JPH11258317A - 物質の磁気的性質の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でもって物質の磁気的性質を調べ
る。 【解決手段】 発振器４に接続した一次コイル１に近接
して二次コイル２を配置し、離れた位置に三次コイル３
を配置する。一次コイル１に高周波電流を流すと、その
周囲に磁界が発生し、二次コイル２及び三次コイル３に
電圧が誘起される。試験位置６に磁性体を挿入する前
に、電圧測定部５により両コイル２、３の誘起電圧の差
を測定し、磁性体を挿入した後に同様にして電圧差を求
める。磁性体の磁束収束効果が高いほど、三次コイル３
に鎖交する磁束数が増加するので、磁性体挿入前後の測
定値の変化量により磁性体の磁気的性質を判断すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フェライト等の各
種磁性体、各種電磁波吸収体又は磁気遮蔽物質等の特性
測定や品質評価・管理のために用いる、物質の磁気的性
質の測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェライト等の磁性体は、モータ等の鉄
心、磁気ヘッド、ノイズフィルタ等、様々な目的に利用
されている。このような磁性体の研究・開発の際には、
磁性体の磁気的性質（周波数特性等）を測定する必要が
ある。また、磁性体の製造現場では、製品の品質管理や
検査のために磁性体の磁気的性質を測定する必要があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の測定装
置は、透磁率や磁化率等の磁気的性質を厳密に計測する
ものが主流であって、比較的大型で且つ高価であった。
このため、小規模な事業所や機関では、このような測定
装置の導入は容易ではなかった。また、例えば、物質の
磁気的性質が一定の基準を満たしているか否かのみを簡
易的に判断するような目的に対しては、あまり適したも
のではなかった。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、簡単な
構成によって物質の磁気的性質の測定や試験を行なう、
物質の磁気的性質の測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る物質の磁気的性質の測定装置は、 a)所定周波数の信号を発生する信号発生手段と、 b)該信号による電流が供給される第１のコイルと、 c)該第１のコイルと磁気的に強く結合する第２のコイル
と、 d)前記第１のコイルと磁気的に弱く結合する第３のコイ
ルと、 e)前記第２のコイルと第３のコイルとにそれぞれ誘起さ
れる電圧の差を測定する計測手段と、を備え、第２及び
第３のコイルの間の磁路中に試験対象物を挿入又は退避
させたときに前記計測手段によりそれぞれ電圧の差を測
定し、該電圧差の変化に基づいて前記試験対象物の磁気
的性質を得る、ことを特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】この構成では、信号発生手段によ
り第１のコイルに電流が流されると、第１のコイルの周
囲に磁界が形成される。第２のコイルは第１のコイルと
磁気的に強く結合しているため、多くの磁束が鎖交して
相対的に大きな電圧が誘起される。一方、第３のコイル
は第１のコイルに対する磁気的な結合が弱いため、鎖交
する磁束数が少なく誘起電圧は第２のコイルの誘起電圧
と比較して遙かに小さい。このため、計測手段により測
定される電圧の差は大きくなっている。

【０００７】第２のコイルと第３のコイルとの間の磁路
中に試験対象物として例えばフェライトが挿入される
と、その透磁率は周囲の空気の透磁率よりも大きい（つ
まり磁束が通り易い）ため、その周囲の磁束はフェライ
ト内部を集中的に通過する。これにより、第３のコイル
を鎖交する磁束数は増加し、誘起電圧も上昇する。その
結果、上記計測手段により測定される電圧の差は縮小す
る。このときの電圧差の減少度合は、試験対象物の磁束
の通り易さや該試験対象物による磁界エネルギの減衰の
程度等に依存するから、試験対象物の挿入前後の電圧差
の変化に基づいてその磁気的性質を判断することができ
る。

【０００８】なお、第２のコイルと第３のコイルとの間
隔は、試験対象物の大きさに合わせることが好ましい
が、該試験対象物が小さい場合、第３のコイルが第１の
コイルの近くに配置され磁気的結合が強くなり過ぎる恐
れがある。そこで、このような場合には、第３のコイル
の近傍に適当な金属体を配設する構成とするとよい。こ
の構成によれば、第３のコイルを鎖交する磁束が該金属
体を貫通する際に、金属体内部に渦電流が発生し、渦電
流損により磁界のエネルギが弱まる。従って、第２のコ
イルの誘起電圧は殆ど変化しない一方、第３のコイルの
誘起電圧は低下するので、両者の電圧差は広がる。これ
により、試験対象物の挿入前後の電圧差の変化がより明
確に得られるようになる。

【０００９】また、上記信号発生手段として信号の周波
数を自由に設定可能な信号発生器を用いる構成とすれ
ば、任意の周波数において試験対象物の磁気的性質を測
定することが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例である磁性体試験装
置を図１及び図３により説明する。図１はこの試験装置
の原理構成図、図３はこの試験装置の概略構成図であ
る。

【００１１】図１において、所定周波数の交流信号を発
生する発振器４の出力は一次コイル１に接続されてい
る。一次コイル１にはごく近接して二次コイル２が配置
されており、また、二次コイル２から離れた位置に三次
コイル３が配置されている。二次及び三次コイル２、３
の一端は互いに接続されており、また該コイル２、３の
他端は電圧測定部５に接続されている。一次〜三次コイ
ル１〜３は、例えばいずれも円筒面上に導線が巻回され
たソレノイドコイルとなっている。

【００１２】図１の構成の磁性体試験装置の動作を説明
する。まず、図中の試験位置６に試験対象の磁性体が置
かれていないものとする。発振器４が作動されると所定
周波数の正弦波信号が発生し、該信号による電流ｉが一
次コイル１に供給される。これにより、一次コイル１の
周囲には磁界が生じる。図１中に示す磁束φは、一次コ
イル１より発生する磁束のうち、二次コイル２及び三次
コイル３を鎖交するもののみを示している。

【００１３】上記信号の周波数に応じて時間的に変化す
る磁束φにより、二次コイル２には該磁束の変化を打ち
消すように電圧Ｖaが誘起される。この誘起電圧Ｖaの大
きさは、二次コイル２に鎖交する磁束数に依存してい
る。一方、三次コイル３にも磁束φが鎖交するが、その
鎖交磁束数は二次コイル２の鎖交磁束数と比較して遙か
に少ない。このため、三次コイル３に誘起される電圧Ｖ
bは上記電圧Ｖaよりも格段に小さい。このとき、電圧測
定部５には、上記誘起電圧Ｖa、Ｖbの差Ｅ＝Ｖa−Ｖbが
得られる。ここで、試験位置６に磁性体がない状態での
測定値をＥ1とする。

【００１４】試験位置６に試験対象の磁性体（例えばフ
ェライトコア）を挿入すると、該磁性体の透磁率は周囲
の空気の透磁率よりも格段に高いから、該磁性体の周囲
を通過する磁束は磁性体により収束される。これによ
り、三次コイル３を鎖交する磁束数が増加し、三次コイ
ル３の誘起電圧Ｖbは磁性体挿入前よりも高くなる。従
って、このときの電圧測定部５による測定値Ｅ2は磁性
体挿入前の測定値Ｅ1よりも減少する。磁性体の磁束収
束効果が高いほど三次コイル３の誘起電圧Ｖbは高くな
るから、逆に測定値Ｅ2はより小さくなる。そこで、磁
性体挿入前後の該測定値の変化量ΔＥ＝Ｅ1−Ｅ2を計算
すると、変化量ΔＥが大きいほど磁束収束効果が高いと
判断することができる。

【００１５】このような動作原理を利用して種々の形態
の試験装置を得ることができるが、手動操作型の磁性体
試験装置の構成の一例を示したのが図３である。図３に
おいて、図１に示した構成要素を含む測定部１０には演
算部１１が接続されており、測定部１０及び演算部１１
は制御部１２によりその動作が制御されるようになって
いる。制御部１２には各種操作ボタン等を備えた操作部
１３が付設され、また演算部１１により得られた結果は
表示部１４に表示されるようになっている。

【００１６】この構成の装置では、操作者が試験対象の
磁性体１５を所定の試験位置６に置く前に、まず操作部
１３の所定ボタンを押す等の操作を実行する。すると、
測定部１０に含まれる上記電圧測定部での測定値Ｅ1が
演算部１１に読み込まれる。次いで、操作者が試験対象
の磁性体１５を所定の試験位置６に置いて操作部１３の
所定ボタンを押す等の操作を実行すると、その時点での
測定値Ｅ2が測定部１０より演算部１１に読み込まれ
る。演算部１１は、測定値Ｅ1、Ｅ2から変化量ΔＥを計
算し、その結果を表示部１４に表示する。

【００１７】また、試験対象の磁性体１５が所定の特性
を有しているか否かを判別することを目的とする場合に
は、予め所定の基準値を演算部１１に設定できるように
しておき、変化量ΔＥを該基準値と比較し、その比較結
果を表示部１４に表示する構成とすることができる。

【００１８】なお、発振器４を可変周波数信号発振器と
しておき、操作部１３により該発振周波数を調整できる
構成としておけば、発振周波数範囲内の各周波数におい
て磁性体の特性を得ることができる。

【００１９】また、図３の構成に磁性体の自動搬送装置
を付加し、該自動搬送装置の動作と測定動作とを同期し
て制御する構成とすることにより、磁性体の自動試験装
置とすることができる。

【００２０】ところで、図１の構成では、試験対象の磁
性体が二次コイル２と三次コイル３との離間距離に比較
してかなり小さいものであると、磁性体を挿入したとき
の磁束収束効果が三次コイル３に反映されず、あまり大
きな変化量ΔＥが得られない。このため、磁性体の特性
測定や判別に正確性を欠く恐れがある。ところが、これ
を回避するために三次コイル３を二次コイル２に近接し
て配置すると、一次コイル１と三次コイル３との磁気的
結合が強くなって、磁性体を試験位置６に挿入しない状
態でも誘起電圧Ｖbが高くなり、同様に変化量ΔＥは小
さくなってしまうというジレンマがある。

【００２１】そこで、このような場合には図２に示す構
成とするとよい。すなわち、この構成では、三次コイル
３の直近に、例えば銅から成る補助金属体７が配設され
ている。

【００２２】三次コイル３を鎖交する磁束が補助金属体
７を貫通すると、補助金属体７内部で磁束の周囲に渦電
流が誘起され、渦電流損により熱が発生する。つまり、
三次コイル３を通過する磁束による磁界のエネルギは熱
として消費される。このため磁界のエネルギは減衰し、
その結果、三次コイル３の誘起電圧Ｖbは補助金属体７
がない場合と比較して小さくなる。このため、磁性体を
試験位置６に挿入する以前での電圧差Ｅが大きくなるの
で、変化量ΔＥを大きくすることができる。

【００２３】なお、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明に係る物質
の磁気的性質の測定装置では、第１のコイルに所定周波
数の信号による電流を供給し、これに対応して第２及び
第３のコイルに誘起される電圧の差を測定するという基
本的な構成から成っている。従って、構成が極めて簡単
であって、コストの安価な装置を提供することができ
る。また、装置全体を小型化することができ、可搬型に
することも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である磁性体試験装置の原
理構成図。

【図２】 本発明の他の実施例による磁性体試験装置の
原理構成図。

【図３】 本発明の一実施例である磁性体試験装置全体
の概略構成図。

【符号の説明】

１…一次コイル ２…二次コイル ３…三次コイル ４…発振器 ５…電圧測定部 ６…試験位置 ７…補助金属体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a)所定周波数の信号を発生する信号発生
   手段と、 b)該信号による電流が供給される第１のコイルと、 c)該第１のコイルと磁気的に強く結合する第２のコイル
   と、 d)前記第１のコイルと磁気的に弱く結合する第３のコイ
   ルと、 e)前記第２のコイルと第３のコイルとにそれぞれ誘起さ
   れる電圧の差を測定する計測手段と、 を備え、第２及び第３のコイルの間の磁路中に試験対象
   物を挿入又は退避させたときに前記計測手段によりそれ
   ぞれ電圧の差を測定し、該電圧差の変化に基づいて前記
   試験対象物の磁気的性質を得る、ことを特徴とする物質
   の磁気的性質の測定装置。