポールピース１５の下面（下側のポールピース１６に対向する面）に固定される。
【００３８】
（Ｂ−Ｈトレーサによる磁石の特性の測定）
図５は、Ｂ−Ｈトレーサを用いて磁石の特性を測定する際の処理手順を示す斜視図である。まず、着磁された測定対象のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石２０を下側のポールピース１６に載置する（図５Ａ）。この際、正規の測定位置まで磁石２０を押し込むのではなく、干渉を防止するために、本来の測定位置より少し手前に磁石２０を載置する。上側のポールピース１５を下降させて、上側のポールピース１５とコイルユニット１０との距離に１〜２ｍｍの隙間ができる位置で一旦止める（図５Ｂ）。
【００３９】
次に、専用のジグ１７を用いて、磁石２０を正規の測定位置まで押し込む（図５Ｃ）。図６は、この押し込み工程を示す斜視図である。押し込み用のジグ１７を装着する（図６Ａ）。この時点では、ジグ１７及び磁石２０はコイルユニット１０に接触しておらずフリーの状態である。ジグ１７を押し込むことにより、ジグ１７がコイルユニット１０のガイドに接触する（図６Ｂ）。ジグ１７を更に押し込んで、ジグ１７及び磁石２０をガイドに沿わせて挿入させ、磁石２０を測定位置に位置決めする（図６Ｃ）。
【００４０】
図７は、押し込められた磁石２０の最終的な位置と、Ｂコイル１１及びＨコイル１２の位置との関係を示す平面図である。３個のＢコイル１１はそれぞれ、矩形状をなす磁石２０の辺縁（一辺の中点）、磁石２０の角部（四隅の一つ）、磁石２０の中央に対応する。
【００４１】
ジグ１７を引き戻した後に、上側のポールピース１５をさらに下降させて、コイルユニット１０を介して両ポールピース１５，１６を密着させる（図５Ｄ）。そして、昇温させてその温度を維持した状態で、Ｂ−Ｈトレーサ１を励磁してＢコイル１１及びＨコイル１２の出力を取得する（図５Ｅ）。この際、励磁期間前後のそれぞれ３秒間についてもＢコイル１１及びＨコイル１２の出力を取得する。その後、上側のポールピース１５を上昇させて、磁石２０を下側のポールピース１６から取り外す（図５Ｆ）。
【００４２】
本発明で使用するＢ−Ｈトレーサ１では、算出対象の磁石２０を配置したコイルユニット１０を両ポールピース１５，１６にて挟持するようにしたので、ポールピース１５，１６の表面に磁石を置いて測定する場合のようにポールピース１５，１６の表面に溝加工を施す必要がない。従って、本発明では、ポールピース１５，１６の表面を平坦とすることができる。ポールピースに溝加工を施すと、磁束の集中により磁気飽和が発生し、正確にＢ−Ｈ特性を測定することが困難であるが、本発明ではポールピース１５，１６の表面が平坦な状態で測定を行うため、磁気飽和の影響が少なく磁石２０の特性を精度良く測定できる。
【００４３】
また、本実施の形態では、３個のＢコイル１１を設けているので、１回の測定処理によって、磁石２０の３箇所における特性を同時に測定できる。
【００４４】
（電圧特性を磁力特性に変換）
電磁石方式のＢ−Ｈトレーサの励磁速度は遅く、また、Ｂコイルのエリアターン（ＮＡ）は小さいため、Ｂコイルからは最大４０μＶ程度の電圧しか出力されないので、磁束密度Ｂの検出精度が悪く検出再現性も良くないと考えられる。そこで、検出精度及び検出再現性の向上を図るために、以下に述べるような対策を施している。
【００４５】
電圧波形の取り込みには、メモリハイコーダ４（図１参照）を使用しているが、メモリハイコーダ４の電圧軸の分解能が十分でない場合には、量子化ノイズが発生する可能性が高い。量子化ノイズは、アナログ信号をデジタル信号へ変換する際に、分解能不足によって完全にデジタル化できずに生じるノイズ成分である。
【００４６】
そこで、本発明では、図１に示すように、Ｂ−Ｈトレーサ１（Ｂコイル１１、Ｈコイル１２）とメモリハイコーダ４との間に、Ｈ差動増幅器２、Ｂ差動増幅器３ａ，３ｂ，３ｃを設けている。Ｈ差動増幅器２は、Ｈコイル１２の出力のゲインを５０倍に増幅してメモリハイコーダ４に取り込ませる。各Ｂ差動増幅器３ａ，３ｂ，３ｃは、Ｂコイル１１の出力のゲインを１００倍に増幅してメモリハイコーダ４に取り込ませる。そして、メモリハイコーダ４に取り込んだ電圧波形を、算出器５で１／ゲインにして磁束波形に変換することにより、メモリハイコーダ４で発生する量子化ノイズを１／ゲインに低減することができる。
【００４７】
差動増幅器はアナログ回路であるため、差動増幅器を使用することにより、電圧信号のドリフト及びオフセットの発生は避けられない。これらは何れも数μＶオーダであるが、Ｂコイルのエリアターン（ＮＡ）が小さく、電圧波形を積分して磁束波形に変換することを考えると、誤差が蓄積されるので無視できない。そこで、このようなドリフト及びオフセットについて、以下に述べるような対策を施している。
【００４８】
本発明では、励磁前後の数秒間（３秒間）のＢコイル１１及びＨコイル１２の出力電圧を取得し、この取得した出力電圧を基準としてドリフト及びオフセットを補正する。図８は、電圧ドリフトの補正を説明するための図であり、図８Ａは補正前の電圧の経時変化を示し、図８Ｂは補正後の電圧の経時変化を示している。本測定装置では電圧ドリフトが時間軸に対して線形で発生することを確認できたため、励磁前後の数秒間での電圧平均値から、時間軸に対する電圧ドリフト（図８Ａの破線）の勾配を計算し、ドリフト量の絶対値を求めることにより、電圧ドリフトを補正する。
【００４９】
また、励磁前後の３秒間での電圧平均値がゼロになるように、電圧オフセットを補正する。図９は、オフセットの補正を説明するための図であり、図９Ａは補正前及び補正後の電圧波形を示し、図９Ｂは補正前及び補正後の磁束密度波形を示している。
【００５０】
算出器５（演算部５１）は、メモリハイコーダ４に取り込まれた電圧特性（電圧波形）に基づいて、磁力特性（磁力波形）を検出する。この際、Ｂコイル１１とＨコイル１２とにおける磁化補正係数及び反磁界補正係数を予め同定しておく。そして、Ｂコイル１１及びＨコイル１２の出力電圧に基づき、同定した磁化補正係数及び反磁界補正係数を考慮してＢ−Ｈカーブを検出する。ここで、３個のＢコイル１１を配置しているため、磁石２０の３箇所（辺縁、角部、中央）それぞれにおける計３種のＢ−Ｈカーブが検出される。
【００５１】
検出されたＢ−Ｈカーブを補正する。図１０は、Ｂ−Ｈカーブの補正を説明するための図である。磁束密度をＢコイル１１にて検出するため、Ｂ［Ｔ］の出力は図１０Ａに示すように磁束密度の変化量として検出される、そこで、Ｂ−Ｈカーブの対称性を利用して、Ｂ−Ｈカーブの中心が原点となるように図１０Ｂに示す如く補正する。そして、補正後のＢ−Ｈカーブを、Ｂ＝Ｊ＋μＨ（μ：真空透磁率）の関係に応じて、Ｊ−Ｈカーブに変換する。
【００５２】
（保磁力の平均値を検出）
算出器５（演算部５１）は、磁石２０の各Ｂコイル１１が設置されている箇所の保磁力（ＨｃＪ）の平均値（ＨＡ）を検出する。具体的には、磁石２０に関して得られたＪ−Ｈカーブで、Ｊ［Ｔ］が０であるときのＨ［ｋＡ／ｍ］の値を保磁力の平均値（ＨＡ）とする。
【００５３】
保磁力が異なる複数の磁石を磁化方向に積層し、Ｂ−Ｈトレーサで測定を行った場合、複数の磁石を積層してなる磁石の保磁力測定値は、複数の磁石の保磁力の体積平均となる。また、積層順序を変えても同じ結果になる。したがって、厚み方向に保磁力部分を有する磁石２０について、上述したようにして保磁力の平均値を求めることができる。
【００５４】
（保磁力の最小値を検出）
算出器５（演算部５１）は、得られたＪ−Ｈカーブに基づいて、保磁力（ＨｃＪ）の最小値（ＨＭ）を検出する。微分透磁率の変化が始まる磁界から保磁力の最小値を求める。この変化が始まる磁界を保磁力の最小値とする。具体的には、微分透磁率の変化量が所定の値になったときの磁界の値を最小値（ＨＭ）として求める。
【００５５】
図１１は、保磁力の最小値の検出を説明するための図であり、図１１ＡはＪ−Ｈカーブの波形を示し、図１１ＢはＪ−Ｈカーブの二階微分の波形を示している。Ｊ−Ｈカーブの微分透磁率の変化量は、Ｊ−Ｈカーブを二階微分して求める。なお、微分波形は測定時の僅かなノイズの影響を受けるため、Ｊ−Ｈカーブの生データをそのまま使うのではなく、移動平均を用いて微分波形のスムージングを行っている。図１１Ｂはスムージング後の二階微分波形を示している。
【００５６】
そして、微分透磁率の変化が始まる点であるときの磁界の値、具体的には図１１Ｂに示すようなＪ−Ｈカーブの二階微分値が所定の判定値（ｋ）になったときの磁界の値を最小値（ＨＭ）として求める。図１１Ｂに示す例では、ｋ＝−０．５として、ｋ＝−０．５となるときの磁界の値（６１４［ｋＡ／ｍ］）を最小値（ＨＭ）として求める。
【００５７】
なお、この判定値（ｋ）は、予め同一磁石において本発明のコイルユニット１０を用いた測定結果と、テストピース加工を行ってＶＳＭで測定した結果とを比較することにより同定する。
【００５８】
（保磁力分布の算出）
算出器５（演算部５１）は、検出された保磁力の平均値（ＨＡ）及び保磁力の最小値（ＨＭ）に基づいて、磁石２０の厚み方向での保磁力分布を算出する。ここでは、保磁力分布を磁石２０の厚み方向での位置の二次関数として算出する場合について説明する。
【００５９】
磁石２０の厚み（ｘ）方向での保磁力はｘの二次関数で分布しており、厚み方向の中央で保磁力は最小となると仮定する。磁石２０の全体の厚さをＬとした場合に、厚み（ｘ）方向での保磁力を表す関数ｆ（ｘ）は、ｘ＝Ｌ／２で最小値（ＨＭ）をとる二次関数で定義されるため、係数ａを用いて下記の式（１）で定義される。
【００６０】
【数１】
2013036904.tif 000003
【００６１】
磁石２０の厚み方向の分割数をｎとして保磁力の平均値（ＨＡ）を求めたとした場合、平均値（ＨＡ）は下記の式（２）で表される。
【００６２】
【数２】
2013036904.tif 000004
【００６３】
ここで、ＨＡ，ＨＭ，Ｌ，ｎの値はすべて既知であるため、式（１）と式（２）とから、係数ａが下記の式（３）のように求められ、求めた係数ａを式（１）に代入することにより、関数ｆ（ｘ）を下記の式（４）のように決定することができ、磁石２０の厚み方向の保磁力分布を算出することができる。
【００６４】
【数３】
2013036904.tif 000005
【００６５】
なお、磁石２０の厚み（Ｌ）が５［ｍｍ］であって、保磁力分布を１［ｍｍ］厚みの平均値として５点で検出する場合には、式（４）において、ｘ＝０．５ｍｍでの値が保磁力の最大値として検出される。
【００６６】
以下、上述したような本発明の磁力特性算出方法及び磁力特性算出装置を用いて、保磁力分布を実際に算出した結果について説明する。
【００６７】
まず、使用するＢコイル１１及びＨコイル１２のコイル係数（磁化補正係数，反磁界補正係数）を同定した。保磁力分布を持たない磁石の減磁曲線をコイルユニット１０で測定し、予め測定しておいた通常のＢ−Ｈトレーサで測定した減磁曲線と比較し、これらの係数を同定した。また、同一の磁石を３回繰り返し測定し、各係数は、３回の同定結果の平均値とした。
【００６８】
図１２はこの測定結果を示す図表であり、図１２Ａは３回の平均値及び平均誤差を示し、図１２Ｂは３回の測定バラツキを示している。図１２では、３個のＢコイル１１それぞれを配置した箇所（辺縁、角部、中央：図７参照）での測定結果を表している。
【００６９】
図１２Ａの各下段に示された平均誤差は何れも非常に小さな値であり、コイル係数が適切に設定されていることを確認できた。また、図１２Ｂに示された測定バラツキも小さな値であり、測定の再現性が高いことを認証できた。
【００７０】
なお、Ｂ−Ｈトレーサ１にコイルユニット１０を取り付ける際に、取り付け精度の影響によりコイル係数が変動する可能性があるため、マスターサンプルを準備しておき、コイルユニット１０を取り付ける度にコイル係数をマスターサンプルにより同定し直すことが好ましい。
【００７１】
前述したような手法により、算出対象のＲ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石（厚さ：５ｍｍ）をＢ−Ｈトレーサ１に設置し、Ｂコイル１１を配置した３箇所（辺縁、角部、中央：図７参照）におけるＪ−Ｈカーブを検出した。なお、Ｊ−Ｈカーブの検出は同一の磁石に対して３回行った。その検出結果を図１３及び図１４に示す。
【００７２】
図１３は、各測定時におけるＪ−Ｈカーブの検出結果を示しており、図１３Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ１回目、２回目、３回目の検出結果を示している。何れの測定時にあっても、同様な特性が得られており、複数箇所で常時精度良くＪ−Ｈカーブを検出できていることが分かる。
【００７３】
図１４は、各測定箇所におけるＪ−Ｈカーブの検出結果を示しており、図１４Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ辺縁、角部、中央における３回分の検出結果を示している。何れの測定箇所にあっても、３回の検出結果に差がなく、Ｊ−Ｈカーブの検出に高い再現性を実現できていることが分かる。
【００７４】
前述したような手法により、Ｂコイル１１を配置した３箇所（辺縁、角部、中央：図７参照）について、Ｒ−Ｔ−Ｂ系焼結磁石の厚み方向（磁化方向）における保磁力分布を算出した。その算出結果を図１５及び図１６に示す。
【００７５】
図１５は、各測定時における保磁力分布の算出結果を示しており、図１５Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ１回目、２回目、３回目の算出結果を示している。また、図１６は、各測定箇所における保磁力分布の算出結果を示しており、図１６Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ辺縁、角部、中央における３回分の算出結果を示している。
【００７６】
なお、図１５及び図１６では、磁石の表面から０．５ｍｍ，１．５ｍｍ，２．５ｍｍ，３．５ｍｍ，４．５ｍｍの深さにおける保磁力をプロットして図示している。よって、この例では、保磁力の最小値は深さ２．５ｍｍで得られ、深さ０．５ｍｍ位置の保磁力が保磁力の最大値として検出される。また、図１６Ａ，Ｃには、参考として、磁石にテストピース加工を施した後にＶＳＭを用いて測定した保磁力分布の測定結果も併せて示している。
【００７７】
図１７は、各測定箇所における保磁力分布の算出結果を示す図表であり、図１７Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ辺縁、角部、中央における算出結果を示している。図１７Ａ，Ｂ，Ｃには、各測定箇所における３回分の保磁力の平均値（ＨcJ平均値）、保磁力の最小値（ＨcJ最小値）及び保磁力の最大値（ＨcJ最大値）それぞれの平均値と、それらの３回分の値のバラツキとを示している。また、図１７Ａ，Ｃには、従前のＶＳＭを用いて測定した保磁力分布の測定結果、及び、本発明による算出結果と従前手法による測定結果との平均誤差も併せて示している。
【００７８】
図１５に示した算出結果によれば、磁石の角部にて高い保磁力分布が得られ、磁石の中央にて低い保磁力分布が得られており、各部位において精度良く保磁力分布を算出できていることが分かる。また、図１６及び図１７の算出結果によれば、何れの測定箇所にあっても、３回の算出結果に差がなく（バラツキは２％以下）、保磁力分布の算出で高い再現性を実現できていることが分かる。
【００７９】
以上詳述したように、本発明では、保磁力分布を有する磁石に対して、テストピース加工処理を施すことなく、その磁石の厚み方向（磁化方向）における保磁力分布を精度良く簡単に算出することができる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態では、磁石に対して３個のＢコイルを設けるようにしたが、そのＢコイルの設置個数は３個に限らず、２個または４個以上であっても良い。厚み方向（磁化方向）での保磁力分布を算出したい箇所にＢコイルを設けるようにすれば良い。
【００８１】
開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８２】
１  Ｂ−Ｈトレーサ
２  Ｈ差動増幅器
３ａ，３ｂ，３ｃ  Ｂ差動増幅器
４  メモリハイコーダ
５  算出器
６  可搬型記録媒体
１０  コイルユニット
１１  Ｂコイル
１２  Ｈコイル
１５  上側のポールピース
１６  下側のポールピース
１７  ジグ
５１  演算部
【図１】
2013036904.tif 000006
【図２】
2013036904.tif 000007
【図３】
2013036904.tif 000008
【図４】
2013036904.tif 000009
【図５】
2013036904.tif 000010
【図６】
2013036904.tif 000011
【図７】
2013036904.tif 000012
【図８】
2013036904.tif 000013
【図９】
2013036904.tif 000014
【図１０】
2013036904.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2013036904.tif 000018
【図１４】
2013036904.tif 000019
【図１５】
2013036904.tif 000020
【図１６】
2013036904.tif 000021
【図１７】
2013036904.tif 000022