JPH08190999A - 多極磁場測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁石の磁場中心と磁極間ギャップの幾何学
的中心との関係を容易に測定し、測定精度が高く、且
つ、安価に製作する。 【構成】 被測定用電磁石（図示しない）をＸ，Ｙ，Ｚ
方向に回動すると共に、水平・垂直方向移動可能な駆動
台上に取り付け、その電磁石内に回転コイル１を挿入
し、コイル駆動部２０により回転コイル１を回転し、電
磁石から発生する磁場を測定する。この測定に先だって
駆動台１８上に電磁石を装着する前に、駆動台１８に設
置した図示しない回転軸測定装置の変位センサで、予め
回転コイル１の中心軸の幾何学的ずれを求めておき、こ
のずれと上記電磁石装着時に求めた磁場中心とから、電
磁石の磁場中心と磁極間ギャップの幾何学的中心とのず
れを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、荷電粒子加速器等に
使用される電磁石の磁場測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放射光実験施設等の加速器では、低エミ
ッタンス化、高輝度化を実現する上で、多極電磁石の磁
極間ギャップの幾何学的中心と磁場中心のずれがどの程
度であるか磁場測定により見積もる必要があり、磁場の
強度のみならず磁場中心も測定可能な磁場測定装置が用
いられるようになってきた。

【０００３】図１３は例えばオランダ国DANFYSIK社カタ
ログMULTIPOLE MAGNET MEASUERMENTSYSTEM MODEL 692に
記載された従来の多極磁場測定装置の側面図である。図
１３において、１は回転コイル、２ａ、２ｂは軸受、３
はＤＣモーター、４はロータリーエンコーダー、５ａ、
５ｂはフレキシブルカップリング、６は電磁石架台、７
ａ、７ｂは駆動装置、８はレーザー、９ａ、９ｂはフォ
トディテクター、１０ａ、１０ｂはフォトディテクター
支持台。１１はレーザー支持台、１２はベース架台、１
３は被測定用電磁石である。

【０００４】図１４は被測定用電磁石１３の構造を示す
もので、この図では４極の電磁石の場合を示している。
図１５は従来の多極磁場測定装置の回転コイルの構造を
示す斜視図である。図１５において、１４ａ，１４ｂは
巻枠で、ピックアップコイル１５を両側から挟んで保持
し、円周方向の４箇所の溝を用い固定用バンド（図示せ
ず）で固定する。１６は信号取り出しリード、１７ａ，
１７ｂは黄銅等の非磁性金属のチャッキングカラーで、
巻枠１４ａ，１４ｂの両端部を保持する。図１６はピッ
クアップコイル１５の巻回状態を示す斜視図、図１７は
測定動作のフローチャートである。

【０００５】次に動作について図１７のフローチャート
と共に説明する。多極磁場測定装置は、図１３に示すよ
うに、電磁石架台６に固定された被測定用電磁石１３は
駆動装置７ａ、７ｂにより水平および垂直方向の平行移
動と直交する３軸周りの回転が可能になっている。

【０００６】被測定用電磁石１３の磁極間ギャップの幾
何学的中心を軸受２ａ、２ｂがなす回転軸Ａと概略一致
させるように被測定用電磁石１３を駆動台１８上に取り
付ける（ステップＳ１）。

【０００７】ＤＣモーター３を取り外して、回転コイル
１を軸受から被測定電磁石１３の磁極間ギャップに挿
入、回転コイル１をフレキシブルカップリング５ｂでロ
ータリーエンコーダー４と固定し、再びＤＣモーター３
を取り付けて同様にフレキシブルカップリング５ａで回
転コイルと固定する。（ステップＳ２）

【０００８】この状態で、被測定電磁石１３を励磁し、
ＤＣモーター３により回転コイルを回転させると、図１
５に示すピックアップコイル１５が磁場をよぎり信号取
り出しリード１６に電圧が誘起される。この誘起電圧を
測定し、この誘起電圧をロータリーエンコーダー４の検
出した角度で積分し、周波数解析等を行うことにより、
磁場の多極成分の強度や磁場の中心位置を求める（ステ
ップＳ３）。

【０００９】さらに、図１３に示す回転コイルの回転軸
と平行な軸Ｂ上に支持台１０ａ、１０ｂで設置されたフ
ォトディテクター９ａ、９ｂを用いて、支持台１１に設
置したレーザー８のビーム軸をＢ軸上におき、回転コイ
ルの信号出力の周波数解析の結果を見ながら、駆動装置
７ａ，７ｂを用いて回転コイル１の回転軸と磁場の中心
軸が一致するまで移動させる（ステップＳ４）。

【００１０】最後に、Ｂ軸上に合わせたレーザービーム
を使って、被測定用電磁石１３上に設置されたフォトデ
ィテクターと回転コイル１の回転軸との相対位置関係を
測定し、磁極間ギャップの幾何学的中心と磁場中心のず
れを求める（ステップＳ５）。

【００１１】なお、この例では上記の機器は共通のベー
ス架台１２上に設置されているが、電磁石の架台や駆動
装置は別置きされている場合もある。

【００１２】また、図１５に示すように、回転コイル
は、中実の絶縁物の丸棒を分割、溝加工等をして巻枠１
４ａ、１４ｂとし、溝に沿わせてピックアップコイルを
巻線し取り付けた後、円柱に組み立て、主として金属で
できたチャッキングカラー１７ａ、１７ｂを取り付けて
いる。回転コイルを多極磁場測定装置に組み込む際は、
チャッキングカラー部を軸受に取り付け、回転を支える
ようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の多極磁場測定装
置は以上のように構成されているので、回転コイルの回
転軸と平行な軸を示すフォトディテクター等の基準を、
測定装置上にあらかじめ高精度に配置しておく必要があ
り、フォトディテクターを設置する支持台等を高精度に
加工、設置しなければならない。また、回転コイルの回
転軸を決定するために軸受部に取り付ける計測用の治工
具が必要となる。さらに、それで求めた回転軸は軸受部
あるいは計測用治工具の回転中心であって、回転コイル
のたわみ等を含めた実際の回転中心とは正確に一致しな
い等の問題点があった。

【００１４】また、従来の多極磁場測定装置の回転コイ
ルは、中実の絶縁物の丸棒を分割、棒加工等をして巻枠
としているので、ピックアップコイルの位置精度は巻枠
である丸棒および溝の加工精度で決定され、この機械加
工に多大な労力を要していた。また、自重によるたわみ
が大きい等の強度上の問題があった。

【００１５】この発明は、上記課題を解消するためにな
されたもので、回転コイルの回転軸あるいはこれと一致
する磁場中心と電磁石の磁極間ギャップの幾何学的中心
の関係を容易に測定でき、測定精度が高く、安価に製作
できる多極磁場測定装置を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

（１）この発明に係る多極磁場測定装置は、多極磁場を
発生する被測定用電磁石の磁場中で回転し、その発生電
圧を出力する巻線を内蔵した円柱状の回転コイルと、こ
の回転コイルの両端部を着脱自在に軸受部で把持して回
転させる回転装置と、上記回転コイルの回転に応じて回
転角度位置信号を出力する角度位置検出手段と、上記回
転コイルからの出力信号と上記回転角度位置信号から上
記電磁石の磁場中心を予測する磁場中心予測手段と、こ
の予測結果に基づいて上記電磁石の磁場中心と回転コイ
ルの中心とを一致させるように上記電磁石と上記回転コ
イルとの相対位置関係を変化させる駆動装置と、回転コ
イルの中心軸と予め設定したアライメント基準との位置
の変位を導出する位置変位導出手段とを備え、上記駆動
装置により上記電磁石の磁場中心と上記回転コイルの中
心とを一致させた結果の位置情報、および上記位置変位
導出手段で求めた位置変位とから上記電磁石の幾何学的
中心と磁場中心とのずれを求めるようにしたものであ
る。

【００１７】（２）また、位置変位導出手段は、回転コ
イルを回転して回転位置に対する変位量を求め、この位
置の変位量と予め設定したアライメント基準とから、回
転コイルの中心軸と予め設定したアライメント基準との
位置の変位を導出する手段としたものである。

【００１８】（３）また、回転コイルは、外筒と、この
外筒と同心円筒で、上記外筒の両端部を保持すると共
に、回転装置に把持されるチャッキングカラーと、上記
外筒内に配設された巻枠と、この巻枠に保持され上記外
筒の中心軸に対して対称且つ平行に巻かれた巻線と、上
記外筒に設けられ上記巻線と巻枠とを上記外筒の径方向
に移動自在に支持して位置調整を行う位置調整手段と、
上記外筒に設けられ外部から巻枠位置を測定可能とする
測定用孔で構成したものである。

【００１９】（４）また、外筒の筒表面近傍の磁場を検
出する別の巻線を追加したものである。

【００２０】（５）また、回転装置は、回転コイルを駆
動する駆動源を駆動モータとし、この駆動モータを上記
回転コイルの回転軸から外れた位置に配設すると共に、
上記駆動モータから動力伝達手段を介して上記回転コイ
ルを駆動し、且つ、上記回転コイルが回転軸方向に挿脱
自在となるよう構成したものである。 （６）また、回転コイルを把持する回転装置の把持機構
は、回転装置の軸受側から回動自在に保持され、且つ、
その内側に回転軸方向のテーパを設けると共に、回転コ
イルが挿入される回転軸と、この回転軸のテーパに対向
するテーパを設けた回転コイル把持用のテーパスプリン
グコレットと、このテーパスプリングコレットを回転軸
方向に押圧して締め付け上記回転コイルを把持する押圧
手段で構成したものである。

【００２１】（７）また、回転コイルを把持する回転装
置の把持機構は、上記回転装置の軸受側から回動自在に
保持され、且つ、その内側に回転コイルが挿入される回
転軸と、この回転軸と共に回動すると共に軸方向に摺動
し、且つ、その内側に回転軸方向のテーパを設けたスラ
ストスリーブと、このスラストスリーブのテーパと対向
するテーパを設け、且つ、回転軸方向の移動を規制され
た上記回転コイル把持用の逆テーパスプリングコレット
と、上記スラストスリーブを回転軸方向に押圧すること
により上記逆テーパスプリングコレットを締め付けて上
記回転コイルを把持する押圧手段とで構成したものであ
る。

【００２２】

【作用】

（１）この発明の多極磁場測定装置は、回転コイルを電
磁石の磁場中で回転し、その発生電圧と回転角度の位置
信号から電磁石の磁場中心を予測し、この予測結果に基
づいて上記電磁石の磁場中心と回転コイルの中心とを一
致させるように上記電磁石と上記回転コイルとの相対位
置関係を駆動装置で変化させ、一方、回転コイルの中心
軸と予め設定したアライメント基準との位置の変位を導
出しておき、上記駆動装置により上記電磁石の磁場中心
と上記回転コイルの中心とを一致させた結果の位置情
報、および上記位置変位導出手段で求めた位置変位とか
ら上記電磁石の幾何学的中心と磁場中心とのずれを求め
る。

【００２３】（２）また、位置変位導出手段は、回転コ
イルを回転して回転位置に対する変位量を求め、この位
置の変位量と予め設定したアライメント基準とから、回
転コイルの中心軸と予め設定したアライメント基準との
位置の変位を導出する。

【００２４】（３）また、回転コイルは、外筒の両端部
をチャッキングカラーで保持し、外筒の中心軸に対して
対称且つ平行に巻かれた巻線と、この巻線を保持する巻
枠とを位置調整手段で外筒の径方向に移動自在に支持し
て位置調整を行い、その巻枠位置を測定用孔を利用して
測定する。

【００２５】（４）また、巻線は、外筒の筒表面近傍の
磁場を検出する別の巻線を追加し、この巻線からも磁場
に対応した誘起電圧を発生する。

【００２６】（５）また、回転装置は、回転コイルを駆
動する駆動モータを、回転コイルの回転軸から外れた位
置に配設し、回転コイルが回転軸方向に挿脱自在となる
よう構成する。 （６）また、回転コイルを把持する回転装置の把持機構
は、テーパスプリングコレットを回転軸方向に押圧して
回転コイルを把持する。

【００２７】（７）また、回転コイルを把持する回転装
置の把持機構は、スラストスリーブを回転軸方向に押圧
して逆テーパスプリングコレットで回転コイルを把持す
る。

【００２８】

【実施例】

実施例１．この発明の実施例１を図に基づいて説明す
る。図１は多極磁場測定装置の本体を示す斜視図、図２
は左記本体に取り付けられた回転軸測定装置を示す側面
図、図３は回転軸測定装置の変位センサ駆動部を示す斜
視図、図４、図５は測定動作のフローチャートである。

【００２９】図において、１、４、１２は従来例と同様
でありその説明は省略する。１８は電磁石架台とその駆
動装置からなる駆動台、１９は電磁石固定用レバー、２
０は軸受および駆動装置からなるコイル回転駆動部、２
１は軸受およびロータリーエンコーダーからなるコイル
信号取り出し部、２２ａ、２２ｂはアライメント位置基
準台、２３は変位センサ駆動部、２４ａ、２４ｂは変位
センサで、例えば、市販されている渦電流式変位センサ
では１μｍの変位を１ｍＶの出力電圧で検出することが
てきる。２５は測定架台、２６は回転円筒、２７はリニ
アガイドレール、２８は測定位置基準台、２９は測定リ
ングである。

【００３０】次に動作について図４、図５のフローチャ
ートと共に説明する。駆動台１８上に、リニアガイドレ
ール２７を有する測定架台２５を設置し、その上に変位
センサ駆動部２３を設置する。測定位置基準台２８を取
り付け、回転円筒２６に変位センサ２４ａ、２４ｂを取
り付ける。この変位センサ駆動部２３は図２のように、
駆動台１８によって水平および垂直方向に移動させるこ
とができ、また、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に回動することができ
る。更に、リニアガイドレール２７上を移動させること
ができる。

【００３１】変位センサ駆動部２３には、変位センサ２
４ａ、２４ｂを取り付けた回転円筒２６があり、変位セ
ンサ２４ａ、２４ｂが回転コイル１の周りを回動してそ
の変位を測定する。なお、図２の変位センサ駆動部２３
の右側にある目盛りは変位センサ２４ａ、２４ｂの回転
角を読み取る目盛りである。

【００３２】測定位置基準台２８は変位センサ駆動部２
３上に取り付けられ、回転円筒２６の回転軸Ｃ（図３に
図示）と位置関係が３次元測定器等により正確に測定さ
れる。そして、測定架台２５とこの測定架台２５上の各
機器で、回転軸駆動装置を構成し、電磁石固定用レバー
１９で固定される（ステップＴ１）。

【００３３】次に回転コイル１をコイル回転駆動部２０
の側から挿入し、回転円筒２６の中を通して、コイル信
号取り出し部２１まで挿入して固定する（ステップＴ
２）。

【００３４】回転コイル１を回転させて回転円筒２６の
両側に配置した変位センサ２４ａ、２４ｂで回転コイル
１の変位量のふれを測定する。これを変位センサ２４
ａ、２４ｂ、の測定位置、例えば、上下左右を変えて測
定すると、回転円筒２６の回転軸に対して、回転コイル
の実際の回転軸の位置関係が測定できる。さらに、この
変位センサ駆動部２３は、リニアガイドレール２７上を
スライドして、回転コイル１軸上の任意の位置で上記測
定をする（ステップＴ３）。

【００３５】最後に前記測定位置基準台２８と多極磁場
測定装置の本体に取り付けられたアライメント位置基準
台２２ａ、２２ｂとの位置関係をレーザ等の光学系測定
装置で測定することにより、回転コイルの任意の位置で
実際の回転軸とアライメント基準との位置関係を決定す
る（ステップＴ４）。

【００３６】以上の測定が終わると、回転コイル１を取
り除いてから回転軸駆動装置を取り外し、被測定用電磁
石１３を駆動台１８上に取り付け、回転コイル１を挿入
する（ステップＴ５，Ｔ６）。

【００３７】被測定電磁石１３を励磁して周期的に変化
する磁場を磁極間隙内で生成し、この磁場内で回転コイ
ル１を回転して誘起電圧を出力すると共に、ロータリー
エンコーダー４から角度位置信号を出力し、この両出力
を用いて周波数解析して、磁場の多極成分の強度および
磁場の中心位置を求める。なお、上記の回転軸駆動装置
を設置し、変位センサ２４ａ、２４ｂでの測定は、同じ
回転コイルを用いる場合は１回行えばよく、被測定用電
磁石１３が種々変わっても再度行う必要はない。

【００３８】次に、周波数解析して電磁石の磁場中心を
予測した結果を見ながら、駆動台１８を用いて回転コイ
ル１の回転軸と磁場の中心軸が一致するまで移動させる
（ステップＴ７）。

【００３９】ステップＴ４で求めたアライメント基準に
対する回転コイル１の位置の変位量と、上記ステップＴ
７で求めた磁場の中心位置とから、上記電磁石の幾何学
的中心と磁場中心とのずれを求める（ステップＴ８）。

【００４０】従って、磁気中心は容易に且つ正確に求め
られ、この中心位置をマーキングすれば他の場所へ電磁
石を移動しても容易に磁気中心を確認することができ
る。なお、磁気中心は通常空間に位置しており、その位
置にマーキングすることができないので、空間にある磁
気中心を、例えば図１４の上部に示す機械的に測定可能
な位置に置き換えてマーキングしておく。

【００４１】なお、変位センサに渦電流方式のセンサを
採用する場合は、渦電流を生じるための金属リングが必
要になり、図１に示すように精度よく円に加工された金
属製の測定リング２９を回転コイル１に取り付ける。こ
のようにすると更に精度の向上が期待できる。

【００４２】以上のように、従来のような軸受の回転軸
と位置基準台が決められた位置関係になるように、正確
に調整あるいは測定しておく必要がなく、軸受の回転軸
ではなく回転コイルの実際の回転中心を任意の位置で測
定できることができ、また、多極磁場測定装置本体に取
り付けられたアライメント位置基準台の加工、組立の精
度は軽減されるので、多極磁場測定装置本体の製作性が
向上し、測定精度も向上する効果がある。

【００４３】また、従来は軸受の回転中心がなす軸が回
転コイルの回転軸と一致すると仮定していたのに対し、
この発明では回転コイルのたわみなどによる変形も含め
て実際の回転コイルの回転軸即ち磁気中心軸が求められ
る。

【００４４】実施例２．この発明の実施例２を図に基づ
いて説明する。図６は多極磁場測定装置の回転コイルを
示す斜視図である。

【００４５】図において、ピックアップコイル１５、信
号取り出しリード１６、チャッキングカラー１７は従来
例と同様でありその説明は省略する。３０は外筒で、材
質はガラスエポシキ、アルミナエポシキ等が用いられ
る。３１は測定用孔、３２はコイル巻枠で、図示してい
ないがピックアップコイル１５が巻かれる溝が回転中心
軸と平行に設けられており、また、その材質はガラスエ
ポシキ等が用いられる。３３は調整ボルトである。

【００４６】調整ボルト３３による位置調整機構を図７
に示す。外筒３０のそれぞれ３箇所（図示例では計６箇
所）に設けたネジ孔に、調整ボルト３３をねじ込みコイ
ル巻枠３２を移動する。

【００４７】次に製作手順について説明する。外筒３０
に取り付けたチャッキングカラー１７は、回転時の偏心
がないように両側ともに同軸度良く加工しておき、ピッ
クアップコイル１５は精度よく加工されたコイル巻枠３
２に巻き付けて外筒に組み込む。

【００４８】ピックアップコイル１５の位置を正確に位
置決めするために、コイル巻枠３２を同軸度良く加工さ
れた両端のチャッキングカラーを基準にして、外筒に取
り付けた調整ボルト３３を用い測定用孔３１を利用して
測定しながら調整し固定する。なお、コイル巻枠位置の
測定は例えば、水平な定盤上でチャッキングカラー１７
をＶブロック等で支え、外筒３０に設けた測定用孔３１
よりハイトゲージやダイヤルゲージ（図示なし）等を使
用して測定すればよい。

【００４９】このようにすれば、外筒３０に取り付けら
れたチャッキングカラー１７およびコイル巻枠３２は各
々単品で加工でき、加工が容易かつ高精度にできる。ま
た、円筒（外筒）と薄い板（巻枠）で回転コイルを構成
したので、材料力学的にみて外筒と同じ外形の中実の丸
棒に較べて自重によるたわみが小さい特徴がある。例え
ば、従来のものがφ７５ｍｍ×２ｍで約１８ｋｇ有った
ものが、この発明の実施例のものは、約３〜４分の１に
軽減することができる。

【００５０】また、コイルの外形とピックアップコイル
の位置を任意に調整できるので、巻枠の溝加工と円筒の
外周加工を別々に行え、製作性が向上し、組立精度が向
上する効果がある。

【００５１】実施例３．この発明の実施例３を図に基づ
いて説明する。図８は多極磁場測定装置の回転コイルを
示す斜視図である。

【００５２】図において、１５、１６、１７は従来例
と、３０、３１、３２、３３は実施例２と同様でありそ
の説明は省略する。３４はコイル用溝である。このコイ
ル用溝３４にピックアップコイル１５を巻回した要部の
図を図９に示す。このピックアップコイル１５は、実施
例２の図６に示すピックアップコイル１５とは別に設け
られ、この２つのピックアップコイルは通常直列に接続
されている。従って、このピックアップコイル１５は被
測定用電磁石１３の磁極近くの磁場の測定をより感度良
く正確に行うことができる。

【００５３】次に製作手順について説明する。外筒３０
に取り付けたチャッキングカラー１７は、回転時の偏心
がないように両側ともに同軸度良く加工しておき、ピッ
クアップコイル１５は精度よく加工されたコイル巻枠３
２に内径側の巻線となる部分を巻き付けて外筒に組み込
み、さらに同軸度良く加工されたチャッキングカラーを
基準にして外筒に平行度よく加工されたコイル用溝３４
に巻き付け、これをピックアップコイルの外形側の巻線
とする。

【００５４】次にピックアップコイル１５の中心側の巻
線を回転軸に一致させるもしくは平行に位置決めするた
めに、チャッキングカラー１７を基準にして外筒３０に
取り付けた調整ボルト３３を用い、測定用孔３１を利用
して測定しながら調整し固定する。なお、コイル巻枠位
置の測定は例えば、水平な定盤上でチャッキングカラー
をＶブロック等で支え、外筒３０に設けた測定用孔３１
よりハイトゲージやダイヤルゲード（図示なし）等を使
用して測定すればよい。

【００５５】このようにすれば、ほぼ外筒と同じ半径の
ピックアップコイルが製作でき、測定領域を電磁石のボ
ア径にできる限り近づけてとることができ、測定精度が
向上する効果がある。また、外筒に取り付けられたチャ
ッキングカラーおよびコイル巻枠は各々単品で加工で
き、加工が容易かつ高精度にできる。また、円筒（外
筒）と薄い板（巻枠）で回転コイルを構成したので、材
料力学的にみて外筒と同じ外径の中実の丸棒に較べて自
重によるたわみが小さい特徴がある。

【００５６】実施例４．この発明の実施例４を図に基づ
いて説明する。図１０は多極磁場測定装置の駆動モータ
ーの設置方法を示す斜視図である。図において、１、
４、１５は従来例と、１８、１９、２０、２２ａ、２２
ｂ、は実施例１と同様でありその説明は省略する。

【００５７】２１−１は軸受部、３５は駆動モーター、
３６は動力伝達用ベルト、３７はロータリコネクタ、３
７−１はコネクタで、回転コイル１の信号線と着脱自在
に接続され、ロータリーコネクタ３７へ信号を伝える。
３７−２は取り付け金具で、ロータリーコネクタ３７と
回動自在に取り付けてあり、コイル回転駆動部２０側へ
約９０度図の向こう側へ図示しないヒンジにより回動す
ることができる。

【００５８】次に動作について説明する。先ず図１０の
状態から、回転コイル１を取り外す場合を説明する。 コネクタ３７−１を回転コイル１側から外して、この
コネクタ３７−１とロータリーコネクタ３７とが取り付
けられたままの取り付け金具３７−２を約９０度回動
し、回転コイル１のロータリーコネクタ３７側の障害物
を無くする。

【００５９】回転コイル１が軸受部２１−１に締め付
けられている部分を緩め、また、回転コイル１がコイル
回転駆動部２０のベルトの掛かったプーリーの反対側で
締め付けられている部分を緩める。 回転コイル１をコイル回転駆動部２０側から抜いて取
り外す。

【００６０】回転コイル１を取り付ける場合は上記取り
外す場合と反対の順序で取り付ける。即ち、回転コイル
１の取付は、コイル回転駆動部２０（図示の左側）から
挿入し、軸受部２１−１まで挿入し取り付け、コネクタ
３７−１を接続することにより行われる。このように回
転コイル１を簡単に着脱することができる。

【００６１】回転コイル１の回転は、動力伝達用ベルト
３６を介して駆動モーター３５で駆動する。また、回転
コイルからの出力信号は、コネクタ３７−１を通りロー
タリーコネクター３７から取り出す。このようにロータ
リーコネクター３７を介して信号を取り出すことによ
り、回転コイル１を連続して回転させることができ、ベ
ルト等を用いた間接駆動を採用することにより、駆動モ
ーターを取り外さずに回転コイルを着脱することができ
る。また、回転コイルの両端に機器を取り付けられるよ
うになるので、ロータリーエンコーダーによって、回転
コイルを連続回転させて繰り返し信号を取り出すことが
でき、測定精度が向上する効果がある。

【００６２】なお、間接駆動の動力伝達方式をベルトで
説明したが、チェーンやギヤ等であってもよい。その他
の動作については実施例１と同じにつき説明を省略す
る。

【００６３】実施例５．この発明の実施例５を図に基づ
いて説明する。図１１は多極磁場測定装置の回転コイル
把持機構を示す側面図である。（実施例１の信号取り出
し部２１の断面図である。） 図において回転コイル１、ロータリーエンコーダー４は
従来例と同様でありその説明は省略する。３８は締付リ
ング、３９はスプリングコレット、４０は回転軸、４１
は皿ばね、４２ａ及び４２ｂは玉軸受け、４３ａ及び４
３ｂはカラー、４４はベアリングナット、４５は軸受
台、４６はテーパーリングである。

【００６４】次に動作について説明する。回転コイル１
の把持は、回転コイル１の内部に挿入後、締付リング３
８を回すことにより、以下のような動作で行われる。締
付リング３８は回転軸４０とネジ結合しており、締付リ
ング３８を回すと、図１１の右方向に移動する。この
時、締付リング３８とテーパーリング４６が同様に右方
向に移動して、スプリングコッレト３９を回転軸４０の
テーパー部で押さえるので、スプリングレット３９は、
内径方向に小さくなり、回転コイル１を締付けて把持す
ることができる。

【００６５】ここで、回転コイル１に回転力を与える
と、回転軸４０が、ベアリングナット４４、皿バネ４
１、カラー４３ａ、４３ｂで固定された玉軸受け４２
ａ，４２ｂで支持されているので、回転コイル１がスム
ーズに回転する。このように把持機構を構成すれば、回
転コイル１を回転方向および軸方向にスプリングコレッ
ト３９の幅で固定でき、また、玉軸受４２ａ、４２ｂを
介して回転できる。

【００６６】従って、回転コイルの端部をある長さにわ
たって把持するので、回転コイル端部に働くモーメント
を固定支持することができ、自重によるたわみが小さく
なり、測定精度が向上する効果がある。

【００６７】なお、この実施例は実施例１の図１のコイ
ル信号取り出し部２１に適用した例を示したが、図１の
コイル回転駆動部２０にも適用できる。また、実施例４
に示す図１０の軸受部２１−１、および、コイル回転駆
動部２０の把持機構にも同様に適用できる。

【００６８】図１０のコイル回転駆動部２０に適用する
場合は、図示しないが、図１１の回転軸４０のベアリン
グナット４４側の部分を軸方向（右方向）に延長し、そ
の延長部分に図１０に示す動力伝達用ベルト３６の掛か
るプーリーを取り付ける。また、ロータリーエンコーダ
ー４は無いので、回転コイル１は、右方向へ抜き出すこ
とができる。このような構造にすることにより、駆動機
構に邪魔されず回転コイル１の軸方向の抜き差しが容易
にできる。

【００６９】実施例６．この発明の実施例６を図に基づ
いて説明する。図１２は多極磁場測定装置の回転コイル
把持機構を示す側面図である。（実施例１の信号取り出
し部２１の断面図である。）

【００７０】図において、１、４は従来例と、３８、４
１、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４、４５は、
実施例５と同様でありその説明は省略する。４７はスラ
ストスリーブ、４８は逆テーパスプリングコレット、４
９はコレット固定型回転軸で、逆テーパスプリングコレ
ット４８が嵌合されており、軸方向の動きを固定すると
共に、円周方向に回動自在に支持されている。５０はス
ラストスリーブ４７の回転止めピンである。

【００７１】次に動作について説明する。回転コイル１
の把持は、回転コイル１を内部に挿入後、締付リング３
８を回すことにより、以下のような動作で行われる。締
付リング３８はコレット固定型回転軸４９とネジ結合し
ており、締付リング３８を回すと、図の右方向に移動す
る。この時、締付リング３８とスラストスリーブ４７が
同様に右方向に移動して、逆テーパスプリングコレット
４８をテーパー部で押さえるので、逆テーパスプリング
コレット４８は、内径方向に小さくなり、回転コイル１
を締付ける。

【００７２】この時、逆テーパスプリングコレット４８
は、コレット固定型回転軸４９に嵌合されていて、軸方
向に移動しないので、回転コイル１に軸方向の力を与え
ないで回転コイル１を締付けることができる。また、回
転止めピン５０がスラストスリーブ４７の回転を止める
ので、逆テーパスプリングコレット４８も回転をせず回
転コイル１にねじれ力を与えない。

【００７３】ここで回転コイル１に回転力を与えると、
回転軸４９が、ベアリングナット４４、皿バネ４１、カ
ラー４３ａ、４３ｂで固定された玉軸受け４２ａ、４２
ｂで支持されているので、回転コイル１はスムーズに回
転する。このように把持機構を構成すれば、回転コイル
１に軸方向の力およびねじれ力を与えずに、回転方向お
よび軸方向に逆テーパスプリングコレットの幅で固定で
き、また、玉軸受４２ａ、４２ｂを介して回転できる。

【００７４】従って、実施例５の効果に加え、回転コイ
ルを逆テーパスプリングコレットによって把持する際に
軸方向に引き込まれることがなくなり、回転コイルに軸
方向の無用な力を与えずに把持でき、回転コイルが変形
することなく、測定精度が向上する効果がある。

【００７５】なお、この実施例は実施例１の図１のコイ
ル信号取り出し部２１に適用した例を示したが、図１の
コイル回転駆動部２０にも適用できる。また、実施例４
に示す図１０の軸受部２１−１、および、コイル回転駆
動部２０の把持機構にも同様に適用できる。

【００７６】図１０のコイル回転駆動部２０に適用する
場合は、図示しないが、図１２の回転軸４０のベアリン
グナット４４側の部分を軸方向（右方向）に延長し、そ
の延長部分に図１０に示す動力伝達用ベルト３６の掛か
るプーリーを取り付ける。また、ロータリーエンコーダ
ー４は無いので、回転コイル１は、右方向へ抜き出すこ
とができる。このような構造にすることにより、駆動機
構に邪魔されず回転コイル１の軸方向の抜き差しが容易
にできる。

【００７７】実施例７．以上の実施例は組み合わせて用
いることができる。即ち、実施例１をもとに他の実施例
を適用すればよい。実施例５と実施例６の把持機構はい
ずれか一方を適用することになるが、回転コイル１の右
端部側と左端部側の一方に実施例５を他方に実施例６を
適用してもよい。

【００７８】

【発明の効果】

（１）以上のようにこの発明によれば、回転コイルと回
転装置と角度位置検出手段と磁場中心予測手段と駆動装
置と位置変位導出手段で構成したので、多極磁場測定装
置本体の製作性が向上し、測定精度も向上する効果があ
り、また、回転コイルのたわみなどによる変形も含め
て、実際の回転コイルの回転軸即ち磁気中心軸が求めら
れる効果がある。

【００７９】（２）また、位置変位導出手段を設けたの
で、事前にアライメント基準と回転コイルの変位量との
関係を得ることができ、多極磁場測定装置本体の製作性
が向上し、測定精度も向上する効果がある。

【００８０】（３）また、回転コイルを、外筒とチャッ
キングカラーと巻線と巻枠と調整ボルトと測定用孔で構
成したので、回転コイルの軽量化ができ中実の丸棒で製
作するより自重によるたわみが小さくできる効果があ
る。また、コイルの外形とピックアップコイルの位置を
任意に調整できるので、巻枠と外筒の加工が別々に行
え、製作性が向上し、組立精度が向上する効果がある。

【００８１】（４）また、外筒の筒表面近傍の磁場を検
出する別の巻線を追加したので、ほぼ外筒と同じ半径の
ピックアップコイルが製作でき、測定領域を電磁石のボ
ア径にできる限り近づけることができ、磁場の測定をよ
り感度良く正確に行える効果がある。

【００８２】（５）また、回転コイルを駆動する駆動モ
ータを、回転コイルの回転軸から外れた位置に配設し、
回転コイルが回転軸方向に挿脱自在となるよう構成した
ので、駆動モーターを取り外さずに回転コイルの脱着が
でき、回転コイルあるいは電磁石の交換が容易になり、
測定作業が効率化する効果がある。

【００８３】（６）また、回転装置の回転コイルの把持
機構を、回転軸とテーパスプリングコレットと押圧手段
で構成したので、回転コイルの端部をある長さにわたっ
て把持することにより回転コイル端部に働くモーメント
を固定支持することができ、自重によるたわみが小さく
なり、測定精度が向上する効果がある。

【００８４】（７）また、回転装置の回転コイルの把持
機構を、回転軸とスラストスリーブと逆テーパスプリン
グコレットと押圧手段で構成したので、回転コイルを逆
テーパスプリングコレットによって把持する際に軸方向
に引き込まれることがなくなり、回転コイルに軸方向の
無用な力を与えずに把持でき、回転コイルが変形するこ
となく測定精度が向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１における多極磁場測定装
置の本体を示す斜視図である。

【図２】 この発明の実施例１における多極磁場測定装
置の本体に取り付けられた回転軸測定装置を示す側面図
である。

【図３】 この発明の実施例１における多極磁場測定装
置の回転軸測定装置の変位センサ駆動部を示す斜視図で
ある。

【図４】 この発明の実施例１の測定動作のフローチャ
ートである。

【図５】 この発明の実施例１の測定動作のフローチャ
ートである。

【図６】 この発明の実施例２における多極磁場測定装
置の回転コイルを示す斜視図である。

【図７】 図６のピックアップコイルの位置調整機構を
示す断面図である。

【図８】 この発明の実施例３における多極磁場測定装
置の回転コイルを示す斜視図である。

【図９】 図８のピックアップコイルの巻回部分の断面
図である。

【図１０】 この発明の実施例４における多極磁場測定
装置の駆動モーターの設置状態を示す斜視図である。

【図１１】 この発明の実施例５における多極磁場測定
装置の回転コイル把持機構を示す側面図である。

【図１２】 この発明の実施例６における多極磁場測定
装置の回転コイル把持機構を示す側面図である。

【図１３】 従来の多極磁場測定装置を示す側面図であ
る。

【図１４】 多極電磁石の断面図である。

【図１５】 従来の多極磁場測定装置の回転コイルの構
造を示す斜視図である。

【図１６】 図１５のピックアップコイルの構造を示す
斜視図である。

【図１７】 従来の測定動作を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 回転コイル、４ ロータリーエンコーダー、１２
ベース架台、１３ 被測定用電磁石、１５ ピックアッ
プコイル、１８ 駆動台、１９ 電磁石固定用レバー、
２０ コイル回転駆動部、２１ コイル信号取り出し
部、２１−１ 軸受部 ２２，２２ａ，２２ｂ アライメント位置基準台、２３
変位センサ駆動部、２４ 変位センサ、２５ 測定架
台、２６ 回転円筒、２７ リニアガイドレール、２８
測定位置基準台、２９ 測定リング、３０ 外筒、３
１ 測定用孔、３２ コイル巻枠、３３ 調整ボルト、
３４ コイル用溝、３５ 駆動モーター、３６ 動力伝
達用ベルト、３７ ロータリコネクタ、３７−１ コネ
クタ、３７−２ 取付金具、３８ 締付リング、３９
スプリングコレット、４０ 回転軸、４１ 皿ばね、４
２ａ，４２ｂ 玉軸受け、４３ａ，４３ｂ カラー、４
４ ベアリングナット、４５ 軸受台、４６ テーパー
リング、４７ スラストスリーブ、４８ 逆テーパスプ
リングコレット、４９ コレット固定型回転軸、５０
スラストスリーブ回転止めピン。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多極磁場を発生する被測定用電磁石の磁
   場中で回転し、その発生電圧を出力する巻線を内蔵した
   円柱状の回転コイルと、この回転コイルの両端部を着脱
   自在に軸受部で把持して回転させる回転装置と、上記回
   転コイルの回転に応じて回転角度位置信号を出力する角
   度位置検出手段と、上記回転コイルからの出力信号と上
   記回転角度位置信号から上記電磁石の磁場中心を予測す
   る磁場中心予測手段と、この予測結果に基づいて上記電
   磁石の磁場中心と回転コイルの中心とを一致させるよう
   に上記電磁石と上記回転コイルとの相対位置関係を変化
   させる駆動装置と、回転コイルの中心軸と予め設定した
   アライメント基準との位置の変位を導出する位置変位導
   出手段とを備え、上記駆動装置により上記電磁石の磁場
   中心と上記回転コイルの中心とを一致させた結果の位置
   情報、および上記位置変位導出手段で求めた位置変位と
   から上記電磁石の幾何学的中心と磁場中心とのずれを求
   めるようにしたことを特徴とする多極磁場測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、位置変位導出手段
   は、回転コイルを回転して回転位置に対する変位量を求
   め、この位置の変位量と予め設定したアライメント基準
   とから、回転コイルの中心軸と上記予め設定したアライ
   メント基準との位置の変位を導出する手段としたことを
   特徴とする多極磁場測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、回転
   コイルは、外筒と、この外筒と同心円筒で、上記外筒の
   両端部を保持すると共に、回転装置に把持されるチャッ
   キングカラーと、上記外筒内に配設された巻枠と、この
   巻枠に保持され上記外筒の中心軸に対して対称且つ平行
   に巻かれた巻線と、上記外筒に設けられ上記巻線と巻枠
   とを上記外筒の径方向に移動自在に支持して位置調整を
   行う位置調整手段と、上記外筒に設けられ外部から巻枠
   位置を測定可能とする測定用孔とで構成したことを特徴
   とする多極磁場測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、巻線は、外筒の筒表
   面近傍の磁場を検出する別の巻線を追加したことを特徴
   とする多極磁場測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において、
   回転装置は、回転コイルを駆動する駆動源を駆動モータ
   とし、この駆動モータを上記回転コイルの回転軸から外
   れた位置に配設すると共に、上記駆動モータから動力伝
   達手段を介して上記回転コイルを駆動し、且つ、上記回
   転コイルが回転軸方向に挿脱自在となるよう構成したこ
   とを特徴とする多極磁場測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において、
   回転コイルを把持する回転装置の把持機構は、上記回転
   装置の軸受側から回動自在に保持され、且つ、その内側
   に回転軸方向のテーパを設けると共に、回転コイルが挿
   入される回転軸と、この回転軸のテーパに対向するテー
   パを設けた回転コイル把持用のテーパスプリングコレッ
   トと、このテーパスプリングコレットを回転軸方向に押
   圧して締め付け上記回転コイルを把持する押圧手段とで
   構成したことを特徴とする多極磁場測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか１項において、
   回転コイルを把持する回転装置の把持機構は、上記回転
   装置の軸受側から回動自在に保持され、且つ、その内側
   に回転コイルが挿入される回転軸と、この回転軸と共に
   回動すると共に軸方向に摺動し、且つ、その内側に回転
   軸方向のテーパを設けたスラストスリーブと、このスラ
   ストスリーブのテーパと対向するテーパを設け、且つ、
   回転軸方向の移動を規制された上記回転コイル把持用の
   逆テーパスプリングコレットと、上記スラストスリーブ
   を回転軸方向に押圧することにより上記逆テーパスプリ
   ングコレットを締め付けて上記回転コイルを把持する押
   圧手段とで構成したことを特徴とする多極磁場測定装
   置。