特許 7032369 磁気特性測定装置、及び磁気特性測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-28

(45)【発行日】2022-03-08

(54)【発明の名称】磁気特性測定装置、及び磁気特性測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/12 20060101AFI20220301BHJP

【ＦＩ】

G01R33/12 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019211399

(22)【出願日】2019-11-22

(65)【公開番号】P2021081383

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2020-09-01

(73)【特許権者】

【識別番号】591011775

【氏名又は名称】電子磁気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】岩田 成弘

(72)【発明者】

【氏名】野口 一彦

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 智裕

【審査官】小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６３－６７８８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平２－１０３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－１８９４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－１４７０７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２１６４０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サーチコイルが巻回された磁性材料を挟むように配置される一対の電磁石と、
前記一対の電磁石の間における磁界強度を測定する磁界センサと、
前記一対の電磁石に励磁電流を供給しつつ、前記磁界センサで測定される前記磁界強度と前記サーチコイルで測定される磁束密度とにより前記磁性材料の磁気特性を測定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記一対の電磁石の離間間隔ごとに予め取得した前記励磁電流と前記磁界強度との関係を電磁石特性情報として記憶する記憶部と、前記磁性材料を励磁する励磁磁界の振幅及び周期が入力される入力部と、前記磁気特性の測定制御を実行する計測制御部と、を含み、
前記計測制御部は、前記電磁石特性情報に基づいて前記離間間隔と前記励磁磁界の前記振幅とに対応する目標電流値を取得し、前記入力部から入力された前記励磁磁界の前記周期と前記目標電流値とに基づいて前記励磁電流の電流波形を設定する、磁気特性測定装置。

【請求項2】

前記計測制御部は、前記磁気特性を測定する前に、前記一対の電磁石に減衰交流電流を供給して前記一対の電磁石を脱磁する、請求項１に記載の磁気特性測定装置。

【請求項3】

サーチコイルが巻回された磁性材料を一対の電磁石で挟むように配置する配置工程と、
前記磁性材料を励磁する励磁磁界の振幅及び周期の設定値と、前記一対の電磁石の離間間隔とを取得する設定値取得工程と、
前記一対の電磁石に供給する励磁電流の電流波形を設定する電流波形設定工程と、
前記電流波形で励磁したときの前記一対の電磁石の間における磁界強度と前記サーチコイルで測定される磁束密度とを取得して前記磁性材料の磁気特性を測定する測定工程と、含み、
前記電流波形設定工程においては、前記一対の電磁石の離間間隔ごとに予め取得した前記励磁電流と前記磁界強度との関係としての電磁石特性情報に基づいて、前記離間間隔と前記励磁磁界の前記振幅とに対応する目標電流値を取得し、前記励磁磁界の前記周期と前記目標電流値から前記電流波形を設定する、磁気特性測定方法。

【請求項4】

前記測定工程の前に、前記一対の電磁石に減衰交流電流を供給して前記一対の電磁石を脱磁する、請求項３に記載の磁気特性測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気特性測定装置、及び磁気特性測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

磁性材料は、印加される磁界の強さに対する磁束密度を測定することによりＢ－Ｈ特性を評価することができ、いわゆる磁気ヒステリシスループから保磁力、残留磁束密度、透磁率、ヒステリシス損等の磁気特性を求めることができる。ここで、一般的に、Ｂ－Ｈ特性の測定においては、ソフト材（軟磁性体）に対しては励磁コイルが巻回されたリング状の試験片が用いられ、ハード材（硬磁性体）のようにより広いレンジの励磁磁界が必要な場合には、測定対象の磁性材料を挟むように設けられる電磁石が使用される。例えば、特許文献１には、磁性材料を挟むように配置された互いに対向する２つのコアを有し、当該コアに巻回されたソレノイドに通電することにより、磁性材料を磁化させる磁気ヒステリシス特性装置が開示されている。

【0003】

Ｂ－Ｈ特性の測定に用いられる上記のような電磁石は、磁性材料の大きさに合わせて一対のコアの間隔を調整できるよう構成されており、これにより磁性材料を効率的に磁化させることができる。また、上記の特許文献１に係る従来技術においては、電磁石が磁性材料に対して発生させる磁界の強さをホール素子によって検出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開昭６３－６７８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のような従来技術では、電磁石が発生させる磁界の強さが２つのコアの間隔により異なるため、例えば寸法の異なる複数の磁性材料のＢ－Ｈ特性を測定する場合に、所望の強度の磁界を印加するためにソレノイドに通電させるべき目標電流値も異なってしまう。このため、ソレノイドに流す電流値を０[Ａ]から目標電流値まで上昇させる所要時間、すなわち所望の磁界強度に達するまでの所要時間も、電磁石のコア間隔により変化することになる。このとき、磁気ヒステリシスループの横幅は、印加磁界の周期が長いほど細く、印加磁界の周期が短いほど太くなる。つまり、互いに寸法の異なる複数の磁性材料は、電磁石のコア間隔に伴い印加される磁界の周期も異なるため、たとえ同一の素材からなる場合であっても、測定されるＢ－Ｈ特性が互いに異なってしまい、磁気特性の適切な評価を行うことができない虞が生じる。

【0006】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電磁石のコア間隔が異なる場合であっても、磁気特性の適切な評価を行うことができる磁気特性測定装置、及び磁気特性測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、サーチコイルが巻回された磁性材料を挟むように配置される一対の電磁石と、前記一対の電磁石の間における磁界強度を測定する磁界センサと、前記一対の電磁石に励磁電流を供給しつつ、前記磁界センサで測定される前記磁界強度と前記サーチコイルで測定される磁束密度とにより前記磁性材料の磁気特性を測定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記一対の電磁石の離間間隔ごとに予め取得した前記励磁電流と前記磁界強度との関係を電磁石特性情報として記憶する記憶部と、前記磁性材料を励磁する励磁磁界の振幅及び周期が入力される入力部と、前記磁気特性の測定制御を実行する計測制御部と、を含み、前記計測制御部は、前記電磁石特性情報に基づいて前記離間間隔と前記励磁磁界の前記振幅とに対応する目標電流値を取得し、前記入力部から入力された前記励磁磁界の前記周期と前記目標電流値とに基づいて前記励磁電流の電流波形を設定する、磁気特性測定装置である。

【0008】

本発明の第１の態様に係る磁気特性測定装置においては、一対の電磁石についての離間間隔ごとの励磁電流と磁界強度との関係を予め記憶し、測定対象の磁性材料を励磁するための励磁磁界の振幅及び周期が入力されることにより、一対の電磁石に印加される励磁電流の電流波形が設定される。このとき、励磁電流の電流波形は、離間間隔の大きさに拘らず、所定の目標磁界を磁性材料に印加するのに必要な振幅を有すると共に、当該周期を任意に設定することができる。このため、例えば同一の素材からなり寸法の異なる２つの磁性材料を測定する場合であっても、励磁電流の周期を統一することにより、それぞれ同一条件で磁気特性を評価することができる。従って、本発明に係る磁気特性測定装置によれば、電磁石のコア間隔が異なる場合であっても、磁気特性の適切な評価を行うことができる。

【0009】

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、上記した本発明の第１の態様において、前記計測制御部は、前記磁気特性を測定する前に、前記一対の電磁石に減衰交流電流を供給して前記一対の電磁石を脱磁する磁気特性測定装置である。

【0010】

本発明の第２の態様に係る磁気特性測定装置によれば、測定工程の前に、一対の電磁石に減衰交流電流を供給して脱磁することにで、一対の電磁石におけるコアの残留磁束密度の影響を低減することができ、特にソフト材（軟磁性体）やセミハード材（半硬磁性体）に対する測定結果の信頼性を向上させることができる。

【0011】

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、サーチコイルが巻回された磁性材料を一対の電磁石で挟むように配置する配置工程と、前記磁性材料を励磁する励磁磁界の振幅及び周期の設定値と、前記一対の電磁石の離間間隔とを取得する設定値取得工程と、前記一対の電磁石に供給する励磁電流の電流波形を設定する電流波形設定工程と、前記電流波形で励磁したときの前記一対の電磁石の間における磁界強度と前記サーチコイルで測定される磁束密度とを取得して前記磁性材料の磁気特性を測定する測定工程と、含み、前記電流波形設定工程においては、前記一対の電磁石の離間間隔ごとに予め取得した前記励磁電流と前記磁界強度との関係としての電磁石特性情報に基づいて、前記離間間隔と前記励磁磁界の前記振幅とに対応する目標電流値を取得し、前記励磁磁界の前記周期と前記目標電流値から前記電流波形を設定する、磁気特性測定方法である。

【0012】

本発明の第３の態様に係る磁気特性測定方法においては、一対の電磁石についての離間間隔ごとの励磁電流と磁界強度との関係が予め記憶され、測定対象の磁性材料を励磁するための励磁磁界の振幅及び周期が入力されることにより、一対の電磁石に印加される励磁電流の電流波形が設定される。このとき、励磁電流の電流波形は、離間間隔の大きさに拘らず、所定の目標磁界を磁性材料に印加するのに必要な振幅を有すると共に、当該周期を任意に設定することができる。このため、例えば同一の素材からなり寸法の異なる２つの磁性材料を測定する場合であっても、励磁電流の周期を統一することにより、それぞれ同一条件で磁気特性を評価することができる。従って、本発明に係る磁気特性測定方法によれば、電磁石のコア間隔が異なる場合であっても、磁気特性の適切な評価を行うことができる。

【0013】

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、上記した本発明の第３の態様において、前記測定工程の前に、前記一対の電磁石に減衰交流電流を供給して前記一対の電磁石を脱磁する、磁気特性測定方法である。

【0014】

本発明の第４の態様に係る磁気特性測定方法によれば、測定工程の前に、一対の電磁石に減衰交流電流を供給して脱磁することで、一対の電磁石におけるコアの残留磁束密度の影響を低減することができ、特にソフト材（軟磁性体）やセミハード材（半硬磁性体）に対する測定結果の信頼性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、電磁石のコア間隔が異なる場合であっても、磁気特性の適切な評価を行うことができる磁気特性測定装置、及び磁気特性測定方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る磁気特性測定装置の全体構成図である。

【図2】本発明に係る電磁石特性情報の一例を部分的に示すグラフである。

【図3】磁気特性測定において計測制御部が実行する制御手順を示すフローチャートである。

【図4】本発明に係る磁気特性測定装置の励磁磁界、励磁電流、及び磁気ヒステリシスループの波形を模式的に示す図である。

【図5】従来技術の磁気特性測定方法に係る励磁磁界、及び磁気ヒステリシスループの波形を模式的に示す図である。

【図6】コアに印加される減衰交流電流の波形の一例である。

【図7】一対の電磁石が発生させる磁束密度について残留磁界の影響を模式的に示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略などを行なっており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

【0018】

図１は、本発明に係る磁気特性測定装置１の全体構成図である。磁気特性測定装置１は、磁界を印加したときの磁性材料２の磁束密度を測定することにより、磁性材料２の磁気ヒステリシスループを測定するためのシステムであり、本実施形態においては、磁化装置１０、ＢＨアナライザ２０、及び制御装置３０を備える。

【0019】

ここで、磁性材料２は、磁気特性が未知の測定対象であり、例えばハード材（硬磁性体）からなることとして説明するが、ソフト材（軟磁性体）やセミハード材（半硬磁性体）であってもよい。尚、磁性材料２は、断面積が既知の柱状に形成されている。

【0020】

磁化装置１０は、磁性材料２を挟むように配置される一対の電磁石１１、一対の電磁石１１に閉磁路を形成するヨーク１２、及び一対の電磁石１１の離間間隔Ｇを手動で調整するためのハンドル１３を備える。一対の電磁石１１は、それぞれコア１１ａ及びソレノイドコイル１１ｂを含み、コア１１ａに巻回されたソレノイドコイル１１ｂに励磁電流が供給されることにより、磁性材料２に対して励磁磁界を発生させて磁化させることができる。励磁電流及び励磁磁界の波形形状は、直流と見做せる程度に比較的低周波の三角波や正弦波である。

【0021】

本実施形態における一対の電磁石１１は、磁性材料２の寸法に合わせて離間間隔Ｇが手動で設定されると共に、測定者が離間間隔Ｇを読み取るものとして説明するが、離間間隔Ｇの設定及び読み取りについては自動的に行われるよう構成されてもよい。

【0022】

ＢＨアナライザ２０は、磁化装置１０を制御しつつ、磁化された磁性材料２の磁束密度Ｂを測定することにより磁性材料２の磁気特性測定を行う装置であり、サーチコイル２１、ホールセンサ２２、Ｈ計測部２３、Ｂ計測部２４、及び電源部２５を含む。

【0023】

サーチコイル２１は、磁性材料２に巻回されたコイルであり、磁性材料２が磁化することに伴って誘起される電圧を測定する。また、「磁界センサ」としてのホールセンサ２２は、一対の電磁石１１の間に生じる磁界強度に伴う電圧を測定する。

【0024】

Ｈ計測部２３は、ホールセンサ２２から取得した電圧に基づいて、一対の電磁石１１の間に生じる磁界強度Ｈを算出する。また、Ｂ計測部２４は、サーチコイル２１から取得した電圧に基づいて、磁性材料２の磁化に伴う磁束密度Ｂを算出する。そして、電源部２５は、一対の電磁石１１のソレノイドコイル１１ｂに、後述する電流波形の励磁電流を供給する。

【0025】

制御装置３０は、例えば公知のパーソナルコンピュータなどの電子計算機からなり、入力部３１、出力部３２、計測制御部３３、及び記憶部３４を含む。制御装置３０は、通信ケーブルＣを介してＢＨアナライザ２０との間で制御信号や測定データの授受を行うことにより、磁性材料２の磁気特性測定を総合的に管理する。尚、ＢＨアナライザ２０及び制御装置３０は、一体的に構成されていてもよい。

【0026】

入力部３１は、例えばキーボードやマウス、テンキー等からなる入力インターフェースであり、詳細を後述するように、磁性材料を励磁する励磁磁界の振幅及び周期や、一対の電磁石１１の離間間隔Ｇを入力するために使用される。また、出力部３２は、例えば測定条件や測定結果を表示するディスプレイ等からなる出力インターフェースであり、磁気特性測定に係る操作をアプリケーション上で実行する場合には測定操作に係る操作ボタン等が表示される。尚、出力部３２は、測定条件や測定結果の測定情報を纏めて後述する記憶部３４に出力することで記憶部３４に保存させてもよく、又は当該測定情報を外部の機器に送信してもよい。

【0027】

計測制御部３３は、詳細を後述するように、磁気特性測定方法に係る制御手順に従って磁性材料２に対する磁気特性の測定制御を実行する。

【0028】

記憶部３４は、一対の電磁石１１についての励磁電流の大きさに対する磁界強度の大きさを、一対の電磁石１１の離間間隔Ｇごとに予め取得した電磁石特性情報を記憶している。そして、計測制御部３３は、磁気特性測定を行う場合に、記憶部３４に記憶された電磁石特性情報から必要な情報を読み出すことにより、磁気特性の測定条件を設定する。

【0029】

図２は、本発明に係る電磁石特性情報の一例を部分的に示すグラフである。より具体的には、図２は、上記した一対の電磁石１１について、離間間隔Ｇが10mm、20mm、30mmのそれぞれの場合において、ソレノイドコイル１１ｂに供給する電流Ｉの大きさとホールセンサ２２で測定される磁束密度Ｂの大きさとの関係を表すＩ－Ｂ特性の測定データである。尚、コア１１ａの透磁率をμとした場合、公知のＢ＝μＨの関係を通して磁束密度Ｂを磁界強度Ｈに換算することができる。

【0030】

図２に示すＩ－Ｂ特性は、上記した磁化装置１０に磁性材料２を配置しない状態で、複数の離間間隔Ｇに対して事前に測定される。また、複数の当該測定データに基づいて、相関関係による推定や補間処理により、測定していない離間間隔Ｇに対してもＩ－Ｂ特性を算出することができ、想定される範囲内の離間間隔Ｇに対して電流Ｉと磁束密度Ｂとの対応関係表（データテーブル）を電磁石特性情報として用意し、予め記憶部３４に保存される。

【0031】

次に、磁気特性測定方法に係る制御手順について説明する。図３は、磁気特性測定において計測制御部３３が実行する制御手順を示すフローチャートである。計測制御部３３は、サーチコイル２１が巻回された磁性材料２を一対の電磁石１１で挟むように配置された状態において（配置工程）、図３に示す制御手順を実行することにより、磁性材料２の磁気特性を測定する。

【0032】

配置工程による準備が整った後、制御装置３０における計測制御部３３は、図３に示す制御手順を開始し、入力部３１により必要な設定情報が入力されているか否かを判定する。より具体的には、計測制御部３３は、磁性材料２を励磁する励磁磁界の振幅及び周期の設定値と、一対の電磁石１１の離間間隔Ｇとが入力されているか否かを判定する（ステップＳ１、設定値取得工程）。

【0033】

計測制御部３３は、必要な設定情報が入力されていないと判定された場合には（ステップＳ１でＮｏ）、例えば出力部３２にエラーメッセージを表示するなどの方法により測定者に設定情報の入力を要求し、測定の開始を保留する。

【0034】

計測制御部３３は、必要な設定情報が入力されていると判定された場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）、ソレノイドコイル１１ｂに供給する電流Ｉの最大値、すなわち励磁電流の目標電流値を算出する（ステップＳ２）。より具体的には、計測制御部３３は、記憶部３４に記憶されている電磁石特性情報に基づいて、入力部３１から入力された離間間隔Ｇと励磁磁界の振幅とに対応する電流値を目標電流値として取得する。

【0035】

目標電流値が算出されると、計測制御部３３は、入力部３１から入力された励磁磁界の周期と目標電流値とに基づいて、一対の電磁石１１に供給する励磁電流の電流波形を設定する（ステップＳ３）。すなわち、計測制御部３３は、算出された目標電流値と入力部３１から入力された励磁磁界の周期とを、それぞれ励磁電流の振幅及び周期とする三角波の電流波形として設定する。これにより、計測制御部３３は、ステップＳ２及び３の手順を通して、一対の電磁石１１に供給する励磁電流の電流波形を設定することができる。

【0036】

図４は、本発明に係る磁気特性測定装置１の励磁磁界、励磁電流、及び磁気ヒステリシスループの波形を模式的に示す図である。より具体的には、図４(ａ)は、磁化装置１０において磁性材料２に印加される励磁磁界の波形であり、入力部３１から入力される任意の振幅（目標磁界Ｈ_Ｔ）及び周期Ｐにより規定される三角波である。また、図４(ｂ)は、磁性材料２に当該励磁磁界を印加するためにソレノイドコイル１１ｂに供給される励磁電流の波形である。

【0037】

ここで、図４(ｂ)においては、同一の素材からなり寸法の異なる２つの磁性材料２を測定する場合についてのそれぞれの励磁電流の電流波形を示している。より具体的には、電流波形Ｗ１は、磁性材料２の寸法が相対的に小さく一対の電磁石１１の離間間隔Ｇが小さい場合において、目標磁界Ｈ_Ｔの印加に必要な励磁電流の振幅が比較的小さい電流値Ｉ１に抑えられるときの励磁電流である。これに対し、電流波形Ｗ２は、磁性材料２の寸法が相対的に大きく一対の電磁石１１の離間間隔Ｇが大きい場合において、目標磁界Ｈ_Ｔの印加に必要な励磁電流の振幅として比較的大きい電流値Ｉ２が必要となるときの励磁電流である。

【0038】

すなわち、図３のステップＳ３及びステップＳ４においては、一対の電磁石１１の離間間隔Ｇに応じて、ソレノイドコイル１１ｂに供給するための励磁電流の電流波形が設定される（電流波形設定工程）。

【0039】

そして、電流波形が設定されると、計測制御部３３は、当該電流波形に従って一対の電磁石１１の励磁を開始し、磁性材料２の初磁化曲線を測定する（ステップＳ４）。ここで、磁性材料２の初磁化曲線は、図４(ｃ)の磁気ヒステリシスループにおいて原点Ｏから磁気飽和点Ｐ_ＭＳまでの曲線として表される。

【0040】

初磁化曲線は、磁性材料２に印加される磁界強度が目標磁界Ｈ_Ｔに達するまでの時間、すなわち上記した励磁磁界及び励磁電流の周期Ｐの１／４に相当する時間ｔ_ＭＳまでの期間においてサーチコイル２１で検出される磁束密度Ｂに基づいて測定される。そのため、計測制御部３３は、磁性材料２が磁気飽和に達する時間ｔ_ＭＳが経過したか否かを判定し（ステップＳ５）、時間ｔ_ＭＳが経過するまで初磁化曲線の測定を継続する（ステップＳ５でＮｏ）。

【0041】

測定を開始してから時間ｔ_ＭＳが経過すると（ステップＳ５でＹｅｓ）、計測制御部３３は、ホールセンサ２２で測定される磁界強度Ｈの大きさが所定の磁界閾値Ｈ_ＴＨ以上に達しているか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、磁界閾値Ｈ_ＴＨとは、磁性材料２に十分な磁界強度が印加されているか否かを判定するために事前に任意に設定される閾値であり、例えば目標磁界Ｈ_Ｔよりも僅かに低い値として設定される。

【0042】

そして、計測制御部３３は、磁界強度Ｈが磁界閾値Ｈ_ＴＨ未満である場合には（ステップＳ６でＮｏ）、例えば出力部３２を介してエラー表示を行うことにより（ステップＳ７）、所望の磁界強度Ｈが得られないことを測定者に通知し、磁気特性測定を終了する。ここで、磁界強度Ｈが磁界閾値Ｈ_ＴＨに満たない状態とは、一対の電磁石１１に印加される励磁電流が不足している場合や、測定者がホールセンサ２２の設置を失念した場合等が想定される。

【0043】

一方、磁界強度Ｈが磁界閾値Ｈ_ＴＨ以上である場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、計測制御部３３は、初磁化曲線の測定が正常に完了したものとして、設定された電流波形に従って磁気測定を継続することにより磁性材料２のヒステリシスループを測定する（ステップＳ８）。これにより、図４(ｃ)に示すように、磁性材料２のメジャーループが測定される。

【0044】

ここで、本発明に係る磁気特性測定装置１においては、予め取得される電磁石特性情報に基づいて励磁電流の波形形状を設定しているため、磁性材料２の寸法に拘らず磁性材料２に印加される励磁磁界の周期と振幅が共通化される。このため、本発明に係る磁気特性測定装置１によれば、寸法の異なる複数の磁性材料２であっても、それぞれの磁性材料２が互いに同一の素材からなる限り、図４(ｃ)に示すように同一のヒステリシスループとして磁気特性を公平に評価することができる。

【0045】

続いて、上記した本発明に対する比較対象として、従来技術に係る磁気特性測定について説明する。図５は、従来技術の磁気特性測定方法に係る励磁磁界、及び磁気ヒステリシスループの波形を模式的に示す図である。当該従来技術においては、一対の電磁石１１に印加する励磁電流を所定のペースで上昇させ、ホールセンサ２２で測定される磁界強度Ｈが目標磁界Ｈ_Ｔに達した時間に基づいて励磁磁界の周期を設定している。

【0046】

ここで、同一の素材からなり寸法の異なる２つの磁性材料２の磁気特性を従来技術で測定する場合について、それぞれの励磁磁界の磁界波形を磁界波形Ｗ３及び磁界波形Ｗ４として図５(ａ)に示している。より具体的には、磁界波形Ｗ３は、磁性材料２の寸法が相対的に小さく一対の電磁石１１の離間間隔Ｇが小さい場合において、目標磁界Ｈ_Ｔに達するまでの時間ｔ１が比較的短い励磁磁界である。これに対し、磁界波形Ｗ４は、磁性材料２の寸法が相対的に大きく一対の電磁石１１の離間間隔Ｇが大きい場合において、目標磁界Ｈ_Ｔに達するまでに比較的長い時間ｔ２を要する励磁磁界である。

【0047】

すなわち、従来技術に係る磁気特性測定方法では、ホールセンサ２２で測定される磁界強度Ｈを基準に励磁磁界の周期が設定されるため、磁性材料２を確実に目標磁界Ｈ_Ｔで励磁できる反面、励磁磁界の周期が一対の電磁石１１の離間間隔Ｇに依存して変化する。この場合、測定される磁気ヒステリシスループは、図５(ｂ)の実線で示されるように励磁磁界の周期が短いほど横幅(磁界強度のレンジ)が過大評価され、図５(ｂ)の破線で示されるように励磁磁界の周期が長いほど横幅が過少評価されることになる。つまり、同一の素材からなる２つの磁性材料２を測定しても、互いの寸法の違いにより磁気特性の適切な評価を行うことができなくなってしまう。尚、図５(ｂ)においては、初磁化曲線の描画を省略している。

【0048】

以上のように、本発明に係る磁気特性測定装置１においては、一対の電磁石１１についての離間間隔Ｇごとの励磁電流と磁界強度との関係を予め記憶し、測定対象の磁性材料を励磁するための励磁磁界の振幅及び周期が入力されることにより、一対の電磁石１１に印加される励磁電流の電流波形が設定される。このとき、励磁電流の電流波形は、離間間隔Ｇの大きさに拘らず、磁性材料２に目標磁界Ｈ_Ｔを印加するのに必要な振幅を有すると共に、周期を任意に設定することができる。このため、例えば同一の素材からなり寸法の異なる２つの磁性材料２を測定する場合であっても、励磁電流の周期を統一することにより、それぞれ同一条件で公平に磁気特性を評価することができる。従って、本発明に係る磁気特性測定装置１によれば、電磁石のコア間隔が異なる場合であっても、磁気特性の適切な評価を行うことができる。

【0049】

＜変形例＞
上記した本発明に係る磁気特性測定装置１において、比較的大きな励磁磁界によりハード材（硬磁性体）の磁気特性測定を行なった場合には、一対の電磁石１１においてコア１１ａの保磁力に伴う磁界が残留しやすくなる。この状態で、例えばソフト材（軟磁性体）やセミハード材（半硬磁性体）の磁気特性測定を続けて行なった場合には、印加する励磁磁界が比較的狭いレンジであるにも拘らず励磁磁界の初期値が０ではないため、測定結果の信頼性が低下することになる。

【0050】

そこで、上記した磁気特性測定装置１は、磁性材料２の磁気特性を測定する測定工程の前に、制御装置３０からの制御に基づいて電源部２５が一対の電磁石１１に減衰交流電流を供給することにより、一対の電磁石１１のコア１１ａが脱磁されるよう構成されている。図６は、コア１１ａに印加される減衰交流電流の波形の一例である。このとき、インダクタンスが比較的大きい一対の電磁石１１は、当該インダクタンスの大きさに合わせた比較的低周波の減衰交流電流により効率的に脱磁される。

【0051】

図７は、一対の電磁石１１が発生させる磁束密度について残留磁界の影響を模式的に示すグラフである。より具体的には、図７は、ソレノイドコイル１１ｂに供給される電流Ｉの大きさと一対の電磁石１１が発生させる磁束密度Ｂの大きさとの関係を表すＩ－Ｂ特性のグラフである。

【0052】

本発明に係る脱磁機能により一対の電磁石１１のコア１１ａが脱磁される場合には、図７の特性αとして示されるように、ソレノイドコイル１１ｂに供給される電流Ｉが０[Ａ]の場合に磁束密度Ｂが０[Ｔ]となる。このため、励磁磁界のレンジが比較的小さいソフト材（軟磁性体）やセミハード材（半硬磁性体）の磁気特性測定において、ソレノイドコイル１１ｂに供給する電流Ｉが比較的小さい場合であっても、当該電流Ｉに対応する磁束密度Ｂで磁性材料２を励磁することができ、測定結果の信頼性を向上させることができる。

【0053】

これに対し、一対の電磁石１１のコア１１ａを脱磁しない場合には、図７の特性βとして示されるように、ソレノイドコイル１１ｂに供給される電流Ｉが０[Ａ]であっても磁性材料２に残留磁束密度Ｂ_Ｒ[Ｔ]が印加される。これに伴い、ソレノイドコイル１１ｂに供給される電流Ｉが比較的小さい範囲における磁束密度Ｂの値が不正確となり、測定結果の信頼性を低下させることになる。

【0054】

以上のように、本発明の変形例に係る磁気特性測定装置１によれば、測定工程の前に、一対の電磁石１１に減衰交流電流を供給して一対の電磁石１１を脱磁することにより、磁気特性測定においてコア１１ａの残留磁束密度Ｂ_Ｒの影響を低減することができるため、特にソフト材（軟磁性体）やセミハード材（半硬磁性体）に対する測定結果の信頼性を向上させることができる。

【符号の説明】

【0055】

１ 磁気特性測定装置
２ 磁性材料
１０ 磁化装置
１１ 一対の電磁石
１１ａ コア
１１ｂ ソレノイドコイル
２０ ＢＨアナライザ
２１ サーチコイル
２２ ホールセンサ
３０ 制御装置
３１ 入力部
３３ 計測制御部
３４ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】