JPS6150079A - 保磁力測定装置 - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、強磁性体試験片の保磁力測定装置に関するも
ので、特に、小形化した保磁力測定装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 強磁性体特性を示′１ｊ鉄及びその他の金属素材等は、
工場出荷に先立ち磁性材料としてのＴＡｉ気的性的性質
査するために、前記金属累月の試験片をサンプル抽出し
て磁化特性を測定することが一般に行われている。この
磁化特性は、第５図に示すように磁性材料中の横軸に磁
界の強さ１４をとり、縦軸に磁束密度Ｂをとった場合に
、磁界の強さがＯ→ａ−＋ｂ→Ｃの如く変化した後、０
点で磁気飽和する磁化曲線として示される。なお、磁気
飽和点Ｃから磁界を前者とは反対方向に強めていくと、
磁化の強さはｃ−＋ｄ−＋ｅ→ｆの径路をたどってｆ点
で再び飽和し、次いで、再び磁界を当初の方向に強めて
いくと、磁化はｆ−＋ｑ−１に→Ｃの径路をたどって環
状に変化し、所謂、ヒステリシスループを描く。このと
きＯ−ｄの大きさを残留ｖ１１東密度［３ｒといい、Ｑ
−ｅの大ぎざを保磁力Ｈｃという。

一般に、工場から出荷される金属素材の磁束密度、保磁
力等の磁化特性の測定は、従来環状試料を用いる膜状鉄
心法によって行われたり、自記磁束計、ＮＳ透磁率計を
用いて行われていた。これら各ＭＡ磁化特性の測定方法
のうち、特にＮＳ透磁率計による棒状試験片の保磁）〕
測定は、作業手順が複雑で、熟練者でもその測定に長時
間を要する等の問題があった。また、試験片を磁気飽和
するまで磁化するものにおいては、空心コイルを用いて
、前記試験片を磁化しており、保磁力測定装置が大きく
ならざるを得ない等の問題があった。

そこで、本発明は、前記問題を解決づべく試験片を所定
の位置に装着するだ（プで、熟練者でなくとも、短時間
で測定できる強ｖｉｌ性体の保ｖｉｔ力を測定する小形
化された保磁力測定装置の提供をその課題とするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］　　゛本発明は磁化及
び減磁コイルと、前記コイル中に配設さた微小間隙を有
する鉄心を配設し、前記微小間隙中に試験片ホルダに挿
着した試験片とセンサとを配置し、それらを相対的に回
転することにより、前記センサに磁界の変化を出力させ
る構成を有するものである。

また、前記試験片ホルダとセンサとに相対的な回転を与
える回転軸を磁界に対して！Ｉ！直または平行に配設し
た構成を右するものである。

［作用］ 上記構成手段によれば、磁化コイルに電流を流して前記
コイル中に磁界を発生させて、前記コイル中に配設され
た鉄心を介して、微小間隙に配置された試験片を磁化し
、磁気飽和させる。そして、前記着磁コイルの電流を断
った１す、減磁コイルに前記磁界の方向とは逆の磁界を
発生さぼる。この磁界は順次その強さを増加させ、試験
片を通過する磁界と鉄心間の微小間隙の磁界との間に磁
界の強さの差がなくなったときを、センサで検出し、そ
の時点を試験片の残留磁気の喪失時点として、微小間隙
の磁界を基に試験片の保磁力を停出することができる。

［実施例］ 次に、本発明の保磁力測定装置の第一実施例について、
図を用いて説明する。

第１図は、本発明の保田力測定装置の全体の要部を示す
も一１成図である。図において、１１は所定の径及び長
さに巻回された磁化コイルであり、１２は所定の径及び
長さに巻回された減磁コイルである。これらの磁化コイ
ル１１及び減磁コイル１２は通當ボビンに銅線を所定回
数巻回して形成され、その巻線密度は一様でかつ密であ
るから、一般にソレノイドと呼称されるものと同一であ
る。

前記巻線は一様にかつ密に巻回することを理想どするが
、必ずしもそのようにしなければならないことはないか
ら、以下上位概念のコイルと呼称する。しかし、前記両
コイルが形成する磁界は、電流がコイルの断面全体に略
一様に分布している状態にあり、その内部には平等磁界
或いは略平等磁界を形成する。そして、前記磁化コイル
１１の外周には、強磁性体からなる磁気シールド筒（図
示せず）が密着配設されており、磁化コイル１１及び減
磁コイル１２が形成する磁界が、前記磁化コイル１１及
び減磁コイル１２外に形成されるのを防止している。

前記磁化コイル１１及び減磁コイル１２は、夫々直流電
圧可変回路２１及び直流電圧可変回路２２に接続されて
おり、前記直？Ａ≧宙圧可変回路２１は試験片を磁気飽
和されるに足る励磁電流供給用であるから、試験片材料
を磁気飽和させるに足る出ノ〕を供給する定電圧（定電
流）電源でしよいが、本実施例の如く、直流電圧可変回
路２１を用いて、その出力電流を連続または数段に可変
して、試験片の磁気飽和を確認できるものがよい。減磁
コイル１２に励！ｌ電流を供給する直流電圧可変回路２
２は励磁電流を調整して試験片の残留磁気を打ち消すも
のであり、その出ノｊは連続的に変化するものである。

なお、直流電圧可変回路２１及び直流電圧可変　　　　
゛回路２２は、夫々磁化コイル１１と′６ＡＩａコイル
１２に電源を供給しているが、それらを共用電源とし、
両者の励磁電流の方向を切替えスイッチによって反転さ
せる構成にしてもよい。

同様に、前記磁化コイル１１及び減磁コイル１２におい
ても、その供給電源回路の切替えによって、両コイルを
共用することができる。即ち、磁化コイル１１及び減磁
コイル１２を１つのコイルとし、励磁電流の方向によっ
て、試験片の磁化或いは減磁を行うようにすることがで
きる。両コイルを共用すると、装置が小形化でき、かつ
装置が廉価に！８！造できる。また、前記直流電圧可変
回路２１及び直流電圧可変回路２２の共用も同様の特徴
を有する。

直流電圧可変回路２２から出力される励磁電流は低抵抗
Ｒによって励トロ電流に比例する電圧として取り出され
、Ｘ−Ｙレコーダ３０のＸ端子入力となる。

また、前記磁化コイル１１及び減［…コイル１２の中に
は微小間隙を右する鉄心１４が配設される。

前記微小間隙は、俊速するセンサ及び試験片ホルダ等が
配設できる最小の幅とすると共に、その間隙の磁界は均
一に分布されるべく溝底づる。本実施例では、更に、前
記磁界がセンサ及び試験片ホルダイ」近の磁束密度を高
くする様に、前記コイル内の鉄心の径よりも、センサ及
び試験片ホルダ付近の径を小さくしている。前記鉄心１
４の微小間隙端部には、非磁性体のセンサ取付板５１に
固着し、センサ取付板５１に固着されたセンサーを鉄心
端部に取り付けている。前記センサは図示した本実施例
では、検出コイル５２及び５３で形成されたものである
。

前記微小間隙に配設された試験片ボルダ４２は、試験片
４３を挿着するもので、試験片ホルダ４２が回転したと
きに試験片４３が移動しないように螺止等で固定する。

前記試験片ホルダ４２は接続１１＋　４８の一端に固着
されており、その他端には歯車４５が取り付けられてお
り、前記試験片ボルダ４２と歯車４５との間の接ｖｃ軸
４８は、それらを任意の位置に定置させ、支持部材４４
に回動自在に取り付けられている。前記歯車４５には、
電動別によって回動される磁界方向に対して垂直方向の
回転軸４７の１車４６と噛合っており、本実施例では歯
車４５と歯車４６は直角に回動を伝達する必要性から、
かさ歯車を用いているが、Ｃフオーム歯車或いはハイポ
イド歯車等の歯車が使用できる。これら、試験片ホルダ
４２及び支持部材４４、歯車４５及び４６、回転軸４７
、接続軸４８等は非磁性体材料を使用し、検出コイル５
２及び５３と試験片４３との［Ｕ力線の乱れがないよう
に構成する必要がある。

前記試験片４３は、回転する試験片ホルダ４２の軸心に
対して偏心的に装着される。前記偏心的に装着された試
験片４３に対向づ゛る位置に、試験片磁界検出用検出コ
イル５２を配設する。また、前記試験片４３の磁界の影
響を受けない位置に、間隙磁界検出用検出コイル５３を
配設する。したがって、試験片４３が試験片ホルダ４２
によって回転されても、検出コイル５３側には何等その
影響はない。

前記試験片磁界検出用検出コイル５２と間隙磁界検出用
検出コイル５３との接続は第２図の検出信号処理回路の
如く行われる。

即ち、雨検出コイル５２及び５３は差動状態に接続され
、その出、力を差動増幅器０　’Ｐに入力される。した
がって、試験片４３が試験片ホルダ４２に挿着されてい
ない状態では、雨検出コイル５２及び５３の出力は、間
隙の磁界の変化があったとしても、互いに打ち消されて
差動増幅器ＯＰの出力は零となり、鉄心が作る磁界の工
費がｌ：（（視できる。そこで、間隙に試験片４３を挿
入して磁界を印加した場合には試験片４３の磁化が試験
片磁界検出用検出コイル５２に与えられると、差ωＪ増
幅器ＯＰの出力が高くなり、ダイオードＤを介して、そ
れがコンデンサＣに充電され、コンデンサＣの電位が抵
抗Ｒ２を介してＸ−Ｙし］−ダのＹ端子入力に導かれる
。なお、このとき放電抵抗Ｒ１は試験片ホルダ４２の回
転数及び減磁コイル１２の励！ｉ電流の変化速度によっ
て決定される時定数に設定するとよい。

上記の如く構成された本実施例の保磁力測定装置は次の
様に動作し、試験片の保磁力を測定することができる。

まず、試験片ホルダー４２に試験片４３を装着し、螺子
等で固定し、試験片材ｌ界検出用検出コイル５２に対向
した任意の位置に設定づ゛る。

次に、磁化コイル１１に直流電圧可変回路２１から直流
励磁電流を流し、試験片４３を磁化し磁気飽和さぼる。

その後、直流電圧可変回路２１の出力を遮断する。直流
電圧可変回路２１の出力を遮断することにより、試験片
４３は磁化された状態を維持する。

次に、電動礪を回転させ、回転軸４７、歯車４６及び４
５、接続軸４８を介して、試験片ホルダ４２を回転させ
る。

そして、減磁コイル１２に直流電圧可変回路２２から順
次励磁電流を増加させることにより、前記磁化コイル１
１の磁界の方向とは逆の方向の磁界を発生させる。この
ときの励磁電流は低抵抗Ｒの両端から電圧としてＸ−Ｙ
レコーダに導かれる。

同時に、試験片磁界検出用検出コイル５２と間隙磁界検
出用検出コイル５３の出力は、例えば、減磁コイル１２
の励磁電流の変化により、雨検出コイル５２及び５３に
磁束変化が生じた場合、雨検出コイル５２及び５３の起
電力は互いに打ち潤されて、ｌＸｊ　ｖｉｉ電流の急変
による雨検出コイル５２及び５３の出力は、差動増幅器
ＯＰの出力とはならないようにしている。

しかし、試験片４３の残ｒｔ！ｉ磁化が減磁コイル１２
の減磁界により打ち潤される前は、試験片４３が検出コ
イル５２付近を通過する毎に、検出コイル５２の出力は
パルスとなる。前記パルスは差動増幅器ＯＰでその極性
が反転されると共に増幅され、ダイオードＤを介してコ
ンデンサＣに充電される。コンデンサＣの充電電圧はＸ
−ＹレコーダのＹｌｌ大入力導かれる。

試験片４３の残留磁化が減磁コイル１２の磁界によって
打ち消されると、検出コイル５２及び５３の出力は等し
くなり、差動増幅器ＯＰの出力が零となる。このときの
減磁コイル１２の励磁電流の値から、試験片４３の保磁
力を→出することができる。なお、前記Ｘ−Ｙレコーダ
を用いず、゛電圧計でコンデンサＣの充電電圧が零にな
った時の、減磁コイルの電流値を測定しても同様に、試
験片４３の保磁力を算出することができる。

この種の第１図に示した本発明の保磁力Ｊ１１１定装置
の実施例では、鉄心１４によって試験片４３付近の磁界
の強さを空心に比較して増加させることができる。更に
、支持部材４４をその支点（図示せず）を中心に回動自
在にすると、支持部材４４を回動して、鉄心１４の微小
間隙から試験片ボルダ４２を外に取り出した状態で、試
験片４３の挿着及びその取り外しを行うことができるか
ら、試験片４３の挿着及び取り外しが容易となる。

第３図は本発明の保磁力測定装置の第二実施例である。

特に第１図の本発明の第一実施例との相違点のみを述べ
る。

第一実施例では、電動機の回転を鉄心の微小間隙の磁界
の方向と垂直の方向から、回転軸４７によって試験片ホ
ルダ４２に与えていたが、本実施例では鉄心１４を貫通
して回転軸４１を挿入し、その回転軸４１の端部に試験
片ホルダ４２を固着している。したがって、セ動いから
の回転は回転軸４１に直接伝達され、回転’Ｉ’Ｊｌ　
４１の回転は回転側１４１に固着した試験片ホルダ４２
を、歯車等を介することなく、直接回転することになる
。

第二実施例によれば、第一実施例で必要とした接続軸４
８、支持部材４４、歯車４５及び４６が不用となり、鉄
心間の微小間隙を狭くすることができ、その分だけ磁気
抵抗が減少し、第一実施例と第二実施例の間隙の磁界を
同一と寸れば、第二実施例の励磁電流は少なくすること
ができる。逆に、励ｖ１１電流が一定であれば、第二実
施例の磁界は強くづ゛ることかできる。なお、試験片４
３は鉄心１４間の微小間隙を狭くすると、その挿着及び
取り外しが困難となるから、回転軸４１を左に移動する
ことにより、試験片ホルダ４２が取り出せる構造、即ち
、回転＠ｈ４１の右端に試験片ホルダ４２を螺着等の手
段で取り付けるのがよい。

結果的に、第二実施例は保磁力測定装置全体を最も小形
化することができる。

第−実施例及び第二実施例のセンサとして検出コイル５
２及び５３を用いた例を説明したが、前記検出コイルを
ホール素子（ホールＩＣを含む）とすることもできる。

この場合の信号処理回路６０は、第４図の検出信号処理
回路の如く構成すればよい。なお、前記信号処理回路６
０は定電流電源回路と第４図の検出信号処理回路とから
構成される。

まず、ホール素子６５及び６６に定電流源がら定電流１
１及び■２を供給しておく。試験片磁界検出用ホール素
子６５と間隙内磁界検出用ホール索子６６の出力は、夫
々のホール素子の磁界の強さに比例した出力となり、増
幅器Ａ１及びＡ２を介して、オペアンプＯＰ１及びＯＲ
３の入力となる。減算回路ＯＰ３はオペアンプを減綿回
路として使用するもので、両オペアンプＯＰＩ及びＯＲ
３の出力を得て、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２
との差をその出力としている。即ち、減ｒＡｌコイル１
２の励磁電流を増加させているとぎ、試験片４３の床置
１力以下の磁界では、その出力は正の出力となる。励磁
電流の増加に伴い、試験片４３が保磁力の点で残留磁化
を無くずと、両ホール素子６５及び６６の出力は打ち消
されて減算回路ＯＰ３の出力は零となる。Ｘ−Ｙレコー
ダを監視することにより、１）１ｊ記減算回路ＯＰ３の
出力が零になる点を求め、そのときの励磁電流から、試
験片４３の保磁力を算出することができる。

信号処理回路６ｏとして、第一実施例で使用した回路及
びホール素子を用いた例を説明したが、必ずしも、その
種の回路に限定されるものではなく、ピーク値検出回路
或いは波電圧計等で、ピークツウビーク（ｐｅａｋ−ｔ
ｏ−ｐｅａｋ）を測定し、（膜幅の最小値のときの減磁
コイルの励磁電流１直を測定づ。

れば、前者と同様に試験片の保磁力が算出できる。

特に、この場合には、高１ｌｌｌｉなＸ−Ｙレコーダを
使用しなくてよいから、廉価な保磁カ側定装置となる。

勿論、ｉ！　４図の回路にｄブいても、減葦回路。

Ｐ３の出力を直流電圧計で測定し、その賄が零になった
ときの減磁コイルの励磁電流（１らを測定すれば、前記
励磁電流値から、試験片の保磁力が算出できる。

なお、第−実施例及び第二実施例においては、微小間隙
内の条件について、特記していないが、前記各実施例に
おいて、微小間隙内の雰囲気温度を温度制御装置（図示
せず）によって、特定の温度に設定すれば、特定温度の
保磁力の測定ができる。特に、このときは、その温度が
特定されておれば、ホール素子等の温度？ｉ０償の設計
が容易となる。

逆に、試験片４３の温度を変化させてその温度特性を測
定する場合には、試験片４３及び試験片ホルダ４２のみ
を上界させて、温度特性を測定するのが望ましい。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明の保磁力測定方法は、Ｉｎ化コイル
及び減磁コイルを同心配置すると共に、前記両コイル中
に所定の微少間隙を有する鉄心を配設し、その微小間隙
中に試験片及びセンサとを具婦するものであるから、試
験片を所定の位置に装着するだけで、作業手順が簡単で
熟練者でなくとも、短時間で測定できる強磁性体の保磁
力を測定することができ、しかも、磁化コイル及び減磁
コイル中に鉄心を有するものであるから、微少間隙の磁
界の強さを空心コイルの場合に比し強くすることができ
るから、空心コイルの場合に比し小形化された保磁力測
定装置とすることができる。

また、本発明の鉄心の作る磁界のに対して垂直方向に配
設した回転軸によって、前記試験片ホルダとセンサとを
相対的に回転させる保磁力測定装置においては、試験片
ホルダに試験片を容易に着脱できる。

更に、本発明の鉄心の作る磁界に対して平行方向に配設
した回転軸によって、前記試験片ホルダとセンサとを相
対的に回転させる保磁力測定装置においては、微小間隙
を最も狭くでき、かつ、その磁界の強さを増重ことがで
き、保磁力測定装置を小形化することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第一実施例の保磁力測定装置の全体の
要部を示す構成図、第２図は検出コイルの検出信号を処
理する信号処理回路図、第３図は本発明の第二実施例の
保磁力測定装置の全体の要部を示す構成図、第４図はボ
ール素子の検出（ＩＭ　ニー＋を処理する検出信号処理
回路図、第５図は磁性体の磁化特性図である。 図において、 １１・・・磁化コイル、 １２・・・減磁コイル、 ４２・・・試験片ホルダ、 ４３・・・試験片、 ５２．５３・・・検出コイル、 ６５．６６・・・ホール素子、 である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁化コイル及び減磁コイルを同心配置すると共に
   、前記両コイル中にコイル軸方向に所定の微少間隙を有
   する鉄心を配設し、前記微小間隙中に配設した試験片を
   挿着するための試験片ホルダと、前記試験片ホルダに所
   定距離離間させて対向配置し、前記試験片ホルダに挿着
   された試験片による磁界の変化を検出するセンサとを具
   備し、前記試験片ホルダとセンサとを相対的に回転させ
   ることを特徴とする保磁力測定装置。
2. （２）磁化コイル及び減磁コイルを同心配置すると共に
   、前記両コイル中にコイル軸方向に所定の微小間隙を有
   する鉄心を配設し、前記微小間隙中に配設した試験片を
   挿着するための試験片ホルダと、前記試験片ホルダに所
   定距離離間させて対向配置し、前記試験片ホルダに挿着
   された試験片による磁界の変化を検出するセンサとを具
   備し、前記鉄心の作る磁界に対して垂直方向に配設した
   回転軸によつて、前記試験片ホルダとセンサとを相対的
   に回転させることを特徴とする保磁力測定装置。
3. （３）磁化コイル及び減磁コイルを同心配置すると共に
   、前記両コイル中にコイル軸方向に所定の微小間隙を有
   する鉄心を配設し、前記微小間隙中に配設した試験片を
   挿着するための試験片ホルダと、前記試験片ホルダに所
   定距離離間させて対向配置し、前記試験片ホルダに挿着
   された試験片による磁界の変化を検出するセンサとを具
   備し、前記鉄心の作る磁界に対して平行方向に配設した
   回転軸によつて、前記試験片ホルダとセンサとを相対的
   に回転させることを特徴とする保磁力測定装置。
4. （４）前記センサを、検出コイルとしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の保磁力測定装置。
5. （５）前記センサを、ホール素子としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の保磁力測定装置。
6. （６）前記センサを、検出コイルを差動状態に接続した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の保磁力測定装置。
7. （７）前記センサを、ホール素子を差動状態に接続した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の保磁力測定装置。
8. （８）前記磁化コイルと減磁コイルを、一コイルで共用
   することを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の保磁力測定装置。
9. （９）前記試験片ホルダとセンサとの相対的な回転を試
   験片の回転によつて行つたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載の保磁力測定
   装置。