JP6449715B2 - 磁気特性検出装置、および、磁気特性検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁性部材の磁気特性を検出する磁気特性検出装置、および、磁気特性検出方法に関する。

従来、電動機が備える鉄心など磁性部材の磁気特性を検出する磁気特性検出装置が知られている。磁気特性検出装置では、磁性部材の局所における磁束密度と磁界強度との関係に基づいて当該磁性部材の磁気特性を算出する。例えば、特許文献１には、一定の間隔を維持しつつ磁性部材の表面に当接可能な二本の探針、二本の探針の間に当該磁性部材から離れる方向に並ぶよう設けられる複数のホール素子、複数のホール素子を搭載する基板、及び、二本の探針によって検出される当該磁性部材内の磁束密度と複数のホール素子によって検出される当該磁性部材近傍の磁界強度との関係から当該磁性部材の磁気特性を算出する磁気特性算出部を備える磁気特性検出装置が記載されている。

特開２０１３−２３８４５３号公報

特許文献１に記載の磁気特性検出装置では、複数のホール素子のそれぞれにホール素子に供給される電力を伝達する電力供給線及びホール素子が出力する出力信号を外部に送信する出力信号線が電気的に接続している。電力供給線及び出力信号線はホール素子を搭載する基板上に設けられるため、二本の探針の間にホール素子とともに設けられる基板の体格が大きくなり、二本の探針間の距離が比較的長くなる。二本の探針間の距離が長くなると、二本の探針によって検出される磁束密度の空間分解能が低下する。このため、磁束密度と磁界強度との関係に基づいて算出される磁性部材の磁気特性の精度が低下する。

本発明の目的は、磁性部材の磁気特性の検出精度を向上する磁気特性検出装置を提供することにある。

本発明は、磁気特性検出装置であって、複数の磁束密度検出部、複数の磁界強度検出部、第一算出部、第二算出部、及び、出力信号線を備える。
磁束密度検出部は、磁性部材の表面に当接可能に設けられ、磁性部材内の磁束密度を検出し、検出した磁束密度に応じた磁束密度信号を出力する。
磁界強度検出部は、複数の磁束密度検出部の間に磁性部材の表面から離れる方向に並ぶよう設けられ、磁束密度検出部が当接可能な磁性部材の表面近傍の磁界強度を検出し、検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を出力する。
第一算出部は、複数の磁界強度検出部が出力する複数の磁界強度信号に基づいて磁性部材内の磁界強度を算出可能である。
第二算出部は、第一算出部及び磁束密度検出部と電気的に接続し、第一算出部が算出する磁性部材内の磁界強度及び磁束密度検出部が検出する磁性部材内の磁束密度に基づいて磁性部材の磁気特性を算出する。
出力信号線は、複数の磁界強度検出部のうち少なくとも二つ以上の磁界強度検出部と第一算出部とを電気的に接続し、少なくとも二つ以上の磁界強度検出部が出力する複数の磁界強度信号の合成信号を第一算出部に送信する。

本発明の磁気特性検出装置では、複数の磁束密度検出部の間に複数の磁界強度検出部が設けられている。複数の磁界強度検出部は、それぞれの磁界強度検出部が設けられる位置の磁界強度を当該磁界強度に応じた磁界強度信号として第一算出部に送信する。本発明の磁気特性検出装置では、少なくとも二つ以上の磁界強度検出部と電気的に接続している出力信号線は、当該少なくとも二つ以上の磁界強度検出部が出力する複数の磁界強度信号の合成信号を第一算出部に送信可能なよう設けられている。これにより、複数の磁界強度検出部のそれぞれに設けられる出力信号線の一部が不要となるため、出力信号線を設けるためのスペースを小さくすることができる。したがって、本発明の磁気特性検出装置は、複数の磁束密度検出部の間の距離を短くし比較的狭い領域における磁束密度の分布を検出することができるため、磁束密度の空間分解能が向上し、磁性部材の磁気特性の検出精度を向上することができる。

本発明の第一実施形態による磁気特性検出装置の模式図である。 本発明の第一実施形態による磁気特性検出装置の部分断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の第一実施形態による磁気特性検出装置における磁界強度の算出方法を説明する模式図である。 本発明の第一実施形態による磁気特性検出装置における磁界強度の算出方法を説明する特性図である。 本発明の第二実施形態による磁気特性検出装置における磁界強度の算出方法を説明する模式図である。 本発明の第二実施形態による磁気特性検出装置における磁界強度の算出方法を説明する模式図であって、図６とは異なる状態を示す模式図である。 本発明の第三実施形態による磁気特性検出装置の模式図である。 本発明の第三実施形態による磁気特性検出装置における磁界強度の算出方法を説明する模式図である。 本発明の第四実施形態による磁気特性検出装置の部分断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による磁気特性検出装置を図１〜図３に基づいて説明する。

最初に、磁気特性検出装置１の構成を図１〜４に基づいて説明する。
磁気特性検出装置１は、 支持部１０、磁束センサ２０、磁界センサ３０、電力供給線３１３、３１４、出力信号線３１１、３１２、「第一算出部」としての磁界強度算出部４０、「第二算出部」としての磁気特性算出部４５などを備える。磁気特性検出装置１は、例えば、自動車用電動機固定子など、磁性材料から形成される磁性部材８の局所における鉄損を磁束センサ２０が検出する磁性部材８内の磁束密度と磁界センサ３０が検出する磁性部材８内の磁界強度との関係に基づいて作成されるヒステリシスループの面積から算出する。

支持部１０は、第一支持部材１１、第二支持部材１２、第三支持部材１３、可動部材１４、コイルばね１５などから形成されている。

第一支持部材１１は、支持部１０において磁性部材８から最も離れた位置に設けられる略棒状の部材である。第一支持部材１１は、磁性部材８側の中央に可動部材１４の端部を往復移動可能に収納する収容穴１１１を有する。

第二支持部材１２は、第一支持部材１１の径方向外側及び磁性部材８側に設けられる有底筒状の部材である。第二支持部材１２は、第一支持部材１１とともに可動部材１４が往復移動可能に収容される収容空間１００を形成する。第二支持部材１２が磁性部材８側に有する底部には、磁束センサ２０が挿通される複数の挿通孔１２１を有する。

第三支持部材１３は、第二支持部材１２の底部の径方向外側及び磁性部材８側に設けられる有底筒状の部材である。第三支持部材１３は、挿通孔１２１に連通可能に形成され磁束センサ２０が挿通される複数の挿通孔１３１を有する。第三支持部材１３の略中央であって複数の挿通孔１３１に囲まれる部位には、磁界センサ３０を搭載する基材１６が設けられている。

可動部材１４は、収容空間１００に往復移動可能に収容されている。可動部材１４は、軸部１４１、フランジ部１４２などから形成されている。軸部１４１の磁性部材８とは反対側の端部は、収容穴１１１の内壁に摺動しつつ収容穴１１１に収容されている。軸部１４１の磁性部材８側には、フランジ部１４２が設けられている
フランジ部１４２は、収容空間１００の内径と同じ大きさを有している。これにより、可動部材１４は、軸部１４１の外壁が収容穴１１１の内壁に摺動しつつ、かつ、フランジ部１４２の外壁が収容空間１００の内壁に摺動しつつ往復移動する。フランジ部１４２の磁性部材８側の端面１４３は、磁束センサ２０に当接可能に形成されている。

コイルばね１５は、軸部１４１の径方向外側に設けられている、コイルばね１５の一端はフランジ部１４２の磁性部材８と反対側の端面に当接している、コイルばね１５の他端は、第一支持部材１１の磁性部材８側の端面に当接している。コイルばね１５の付勢力は、第一支持部材１１と可動部材１４とを離間する方向に作用する。これにより、コイルばね１５は、可動部材１４を介して磁束センサ２０を磁性部材８側に付勢可能である。

磁束センサ２０は、複数の探針から構成されている。第一実施形態では、磁束センサ２０は、図３に示すように、四つの「磁束密度検出部」としての探針２１、２２、２３、２４を有する。探針２１、２２、２３、２４は、磁性部材８の表面９と当接可能に設けられている。探針２１、２２、２３、２４は、磁性部材８と接触していないとき、先端が同一平面上で菱形の頂点に位置するよう設けられている。探針２１、２２、２３、２４は、信号線（図１に示す信号線２１１、２３１など）によって磁気特性算出部４５に電気的に接続されている。第一実施形態では、二つの探針２１、２３は、磁束密度の一方の成分（図３に示す仮想線ＶＬ３方向の成分）を検出する。また、二つの探針２２、２４は、磁束密度の他方の成分（図３に示す仮想線ＶＬ１方向の成分）を検出する。

磁界センサ３０は、ホール素子とコイルとから構成されている。第一実施形態では、「磁界強度検出部」としてのホール素子３１、３３と「磁界強度検出部」としてのコイル３２、３４とから構成されている。

ホール素子３１、３３は、図２、３に示すように、基材１６の異なる表面にそれぞれ設けられている。
ホール素子３１は、図３に示すように、基材１６の仮想線ＶＬ１に平行な表面上の基板１６１に搭載されている。ホール素子３１には、ホール素子３１に電力を供給する電力供給線３１３、３１４、及び、基板１６１上に形成されている出力信号線３１１、３１２と電気的に接続している。電力供給線３１３、３１４は、ホール素子３１に対して磁性部材８の表面９に垂直な方向からホール素子３１に接続している。また、出力信号線３１１、３１２は、ホール素子３１に対して磁性部材８の表面９に平行な方向からホール素子３１に接続している。

ホール素子３１は、電力が供給されると、ホール素子３１が設けられている位置の磁界強度の一方の成分（図３に示す仮想線ＶＬ３方向の成分）を検出する。ホール素子３１は、検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を出力信号線３１１、３１２を介して磁界強度算出部４０に送信する。出力信号線３１１と出力信号線３１２とは、一部が重なるよう形成されている（図２に示す領域３１５）。

ホール素子３３は、図３に示すように、基材１６の仮想線ＶＬ３に平行な表面上の基板１６２に搭載されている。ホール素子３３には、ホール素子３３に電力を供給する電力供給線、及び、基板１６２上に形成されている出力信号線３３１、３３２と電気的に接続している。ホール素子３３の電力供給線は、ホール素子３３に対して磁性部材８の表面９に垂直な方向からホール素子３３に接続している。また、出力信号線３３１、３３２は、ホール素子３３に対して磁性部材８の表面９に平行な方向からホール素子３３に接続している。

ホール素子３３は、電力が供給されると、ホール素子３３が設けられている位置の磁界強度の他方の成分（図３に示す仮想線ＶＬ１方向の成分）を検出する。ホール素子３３は、検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を出力信号線３３１、３３２を介して磁界強度算出部４０に送信する。出力信号線３３１と出力信号線３３２とは、一部が重なるよう形成されている（図２に示す領域３３５）。

二つのコイル３２、３４は、ホール素子３１、３３に対し磁性部材８とは反対側にホール素子３１、３３に並ぶよう配置されている。
コイル３２は、ホール素子３１の磁性部材８とは反対側に一定の間隔を空けて設けられている出力信号線３１１、３１２の一部から形成されている（図２の二点鎖線３２）。コイル３２は、ホール素子３１に比べ磁性部材８から離れた位置の二点鎖線３２に囲まれた領域の磁界強度の一方の成分を検出し、当該検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を出力する。コイル３２が出力する磁界強度信号とホール素子３１が出力する磁界強度信号とは、出力信号線３１１、３１２によって磁界強度算出部４０に送信される。

コイル３４は、ホール素子３３の磁性部材８とは反対側に一定の間隔を空けて設けられている出力信号線３３１、３３２の一部から形成されている（図２の二点鎖線３４）。コイル３４は、ホール素子３３に比べ磁性部材８から離れた位置の二点鎖線３４に囲まれた領域の磁界強度の他方の成分を検出し、当該検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を出力する。コイル３４が出力する磁界強度信号とホール素子３３が出力する磁界強度信号とは、出力信号線３３１、３３２によって磁界強度算出部４０に送信される。

磁界強度算出部４０は、電源４１、信号処理部４２、演算部４３などから構成されている。電源４１は、ホール素子３１、３３と電気的に接続している。信号処理部４２は、入力される信号の位相が検知可能な、いわゆる、二位相型ロックインアンプであって、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２及び基準信号線４２０と電気的に接続している。演算部４３は、信号線４２１、４２２を介して信号処理部４２と電気的に接続している。磁界強度算出部４０は、ホール素子３１、３３、及び、コイル３２、３４が設けられている位置における磁界強度に基づいて磁性部材８内の磁界強度を算出する。磁界強度算出部４０の作用の詳細は後述する。

磁気特性算出部４５は、信号線４０１を介して磁界強度算出部４０と電気的に接続している。また、磁気特性算出部４５は、信号線２１１、２３１を介して磁束センサ２０と電気的に接続している。磁気特性算出部４５は、磁界強度算出部４０が出力する磁界強度信号及び磁束センサ２０が出力する磁束密度信号に基づいてヒステリシスループを作成し磁性部材８の磁気特性を算出する。

次に、磁気特性検出装置１の作用について、図４、５に基づいて説明する。

最初に、磁性部材８に所定値の外部磁場をかけ磁性部材８を磁化した後、当該外部磁場を取り除く。これにより、磁性部材８は、磁性部材８の磁気特性に応じて分極するため、磁性部材８内には磁界が形成される。
このとき、磁性部材８の表面９に当接している探針２１と探針２３、及び、探針２２と探針２４とには、磁性部材８内の磁束密度の変化によって誘起電圧が発生する。磁束センサ２０は、探針２１、２２、２３、２４に発生している誘起電圧を磁束密度信号として磁気特性算出部４５に出力する。

また、磁性部材８内に磁界が形成されているとき、磁界強度算出部４０の電源４１がホール素子３１、３３に電力を供給する。電力が供給されたホール素子３１、３３は、ホール素子３１、３３が設けられている位置の磁界強度を検出し、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２を介して当該磁界強度に応じた電気信号を磁界強度算出部４０の信号処理部４２に出力する。また、コイル３２、３４は、コイル３２、３４が設けられている位置の磁界強度を検出し、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２を介して当該磁界強度に応じた電気信号を磁界強度算出部４０の信号処理部４２に出力する。このとき、出力信号線３１１、３１２は、コイル３２が出力する磁界強度信号とホール素子３１が出力する磁界強度信号との合成信号を送信する。また、出力信号線３３１、３３２は、コイル３４が出力する磁界強度信号とホール素子３３が出力する磁界強度信号との合成信号を送信する。

信号処理部４２では、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２が送信する磁界強度信号からホール素子３１、３３及びコイル３２、３４のそれぞれが検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を分離する。ここでは、図４に基づいて、出力信号線３１１、３１２が送信するホール素子３１の磁界強度信号とコイル３２の磁界強度信号との合成信号を例にして、信号処理部４２における信号処理の方法を説明する。
図４に示すように、ホール素子３１の磁界強度信号とコイル３２の磁界強度信号との合成信号Ｓ１０が信号処理部４２に入力されると、信号処理部４２では、合成信号Ｓ１０に基準信号線４２０によって入力される基準信号を掛け合わせる。これにより、合成信号Ｓ１０からホール素子３１の磁界強度信号Ｓ１１とコイル３２の磁界強度信号Ｓ２１とを分離する。分離された二つの磁界強度信号Ｓ１１、Ｓ１２は、演算部４３に出力される。なお、図４に示す合成信号Ｓ１０、磁界強度信号Ｓ１１、Ｓ１２は、横軸に時間ｔを示し、縦軸に出力電圧Ｖｏｕｔを示している。

演算部４３では、信号処理部４２が出力する複数の磁界強度信号に基づいて磁性部材８内の磁界強度を算出する。ここでは、図４に示した二つの磁界強度信号Ｓ１１、Ｓ２１に基づいて磁性部材８内の磁界強度を算出する方法を図５に基づいて説明する。

図５は、分極した磁性部材８内の磁界強度と磁性部材８の深さ方向の位置との関係を示す特性図である。図５では、横軸に分極した磁性部材８近傍及び内部の磁界強度を示し、縦軸に磁性部材８の深さ方向の位置を示す。図５の横軸では、磁性部材８の表面９を０とし、プラスの方向は、磁性部材８の外部側に表面９から離れる方向を示し、マイナスの方向は、磁性部材８の内部側に表面９から離れる方向を示す。図５には、実際の磁界強度と磁性部材８の深さ方向との位置との関係を点線ＤＬ０で示す。磁性部材８内の磁界強度の真の値は、磁性部材８の表面９から磁性部材８の内部側の距離Ｌ０における磁界強度Ｍｓ０である。

信号処理部４２が出力するホール素子３１の磁界強度信号Ｓ１１及びコイル３２の磁界強度信号Ｓ２１は、磁性部材８の外部側に離れる方向において異なる位置、具体的には、ホール素子３１の中心Ｃ３１及びコイル３２の中心Ｃ３２の位置に対応する磁界強度となる（図２参照）。ホール素子３１の中心Ｃ３１は、図２に示すように、磁性部材８の表面９から距離Ｌ３１の距離にあることから、図５において、ホール素子３１が検出した磁界強度Ｍ３１は、距離Ｌ３１にプロットされる（図５中の点Ｐ３１）。同様に、コイル３２の中心Ｃ３２は、図２に示すように、磁性部材８の表面９から距離Ｌ３２の距離にあることから、図５において、コイル３２が検出した磁界強度Ｍ３２は、距離Ｌ３２にプロットされる（図５中の点Ｐ３２）。図５上にプロットした点Ｐ３１と点Ｐ３２とを結ぶ外挿線ＥＬ１に基づいて磁性部材８の表面９から磁性部材８の内部方向の距離Ｌ０における磁界強度Ｍｓ３を算出する。
演算部４３では、上述したような演算を行い、磁性部材８内の磁界強度の一方の成分である磁界強度Ｍｓ３を算出する。演算部４３では、ホール素子３３及びコイル３４においても同じように行い、磁性部材８内の磁界強度の一方の成分を算出する。演算部４３は、算出した磁界強度を磁気特性算出部４５に出力する。

磁気特性算出部４５は、磁性部材８にかける外部磁場の大きさを変更したときの探針２１、２２、２３、２４に発生している誘起電圧と演算部４３が出力する磁界強度との組み合わせに基づいてヒステリシスループを形成する。磁気特性算出部４５では、このヒステリシスループの大きさから磁性部材８の鉄損を求める。

（ａ）第一実施形態による磁気特性検出装置１は、磁界強度を検出するホール素子３１とコイル３２及びホール素子３３とコイル３４とが磁性部材８から離れる方向に並ぶよう設けられている。ホール素子３１及びコイル３２には、ホール素子３１の磁界強度信号Ｓ１１とコイル３２の磁界強度信号Ｓ２１とを送信する出力信号線３１１、３１２が電気的に接続している。また、ホール素子３３及びコイル３４には、ホール素子３３の磁界強度信号とコイル３４の磁界強度信号とを送信する出力信号線３３１、３３２が電気的に接続している。すなわち、第一実施形態による磁気特性検出装置１では、二つの磁界強度を検出可能な構成は出力信号線を共有しており、二つの磁界強度信号の合成信号を一組の出力信号線によって演算部４３に送信している。これにより、ホール素子及びコイルのそれぞれに出力信号線を設ける場合に比べ、出力信号線が形成される基板１６１、１６２の大きさを小さくすることができる。したがって、基板１６１の両側に位置する探針２１と探針２３との間の距離、及び、基板１６２の両側に位置する探針２２と探針２４との間に距離を短くすることができるため、磁束密度の空間分解能が向上し、磁性部材８の磁気特性の検出精度を向上することができる。

（ｂ）また、磁気特性検出装置１では、ホール素子３１の出力信号線３１１、３１２の一部がコイル３２を形成している。また、ホール素子３３の出力信号線３３１、３３２の一部がコイル３４を形成している。ホール素子の出力信号線の一部がコイルを形成する効果について、図５に基づいて、磁界強度を検出可能な構成として二つのホール素子を備えた磁気特性検出装置と比較しつつ説明する。

比較例の磁気特性検出装置では、ホール素子が磁性部材８から離れる方向に二つ並ぶよう設けられている。このため、ホール素子の大きさによっては、磁性部材８に近い側のホール素子の中心と磁性部材８から遠い側のホール素子の中心との間の距離が磁気特性検出装置１に比べ長くなる。具体的には、図５に示すように、比較例の磁気特性検出装置において、磁性部材８に近い側のホール素子の中心を磁気特性検出装置１が備えるホール素子３１の中心Ｃ３１と同じ位置とし、磁性部材８から遠い側のホール素子の中心から磁性部材８の表面９までの距離を距離Ｌ３２より長い距離Ｌ９２とすると、比較例におけるホール素子の中心間の距離（Ｌ９２−Ｌ３１）は、第一実施形態のホール素子３１の中心Ｃ３１とコイル３２の中心Ｃ３２との距離（Ｌ３２−Ｌ３１）に比べ長くなる。このため、比較例において磁性部材８に近い側のホール素子が検出する磁界強度がプロットされる点Ｐ３１と磁性部材８に遠い側のホール素子が検出する磁界強度がプロットされる点Ｐ９２とを結ぶ外挿線ＥＬ９から磁界強度Ｍｓ９が求められる。
一方、ホール素子３１の中心Ｃ３１とコイル３２の中心Ｃ３２との距離（Ｌ３２−Ｌ３１）が距離（Ｌ９２−Ｌ３１）に比べ短い磁気特性検出装置１では、外挿線ＥＬ３から磁界強度Ｍｓ９に比べ磁界強度Ｍｓ０に近い値の磁界強度Ｍｓ３を算出する。
第一実施形態では、ホール素子３１の出力信号線３１１、３１２、及び、ホール素子３３の出力信号線３３１、３３２の一部をコイル３２、３４とすることによって磁性部材８の外部側に離れる方向における磁界強度の空間分解能が比較的向上するため、磁界強度の真の値に近い磁界強度を算出することができる。これにより、磁性部材８の磁気特性の検出精度をさらに向上することができる。

（ｃ）磁気特性検出装置１では、磁界強度を検出可能な構成としてホール素子３１とコイル３２との組み合わせ、及び、ホール素子３３とコイル３４との組み合わせを備えている。磁気特性検出装置１では、ホール素子３１、３３が出力する磁界強度信号の出力位相とコイル３２、３４が出力する磁界強度信号の出力位相とは異なるため、入力される信号の位相が検知可能なロックインアンプを用いて合成信号から容易にホール素子３１、３３の磁界強度信号とコイル３２、３４の磁界強度信号とを分離することができる。これにより、磁気特性検出装置１の構成を簡素にすることができる。

（ｄ）また、磁気特性検出装置１は、磁界強度を検出可能な構成としてコイルを備えているため、コイルに電力を供給する線が不要となる。これにより、磁気特性検出装置１の構成をさらに簡素にすることができる。

（ｅ）また、磁気特性検出装置１では、磁界強度を検出可能な構成としてコイルを備えているため、ホール素子の数を少なくしつつ磁性部材８の外部側に離れる方向の複数の位置における磁界強度を検出することができる。したがって、磁気特性検出装置１の部品点数を低減し、製造コストを低減することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による磁気特性検出装置を図６、７に基づいて説明する。第二実施形態は、磁界強度算出部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態による磁気特性検出装置は、支持部１０、磁束センサ２０、磁界センサ３０、電力供給線３１３、３１４、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２、「第一算出部」としての磁界強度算出部５０、磁気特性算出部４５などを備える。

磁界強度算出部５０は、電源４１、信号処理部５２、演算部４３などから構成されている。信号処理部５２は、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２と電気的に接続している。磁界強度算出部５０は、ホール素子３１、３３及びコイル３２、３４の位置における磁界強度に基づいて磁性部材８内の磁界強度を算出する。磁界強度算出部５０は、信号線５２１、５２２を介して演算部４３と電気的に接続している。磁界強度算出部５０は、算出した磁性部材８内の磁界強度を演算部４３に出力する。

次に、第二実施形態による磁気特性検出装置の作用について、図６、７に基づいて説明する。

磁性部材８に外部磁場をかけ磁性部材８を磁化した後、当該外部磁場を取り除き磁性部材８内を分極する。このとき、第二実施形態による磁気特性検出装置では、電源４１がホール素子３１、３３への電力の供給のオンオフを繰り返し、ホール素子３１、３３に電力をパルス供給する。信号処理部５２では、電源４１がホール素子３１、３３への電力の供給を停止しているときのホール素子３１、３３及びコイル３２、３４が出力する磁界強度信号に対する処理と、電源４１がホール素子３１、３３へ電力を供給しているときのホール素子３１、３３及びコイル３２、３４が出力する磁界強度信号に対する処理とが異なる。

電源４１がホール素子３１への電力の供給を停止しているとき、ホール素子３１、３３には電力が供給されないため、ホール素子３１、３３から磁界強度信号は出力されない。これにより、信号処理部５２は、「第一工程」として、図６に示すように、出力信号線３１１、３１２によって送信される合成信号Ｓ２０１は、コイル３２が出力する磁界強度信号のみである。

また、電源４１がホール素子３１へ電力を供給しているとき、出力信号線３１１、３１２によって送信される合成信号Ｓ２０２は、ホール素子３１の磁界強度信号とコイル３２の磁界強度信号の合成信号である。そこで、信号処理部５２は、「第二工程」として、図７に示すように、信号処理部５２に入力される合成信号Ｓ２０２から電源４１がホール素子３１への電力の供給を停止しているときの磁界強度信号Ｓ２２１を差し引き、合成信号Ｓ２０２からホール素子３１の磁界強度信号Ｓ２１１を分離する。なお、電源４１のオンオフにおける信号処理部５２の信号処理は、ホール素子３３及びコイル３４の組み合わせにおいても同様である。
信号処理部５２は、ホール素子３１、３３の磁界強度信号、及び、コイル３２、３４の磁界強度信号を演算部４３に出力する。演算部４３では、第一実施形態と同じように、磁性部材８内の磁界強度を算出する。信号処理部５２は、算出した磁界強度を磁気特性算出部４５に出力する。

第二実施形態では、電源４１によるホール素子３１、３３への電力の供給を交互にオンオフすることによって信号処理部５２におけるホール素子が検出した磁界強度に応じた電気信号とコイルが検出した磁界強度に応じた電気信号とを分離する。これにより、基準信号を用いることなく一組の出力信号線によって出力された合成信号から二つの磁界強度信号を分離することができる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、磁気特性検出装置の製造コストをさらに低減することができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による磁気特性検出装置を図８に基づいて説明する。第三実施形態は、磁界強度算出部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態による磁気特性検出装置は、支持部１０、磁束センサ２０、磁界センサ３５、電力供給線３１３、３１４、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２、「第一算出部」としての磁界強度算出部６０、磁気特性算出部４５などを備える。

磁界センサ３５は、二つのホール素子３１、３３と二つの「磁界強度検出部」としてのコイル３７、３９とから構成されている。第三実施形態では、コイル３７は、基材１６の温度を検出可能な材料から形成されており、例えば、環境温度によって抵抗が変化する測温抵抗体として機能する。

磁界強度算出部６０は、電源４１、信号処理部４２、温度検出部６４、演算部６３などから構成されている。

温度検出部６４は、出力信号線３１１、３１２と電気的に接続している。すなわち、出力信号線３１１、３１２は、信号処理部４２及び温度検出部５４のそれぞれと電気的に接続している。温度検出部６４は、出力信号線３１１、３１２が送信する信号に基づいて、ホール素子３１及びコイル３７が搭載されている基板１６１の温度を検出する。温度検出部６４は、信号線６４１を介して基板１６１の温度に応じた信号を演算部６３に出力する（図９参照）。

演算部６３は、信号処理部４２及び温度検出部６４と電気的に接続している。演算部６３は、信号処理部４２が出力する複数の磁界強度信号及び温度検出部６４が出力する基板１６１の温度に応じた信号に基づいて磁性部材８内の磁界強度を算出する。

第三実施形態では、ホール素子３１と同じ温度となる基板１６１の温度をコイル３７によって検出する。これにより、基板１６１に搭載されているホール素子３１の温度特性を考慮してホール素子３１が設けられている位置における磁性部材８の磁界強度を算出することができる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、磁性部材８の磁気特性の検出精度をさらに向上することができる。

また、磁界強度を検出可能な構成とは別異に基材１６の温度を検出可能な構成を有する場合に比べ、基板１６１、１６２の体格を小さくすることができる。これにより、基板１６１の両側に位置する探針２１と探針２３との間の距離、及び、基板１６２の両側に位置する探針２２と探針２４との間に距離を第一実施形態と同じ程度とすることができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による磁気特性検出装置を図１０に基づいて説明する。第四実施形態は、磁界センサの構成が第二実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第四実施形態による磁気特性検出装置は、支持部１０、磁束センサ２０、磁界センサ７０、電力供給線３１３、３１４、７２３、７２４、出力信号線３１１、３１２、３３１、３３２、磁界強度算出部５０、磁気特性算出部４５などを備える。

磁界センサ７０は、複数のホール素子から構成されている。第四実施形態では、四つの「磁界強度検出部」としてのホール素子３１、３３、７２、７４から構成されている。
二つのホール素子７２、７４は、二つのホール素子３１、３３に対し磁性部材８から離れる方向にホール素子３１、３３に並ぶよう配置されている。

ホール素子７２は、基板１６１に搭載されている。ホール素子７２には、ホール素子７２に電力を供給する電力供給線７２３、７２４、及び、出力信号線３１１、３１２と電気的に接続している。ホール素子７２は、電力が供給されると、ホール素子７２が設けられている位置における磁界強度の一方の成分を検出する。ホール素子７２は、出力信号線３１１、３１２を介して検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を磁界強度算出部５０に送信する。

ホール素子７４は、基板１６２に搭載されている。ホール素子７４には、ホール素子７４に電力を供給する電力供給線、及び、出力信号線３３１、３３２と電気的に接続している。ホール素子７４は、電力が供給されると、ホール素子７４が設けられている位置における磁界強度の他方の成分を検出する。ホール素子７４は、出力信号線３３１、３３２を介して検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を磁界強度算出部５０に送信する。

次に、第四実施形態による磁気特性検出装置の作用について説明する。
磁性部材８に外部磁場をかけ磁性部材８を磁化した後、当該外部磁場を取り除き磁性部材８内を分極する。このとき、第四実施形態による磁気特性検出装置では、電源４１がホール素子３１に電力を供給する一方、ホール素子７２への電力の供給を停止する。これにより、信号処理部５２には、ホール素子３１の磁界強度信号のみが入力される。信号処理部５２では、出力信号線３１１、３１２が送信する信号をホール素子３１の磁界強度信号として演算部４３に出力する。

また、磁性部材８内を分極しているとき、第四実施形態による磁気特性検出装置では、電源４１がホール素子３１への電力の供給を停止する一方、ホール素子７２に電力を供給する。これにより、信号処理部５２には、ホール素子７２の磁界強度信号のみが入力される。信号処理部５２では、出力信号線３１１、３１２が送信する信号をホール素子７２の磁界強度信号として演算部４３に出力する。
演算部７３では、信号処理部５２が交互に送信する磁界強度信号に基づいて磁性部材８内の磁界強度を算出する。

第四実施形態では、ホール素子３１、７２が出力する二つの磁界強度信号が出力信号線３１１、３１２によって磁界強度算出部５０に送信可能となっている。電源４１による電力の供給を一組のホール素子内で切り替えることによって磁性部材８の外部側に離れる方向の複数の位置における磁界強度を検出することができる。したがって、二つのホール素子のそれぞれに出力信号線を設ける場合に比べ、出力信号線が形成される基板１６１、１６２の大きさを小さくすることができ、磁束密度の空間分解能が向上するため、磁性部材８の磁気特性の検出精度を向上することができる。

（他の実施形態）
第一〜三実施形態では、一組の磁界強度を検出可能な構成は、ホール素子とコイルとの組み合わせとした。磁気抵抗素子とコイルとの組み合わせであってもよい

上述の実施形態では、二つの磁界強度を検出可能な構成を組み合わせ磁界強度の一つの成分を複数の位置において検出するとした（例えば、第一実施形態において、ホール素子３１とコイル３２との組み合わせやホール素子３３とコイル３４との組み合わせなど）。磁界の一つの方向の成分に対して三つ以上の磁界強度を検出可能な構成を有してもよい。

第三実施形態では、コイルは、測温抵抗体として機能するとした。熱電対またはサーミスタ測温体として機能してもよい。

第三実施形態では、二つのコイルのうち一つが測温抵抗体として機能するとした。複数のコイルがある場合、少なくとも一つのコイルが測温抵抗体として機能すればよい。

第四実施形態では、二つのホール素子の組み合わせによって磁界強度の一つの方向の成分を検出するとした。しかしながら、磁界強度を検出可能な構成はこれに限定されない。二つの磁気抵抗素子の組み合わせであってもよいし、一つのホール素子と一つの磁気抵抗素子との組み合わせであってもよい。

上述の実施形態では、磁気特性検出装置は、磁束密度の一つの方向の成分に対して二つの探針を備えることから、磁束密度の二つの方向の成分を検出するために四つの探針を備えるとした。また、磁界強度の一つの方向の成分に対して二つの磁界強度を検出可能な構成を備えることから、磁界強度の二方向の成分を検出するために四つの磁界強度を検出可能な構成を備えるとした。しかしながら、探針及び磁界強度を検出可能な構成はこれに限定されない。磁束密度の一つの方向の成分のみを検出するため二つの探針のみを備えてもよい。また、磁界強度の一つの方向の成分のみを検出するため二つの磁界強度を検出可能な構成を備えてもよい。

上述の実施形態では、磁束密度検出部として複数の探針を備えるとした。しかしながら、磁束密度検出部の構成はこれに限定されない。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々の形態で実施可能である。

１、３ ・・・磁気特性検出装置
８ ・・・磁性部材
９ ・・・表面
２１、２２、２３、２４・・・探針（磁束密度検出部）
３１、３２、７２、７４・・・ホール素子（磁界強度検出部）
３３、３４、３７、３９・・・コイル（磁界強度検出部）
３１１、３１２、３３１、３３２・・・出力信号線
４０、５０、６０・・・磁界強度算出部（第一算出部）
４５ ・・・磁気特性算出部（第二算出部）
Ｓ１０、Ｓ２０１、Ｓ２０２・・・合成信号

Claims (5)

1. 磁性部材（８）の表面（９）に当接可能に設けられ、前記磁性部材内の磁束密度を検出し、検出した磁束密度に応じた磁束密度信号を出力する複数の磁束密度検出部（２１、２２、２３、２４）と、
   複数の前記磁束密度検出部の間に前記磁性部材の表面から離れる方向に並ぶよう設けられ、前記磁束密度検出部が当接可能な前記磁性部材の表面近傍の磁界強度を検出し、検出した磁界強度に応じた磁界強度信号を出力する複数の磁界強度検出部（３１、３２、３３、３４、３７、３９、７２、７４）と、
   複数の前記磁界強度検出部が出力する複数の磁界強度信号に基づいて前記磁性部材内の磁界強度を算出可能な第一算出部（４０、５０、６０）と、
   前記第一算出部及び前記磁束密度検出部と電気的に接続し、前記第一算出部が算出する前記磁性部材内の磁界強度及び前記磁束密度検出部が検出する前記磁性部材内の磁束密度に基づいて前記磁性部材の磁気特性を算出する第二算出部（４５）と、
   複数の前記磁界強度検出部のうち少なくとも二つ以上の磁界強度検出部と前記第一算出部とを電気的に接続し、前記少なくとも二つ以上の磁界強度検出部が出力する複数の磁界強度信号の合成信号（Ｓ１０、Ｓ２０１、Ｓ２０２）を前記第一算出部に送信する出力信号線（３１１、３１２、３３１、３３２）と、
   を備えることを特徴とする磁気特性検出装置。
2. 前記少なくとも二つ以上の磁界強度検出部は、磁界の変化に応じて誘起電圧が発生可能なコイル（３２、３４、３７、３９）を少なくとも一つ含み、かつ、ホール素子（３１、３３）または磁気抵抗素子を少なくとも一つ含み、
   前記出力信号線は、前記コイルと前記ホール素子または前記磁気抵抗素子とに電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の磁気特性検出装置。
3. 前記コイルは、前記ホール素子または前記磁気抵抗素子の近傍の温度を検出可能な材料から形成されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気特性検出装置。
4. 前記コイルは、測温抵抗体、熱電対、または、サーミスタ測温体のいずれか一つであることを特徴とする請求項３に記載の磁気特性検出装置。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の磁気特性検出装置を用いて前記磁性部材の磁気特性を検出する磁気特性検出方法であって、
   前記ホール素子または前記磁気抵抗素子への電力の供給を停止し、前記出力信号線が送信する合成信号を前記コイルが検出する磁界強度に応じた磁界強度信号とする第一工程と、
   前記ホール素子または前記磁気抵抗素子に電力を供給し、前記出力信号線が送信する合成信号から前記ホール素子または前記磁気抵抗素子が検出する磁界強度に応じた磁界強度信号を分離する第二工程と、
   を含むことを特徴とする磁気特性検出方法。

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