JPH01248077A - 磁性体の磁気特性測定方法及び磁気特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、永久磁石の材料となる磁性体、中でも希土
類合金のように極めて高い残留磁気あるいは保磁力を示
す磁性体の磁気特性測定方法と、磁気特性測定に用いて
好適な磁気特性測定装置に関する。

［従来の技術］ 永久磁石は、磁性材料を粉砕して得られた原料粉末から
製造され、その工程は、前記原料粉末を磁場をかけなが
ら圧縮して圧粉体となす磁場プレス、前記圧粉体を焼結
して焼結磁性体となす焼結工程、そして、前記焼結磁性
体を磁化させて永久磁石とする磁化処理に概ね分けられ
る。

以上のようにして製造される永久磁石の強さは、磁化処
理においてかける磁場の強さもさることながら、磁場プ
レスや焼結での処理状況にも大きく左右される。このた
め、永久磁石の製造にあたって、焼結によって得られた
磁性体の磁気特性を測定することは、品質の一定な永久
磁石を提供する上で、欠かせぬものとなっている。

従来より磁性体の磁気特性の測定は、その磁性体のヒス
テリンスループから残留磁気、保磁力あるいは磁気エネ
ルギー積を求めることで行われる。

すなイつち、第２図に示すように、磁性体にかかる磁場
の強さＨを横軸に、磁性体の磁化の強さ、図の場合は磁
束密度Ｂを縦軸に取り、磁性体を原点０の位置から十〇
方向に飽和磁束密度Ｂｓに達するまで飽和磁化させた後
、磁場を減じ、さらに−ト■方向に逆向きの磁場をかけ
ていった時（以下、この過程を減磁過程と言う）の磁性
体の磁束密度Ｂの変化を記録して、磁場Ｈが０に戻った
時の磁束密度すなイつち残留磁気Ｂｒと、磁性体の磁束
密度ＢがＯとなった時の磁場の強さすなわち保磁力ＩＩ
　ｃと、上述の減磁過程で記録された第２象現内の減磁
曲線上の任意の点の内、縦横軸におろした垂線と縦横軸
とで描く四角形の面積が最大となる点Ｐによって与えら
れる四角形の面積すなわち最大磁気エネルギー積（ＢＨ
）ｍａｘ、をそれぞれ求めるのであり、これら残留磁気
Ｉ３ｒ、保磁力■（Ｃあるいは磁気エネルギー積（Ｂ　
Ｈ）　ｍ　ａ　ｘ　、の大きい磁性体はど優れたしのと
される。

ところで、上述の磁気特性の測定は、第３図に示すよう
な磁気特性測定装置を用いて行われており、以下第３図
を参照して簡略に説明する。

第３図（こ示すように、磁気特性測定装置（以下、測定
装置と略称する）！は、互いに対向させて、かつ近接、
離間可能に設けられた一対のポールピース２と、これら
ポールピース２の外周に巻き付けられた磁場コイル３と
、前記ポールピース２の間に設けられたホール素子４及
びＢコイル５とから構成されている。前記磁場コイル３
は、ポールピース２の対向面２ａ間に挟持された磁性体
６に、磁場をかけるためのもので、ポールピース２を励
磁させる磁化電流には直流電流が用いられている。

また、前記ホール素子４は、前記ポールピース２から磁
性体６にかけられる磁場の強さを測定するためのもので
ある。そして、前記Ｂコイル５は、磁性体６自身の磁束
密度の変化を測定するためのらのである。すなわち、Ｂ
コイル５は磁性体６の外周に巻き付けられた状態で使用
され、磁性体６を通過する磁束の変化を、誘導電流の変
化に置換して出力するようになっている。

以上の構成からなる測定装置Ｉを用いた磁気特性の測定
は、次のように行われる。

まず、磁性体６を、その外周にＢコイル５を巻き付けた
上でポールピース２の対向面２ａ間にセットし、磁場コ
イル３に直流電流を供給して得られる磁場によって一旦
飽和磁化させる。

ついで、磁場コイル３に供給される直流電流の値を上述
の飽和磁化させた時の電流値から減少させ、さらには逆
方向へ上昇させることによって、磁性体６にかけられる
磁場の強さを、飽和磁化された磁性体６の磁束を減少さ
せるように変化させる。

すると、ホール素子４からは磁性体６にかけられる磁場
の強さの変化に応じた電流が、また磁性体６の外周に巻
き付けられたＢコイル５からは、磁場コイル３が発する
磁場の強さの変化に応じた磁束の変化分に、磁性体６自
身の磁束の変化分を加算した誘導電流が出力されるため
、この誘導電流の変化値から、前述のホール素子４から
得られる磁場の強さの変化に応じた電流の変化値を差し
引けば磁性体６自身の磁束の変化が求められ、以上より
第２図に示すような減磁曲線が得られて前述の残留磁気
Ｂｒ、保磁力Ｈｃあるいは最大磁気エネルギー積（Ｂ　
Ｈ）　ｍ　ａ　ｘ　、が求められるのである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来の測定装置ｌは、磁性体６にか
ける磁場の強さを連続的に変化さ仕るにめに磁場コイル
３に供給する磁化電流として直流電流を用いているか、
このことが害となって測定できる磁性体６の種類に制限
を受けるといった欠点があった。

すなわち、直流電流を磁場コイル３に供給してポールピ
ース２を励磁させる、いわゆる直流磁場による上述の測
定装置！では、得られる磁場の強さはポールピース２の
飽和磁束密度から制限を受ｌす、例えばポールピース２
の対向面２ａのＷＪ積を極力小さくして、磁束密度を高
めたとしても磁束密度にして概ね２００００ガウス程度
が限界とされている。

この飽和磁束密度の値は、従来より広く用いられている
金属磁石やフェライト磁石では２００００ガウスを下回
る程度であるために、何等支障なく測定できたが、最近
になって盛んに用いられるようになった希土類磁石、例
えばネオジミウム・鉄・ボロン磁石などでは約４０００
０ガウスという極めて高い飽和磁束磁界を必要とするた
め、これら希土類合金の磁性体の測定時には、第２図に
破線で示すように減磁曲線の開始点が大きく下方にずれ
て正確な減磁曲線が得られなかったのである。

このため、磁場コイル３を空芯状態にしてポールピース
２の制限を受けない、より強い磁場を発生させる試みら
なされたが、磁場コイル３の発熱等が問題となって、前
述のネオジミウム・鉄・ポロン等の磁性体を飽和磁化さ
せるには至らなかった。単に強力な磁場を得る手段とし
て、コイルにパルス電流を供給して強力な磁場を得ると
いう手段らあるが、このパルス電流により得られろ磁場
はその変化の速度か速すぎて、磁性体６を減磁させる減
磁過程における磁場強さの変化を記録できないといった
欠点かあり、磁気特性の測定には使用できるものではな
かった。

この発明は、このような背景の下になされたしので、希
土類合金のように極めて強力な永久磁石となる磁性体を
確実に飽和磁化させて正確な磁気特性を測定することが
できる磁性体の磁気特性の測定方法と、この測定に適し
た測定装置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］ 上記課題を解決するためのこの発明の磁気特性測定方法
は、コイルに直流電流を供給して得られた直流磁場に、
コイルにパルス電流を供給して得られたパルス磁場を重
畳させて磁性体を飽和磁化させろ飽和磁化過程と、前記
パルス電流の供給を停止した状態で、前記直流電流を、
前記飽和磁化された磁性体の磁化を減する磁場が発生す
るように変化させ、この時の磁性体の磁化の変化を測定
する減磁過程とからなる磁性体の磁気特性測定方法であ
る。

また、上記方法に用いる磁気特性測定装置は、磁性体に
磁場をかける磁場発生手段と、前記磁性体にかけられる
磁場の強さを測定する磁場測定手段と、前記磁場発生手
段によってかけられた磁場により磁化された磁性体の磁
化強さを測定する磁化測定手段とを具備してなる磁気特
性測定装置であって、前記磁場発生手段は、直流電流か
供給される直流用コイルと、パルス電流が供給されるパ
ルス用コイルとからなることを特徴とするものである。

そして、上記磁気特性測定装置において、磁場発生手段
を、直流用コイル及びパルス電流用コイルに代えて、直
流電流とパルス電流とか重畳可能に設けられた磁場コイ
ルとすることもできる。

［作用コ 上記構成にあっては、飽和磁化過程においてコイルに供
給されたパルス電流によって瞬間的に強力なパルス磁場
が得られ、直流電流による直流磁場に重畳されたパルス
磁場によって容易に磁性体が飽和磁化される。

そして減磁過程においてはパルス磁場が取り去られて直
流磁場のみがかけられるため、磁場強さを連続的に変化
させて磁性体の正確な減磁曲線を得ることができるので
ある。

［実施例コ 以下、第１図を参照して、本発明の実施例を装置、測定
方法の順に説明する。なお、測定装置において上述した
従来の磁気特性測定装置と同様の構成要素については同
一符号を付し、その説明を簡略化する。

第１図に示すように、本実施例の測定装置７は、上述し
た従来の測定装置！（第３図参照）と同様に、磁性体６
に磁場をかける磁場発生手段として、互いに対向させて
、かつ近接、離間可能に設けられた一対のポールピース
２と、これらポールピース２の外周に巻き付けられた磁
場コイル（直流用コイル）３を用い、また磁性体６にか
けられる磁場を測定する磁場測定手段及び磁性体６の磁
化を測定すう磁化測定手段として、前記ポールピース２
の間に設けられたホール素子４及びＢコイル５を用いた
ものであり、磁性体６に磁場をかける手段として、さら
に前記ポールピース２の外周に、パルス用コイル８を、
前記磁場コイル３と隣接さ仕て設けたものである。

前記パルス用コイル８は、前記磁場コイル３に直流電流
が供給されるのに対してパルス電流が供給されるように
なっており、その継続時間は一例として！〜１０ｍ５ｅ
ｃ、程度とされ、ピーク電流値は１００００〜１５００
０Ａ程度となっている。

しかして以上の構成からなる測定装置７を用いた磁性体
６の磁気特性の測定は次のようにして行われる。

まず従来の測定装置１と同様に、磁性体６を、その外周
にＢコイル５を巻き付けた上でポールピース２の対向面
２ａ間にセットする。ついで、磁場コイル３に直流電流
を供給してポールピース２を励磁させ、磁性体６を飽和
磁化させるのであるが、この時、磁場コイル３に供給さ
れる直流電流の電流値を上昇させると共に、パルス用コ
イル８にパルス電流を供給する。

以上のようにして磁性体６を飽和磁化させたら、パルス
用コイル８へのパルス電流の供給を停止し、以下従来と
同様に、磁場コイル３に供給される直流電流の電流値を
減少させ、さらには逆方向へ上昇させることによって磁
性体６にかけられる磁場の強さを、飽和磁化された磁性
体６の磁束を減少させるように変化させる。すると、磁
性体６の磁束密度が連続的に減少さ仕られて、この時の
磁場変化と磁束密度の変化が、上述した従来の測定装置
１と同様にホール素子４及びＢコイル５によって測定さ
れ、第２図に示す減磁曲線が求められて残留磁気Ｂｒや
保磁力Ｈｃあるいは最大磁気エネルギー積（ＢＨ）ｍａ
ｘ、が求められるのである。

上述の測定方法においては、磁性体６を飽和磁化させる
飽和磁化過程で、磁場コイル３に直流電流を供給するこ
とにより得られる直流磁場に、パルス用コイル８に供給
されるパルス電流により得られるパルス磁場が重畳され
ているが、パルス電流が上述のごとく瞬間的に極めて高
い電流値のため、パルス用コイルから発生する磁場は極
めて強力なものとなる。従って、直流磁場のみでは飽和
磁化させることの出来ない飽和磁束密度Ｂｓの大きな磁
性体６も容易に飽和磁化されるのである。

そして、飽和磁化された磁性体６を減磁させる減磁過程
においては、磁場強さの変化が速すぎて連続的な減磁曲
線を得ることができないパルス磁場が取り除かれるため
、磁場コイル３に供給される直流電流の電流値の連続的
な変化によって磁性体６の正確な減磁曲線が測定される
のである。

以上説明したように、本実施例の磁気特性測定装置７は
磁性体６に磁場をかける磁場発生手段として、直流電流
が供給される磁場コイル３とパルス電流が供給されるパ
ルス用コイル８とを設けたため、磁性体６を飽和磁化さ
せる飽和磁化過程において極めて強力な磁場を得ること
ができ、測定できる磁性体の種類の制限が大幅に緩和さ
れる。

そして、上述の測定装置７を用いて、磁性体６の磁気特
性を測定する測定方法では、直流磁場にに重畳されるパ
ルス磁場によって磁性体６が確実に飽和磁化され、また
、パルス磁場が除かれた状態での直流磁場の連続的に変
化によって磁性体が連続的に減磁されて正確な磁気特性
が測定できるのである。

なお、本実施例の測定装置７においては、パルス電流が
供給されるコイルを、磁場コイル３とは別のパルス電流
用コイル８としたが、本発明の磁気特性測定装置はこれ
に限るものでは無い。すなわち、磁場コイル３に供給さ
れる直流電流に、飽和磁化過程のみパルス電流を重畳さ
せるようにしても同様の結果か得られるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の磁気特性測定方法にあ
っては、磁性体を飽和磁化させる飽和磁化過程で、コイ
ルに供給される直流電流により得られる直流磁場に、コ
イルに供給されるパルス電流により得られるパルス磁場
を重畳させるため、磁性体に極めて大きな磁場がかけら
れて、飽和磁束密度の大きな磁性体も確実に飽和磁化さ
れる。

そして、磁性体を減磁させる減磁過程においてはパルス
磁場を取り除いて直流磁場のみをかけるため、直流磁場
の連続的な変化によって磁性体の磁化強さの変化が正確
に測定されるのである。

そして、この発明の磁気特性測定装置にあっては、磁性
体に磁場をかける磁場発生手段として、直流電流が供給
される直流用コイルと、パルス電流が供給されるパルス
用コイルとを設けたため、磁化飽和過程において極めて
大きい磁場が得られて、測定可能な磁性体の種類に関す
る制限が大幅に援和されるのであり、また、磁場コイル
自体に直′ｔ＆電流とパルス電流を重畳させるようにし
てら同様の効果か得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における磁気特性測定装置の
概略図、第２図は磁性体の磁気特性測定の元となるヒス
テリシスループの一例を示す図、そして、第３図は従来
の磁気特性測定装置の概略図である。 ３・・・・・磁場コイル（直流用コイル）、４・・・・
・・ホール素子（磁場測定手段）、５・・・・・・Ｂコ
イル（磁化測定手段）、６・・・・・・磁性体、７・・
・・・・磁気特性測定装置、８・・・・・・パルス用コ
イル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルに直流電流を供給して得られた直流磁場に
   、コイルにパルス電流を供給して得られたパルス磁場を
   重畳させて磁性体を飽和磁化させる飽和磁化過程と、前
   記パルス電流の供給を停止した状態で、前記直流電流を
   、前記飽和磁化された磁性体の磁化を減する磁場が発生
   するように変化させ、この時の磁性体の磁化の変化を測
   定する減磁過程とからなる磁性体の磁気特性測定方法。
2. （２）磁性体に磁場をかける磁場発生手段と、前記磁性
   体にかけられる磁場の強さを測定する磁場測定手段と、
   前記磁場発生手段によってかけられた磁場により磁化さ
   れた磁性体の磁化強さを測定する磁化測定手段とを具備
   してなる磁気特性測定装置であって、前記磁場発生手段
   は、直流電流が供給される直流用コイルと、パルス電流
   が供給されるパルス用コイルとからなることを特徴とす
   る磁気特性測定装置。
3. （３）請求項２記載の磁気特性測定装置において、磁場
   発生手段を、直流用コイル及びパルス電流用コイルに代
   えて、直流電流とパルス電流とが重畳可能に設けられた
   磁場コイルとしたことを特徴とする磁気特性測定装置。