JPH11101863A - 被測定試料の交流磁気特性を測定する方法 - Google Patents

被測定試料の交流磁気特性を測定する方法

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JPH11101863A
JPH11101863A JP26258297A JP26258297A JPH11101863A JP H11101863 A JPH11101863 A JP H11101863A JP 26258297 A JP26258297 A JP 26258297A JP 26258297 A JP26258297 A JP 26258297A JP H11101863 A JPH11101863 A JP H11101863A
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JP
Japan
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measured
frequency
sample
coil
magnetic
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JP26258297A
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English (en)
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Osamu Shimoe
治 下江
Chiharu Mitsumata
千春 三俣
Keisuke Fukamachi
啓介 深町
Kaoru Jinnai
馨 神内
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波で大振幅磁界における被測定試料の交流
磁気特性を測定する。 【解決手段】高周波交流電源に直列に励磁コイルをつな
ぎ被測定試料に交流磁界を印加するに当たり、高周波交
流電源と励磁コイルの間にコンデンサーを挿入して励磁
コイルに流れる高周波交流電流を大きくして被測定試料
の交流磁気特性を測定する。ここで、前記コンデンサー
を励磁コイルに直列に挿入して、直列共振させることが
望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波、特に5MH
z以上の高周波で軟磁性体などの被測定試料の交流磁気
特性、例えばヒステリシスカーブを測定する方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯用電子機器の小型化、薄型
化、軽量化が急速に進展している。電源におけるこの問
題を解決する有力な方法として、薄膜インダクタンス、
薄膜トランスを用いたマイクロ電源の実用化が期待され
ている。これらの薄膜磁心はMHz帯の高周波領域にお
いて、大振幅励磁で使用されるが、その動作に対応した
磁気特性の評価が困難である。一方、高密度磁気記録技
術の急速な進展により、磁気ヘッド用薄膜における渦電
流損失や局部的な磁気飽和などについて系統的な検討が
必要で、これについても高周波における交流磁気特性、
特にヒステリシスカーブを測定する必要がある。
【0003】被測定試料の磁気特性を測定するには、励
磁コイルを高周波交流電源に直列につないで、試料に交
流磁界を印加する。被測定試料には、磁束検出用コイル
を巻回し、その近くに磁界検出用コイルを設けて、これ
らの検出用コイルの出力をオシロスコープなどで記録し
て、被測定試料の交流磁気特性を測定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】励磁コイルに高周波電
流を流して、被測定試料に交流磁界、特に高周波交流磁
界を印加しようとすると、インピーダンスが増加し電流
が流れなくなってしまい、印加する交流磁界の振幅が極
めて小さくなる。特に、大きな振幅を得ようとして励磁
コイルの巻き数を多くすると、そのインダクタンスが大
きくなってしまい、流すことができる電流が小さくな
り、加えることのできる交流磁界の振幅が小さくなって
しまう。そのために、使用する高周波電源の電圧を上げ
るなどの工夫が行われているが、測定できるのは1MH
zまでである。ところが、上述したような用途において
は、少なくとも5MHz以上の高周波における磁気特性
の測定が必要である。また、高密度磁気記録に用いる材
料にあっては、80〜100MHzにおける磁気特性の
測定を必要としている。
【0005】そこで本発明では、高周波で大振幅磁界に
おける被測定試料の交流磁気特性を測定する方法を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】被測定試料の交流磁気特
性を測定する本発明の方法は、高周波交流電源に直列に
励磁コイルをつなぎ被測定試料に交流磁界を印加するに
当たり、高周波交流電源と励磁コイルの間にコンデンサ
ーを挿入してインピーダンス整合を行い励磁コイルに流
れる高周波交流電流を大きくして測定することを特徴と
するものである。
【0007】ここで、前記コンデンサーを励磁コイルに
直列に挿入して、直列共振させることが望ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】図1に、本発明の被測定試料の交
流磁気特性を測定する方法に使用するヒステリシスカー
ブ測定器の構成図を示している。この図で1は励磁コイ
ルであり、20ターンのコイルで、コイルの内径が6m
mとなっている。励磁コイル1の一方の端子は接地され
ており、他方の端子には高周波交流電源2であるフリー
クエンシージェネレータ(例えばヒューレットパッカー
ド社製の型式HP33120A、最大周波数15MH
z)が、パワーアンプ3、可変コンデンサー4を介して
直列につながれている。パワーアンプ3としては、例え
ばエイペック社製の型式PA19というICであり、こ
れを駆動する直流電源5(例えばヒューレットパッカー
ド社製の型式E3620A)につながっている。可変コ
ンデンサー4は可変空気コンデンサーで最大容量が10
50pFである。
【0009】励磁コイル1の空心部に、被測定試料10
を入れるための石英管11が挿入されており、石英管1
1の外周には磁束検出用コイル12と磁界検出用コイル
13が巻回されている。磁束検出用コイル12の出力端
子は、磁界検出用コイル13の出力と相殺するようにつ
ながれた上で、オシロスコープ15の縦軸入力端につな
がれている。
【0010】励磁コイル1の印加電圧は電圧プローブ1
6で検出してオシロスコープ15(例えばヒューレット
パッカード社製の型式54501、定格100MHz)
に、また励磁コイル1を流れる電流はカレントトランス
17で検出してオシロスコープ15の横軸入力端に、入
るようになっている。また、フリークエンシージェネレ
ータ2の周波数出力はトリガー18として、オシロスコ
ープ15の掃引信号として入るようになっている。オシ
ロスコープ15はパソコン20につながれていて、その
モニターおよび出力の補正ができるようになっている。
【0011】ここで、測定すべき被測定試料10例えば
パーマロイ薄膜を石英管11内に挿入し、磁束検出用コ
イル12の巻かれている位置に置く。高周波交流の周波
数をフリークエンシージェネレータである高周波交流電
源2で設定した上で、可変コンデンサー4の容量を調節
して励磁コイル1と可変コンデンサー4との合成インピ
ーダンスが最小となる容量に可変コンデンサー4を設定
して、直列共振させる。その上で、パワーアンプ3を調
節して励磁コイル1に印加する電圧を徐々に大きくして
いき、試料に印加する磁界を大きくしながら被測定試料
の交流磁気特性、すなわち交流ヒステリシスカーブを測
定する。
【0012】本発明に使用する他のインピーダンス整合
回路として、パワーアンプ3と可変コンデンサー4の間
から、可変コンデンサー4と励磁コイル1とに他の可変
コンデンサーを並列に挿入したものも使用することがで
きる。
【0013】
【実施例】
1.5MHzと10MHzでの測定 励磁インダクタンスが0.98μHで、5MHzにおけ
る抵抗は約1Ωの励磁コイル1を用い、この励磁コイル
1と直列につながれた可変コンデンサー4の容量を10
33pFとして直列共振させた。このとき、回路の動作
を確認するために、コイル電流、電圧、アンプ出力電圧
を測定した。また合わせて、可変コンデンサーのないと
きのものを測定しこれらを表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】励磁コイル1に流す最大電流を±1Aと十
分な磁界を発生しているときにもアンプ出力は約1Vと
小さい。このことから高周波測定に有利であることがわ
かる。
【0016】可変コンデンサーのない場合、コイルのイ
ンピーダンスは5MHzにおいて、31Ωであり1Aの
電流を得るためには31V必要であり、アンプ出力は3
1W必要である。これに対し、本発明では共振回路のQ
値が約30のため、アンプ出力は1Wで十分である。
【0017】本発明の被測定試料の交流磁気特性を測定
する方法に従い、励磁コイル1に流す最大電流を±1A
(印加磁界の大きさを最大±16Oe)として、45%
Niおよび83%Niのパーマロイ(NiFe合金)試
料(厚さ2μm,大きさ1mm×1mm)について、5
MHzと10MHzの高周波における交流磁気特性を測
定した結果を、図2〜5に示す。また、可変コンデンサ
ーを挿入しないで同じパーマロイ試料について、5MH
zでの交流磁気特性を測定した結果を図6、7に示す。
これらの図で、‖と示しているのは磁化容易軸方向の特
性を、⊥と示しているのは磁化容易軸に垂直な方向の特
性を示している。横軸は0.10と示してあるところで
1A(カレントトランスの感度は1A/0.1V)の磁
化電流の振幅に相当し、16Oeの磁界である。縦軸は
いずれも任意単位であるが、比較のために同じスケール
の大きさで示している。
【0018】可変コンデンサーを挿入しないで測定した
図6、7に示す比較例の交流磁気特性は励磁コイルに5
MHzの高周波電流がほとんど流れないために試料には
数Oeの磁界しか印加することができない。このため
に、極めて小さなヒステリシスカーブとなっていて、い
ずれも特性を十分に測定できていないことがわかる。こ
れに比して、図2〜5に示す本発明の方法で測定した交
流磁気特性は、45%Niと83%Niパーマロイの違
いとともに、その磁化容易軸方向と、それに垂直な方向
の特性の違いもはっきりと出ており、材料の評価が十分
に行えるだけのヒステリシスカーブが得られている。
【0019】2.80MHzでの測定 80MHzにおいてもほぼ同様の構成で測定を行った。
励磁コイル1としては内径6mmで10ターンのインダ
クタンス0.25μHのものを、高周波交流電源2とし
てはLC発振器を、パワーアンプ3としては0.5〜1
00MHz帯域のもので出力が100Wのものを、可変
コンデンサー4としては最大容量50pFで耐圧1kV
のものを各々用い、パワーアンプ3の出力にトロイダル
コイルに2:1の巻線を施したトランスを接続した。
【0020】パワーアンプの出力インピーダンスは50
Ωで、可変コンデンサーを調整して励磁コイルと可変コ
ンデンサーのインピーダンスを測定した結果80MHz
において10Ωとなった。
【0021】可変コンデンサーを挿入することは、励磁
コイルのインピーダンスの虚数成分の整合に相当する
が、挿入したトランスは実数成分の整合に対応し、巻線
比2:1すなわちインピーダンス比4:1となり、出力
インピーダンスを12.5Ωとしたことに相当し、上記
10Ωとほぼ一致するのでパワーアンプの出力が有効に
コイルに導入され、被測定試料を飽和することができて
ヒステリシスカーブが得られた。
【0022】
【発明の効果】本発明の被測定試料の交流磁気特性を測
定する方法によれば、5MHz以上の高周波において試
料を十分に飽和磁化できるだけの大きな交流磁界によっ
て磁気特性を測定できるので、高周波特性の測定が必要
な材料、特に薄膜材料の高周波特性の評価が可能となっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の被測定試料の交流磁気特性を測定する
方法に使用するヒステリシスカーブ測定器の構成図であ
る。
【図2】45%Niパーマロイ試料を本発明の方法で5
MHzにおいて測定した交流磁気特性であり、(A)は
磁化容易軸方向、(B)はそれに垂直な方向の特性を示
す図である。
【図3】45%Niパーマロイ試料を本発明の方法で1
0MHzにおいて測定した交流磁気特性であり、(A)
は磁化容易軸方向、(B)はそれに垂直な方向の特性を
示す図である。
【図4】83%Niパーマロイ試料を本発明の方法で5
MHzにおいて測定した交流磁気特性であり、(A)は
磁化容易軸方向、(B)はそれに垂直な方向の特性を示
す図である。
【図5】83%Niパーマロイ試料を本発明の方法で1
0MHzにおいて測定した交流磁気特性であり、(A)
は磁化容易軸方向、(B)はそれに垂直な方向の特性を
示す図である。
【図6】45%Niパーマロイ試料を5MHzにおいて
測定した比較例の交流磁気特性であり、(A)は磁化容
易軸方向、(B)はそれに垂直な方向の特性を示す図で
ある。
【図7】83%Niパーマロイ試料を5MHzにおいて
測定した比較例の交流磁気特性であり、(A)は磁化容
易軸方向、(B)はそれに垂直な方向の特性を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 励磁コイル 2 高周波交流電源 3 パワーアンプ 4 可変コンデンサー 10 被測定試料 11 石英管 12 磁束検出用コイル 13 磁界検出用コイル 15 オシロスコープ 16 電圧プローブ 17 カレントトランス 18 トリガー 20 パソコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神内 馨 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波交流電源に直列に励磁コイルを
    つなぎ被測定試料に交流磁界を印加して被測定試料の交
    流磁気特性を測定する方法において、 高周波交流電源と励磁コイルの間にコンデンサーを挿入
    してインピーダンス整合を行い励磁コイルに流れる高周
    波交流電流を大きくして測定することを特徴とする被測
    定試料の交流磁気特性を測定する方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、コンデンサーを励
    磁コイルに直列に挿入して、直列共振させることを特徴
    とする被測定試料の交流磁気特性を測定する方法。
JP26258297A 1997-09-29 1997-09-29 被測定試料の交流磁気特性を測定する方法 Pending JPH11101863A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014094029A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der magnetischen eigenschaft eines blechpakets
JP2018173331A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 国立大学法人 筑波大学 磁性材料の磁気特性測定方法および磁性材料の磁気特性測定装置
CN109444778A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 阜阳师范学院 一种软磁材料交流磁特性自动测试系统
CN109444777A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 阜阳师范学院 一种软磁材料交流磁特性自动测试平台的电路系统
CN111157928A (zh) * 2020-01-07 2020-05-15 吉林大学 材料磁性在线快速检测系统及其检测方法
JP2020139744A (ja) * 2019-02-26 2020-09-03 国立大学法人 筑波大学 磁気特性測定装置および磁気特性測定方法
CN119148030A (zh) * 2024-11-18 2024-12-17 兰州大学 一种基于LabVIEW测量磁性微丝环向交流回线的方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014094029A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der magnetischen eigenschaft eines blechpakets
AT513802A1 (de) * 2012-12-21 2014-07-15 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaft eines Blechpakets
AT513802B1 (de) * 2012-12-21 2017-06-15 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaft eines Blechpakets
JP2018173331A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 国立大学法人 筑波大学 磁性材料の磁気特性測定方法および磁性材料の磁気特性測定装置
CN109444778A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 阜阳师范学院 一种软磁材料交流磁特性自动测试系统
CN109444777A (zh) * 2018-11-29 2019-03-08 阜阳师范学院 一种软磁材料交流磁特性自动测试平台的电路系统
JP2020139744A (ja) * 2019-02-26 2020-09-03 国立大学法人 筑波大学 磁気特性測定装置および磁気特性測定方法
CN111157928A (zh) * 2020-01-07 2020-05-15 吉林大学 材料磁性在线快速检测系统及其检测方法
CN119148030A (zh) * 2024-11-18 2024-12-17 兰州大学 一种基于LabVIEW测量磁性微丝环向交流回线的方法
CN119148030B (zh) * 2024-11-18 2025-02-11 兰州大学 一种基于LabVIEW测量磁性微丝环向交流回线的方法

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