JP7052261B2 - 磁束密度検出コイルおよび磁気特性測定器 - Google Patents
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Description
特許文献1には、磁束密度検出コイルの内側に空隙補償コイルを配置することが記載されている。特許文献1によると、このようにすることによって、空隙補償コイルの効果を常に一定なものとすることができるとしている。
また、特許文献2には、磁界の強さを検出する磁界検出コイル(いわゆるHコイル)に誘起される誘導起電力と、磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力とを用いた演算を行うことによって、空隙補償を行うことが記載されている。
また、特許文献2に記載の技術では、磁界の強さを検出する磁界検出コイル(いわゆるHコイル)を必須とする。従って、励磁電流法等、Hコイルを必要としない測定法には適用することができない。また、演算処理が必要になるため、回路が複雑になる。
まず、第1の実施形態を説明する。第1~第4の実施形態では、磁束密度検出コイルを単板試験器に適用する場合を例に挙げて説明する。
図1は、単板試験器の概略構成の一例を示す斜視図である。図1(a)は、縦形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図1(b)は、縦形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図1(c)は、横形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図1(d)は、横形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。
図2において、コイル群100は、励磁コイル110と、第1巻線枠121および第2巻線枠122を有する巻線枠120と、磁束密度検出コイル130と、を有する。
第1巻線枠121および第2巻線枠122は、それらの位置が変化しないように固定される。例えば、第1巻線枠121および第2巻線枠122は、巻線枠120の両端に配置される鍔状の部分(図1(a)~図1(d)において符号120を指している部分)と一体となるように構成される。
図3において、磁束密度検出コイル130は、複数の磁束密度検出用コイル部131a~131cと、複数の空隙補償用コイル部132a~132cとを有する。尚、表記および説明の都合上、図3では、磁束密度検出用コイル部131a~131cを構成するループと、空隙補償用コイル部132a~132cを構成するループを、それぞれ、コイル群100の高さ方向(Z軸方向)の長さが長いループとして表記している。また、図3に示す例では、表記および説明の都合上、磁束密度検出用コイル部の数と空隙補償用コイル部の数が、それぞれ3つである場合を例に挙げて示す。しかしながら、磁束密度検出用コイル部の数と空隙補償用コイル部の数は、「3」に限定されない。また、非特許文献1と同様に、単板試験器の二次コイルとして機能する磁束密度検出用コイル部131を構成するループの総巻回数は、測定機器の特性に合わせて設定することができるが、例えば、20回以上にすることができる。
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、磁束密度検出用コイル部131を構成するループの面積と空隙補償用コイル部132を構成するループの面積とが同じになるようにすると共に、磁束密度検出用コイル部131および空隙補償用コイル部132の各組において、磁束密度検出用コイル部131および空隙補償用コイル部132を構成するループの巻回数を「1」とする場合を例に挙げて説明した。試験片Sがない状態で磁束密度検出コイル130に誘起される誘導起電力が略「0(ゼロ)」になるようにすることができれば、必ずしもこのようにする必要はない。本実施形態では、磁束密度検出用コイル部を構成するループの面積と空隙補償用コイル部を構成するループの面積および巻回数を異ならせる場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの面積および巻回数を異ならせることによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1~図3に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図1および図4において、コイル群100は、励磁コイル110と、第1巻線枠421および第2巻線枠422を有する巻線枠120と、磁束密度検出コイル430と、を有する。
まず、磁束密度検出用コイル部431は、図2および図3に示した磁束密度検出用コイル部131と同じである。
次に、第3の実施形態を説明する。本実施形態では、第1の実施形態に対し、磁界の強さを検出する磁界検出コイル(Hコイル)を追加する場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態は、第1の実施形態に対し磁界検出コイルを追加することによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1~図3に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図1および図6において、コイル群100は、励磁コイル110と、第1巻線枠121および第2巻線枠122を有する巻線枠120と、磁束密度検出コイル130と、磁界検出コイル610とを有する。
尚、第2の実施形態で説明した第2巻線枠422の内部に磁界検出コイル610を配置するスペースがある場合には、第2巻線枠422の内部に磁界検出コイル610を配置することもできる。
次に、第4の実施形態を説明する。第2の実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部432を構成する巻回数が2回の各ループの軸(軸434)が一致する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部を構成する巻回数が複数回のループの軸の位置を異ならせる場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と、第2の実施形態とは、空隙補償用コイル部を構成する巻回数が2回のループの軸が相互に異なる位置に存在するようにするための構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第2の実施形態と同一の部分については、図1~図5に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図1および図7において、コイル群100は、励磁コイル110と、第1巻線枠721および第2巻線枠722、723を有する巻線枠120と、磁束密度検出コイル730と、支持台740と、を有する。
一方、第2巻線枠722、723の内部には何も配置されない。
図5に示したように、第2の実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部732を構成する巻回数が2回のループを同軸となるように巻き回す。これに対し、本実施形態では、各組において、空隙補償用コイル部732を構成する巻回数が2回のループは同軸にならず、磁束密度検出用コイル部731の両側に位置する。図8において、磁束密度検出用コイル部731の軸は、軸733である。一方、空隙補償用コイル部732の軸は、軸734a、734bであり、2つある。
次に、第5の実施形態について説明する。第1~第4の実施形態では、磁気測定器が単板試験器である場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、磁気測定器がエプスタイン試験器である場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と第1~第4の実施形態とは、磁気測定器が異なることによる構成が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1~第4の実施形態と同一の部分については、図1~図8に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図9において、エプスタイン試験器は、4個のコイル群900a~900dを備え、これらのコイル群900a~900dの内部に、試験片Sが挿入される。試験片Sは、平面形状が長方形の薄板状の磁性材料からなり、その端部が一枚ずつ交互に重なり合うようにして、エプスタイン試験器の高さ方向(Z軸方向)に積み重ねられ、正方形に組まれる。図9では、試験片Sの領域のうち、エプスタイン試験器から露出している領域のみを示す。
図10において、コイル群900aは、励磁コイル910と、第1巻線枠921および第2巻線枠922を有する巻線枠920と、磁束密度検出コイル930と、磁界検出コイル940と、を有する。
第1巻線枠921および第2巻線枠922は、それらの位置が変化しないように固定される。例えば、第1巻線枠921および第2巻線枠922は、巻線枠920の両端に配置される鍔状の部分(図9において符号920を指している部分)と一体となるように構成される。
磁束密度検出用コイル部931を構成するループの巻回数は「1」であり、空隙補償用コイル部932を構成するループの巻回数は「2」である。空隙補償用コイル部932を構成するループの面積は、磁束密度検出用コイル部931を構成するループの面積の1/2である。従って、第2の実施形態の磁束密度検出コイル430と同様に、本実施形態の磁束密度検出コイル930においても、試験片Sがない状態では、各組において、磁束密度検出用コイル部931および空隙補償用コイル部932に電流が流れることにより発生する磁束がキャンセルされ、磁束密度検出コイル930に誘起される誘導起電力が略「0(ゼロ)」(好ましくは「0(ゼロ)」)となる。
また、エプスタイン試験器の二次コイルとして機能する磁束密度検出用コイル部931を構成するループの総巻回数は、例えば、200回以上にすることができる。例えば、非特許文献2に記載のように、1つのコイル群に含まれる(全ての)磁束密度検出用コイル部931を構成するループの総巻回数は、例えば、非特許文献2に記載のように175回とすることができる。
また、空隙補償用コイル部932の上に磁束密度検出用コイル部931を配置することで、コイル群900a~900dの高さ方向(Z軸方向)の中心の位置に近い位置(好ましくは等しい位置)に、コイル群900a~900dの高さ方向(Z軸方向)における試験片Sの中心の位置を合わせることが容易に実現することができる。
以上の種々の実施形態の説明から明らかなように、試験片Sがない状態で磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力が略「0(ゼロ)」(好ましくは「0(ゼロ)」)になるようにすることができれば、磁束密度検出用コイル部および空隙補償用コイル部を構成するループの形状、巻回数、面積、および位置は特に限定されない。これらを調整することにより、試験片Sがない状態で磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力が略「0(ゼロ)」になるようにすることができるからである。
Claims (12)
- 磁性材料の試験片を取り巻くように巻き回され、励磁された当該試験片の内部の磁束密度を検出するための磁束密度検出コイルであって、
磁束密度検出用コイル部と空隙補償用コイル部との組を一組として、当該組が複数あり、
前記磁束密度検出用コイル部は、金属体を用いて形成されるループとして、巻回数が1以上のループを有し、
前記空隙補償用コイル部は、金属体を用いて形成されるループとして、巻回数が1以上のループを有し、
前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの内部に、前記試験片が置かれ、
同一の前記組における前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルに電流が流れた際に、当該磁束密度検出用コイル部から発生する磁束と、当該空隙補償用コイル部から発生する磁束とが相互に弱め合うように、相互に接続され、
前記複数の組は、前記磁束密度検出コイルに電流が流れた際に、全ての前記磁束密度検出用コイル部から発生する磁束が相互に強め合い、且つ、全ての前記空隙補償用コイル部から発生する磁束が相互に強め合うように、相互に接続され、
前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの軸の方向に沿って見た場合に、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループは、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの、少なくとも前記試験片が置かれている領域と重ならず、
同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数と、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数との少なくとも何れか一方の巻回数は、2以上であることを特徴とする磁束密度検出コイル。 - 前記磁束密度検出用コイル部の全てと前記空隙補償用コイル部の全ては、1つの金属体を用いて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁束密度検出コイル。
- 同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数よりも多く、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの面積は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの面積よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の磁束密度検出コイル。
- 同一の前記組において、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの巻回数は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの巻回数のn倍であり、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの面積は、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループの面積の1/n倍であり、
nは、2以上の整数であることを特徴とする請求項3に記載の磁束密度検出コイル。 - 前記磁束密度検出用コイル部と前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルを含む磁気特性測定器が置かれる面に垂直な方向に並べられることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の磁束密度検出コイル。
- 前記磁束密度検出用コイル部と前記空隙補償用コイル部は、前記磁束密度検出コイルを含む磁気特性測定器が置かれる面に垂直な方向と、前記磁束密度検出コイルおよび前記空隙補償用コイル部のコイル長さの方向とに垂直な方向に並べられることを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載の磁束密度検出コイル。
- 前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの軸の方向に沿って見た場合に、前記磁束密度検出用コイル部を構成する前記ループと、前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループとの全ての領域が重ならないことを特徴とする請求項1~6の何れか1項に記載の磁束密度検出コイル。
- 前記試験片がない状態で前記磁束密度検出コイルに誘起される誘導起電力は略0(ゼロ)であることを特徴とする請求項1~7の何れか1項に記載の磁束密度検出コイル。
- 請求項1~8の何れか1項に記載の磁束密度検出コイルを有することを特徴とする磁気特性測定器。
- 前記空隙補償用コイル部を構成する前記ループの内部に、前記試験片が励磁されることにより当該試験片の内部に生じる磁界の強さを検出するための磁界検出コイルを更に有することを特徴とする請求項9に記載の磁気特性測定器。
- 前記磁気特性測定器は、単板試験器、エプスタイン試験器、または透磁率計であることを特徴とする請求項9または10に記載の磁気特性測定器。
- 電磁石を更に有し、
前記磁束密度検出コイルは、前記電磁石により発生する磁束が前記磁束密度検出用コイル部および前記空隙補償用コイル部の内部を貫く位置に配置されることを特徴とする請求項9または10に記載の磁気特性測定器。
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