特許 7502867 未着磁磁石の配向検出装置および未着磁磁石の配向検出方法

(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】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】未着磁磁石の配向検出装置および未着磁磁石の配向検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/72 20060101AFI20240612BHJP

【ＦＩ】

G01N27/72

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020018831

(22)【出願日】2020-02-06

(65)【公開番号】P2021124425

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】浜島 美央

(72)【発明者】

【氏名】岩田 和弘

(72)【発明者】

【氏名】近松 努

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０９９０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１０８９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８５９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１０７２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０７１９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０１１６７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３

Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６

Ｈ０１Ｆ ４１／００－４１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアと前記コアに巻回されるコイルとを有する磁場形成部と、
前記コイルに電流を流す電源部と、
前記コアの一方の端部に対して、磁場配向の検出対象である未着磁磁石を挟んで配置されており、前記磁場形成部で生じ少なくとも一部の磁束が前記未着磁磁石を通過する磁場の検出軸方向の成分を検出する検出部と、を有し、
前記検出部の前記検出軸方向である第１方向は、前記未着磁磁石における磁化容易軸の設計方向である第２方向に対して交差しており、
前記検出部は、前記未着磁磁石の磁化容易軸の前記第２方向からのずれを検出する未着磁磁石の配向検出装置。

【請求項2】

前記検出部の前記検出軸方向である第１方向は、前記コイルの中心軸方向である第３方向に対して交差していることを特徴とする請求項１に記載の未着磁磁石の配向検出装置。

【請求項3】

前記検出部は、前記コイルの中心軸から所定距離離間して配置される請求項１または請求項２に記載の未着磁磁石の配向検出装置。

【請求項4】

前記未着磁磁石を、前記コアの一方の端部に対して相対移動可能に保持する保持部を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の未着磁磁石の配向検出装置。

【請求項5】

前記保持部は、前記未着磁磁石における磁化容易軸の設計方向である第２方向を、前記検出部の前記検出軸方向である第１方向に対して相対回転させることを特徴とする請求項４に記載の未着磁磁石の配向検出装置。

【請求項6】

前記検出部で検出される前記磁場の変化の位相を検出する位相検出部を有する請求項１から請求項５までのいずれかに記載の未着磁磁石の配向検出装置。

【請求項7】

コアと前記コアに巻回されるコイルとを有する磁場形成部と、前記コアの一方の端部に対して所定の間隔を空けて配置される検出部との間に、磁場配向の検出対象である未着磁磁石を配置するステップと、
前記コイルに電流を流すステップと、
前記磁場形成部で生じて少なくとも一部の磁束が前記未着磁磁石を通過する磁場の検出軸方向の成分を、前記検出部が検出するステップと、を有し、
前記検出部が前記磁場を検出するステップでは、前記検出部の前記検出軸方向である第１方向は、前記未着磁磁石における磁化容易軸の設計方向である第２方向に対して交差しており、
前記検出部は、前記磁場の検出により、前記未着磁磁石の磁化容易軸の前記第２方向からのずれを検出することを特徴とする未着磁磁石の配向検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、未着磁磁石の配向検出装置および未着磁磁石の配向検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特に強い磁力を生じる磁石は、未着磁の状態で他の部材とアセンブリされ、アセンブリ後に着磁される場合がある。未着磁の状態で磁石の組み立てを行うことにより、組み立て中の磁石が、組み立て対象でない他の磁石や部材、またアセンブリ対象となる他の部材に引き寄せられる問題を防止して、組み立てを容易に行うことができる。

【0003】

ところで、アセンブリ後に着磁される磁石では、アセンブリ前の未着磁磁石の磁場配向状態（磁化容易軸の向き、配向度など）を検出したいという要望がある。磁石の配向状態が、着磁後の磁石の磁力や形成磁場に影響を与えるためである。

【0004】

未着磁磁石の配向状態を検出する従来の方法として、ＳＥＭ－ＥＢＳＤ（走査電子顕微鏡電子線後方散乱回折法）などがあげられる。しかしながら、ＳＥＭ－ＥＢＳＤでは、配向を検出する断面を露出させる必要があり、非破壊で全体的な配向を検出することは難しく、また、検査に要する時間が長くなる課題がある。

【0005】

磁場配向が検出された未着磁の磁石を得る他の方法として、一度着磁することにより磁石の磁場を形成させ、磁場の状態から配向状態を検出した後、磁石を消磁させる方法がある。このような方法では、配向の検出前後に着磁と消磁を行う必要があるため、検出に手間がかかる。また、その他の方法として、熱膨張を歪ゲージにより検出し、その結果から磁化容易軸方向を検出する方法も提案されているが（特許文献１参照）、検出精度および検出速度の点で、課題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平７－８３８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、未着磁磁石の磁場配向状態を精度良く検出可能な検出装置などを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置は、
コアと前記コアに巻回されるコイルとを有する磁場形成部と、
前記コイルに電流を流す電源部と、
前記コアの一方の端部に対して、磁場配向の検出対象である未着磁磁石を挟んで配置されており、前記磁場形成部で生じ少なくとも一部の磁束が前記未着磁磁石を通過する磁場を検出する検出部と、を有する。

【0009】

本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置では、磁場形成部との間に未着磁磁石を挟んで配置する検出部が、磁場形成部で生じ、未着磁磁石を通過する磁束を含む磁場を検出する。未着磁磁石を通過して検出部によって検出される磁場は、未着磁磁石の透磁率に応じて変化する。一方、磁場形成部と検出部との間に配置された未着磁磁石の透磁率は、未着磁磁石の配向状態（配向方向、配向度）に応じて変化する。また、検出部で検出される磁場の変化の位相とコイルに流れる電流との位相差は、未着磁磁石の磁化容易軸の方向、すなわち未着磁磁石の配向方向に応じて変化する。したがって、本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置では、検出部が磁場を検出することにより、未着磁磁石の配向状態を精度良く検出することができる。また、本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置によれば、着磁状態にかかわらず、磁石がいずれの状態であっても、磁石の磁場配向を検出することができる。

【0010】

また、たとえば、本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置において、前記検出部の検出軸方向である第１方向は、前記未着磁磁石における磁化容易軸の設計方向である第２方向に対して交差していてもよい。

【0011】

第１方向を第２方向に対して交差させることにより、実際の配向状態の設計状態からのずれに伴う磁場の変化が、設計状態の周辺で大きくなるため、このような未着磁磁石の検出装置は良好な検出分解能を有する。

【0012】

また、たとえば、前記検出部の検出軸方向である第１方向は、前記コイルの中心軸方向である第３方向に対して交差していてもよい。

【0013】

第１方向を第３方向に対して交差させて検出することにより、このような未着磁磁石の検出装置は良好な検出分解能を有する。

【0014】

また、たとえば、前記検出部は、前記コイルの中心軸から所定距離離間して配置されてもよい。

【0015】

検出部をコイルの中心軸から所定距離離間して配置することにより、このような未着磁磁石の検出装置は良好な検出分解能を有する。

【0016】

また、たとえば、本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置は、前記未着磁磁石を、前記コアの一方の端部に対して相対移動可能に保持する保持部を有してもよい。

【0017】

このような未着磁磁石の配向検出装置は、保持部が検出対象である未着磁磁石を相対移動させることにより、未着磁磁石の配向状態を詳細かつ容易に検出することができる。

【0018】

また、たとえば、前記保持部は、前記未着磁磁石における磁化容易軸の設計方向である第２方向を、前記検出部の検出軸方向である第１方向に対して相対回転させてもよい。

【0019】

保持部が第２方向を第１方向に対して相対回転させることにより、未着磁磁石の磁化容易軸の方向を、単一のサンプルからでも検出可能である。

【0020】

また、たとえば、本発明に係る未着磁磁石の配向検出装置は、前記検出部で検出される前記磁場の変化の位相を検出する位相検出部を有してもよい。

【0021】

位相検出部が、検出部で検出される磁場の変化の位相とコイルに流れる電流との位相差を検出することにより、未着磁磁石の磁化容易軸の方向を、単一のサンプルからでも検出可能である。

【0022】

本発明に係る未着磁磁石の配向検出方法は、コアと前記コアに巻回されるコイルとを有する磁場形成部と、前記コアの一方の端部に対して所定の間隔を空けて配置される検出部との間に、磁場配向の検出対象である未着磁磁石を配置するステップと、
前記コイルに電流を流すステップと、
前記磁場形成部で生じて少なくとも一部の磁束が前記未着磁磁石を通過する磁場を、前記検出部が検出するステップと、を有する。

【0023】

本発明に係る未着磁磁石の配向検出方法によれば、未着磁磁石の配向状態を、精度良く検出することができ、また、検出対象である未着磁磁石を、検出前後に着磁および脱磁する必要がない。

【0024】

また、たとえば、前記検出部が前記磁場を検出するステップでは、前記検出部の検出軸方向である第１方向は、前記未着磁磁石における磁化容易軸の設計方向である第２方向に対して交差していてもよい。

【0025】

第１方向を第２方向に対して交差させることにより、配向状態の設計状態からのずれに伴う磁場の変化が、設計状態近傍で大きくなるため、このような未着磁磁石の検出方法は、良好な検出分解能を有する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置による未着磁磁石の検出状態の第１の例を示す概念図である。

【図2】図２は、図１に示す配向検出装置による未着磁磁石の検出状態の第２の例を示す概念図である。

【図3】図３は、未着磁磁石のＢ－Ｈ曲線の一例を示すグラフである。

【図4】図４は、未着磁磁石の配向状態による透磁率の違いを示すグラフである。

【図5】図５は、図１に示す未着磁磁石の配向検出装置を用いた磁場配向の検出方法の第１の例を示す概念図である。

【図6】図６は、図１に示す未着磁磁石の配向検出装置を用いた磁場配向の検出方法の第２の例を示す概念図である。

【図7】図７は、検出方法の第１の例と第２の例に係る検出結果を比較して表示したグラフである。

【図8】図８は、第２実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置の概念図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置による磁場の検出結果を表すグラフである。

【図10】図１０は、第３実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置の概念図である。

【図11】図１１は、第３実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置による磁場の検出結果を表すグラフである。

【図12】図１２は、変形例に係る配向検出装置による磁場の検出磁場角度の結果を表すグラフである。

【図13】図１３は、変形例に係る配向検出装置による磁場の検出を計算した結果と、検出結果を説明する概念図である。

【図14】図１４は、第４実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置の概念図である。

【図15】図１５は、第４実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置による磁場の検出結果を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

第１実施形態
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る未着磁磁石の配向検出装置１０の概略図である。図１に示すように、配向検出装置１０は、磁場１９を形成する磁場形成部１８と、磁場を検出する検出部４０と、電源部７０とを有する。また、配向検出装置１０は、演算部７２、記憶部７４、ロックインアンプ７５などを有する。

【0028】

図１に示すように、磁場形成部１８は、コア２０とコア２０に巻回されるコイル３０とを有する。図１に示す磁場形成部１８は、電源部７０からの電力の供給を受け、コイル３０に電流が流れることにより、磁場１９を生じさせる。図１に示すコア２０は、棒状のコアであるが、コア２０の形状としてはこれに限定されず、検出対象である未着磁磁石６０を通過する磁束１９ａを含む磁場１９を形成するものであれば、どのような形状であってもよい。

【0029】

コア２０の材質は、コイル３０を流れる電流により磁場を形成するものであれば特に限定されず、磁性材料または非磁性材料で構成される。コア２０の材質としては、たとえば、鉄、鉄系合金、フェライトなどの軟磁性材料が挙げられ、初透磁率の大きい鉄－ニッケル系合金（パーマロイなど）、電磁鋼板、フェライトなどが好ましい。

【0030】

コイル３０は、コア２０に巻回されている。コイル３０の巻数Ｎは特に限定されず、磁場配向の検出対象である未着磁磁石６０の透磁率（または透磁率の違いに伴う配向状態）を検出できるように、適切に調整される。コイル３０は、たとえば、被覆導線などをコア２０に巻回することにより形成される。

【0031】

電源部７０は、交流電源などで構成され、コイル３０に電流を流す。電源部７０は、演算部７２からの制御を受けて、電流の大きさや周波数などを変えることができる。

【0032】

検出部４０は、たとえばホールセンサを有し、磁場形成部１８で生じた磁場を検出する。ただし、検出部４０が有するセンサとしては、ホールセンサのみに限定されず、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）など、磁場を検出できる他のセンサを有していてもよい。また、検出部４０は、ロックインアンプ７５などを介して取得される電源部７０の周波数や位相などの情報を用いて制御されてもよい。たとえば、検出部４０が、電源部７０の周波数と同じ周波数の磁場を検出することにより、ノイズの少ない検出を行うことができる。

【0033】

検出部４０は、コア２０の一方の端部である第１端部２３ａに対して、磁場配向の検出対象である未着磁磁石６０を挟んで配置される。磁場形成部１８によって生じる磁場１９に含まれる磁束のうち、少なくとも一部の磁束１９ａは、未着磁磁石６０を通過する。検出部４０は、磁場形成部１８で生じた磁場１９を検出するが、検出部４０で検出される磁場１９は、中間に配置される未着磁磁石６０の透磁率の影響を受ける。したがって、演算部７２は、検出部４０による磁場の検出結果から、未着磁磁石６０の配向状態を算出することができる。

【0034】

図３は、未着磁磁石６０を含む磁石の一般的なＢ－Ｈ曲線（磁石内の磁束密度Ｂ、外部磁場Ｈ）を表している。図３において点線で囲まれる初磁化曲線に示されるように、磁化（磁気分極）されていない未着磁磁石６０は、外部磁場Ｈの上昇に伴い磁化され、磁束密度Ｂが上昇する。

【0035】

図４は、図３に示す磁化の初期段階におけるＪ－Ｈ曲線（磁石の磁化Ｊ、外部磁場Ｈ）を示している。図４（ａ）は、外部磁場Ｈの方向がサンプルＡ～Ｃ（未着磁磁石）の磁化容易軸方向である場合のＪ－Ｈ曲線を示しており、図４（ｂ）は、外部磁場Ｈの方向がサンプルＡ～Ｃ（未着磁磁石）の磁化困難軸方向である場合のＪ－Ｈ曲線を示している。図４（ａ）に示す３つのサンプルＡ～Ｃと、図４（ｂ）に示す３つのサンプルＡ～Ｃは、外部磁場Ｈに対する配置角度が異なることを除き、同じものである。

【0036】

図４（ａ）と図４（ｂ）との比較から理解できるように、外部磁場Ｈの方向が磁石の磁化容易軸方向である場合（図４（ａ））では、サンプルＡ～Ｃは容易に磁化され、グラフの傾き（磁化率）が大きい。これに対して、外部磁場Ｈの方向が磁石の磁化困難軸方向である場合（図４（ｂ））には、サンプルＡ～Ｃは容易に磁化されず、グラフの傾き（磁化率）が小さい（図４（ｂ）の縦軸のスケールは、図４（ａ）の縦軸のスケールより大幅に小さい。）。Ｊ－Ｈ曲線とＢ－Ｈ曲線とは、所定の対応関係（Ｂ＝μ_０Ｈ＋Ｊ）にあり、Ｊ－Ｈ曲線の傾き（磁化率）が大きい場合は、Ｂ－Ｈ曲線の傾き（透磁率）も大きくなる。

【0037】

外部磁場Ｈに対する磁化容易軸方向の角度と透磁率との関係で典型的に示されるように、未着磁磁石６０の配向状態の違いは、外部磁場に対する透磁率の違いを生じる。図１に示す配向検出装置１０は、未着磁磁石６０の透磁率の違いが、磁場形成部１８により生じた外部磁場に与える影響を検出部４０により検出し、検出部４０による検出値から、未着磁磁石６０の配向状態を検出することができる。

【0038】

たとえば、図１に示すように、未着磁磁石６０の磁化容易軸６４の方向が、コイル３０の中心軸方向である第３方向８２と平行である場合、第３方向８２に沿う未着磁磁石６０の透磁率は大きい（図４（ａ）参照）。そのため、検出部４０では、強い磁場が検出される。

【0039】

一方、図２に示すように、未着磁磁石５６０の磁化容易軸５６４の方向が、コイル３０の中心軸方向である第３方向８２に対して交差している場合、第３方向８２に沿う未着磁磁石６０の透磁率は、図１に示す場合より小さい（図４（ｂ）参照）。そのため、検出部４０では、図１に示す場合より弱い磁場が検出される。

【0040】

配向検出装置１０は、着磁されているか未着磁であるかにかかわらず、どのような磁石であっても磁場配向の検出対象とすることができるが、配向検出装置１０の検出対象としては、磁化（磁気分極）の状態が既知であるか、もしくは、検出される磁場（磁場の強さまたは磁場の変化の位相など）と検出対象の配向状態との対応関係に関するデータを予め取得した基準サンプルに対して、同じ磁化の状態である磁石であることが好ましい。なお、実施形態等における「未着磁磁石」とは、特に限定をしない限り、配向検出装置１０による検出後に着磁（磁化）されて使用される磁石を意味する。したがって、未着磁磁石は、全く磁化（磁気分極）されていない磁石や磁化の弱い磁石のみに限定されるものではなく、飽和磁化まで磁化されていない磁石を全て含み得る。

【0041】

演算部７２は、マイクロプロセッサなどの演算素子により構成され、検出部４０による磁場１９の検出結果から、未着磁磁石６０の配向状態を算出する。演算部７２は、別途取得された未着磁磁石の配向状態と検出部４０で検出される磁場との対応関係を示すデータまたは関係式に基づき、未着磁磁石６０の配向状態を判断する。

【0042】

記憶部７４には、未着磁磁石の配向状態と検出部４０で検出される磁場との対応関係を示すデータまたは関係式などが記憶されている。記憶部７４は、不揮発メモリ等により構成される。

【0043】

図１に示す記憶部７４に記憶されるデータとしては、たとえば図９に示すように、未着磁磁石６０の磁化容易軸方向（未着磁磁石６０の磁化容易軸方向と、検出部４０の検出軸とがなす角度）と、磁場の強さを示す検出部４０のセンサ出力との関係を表すデータなどが挙げられる。また、記憶部７４に記憶されるデータとしては、未着磁磁石６０の配向度と検出部４０のセンサ出力との関係を表すデータや、基準サンプルのセンサ出力の値などであってもよい。このようなデータは、たとえば、配向状態が既知であって未着磁磁石６０と同材質である基準サンプルについて、配向検出装置１０（または他の装置）を用いて、基準サンプルを通過して検出される磁束１９ａを含む磁場１９を、検出部４０で検出することによって取得される。

【0044】

演算部７２は、検出部４０によって検出された磁場の検出値から未着磁磁石６０の配向状態を検出する際、記憶部７４に記憶されたデータを使用することができる。また、演算部７２は、磁場の検出値や未着磁磁石６０の配向状態の検出結果を、記憶部７４に記憶させることができる。

【0045】

以下、図１に示す配向検出装置１０を用いて、未着磁磁石１６０と未着磁磁石２６０の２つのサンプルについて行う配向状態の検出方法を説明するが、本発明に係る配向状態の検出方法は、以下に示す方法のみには限定されない。

【0046】

図５（ａ）および図５（ｂ）は、未着磁磁石１６０について、配向検出装置１０を用いて配向状態を検出するプロセスを示したものである。図５（ａ）および図５（ｂ）に示す未着磁磁石１６０は、設計方向通りに磁化容易軸が配向しているラジアル配向Ｃ型磁石であり、中央部１６０ａでも端部１６０ｂでも、磁化容易軸が未着磁磁石１６０の円弧方向に垂直な径方向を向いている（未着磁磁石１６０内の矢印参照）。

【0047】

図５（ａ）に示すように、未着磁磁石１６０の配向検出方法では、まず、検出部４０を、磁場形成部１８のコア２０の第１端部２３ａに対して、所定の間隔を空けて配置する。さらに、磁場配向の検出対象である未着磁磁石１６０を、磁場形成部１８と検出部４０との間に配置する（第１ステップ）。第１ステップでは、未着磁磁石１６０における中央部１６０ａの磁場配向を検出できるように、未着磁磁石１６０の中央部１６０ａを、磁場形成部１８と検出部４０の間に配置する。

【0048】

次に、電源部７０（図１参照）が、コイル３０に電流を流すことにより、磁場形成部１８が磁場を生じさせる（第２ステップ）。さらに、検出部４０が、磁場形成部１８で生じて少なくとも一部の磁束１９ａが未着磁磁石１６０を通過して伝えられる磁場１９（図１参照）を検出する（第３ステップ）。図５（ａ）に示すように、検出部４０が磁場１９を検出するステップでは、検出部４０の検出軸方向である第１方向８０は、未着磁磁石１６０における磁化容易軸の設計方向である第２方向（径方向）と平行である。

【0049】

さらに、未着磁磁石１６０の配向検出方法では、未着磁磁石１６０の端部１６０ｂの磁場配向を検出するために、未着磁磁石１６０の配置を変更する（第４ステップ）。次に、第３ステップと同様に、少なくとも一部の磁束１９ａが未着磁磁石１６０を通過して伝えられる磁場１９（図１参照）を、検出部４０が検出する（第５ステップ）。

【0050】

図７に示すグラフは、未着磁磁石１６０の中央部１６０ａおよび端部１６０ｂを、それぞれ、磁場形成部１８と検出部４０との間に配置した場合に、検出部４０で検出されるセンサ出力（縦軸）をプロットしたものである。グラフの横軸は、未着磁磁石１６０の回転角度を示している。

【0051】

第６ステップでは、配向検出装置１０の演算部７２が、検出部４０による検出値を、他の検出値または基準値と比較し、未着磁磁石１６０の配向状態を検出する。図７において実線で示されるように、未着磁磁石１６０を配置して検出される磁場の検出値は、中央部１６０ａでも端部１６０ｂでも、ほぼ同じ高い値を示す。このことから、未着磁磁石１６０は、中央部１６０ａでも端部１６０ｂでも、磁化容易軸が径方向を向いており、設計通りの配向状態であることを、配向検出装置１０が検出できる。

【0052】

図６は、未着磁磁石２６０について、配向検出装置１０を用いて配向状態を検出するプロセスを示したものである。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す未着磁磁石２６０はラジアル配向Ｃ型磁石であり、中央部２６０ａでは設計方向通りに磁化容易軸が径方向を向いているが、端部２６０ｂでは磁化容易軸が設計通りの方向を向いておらず、磁化容易軸が径方向に対して傾いている。

【0053】

未着磁磁石２６０についても、図５に示す未着磁磁石１６０と同様にして、中央部２６０ａと端部２６０ｂとを順番に、配向検出装置１０における磁場形成部１８と検出部４０との間に配置し、未着磁磁石２６０を通過して伝えられる磁場１９（図１参照）を検出する。図７に示すグラフには、それぞれ、中央部２６０ａおよび端部２６０ｂを磁場形成部１８と検出部４０との間に配置した場合に、検出部４０で検出されるセンサ出力（縦軸）が、未着磁磁石１６０の結果と合わせてプロットされている。

【0054】

図７において点線で示されるように、未着磁磁石２６０について検出される磁場の強さを示すセンサ出力は、中央部２６０ａでは未着磁磁石１６０と同様の高い値を示すが、端部２６０ｂでは、中央部２６０ａおよび未着磁磁石１６０に対して低い値を示す。このことから、配向検出装置１０は、未着磁磁石２６０において、端部２６０ｂでは磁化容易軸が径方向を向いていないか、または端部２６０ｂにおいて配向度が低いことを検出でき、未着磁磁石２６０が設計通りの配向状態ではないことを検出できる。

【0055】

なお、詳細については説明していないが、図５～図７に示す未着磁磁石１６０、２６０の検出例は、磁石のエッジ効果を除外して検出したものである。

【0056】

以上のように、図１に示す配向検出装置１０では、磁場形成部１８と検出部４０との間に配置する未着磁磁石６０の配向状態（配向の向き、配向度）に応じて、検出部４０で検出される磁場が異なる。したがって、配向検出装置１０は、未着磁磁石６０の配向状態を、精度良く検出することができる。

【0057】

また、配向検出装置１０は、未着磁磁石６０を通過する磁束１９ａを含む磁場１９を検出することにより、未着磁磁石６０の磁場配向を検出するため、検出時に未着磁磁石６０を破壊する必要がなく、製品検査のための使用に適している。また、配向検出装置１０による検出方法は、計測に要する時間が短く、製品の全数検査などにも好適に適用できる。なお、図１、図５～図７に示す例では、配向検出装置１０における検出部４０の検出軸方向である第１方向８０は、未着磁磁石６０の磁化容易軸の設計方向である第２方向と平行であり、第１方向８０と第２方向は交差していない。ただし、第１実施形態と第３実施形態との比較から理解できるように、第１方向８０と第２方向が平行である実施形態と、交差している実施形態の両方が存在する。

【0058】

第２実施形態
図８は、本発明の第２実施形態に係る配向検出装置３１０の概略図である。第２実施形態に係る配向検出装置３１０は、保持部３５０を有しており、ロックインアンプ７５が位相検出部３９０を有している点で第１実施形態に係る配向検出装置１０とは異なるが、その他の点は、図１に示す配向検出装置１０と同様である。配向検出装置３１０の説明では、配向検出装置１０との相違点を中心に説明を行い、配向検出装置１０との共通点については、説明を省略する。

【0059】

図８に示すように、配向検出装置３１０が有する保持部３５０は、未着磁磁石３６０をコア２０に対して相対移動可能に保持する。保持部３５０は、未着磁磁石を保持するヘッド部分と、ヘッド部分を移動させるモータなどの駆動部分を有する。

【0060】

図８に示すように、保持部３５０は、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向である第２方向３６５を、検出部４０の検出軸方向である第１方向８０に対して相対回転させるように、磁場形成部１８と検出部４０の間に配置された未着磁磁石３６０を動かすことができる（矢印３６８参照）。また、図８では示されていないが、保持部３５０は、第２方向３６５と第１方向８０のなす角が変化しないように、未着磁磁石３６０を軸方向に移動させることができてもよい。さらに、保持部３５０は、図５に示すようなラジアル配向Ｃ型磁石を、第２方向３６５と第１方向８０のなす角が変化しないように、未着磁磁石１６０をその円弧方向に移動させることができてもよい。

【0061】

図８に示すロックインアンプ７５は、位相検出部３９０の機能を有しており、検出部４０で検出される磁場の変化の位相を検出する。位相検出部３９０は、電源部７０が磁場形成部１８のコイル３０に流す電流の位相を参照し、検出部４０で検出される磁場１９の変化とコイル３０の電流との位相差を検出し、演算部７２に出力する。

【0062】

図９に示すグラフは、未着磁磁石３６０を磁場形成部１８と検出部４０の間に配置し、磁場形成部１８で磁場１９を発生させ、検出部４０および位相検出部３９０で磁場を検出した測定結果を表示したものである。図９に示す結果は、図８に示す保持部３５０が未着磁磁石３６０を回転させることにより、磁化容易軸の設計方向である第２方向３６５と検出部４０の検出軸方向である第１方向８０とのなす角を変化させ、それぞれの角度で磁場の強さ（センサ出力、図９点線参照）と磁場の変化の位相（センサ出力位相、図９実線）を測定したものである。図９の横軸は、第２方向３６５と第１方向８０との形成角度を示しており、図９の縦軸は、検出部４０による磁場の強さの検出値と、位相検出部３９０による磁場の変化と電流の変化との位相差の検出値を示している。第２方向３６５と第１方向８０との形成角度は、図８に示すように磁化容易軸の設計方向が第１方向８０に一致する状態を０°とした。

【0063】

図９に示すように、検出部４０および位相検出部３９０による磁場の検出値は、第２方向３６５と第１方向８０との形成角度の関数で精度よく近似することが可能である。配向検出装置３１０では、図９に示すようなデータを、基準サンプルの測定値として、記憶部７４に記憶させておくことができる。これにより、配向検出装置３１０は、未着磁磁石３６０と同様の設計であって現実の（単なる設計方向ではない）磁化容易軸の方向が不明である磁石について、その未着磁磁石３６０を通過する磁束１９ａを含む磁場を検出して基準サンプルの測定値と比較することにより、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の方向を検出することができる。

【0064】

配向検出装置３１０は、保持部３５０が検出対象である未着磁磁石３６０を相対移動させることにより、未着磁磁石３６０の配向状態を詳細かつ容易に検出することができる。また、このような保持部３５０を有する配向検出装置３１０は、基準サンプルの測定などを伴う装置のキャリブレーションを、容易に行うことができる。その他、配向検出装置３１０は、第１実施形態に係る配向検出装置１０と同様の効果を奏する。なお、第２実施形態に係る配向検出装置３１０について、その使用方法の一例を挙げながら説明を行ったが、配向検出装置３１０の使用方法は上述した方法のみには限定されない。

【0065】

第３実施形態
図１０は、本発明の第３実施形態に係る配向検出装置４１０の概略図である。第３実施形態に係る配向検出装置４１０は、検出部４４０の検出軸方向である第１方向４８０が、未着磁磁石３６０における磁化容易軸の設計方向である第２方向３６５に対して交差する方向に配置されている点で図８に示す配向検出装置３１０とは異なるが、その他の点では、第２実施形態に係る配向検出装置３１０と同様である。第３実施形態に係る配向検出装置４１０の説明では、配向検出装置３１０との相違点を中心に説明を行い、配向検出装置３１０との共通点については、説明を省略する。

【0066】

図１０に示すように、第３実施形態に係る配向検出装置４１０では、検出部４４０の検出軸方向である第１方向４８０が、未着磁磁石３６０における磁化容易軸の設計方向である第２方向３６５に対して略垂直に交差する方向に配置されている。

【0067】

図１１に示すグラフは、未着磁磁石３６０を磁場形成部１８と検出部４０の間に配置し、磁場形成部１８で磁場１９を発生させ、検出部４０で磁場１９の強さを検出した測定結果を表示したものである。図１１に示す結果は、図９に示す結果と同様に、未着磁磁石３６０を回転させることにより、磁化容易軸方向である第２方向３６５と検出部４０の検出軸方向である第１方向４８０とのなす角を変化させ、それぞれの角度で磁場１９の測定を行ったものである。

【0068】

図１１に示すグラフでは、グラフの横軸の０°近傍における検出値の変化が、図９に示すグラフより大きくなっていることが理解できる。すなわち、第３実施形態に係る配向検出装置４１０は、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向周辺における分解能（図１１の横軸の０°周辺）が、第２方向３６５と第１方向８０とを平行に配置する第２実施形態での分解能（図９の横軸の０°周辺）に比べて、高くなることが理解できる。

【0069】

このように、第３実施形態に係る配向検出装置４１０は、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向である第２方向３６５を、第１方向４８０に対して交差させておくことにより、測定対象である未着磁磁石３６０の磁化容易軸の位置ずれを、精度良く検出できる。図１０に示す配向検出装置４１０において、第１方向４８０が第２方向３６５に対してなす角は、特に限定されないが、８５～９５°とすることが好ましい。

【0070】

なお、図１０に示すように、配向検出装置４１０では、コイル３０の中心軸方向である第３方向４８２が、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向である第２方向３６５に対して平行である。また、検出部４４０の検出軸方向である第１方向４８０は、コイル３０の中心軸方向である第３方向４８２に対しても交差している。図１０に示す第３実施形態に係る配向検出装置４１０は、第１方向４８０と第３方向４８２とを交差させることにより、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向からのずれを検出する分解能を向上させていると考えることもできる。また、配向検出装置４１０では、コア２０の一方の端部である第１端部２３ａと未着磁磁石３６０とを最短距離で結ぶ第４方向４８３と、検出部４４０の検出軸方向である第１方向４８０とが交差していると考えることもできる。

【0071】

その他、第３実施形態に係る配向検出装置４１０は、第２実施形態に係る配向検出装置３１０と同様の効果を奏する。

【0072】

（第２実施形態および第３実施形態の変形例）
また、第２実施形態および第３実施形態に関連する変形例として、検出部４０、４４０が、未着磁磁石３６０を通過する磁束１９ａを含む磁場の配向（磁場の向き）を検出して、未着磁磁石３６０の配向を検出することも可能である。図１２は、図８に示す配向検出装置３１０の検出部４０を、磁場の配向を検出するものに変更し、図９に示す例と同様に、未着磁磁石３６０を、コイル３０の中心軸方向に対して回転させながら、検出を行った結果を表すグラフである。

【0073】

図１２に示すように、未着磁磁石３６０の配向方向の変化（未着磁磁石の回転角度（横軸））に応じて、検出部で検出される磁場の配向（縦軸）が変化する。図１３（ａ）は、未着磁磁石３６０の回転角度が３０度の場合に、コイル３０で形成される磁場が未着磁磁石３６０によってどのような影響をうけるかを計算した結果である。また、図１３（ｂ）は、未着磁磁石３６０の回転角度が３０度の場合に、検出部で検出される磁場の配向を表す概念図である。

【0074】

図１３（ａ）および図１３（ｂ）から理解できるように、未着磁磁石３６０の配向角度が、コイル３０の中心軸８３に一致する状態から右回りに３０度回転すると、検出部で検出される磁場の配向（図１３（ｂ）の矢印３１９ａ）は、コイル３０の中心軸８３に一致する状態から左回り（配向角度とは逆回り）に約１０度（マイナス１０度）傾斜する（図１２参照）。このように、検出部により磁場の配向を検出することによっても、未着磁磁石３６０の配向を検出することができる。また、このような変形例に係る配向検出装置は、未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向周辺における分解能が良好である。

【0075】

第４実施形態
図１４は、本発明の第４実施形態に係る配向検出装置５１０の概略図である。第４実施形態に係る配向検出装置５１０は、検出部５４０がコイル３０の中心軸から所定距離Ｗ離間している点で第１実施形態に係る配向検出装置１０とは異なるが、その他の点では、配向検出装置１０と同様である。第４実施形態に係る配向検出装置５１０の説明では、配向検出装置１０との相違点を中心に説明を行い、配向検出装置１０との共通点については、説明を省略する。

【0076】

配向検出装置５１０では、検出部５４０がコイル３０の中心軸上に配置されておらず、中心軸から所定距離Ｗ離間している。そのため、配向検出装置５１０において、未着磁磁石３６０を通過する磁束１９ａは、検出部５４０を斜めに通過する。これにより、配向検出装置５１０では、検出部５４０の検出軸方向である第１方向５８０が、コイル３０の中心軸方向である第３方向８２に対して平行であっても、第３実施形態に係る配向検出装置４１０と同様の効果を奏する。

【0077】

図１５は、配向検出装置５１０を用いて、未着磁磁石６０の磁化容易軸の方向を変えながら、磁場形成部１８で発生させた磁場１９を、検出部５４０で検出した結果を示したグラフである。なお、図１５では、配向検出装置５１０の検出データを実線で示しており、検出部がコイル３０の中心軸８３上に配置される場合の検出結果を、参考データとして点線で示している。

【0078】

図１５に示すグラフでは、配向検出装置５１０による検出結果を示す実線のグラフにおいて、グラフの横軸の０°近傍における検出値の変化が、点線で示される参考データより大きくなっていることが理解できる。このように、第４実施形態に係る配向検出装置５１０は、検出部５４０がコイル３０の中心軸から所定距離Ｗ離間した位置に配置されていることにより、測定対象である未着磁磁石３６０の磁化容易軸の設計方向からのずれを、精度良く検出できる。

【0079】

以上、実施形態を挙げて本発明について説明を行ったが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではなく、他の実施形態や実施例を含む得ることは言うまでもない。また、配向検出装置の検出対象となる磁石は、異方性磁石のみに限定されず、等方性磁石であってもよく、たとえば、等方性磁石が特定方向に配向していないことを確認するために、本発明に係る配向検出装置を用いた検出を行ってもよい。また、コア２０の形状や、未着磁磁石６０と検出部４０との配置関係についても、実施形態に示すものに限定されない。たとえば、図１に示す配向検出装置１０において、未着磁磁石６０と検出部４０とは、コア２０の第１端部２３ａと第２端部２３ｂとの間に配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0080】

１０、３１０、４１０、５１０…配向検出装置（未着磁磁石の配向検出装置）
１８…磁場形成部
１９…磁場
１９ａ…磁束（線）
２０…コア
２３ａ…第１端部
２３ｂ…第２端部
３０…コイル
４０、４４０、５４０…検出部
８０、４８０、５８０…第１方向
８２、４８２…第３方向
８３…中心軸
６０、１６０、２６０、３６０、５６０…未着磁磁石
６４、５６４…磁化容易軸
１６０ａ、２６０ａ…中央部
１６０ｂ、２６０ｂ…端部
７０…電源部
７２…演算部
７４…記憶部
３５０…保持部
３６５…第２方向
３６８…矢印
３９０…位相検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】