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日本工業規格

JIS

 C

2565

-1992

マイクロ波用フェライト磁心試験方法

Measuring methods for ferrite cores for microwave device

1.

適用範囲  この規格は,主にジャイロ磁気現象を応用したマイクロ波装置に用いるフェライト磁心(以

下,磁心という。

)の試験方法について規定する。

備考  この規格の引用規格を,次に示す。

JIS B 7725

  ビッカース硬さ試験機

JIS C 2501

  永久磁石試験方法

JIS C 3202

  エナメル線

JIS Z 2244

  ビッカース硬さ試験方法

JIS Z 8703

  試験場所の標準状態

2.

用語の定義及び記号  この規格で用いる主な用語の定義及び記号は,次による。

なお,参考として対応英語を記す。

(1)

飽和磁化  M

s 

(Saturation magnetization) 

  磁心が達することができる最大の磁化。

(2)

複素誘電率 

ε

 (Complex permittivity) 

  交流電気変位を表すベクトル量と交流電界の強さを表すベク

トル量の間の次の複素量。

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

E

D

0

1

ε

ε

 (1)

ここに,

ε

0

=8.854×10

-12

真空誘電率 (F/m)

E

ベクトル表示による交流電界の強さ (V/m)

D

ベクトル表示による交流電束密度 (C/m

2

)

また,

ε

は,複素誘電率の実数成分を

ε

'

,虚数成分を

ε

''

とすれば,

ε

ε

ε

′′

=

j

 (2)

で表される。

(3)

複素透磁率 

µ (Complex permeability)   交流磁界の強さを表すベクトル量と交流磁束密度を表すベ

クトル量の間の次の複素量。

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

H

B

0

1

µ

µ

 (3)

ここに,

µ

0

=4

π×10

7

真空透磁率 (H/m)

H

ベクトル表示による交流磁界の強さ (A/m)

B

ベクトル表示による交流磁束密度  (T)

また,

µ

は,複素透磁率の実数成分を

µ

'

,虚数成分を

µ

''

とすれば,

µ

µ

µ

′′

=

j

 (4)

で表される。


2

C 2565-1992

(4)

磁気共鳴半値幅 

H (Gyromagnetic resonance linewidth) 

  一様磁気共鳴吸収曲線で損失が最大点の

2

1

になる二つの印加直流磁界の差。

(5)

実効 係数  g

eff

 (Effective Landé factor) 

  磁気共鳴で周波数と実効共鳴磁界との比を 176×10

2

で除し

た値。式(5)によって算出する。

0

2

10

176

H

f

g

eff

×

×

=

 (5)

ここに,

f

周波数 (Hz)

H

0

実効共鳴磁界 (A/m)

(6)

スピン波共鳴半値 

H

k

(Spin-wave resonance linewidth) 

  スピン波磁気共鳴吸収曲線で損失が最大点

2

1

になる二つの印加直流磁界の差。

3.

試験環境の温度  試験環境の温度は,規定がない限り,23±2℃とする。ただし,測定値に温度依存性

がないか,又はこの温度に特定する必要がない場合には,5∼35℃(JIS Z 8703 に規定の常温)で試験を行

ってもよい。

4.

試験機器及び装置  測定に用いる試験機器及び装置は,あらかじめ校正してあって,十分な精度をも

つものとする。

5.

電気的・磁気的性能試験

5.1

飽和磁化

5.1.1

振動形磁力計法  振動形磁力計法は,次による。

(1)

測定試料  試料の形状は,球状に近い塊又は粉末とする。塊のときは最大径は約 3mm,粉末のときは

20

∼30mg の試料を外径約 5mm,内径約 3mm,長さ約 6mm のカプセルに適切な方法で固定する。

備考  試料は,振動形磁力計の試料保持器に収まる寸法のものとする。

(2)

測定条件  測定磁界の強さは,4×10

5

A/m

以上とし,飽和を確認するため測定磁界は最初の値とその

110%

以上の 2 点を用いる。

(3)

測定  試料(粉末のときは固定する前)及び基準試料の質量  (

m

m

0

)

を(有効数字 3 けたまで)ひょ

う(秤)量し,また,その密度  (

d

d

0

)

を測定する。次に,試料(粉末のときは固定したもの)及び

基準試料を振動形磁力計によって,定振幅,定周波数及び定位置で誘起電圧  (

e

e

0

)

を測定し,式(6)

によって飽和磁化

M

s

を算出する。

0

0

0

0

)

/

(

s

s

M

m

d

e

edm

m

A

M

=

 (6)

ここに,

e

試料による誘起電圧

 (V)

e

0

基準試料による誘起電圧

 (V)

d

試料の密度

 (g/cm

3

)

d

0

基準試料の密度

 (g/cm

3

)

M

s0

基準試料の飽和磁化

 (A/m)

なお,基準試料はニッケルを用い,純度

99.95%

以上で直径約

3mm

とし,次による。

)

/

(

90

.

8

3

0

cm

g

d

=

)

/

(

8

.

490

0

m

kA

M

s

=

5.1.2

磁気天びん法  磁気天びん法は,次による。


3

C 2565-1992

(1)

測定試料  試料は,乳鉢などで粉砕し,約

100

メッシュのふるいを通過した粉末とする。

(2)

測定条件  5.1.1(2)による。

(3)

測定  試料及び基準試料の質量

  (m

m

0

)

を(有効数字

3

けたまで)ひょう量し,その密度

  (d

d

0

)

測定しておく。

試料及び基準試料を磁気天びんによって,定位置でそれぞれが受ける力

  (F

F

0

)

を測定し,式(7)

によって飽和磁化

M

s

を算出する。

0

0

0

0

)

/

(

s

s

M

m

d

F

Fdm

m

A

M

=

 (7)

ここに,

F

試料が受ける力

 (N)

F

0

基準試料が受ける力

 (N)

d

試料の密度

 (g/cm

3

)

d

0

基準試料の密度

 (g/cm

3

)

m

試料の質量

 (g)

m

0

基準試料の質量

 (g)

M

s0

基準試料の飽和磁化

 (A/m)

5.1.1

(3)

に準じる。

5.1.3

継鉄法  継鉄法は,次による。

(1)

測定試料  試料の形状は角柱又は円柱とし,長さ

10

20mm

,直径又は一辺の長さがそれぞれ

10

15mm

とする。

(2)

測定条件  5.1.1(2)による。

(3)

測定  試料及び図 に示す同軸形補償サーチコイルを JIS C 2501 に規定する磁化器の磁極間に装着し,

衝撃検流計法又は自記磁束計で磁束を測定し,式(8)によって

M

s

を算出する。

図 1  同軸形補償サーチコイル

ここに,

φ

磁束計で測った磁束

 (Wb)

n

1

ピックアップコイルの巻数

n

2

補償コイルの巻数


4

C 2565-1992

A

1

ピックアップコイルの断面積

 (m

2

)

A

2

補償コイルの断面積

 (m

2

)

A

試料の断面積

 (m

2

)

µ

0

真空透磁率=

4

π

×

10

7

 (H/m)

4

π

×

10

7

 (T

m/A)

同軸形補償サーチコイルは,ピックアップコイルと補償コイルの

2

個のコイルの起電力を互いに打

ち消すように直列につなぎ

2

2

1

1

A

n

A

n

=

2

1

A

A

A

<

<

となるように調整する。

また,ピックアップコイルの内径は,試料の径に近くなるようにする。

5.2

複素誘電率

5.2.1

測定試料  試料の形状は,円柱状とする。試料の直径は共振器の内径の

0.060

0.075

倍,許容差は

±

0.01mm

,長さは共振器の高さ

h

図 参照)の

1.5

倍以上とする。

5.2.2

測定条件  測定条件は,次による。

(1)

測定は,透過形円形

TM

010

姿態共振器を使用する(

図 参照)。

(2)

試料は,

図 に示すように共振器の中心に試料を共振器の軸と一致するように取り付ける。

(3)

測定中は試料の軸方向に外部磁界

  (H

DC

)

を加える。外部磁界は,磁界を変化しても測定値の変化が観

測できなくなるまで(通常

4

×

10

5

A/m

以上)印加する。

(4)

共振器の形状は,

図 のとおりとする。

(5)

測定周波数は,

8.2

12.4GHz

とする。

図 2  共振器と試料の形状

5.2.3

測定  測定は,次による。

(1)

測定回路(図 参照)


5

C 2565-1992

図 3  測定回路系のブロック図

(2)

測定手順

0.1dB

程度の確度をもつ精密級可変抵抗減衰器

F

を操作し,

3dB

減衰させる。次に,空洞

共振器

G

に試料を挿入しないで,周波数を変化させ,同じ入力レベルに対し出力が最大となる周波数

f

0

に発振器

A

を設定する。このときの出力を検出器

H

で読み取り,周波数

f

0

を周波数計

B

又は適切な

測定器で測定する。次に,精密級可変抵抗減衰器

F

の減衰量を

3dB

減じ,出力が減衰量を減じる前の

共振点と同じになる二つの周波数を測定し,その周波数の差

f

0

を求める。周波数計

B

は,周波数を

安定化したマイクロ波発振器を用いたヘテロダイン式周波数計又はこれと同程度の正確さをもつ他の

方式の周波数計とする。

この場合の空洞共振器の

Q

Q

0

0

f

f

で求める。次に試料を挿入し,同じ操作を繰り返し,この場

合の共振周波数

f

1

,出力半減点の周波数差

f

1

を測定し

Q

1

1

1

f

f

を算出する。

以上の測定において,電力計

E

の指示が一定(入力電力一定)になるように可変抵抗減衰器

C

を用

いて調節する。

(3)

算出  上記の測定値から

δf

f

0

f

1

を求め,次に補正項

ε'

を式(10)によって算出し,式(9)及び式(11)によ

って

ε'

及び

ε''

を算出する。

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

ε

ε

ε

2

2

722

.

0

1

a

b

 (9)

14

.

2

1

56

.

1

1

2

1

692

.

0

1

78

.

0

1

0

0

2

2

0

b

a

n

f

f

f

f

b

a

f

f

δ

δ

δ

ε

+

÷

÷

÷

÷

ø

ö

ç

ç

ç

ç

è

æ

+

+

=

 (10)

2

2

2

0

2

0

2

2

2

1

45

.

1

1

1

1

14

.

2

1

56

.

1

1

1

27

.

0

1

1

a

b

b

a

n

f

f

f

f

b

a

Q

Q

ε

ε

δ

δ

ε

+

×

ú

ú

ú

ú

ú

ú

ú

ú

ú

û

ù

ê

ê

ê

ê

ê

ê

ê

ê

ê

ë

é

+

÷÷

÷

÷

ø

ö

çç

ç

ç

è

æ

+

÷÷ø

ö

ççè

æ

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

′′

 (11)


6

C 2565-1992

ε

ε

ε

ω

ε

ω

ε

ε

ε

ω

ε

ω

ω

ω

+

+

÷

ø

ö

ç

è

æ

÷

ø

ö

ç

è

æ

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

÷

ø

ö

ç

è

æ

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

1

)

(

1

2

2

1

2

0

1

2

1

2

2

1

2

0

1

2

1

0

1

0

2

h

a

a

b

L

b

c

J

b

c

J

a

b

L

b

c

J

b

c

J

Q

Q

 (12)

÷

ø

ö

ç

è

æ

÷

ø

ö

ç

è

æ

÷

ø

ö

ç

è

æ

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

b

c

N

a

c

J

a

c

N

b

c

J

a

c

L

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

2

,

ω

ω

ω

ω

ω

π

ここに

 (13)

α

空洞の半径 (mm)

h

空洞の高さ (mm)

b

試料の半径 (mm)

c

真空中の光速 (3×10

11

mm/s)

f

0

試料を挿入しない場合の共振周波数 (Hz)

ω

0

試料を挿入しない場合の共振角周波数 (rad/s)

f

1

試料を挿入した場合の空洞の共振周波数 (Hz)

ω

1

試料を挿入した場合の空洞の共振角周波数 (rad/s)

δ

f

試料を挿入した場合と試料を挿入しない場合の空洞の共振
周波数の変化分 (Hz)

Q

0

試料を挿入しない場合の空洞の の測定値

Q

1

試料を挿入した場合の空洞の の測定値

Q

2

測定試料と同じ

ε

'

をもち,

ε

''

=0(無損失)の試料を挿入した

と想定した場合の空洞の Q

α

の条件のもとで式(12)

0

f

f

δ

の関数として計算したものを

図 に示す。

例  試料を挿入しない場合,共振器の共振周波数が 10GHz のとき,共振器及び磁心の寸法を次のよう

に定めると,算出できる。

mm

a

16

.

22

2

φ

=

mm

b

4

.

1

2

φ

=

mm

a

h

=

mm

d

5

.

4

φ

=

mm

t

5

.

0

=

ε

'

及び

ε

''

は,式(14)(15)(16)及び

図 を用いて算出する。

)

10

7

.

3

1

(

3

ε

ε

ε

×

=

 (14)

0

0

0

17

.

3

1

2

1

2

.

145

780

.

0

1

f

f

f

f

f

f

δ

δ

δ

ε

+

÷

÷

÷

÷

ø

ö

ç

ç

ç

ç

è

æ

+

+

=

 (15)


7

C 2565-1992

ε

ε

δ

δ

ε

×

+

×

ú

ú

ú

ú

ú

û

ù

ê

ê

ê

ê

ê

ë

é

+

÷÷ø

ö

ççè

æ

+

÷÷ø

ö

ççè

æ

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

′′

−2

2

0

2

0

2

1

10

54

.

0

1

1

1

17

.

3

1

1

4

.

72

1

1

f

f

f

f

Q

Q

 (16)

図 4

0

f

f

δ

0

2

Q

Q

の関係

5.3

複素透磁率

5.3.1

測定試料  試料の形状は,直径

1.0mm

以下の棒状とする。ただし,損失が極めて小さい材料につ

いては,厚さが

0.3mm

を超えない薄板状とする[

図 5(1)及び図 5(2)参照]。

5.3.2

測定条件  測定条件は,次による。

(1)

測定は,透過形方形

TE

102

姿態共振器を使用する(

図 参照)。共振器は

8.2

12.4GHz

に共振周波数を

もち,負荷

Q

2 000

以上のものとする。

(2)

試料は,共振器の側壁の中央にあけた一対の穴[

図 5(1)参照]又はスリット[図 5(2)参照]を通して

取り付ける。

(3)

共振器の形状は,

図 5(1)及び図 5(2)参照。


8

C 2565-1992

(4)

測定周波数は,

9

10GHz

とする。

5.3.3

測定  測定は,次による。

(1)

測定回路  5.2.3(1)による。

(2)

測定手順  5.2.3(2)による。

(3)

算出  複素透磁率

µ

µ

µ

′′

=

j

は,式(17)及び式(18)によって算出する。

÷÷ø

ö

ççè

æ

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

V

V

L

f

f

f

)

1

(

2

2

1

0

1

µ

λ

 (17)

÷÷ø

ö

ççè

æ′′

÷÷ø

ö

ççè

æ

=

V

V

L

Q

Q

µ

λ

2

2

0

1

2

1

1

 (18)

ここに,

f

0

試料を挿入しない場合の共振器の共振周波数 (Hz)

f

1

試料を挿入した場合の共振器の共振周波数 (Hz)

Q

0

試料を挿入しない場合の共振器の の測定値

Q

1

試料を挿入した場合の共振器の の測定値

λ: f

0

に対応する自由空間波長 (mm)

L

共振器の長さ (mm)

V: 共振器内で試料の占める体積 (mm

3

)

V

共振器の容積 (mm

3

)


9

C 2565-1992

図 5  測定試料及び共振器

5.4

磁気共鳴半値幅及び実効 係数

備考

磁気共鳴半値幅

及び実効 係数 g

eff

の測定は,400A/m 以上の磁気共鳴半値幅をもつ材質の

ものについて適用する。

5.4.1

測定試料

  測定試料は,次による。

(1)

形状

  試料の形状は,薄円板状又は球状とする。

(2)

寸法

  薄円板状試料の場合,試料の直径 と厚さ との比は 30 以上  (D/t≧30)  であり,かつ,ストリ

ップライン共振器の中心導体の幅 と試料の直径 との比は 3 以上  (W/D≧3)  とする。

球状試料の場合,

図 6

に示される限界より小さい直径の試料とする。真球度は

100

1

以下とする。


10

C 2565-1992

図 6  試料寸法限界曲線

5.4.2

測定条件

  測定条件は,次による。

(1)

測定周波数

  測定周波数は,次のとおりとする。

0.3GHz

,1.0GHz,3.0GHz,10.0GHz 及び 30.0GHz

(2)

共振器

  0.3GHz 及び 1.0GHz では,両端開放のストリップライン形共振器を使用し,中心に薄円板状

試料を配置して測定する(

図 7

参照)

3.0GHz

以上では方形 TE

10n

モード(は偶数)透過形共振器を用い,その中心に,球状試料を配置

して測定する(

図 8

参照)

10.0GHz

では TE

106

モード透過形共振器を用いる。3.0GHz,10.0GHz 及び 30.0GHz では,試料と共

振器の体積比がほぼ同一となるように設計された共振器を使用することが望ましい。

5.4.3

測定

  測定は,次による。

(1)

測定回路

  測定回路は,

図 3

とする。

なお,電磁石は精密調整する。

(2)

測定手順

  安定化発振器 A の周波数を共振器の共振周波数の近くで変化し,検出器 H の読みが最大と

なる点に固定する。このときの周波数 f

0

を周波数計 B で読み取る。0.1dB 程度の確度をもつ精密級可

変抵抗減衰器 F を所定の値

α

0

(dB)

に設定し,可変抵抗減衰器 C を変化させて検出器 H の読みを基準

値 A

0

に調整する。

次に,試料を共振器に挿入して磁界を印加し,検出器 H の読みが最小になる点の磁界(共鳴磁界

H

0

)を測定する。磁界は H

0

に固定し,精密級可変抵抗減衰器 F を,検出器 H の読みが再び A

0

になる

ように調整し,そのときの読みを

α

r

 (dB)

とする。a

0

と a

r

とから式

(19)

によって

2

1

α

を算出する。

)

)(

1

10

log(

20

2

log

20

20

)

(

0

0

2

1

dB

r

+

+

=

α

α

α

α

 (19)

精密級可変抵抗減衰器 F を

2

1

α

に設定し,

磁界を変化して検出器 H の読みが A

0

になる二つの磁界 H

1

H

2

を測定する。このとき共振器の共振周波数がずれた場合には,微細調整棒(

図 7

及び

図 8

参照)を

調節して共振周波数を合わせ,常に共振状態に保つこととする。

(3)

算出

  測定した f

0

H

1

H

2

及び H

0

から,

は式

(20)

によって,球状試料の g

eff

は式

(21)

によって,ま

た,板状試料の g

eff

は式

(22)

によってそれぞれ算出する。

2

1

2

1

,

H

H

H

H

H

>

=

ただし

 (20)


11

C 2565-1992

0

2

0

10

176

H

f

g

eff

×

×

=

 (21)

)

(

10

176

0

2

0

s

eff

M

H

f

g

×

×

=

 (22)

ここに,  H

1

H

2

2

1

α

に対応する磁界 (A/m)

H

0

共鳴磁界 (A/m)

f

0

測定周波数 (Hz)

M

s

試料の飽和磁化 (A/m)

図 7  円板状試料測定用先端開放形ストリップライン共振器

単位 mm

周波数

0.3 GHz

1.0 GHz

L

1

 470 140

W

1

 60 60

W

2

 20 20

h 7 7

L

2

 510 180


12

C 2565-1992

図 8  球状試料測定用 TE10n 共振器

単位 mm

周波数 3.0GHz 10GHz  30GHz

L 278  118.4 36.9

a

 72.1

 22.9

 8.636

b

 34.0

 10.2

 4.318

φ

1

 2.0

 1.0

 0.5

φ

2

 6.0

 3.0

 1.5

φ

3

15

 5.0

 2.5

5.5

スピン波共鳴半値幅

5.5.1

測定試料  試料の形状は,直径 1∼2mm の球状とする。

5.5.2

測定条件  測定条件は,次による。

(1)

測定周波数は,9∼10GHz とする。

(2)

共振器は,負荷 が 2 000 以上で,9∼10GHz の共振周波数をもつ透過形方形 TE

104

姿態共振器とする

図 参照)。

(3)

試料の装荷位置  試料は,高周波電界が最小で,高周波磁界が最大である点の共振器の断面の中心に

装荷する(

図 参照)。

(4)

試料の取付け  試料は,溶融石英又はこれに類する誘電体棒の先端に接着剤などで固定する。共振器

へは共振器上面の中央にあけた結合孔から挿入し,固定する。

(5)

印加静磁界  印加磁界は,高周波磁界と平行,すなわち,共振器の広辺方向に印加する。

(6)

マグネトロンの変調  パルス幅は 1

µs 以上,繰返し周波数は,デューティサイクルが 10

4

程度になる

ように選ぶことが望ましい。


13

C 2565-1992

図 9  9.4GHz でのスピン波共鳴半値幅測定用 TE

104

姿態共振器

5.5.3

測定  測定は,次による。

(1)

測定回路  測定回路は,図 10 に示す回路又はこれと等価な回路とする。

図 10  スピン波共鳴半値幅測定回路のブロック図 

(2)

測定手順  測定は,次の順序で行う。

(a)

あらかじめ共振器の共振周波数 f

0

,共振時の入力定在波比 r

1

及び負荷 Q

L

を測定しておく。

(b)

試料を共振器に装荷する。

(c)

マグネトロンを動作状態とし,周波数を共振器の共振周波数に合わせ,電力分配器 D を調整して共

振器への入射電力をほぼゼロとする。

(d)

電磁石 J を用いて試料に静磁界を印加し,その強さ H

0

を,ほぼ式(23)で与えられる値に調節する。


14

C 2565-1992

6

)

(

2

1

2

0

2

0

S

S

M

M

H

÷÷ø

ö

ççè

æ

+

=

γµ

ω

 (23)

ここに,

M

s

飽和磁化 (A/m)

ω

動作角周波数 (rad/s)

γ

=176×10

9

ジャイロ磁気定数 (m

2

/V

・s

2

)

µ

0

=4

π×10

-7

真空透磁率 (H/m)

(e)

電力分配器 D を調節し,共振器への入射電力を徐々に大きくしていき,オシロスコープ M で観測

される出力波形に変化が認められる点を見いだす(

図 11 参照)。

(f)

共振器への入射電力を変化させ,その都度印加静磁界を変化させて,出力波形の変化が認められる

最小の入射電力 P

0

を,電力計 H から読み取る。

図 11  出力波形の典型的な変化

(3)

算出  算出は,次による。

(a)

通常の電力計は,平均電力を指示するもので,式(24)によって共振器への入射ピーク電力 P

in

を求め

る。

10

10

)

(

0

A

f

W

P

W

P

in

×

×

=

 (24)

ここに,

P

0

電力計から読み取った入射電力 (W)

W

パルス幅 (s)

f

繰返し周波数 (Hz)

A

方向性結合器 F の結合度と固定減衰器 G の減衰量の和 (dB)

(b)

(25)によって臨界磁界 h

crit

を算出する。

ú

ú

û

ù

ê

ê

ë

é

÷

ø

ö

ç

è

æ

+

=

2

0

0

1

4

)

/

(

na

d

d

b

a

f

S

Q

P

m

A

h

L

in

crit

π

µ

 (25)

ここに,

  S

1

r1

(粗結合の場合)

1

1

1

r

S

(密結合の場合)

r

1

共振時の共振器の入力 VSWR

Q

L

共振器の負荷 Q

a

bd: それぞれ共振器の幅,高さ及び長さ (m)

f

0

共振器の共振周波数 (Hz)

µ

0

=4

π×10

-7

真空透磁率 (H/m)

n

共振器中の半波長の数(

図 9

の場合 n=4)

(c)

(26)

によってスピン波共鳴半値幅

H

k

を算出する。

ω

µ

γ

S

crit

k

M

h

m

A

H

=

0

)

/

(

 (26)


15

C 2565-1992

5.6

キュリー温度

5.6.1

測定試料

  測定試料は,

5.1.1(1)

による。

5.6.2

測定

5.1.1(3)

に規定の飽和磁化測定装置の試料部分に温度制御可能な加熱装置を取り付ける。毎

分 3℃以下の割合で温度を上昇させながら飽和磁化を測定し,

図 12

に示すように飽和磁化の最大こう配部

分の接線が横軸と交わる点を求め,それをキュリー温度とする。

図 12

5.7

直流磁気特性

5.7.1

測定試料

  環状試料に絶縁テープを一層巻き,これに二次巻線として

JIS C 3202

附属書 2

(ホル

マール銅線)に規定の直径 0.23mm 程度の絶縁導線を試料の全周にわたって均一に一層巻く。更にその上

に一次巻線として

JIS C 3202

附属書 2

に規定の直径 0.6mm 程度の絶縁導線を同じ巻き方で巻く。二次巻

数は,測定器の設定指示量による。一次巻数 N

1

は,式

(27)

によって算出する。

I

l

H

N

m

=

1

 (27)

ここに,

I

磁化電流 (A)

H

m

実効飽和化磁界の強さ (A/m)

l

試料の平均磁路長 (m)

備考

磁化電流によって一次巻線が発熱する場合は,線径を太くするか,又は磁化電流を小さくする

ように一次巻数を多くする。

5.7.2

測定条件

  実効飽和磁束密度を測定する実効飽和化磁界の強さは,予想されるその試料の飽和保磁

力によって

表 1

のとおりとする。

なお,飽和保磁力の大きさが

表 1

の各クラスの境界と予想される場合は,大きい方の磁界を選ぶことと

する。

表 1

単位 A/m

予想される飽和保磁力

実効飽和化磁界の強さ

80

未満 800

80

以上  160 未満 1

600

160

以上  800 未満 4

000

800

以上 8

000

5.7.3

測定

  測定は,次による。

(1)

測定原理

  自記磁束計法には,積分方式によって,相互誘導器を用いた M 積分方式とコンデンサと抵

抗による CR 積分方式があり,

図 13

に両方式の原理図を示す。


16

C 2565-1992

図 13  測定原理

M

積分方式は,差電圧

e

を増幅して相互インダクタンス L によって入力側に負帰還する回路方式で

あり,増幅器の利得が十分に大きければ

e

を常に 0 にするように帰還電流が流れ e

1

e

2

となるから

dt

dB

A

N

e

dt

di

L

e

2

1

2

=

=

 (28)

から

A

N

Li

B

2

=

 (29)

ここに,

B

磁束密度 (T)

L

相互インダクタンス (H)

i

電流 (A)

N

2

二次巻数

A

試料の断面積 (m

2

)

となり,電流 を分流し,電圧に変換して XY 記録計の Y 軸に入れ,そのときの磁化電流を X 軸に

入れて磁化曲線を自動記録する。

CR

積分方式についても同様に増幅器の利得が十分大きければ

iR

dt

dB

A

N

e

2

1

=

 (30)

となり

ò

=

=

RCV

idt

R

AB

N

2

 (31)

と全磁束変化はコンデンサの両端の電圧 を測定して求める。実際上は の代わりに e

0

を用いても

誤差は無視できるので,e

0

を用いて式(32)によって磁束密度 B を算出する。

A

N

CR

e

B

2

0

)

T

(

=

 (32)

(2)

測定手順

図 13

に示す原理図をもつ測定器で XY 記録計にヒステリシス曲線を描かせて,飽和磁束密

度,残留磁束密度及び保磁力を次によって求める。ただし,磁束密度への換算は個々の計器係数によ

る。

(a)

飽和磁束密度

  ヒステリシス曲線の実効飽和化磁界の強さに対応する磁束密度を読み取り,これを

飽和磁束密度とする。


17

C 2565-1992

(b)

残留磁束密度

  ヒステリシス曲線の飽和磁束密度の状態から,磁界を取り去ったときの磁束密度を

読み取り,これを残留磁束密度とする。

(c)

保磁力

  ヒステリシス曲線の飽和磁束密度の状態から磁界を取り去り,更に反対方向に磁化してい

くとき,磁束密度がゼロになる磁界の強さを読み取り,これを保磁力とする。

6.

その他の性能試験

6.1

見掛密度

6.1.1

測定試料

  特に規定しない。

6.1.2

液中でひょう量する方法

  液中でひょう量する方法は,次による。

(1)

測定原理

  液体中にある試料は,試料と同体積の液体の重さに等しい浮力を受けているので,空中で

ひょう量し,これらの値と液体の密度から試料の見掛密度を求める。

(2)

測定手順

  測定は,次の順序で行う。

(a)

試料をよく乾燥し,ひょう量して 4 けたまで求める  (m

1

)

(b)

試料を溶解したパラフィン中に浸し,十分に含浸させた後,これを取り出して表面に付着したパラ

フィンを十分にぬぐい取る。

(c)

パラフィン付試料をひょう量し,4 けたまで求める  (m

2

)

(d)

試料をつり線で一定温度 (℃)  の水中につるす。試料をつり線でつれないときは,つり線の付いた

容器に入れ,水中につるす。

(e)

水中につった試料をひょう量し,4 けたまで求める。つり線の付いた容器を用いるときは,試料を

容器に入れ,水中につり,ひょう量して 4 けたまで求める  (m

3

)

(f)

つり線又は容器付つり線を水中でひょう量し,4 けたまで求める  (m

4

)

(3)

算出

  見掛密度は,式

(33)

によって算出する。

S

m

m

m

m

d

=

)

(

4

3

2

1

app

 (33)

ここに,

d

app

見掛密度 (g/cm

3

)

m

1

試料の空気中での質量 (g)

m

2

パラフィン含浸試料の空気中での質量 (g)

m

3

パラフィン含浸試料の水中での質量 (g)

m

4

つり線又は容器付つり線の水中での質量 (g)

S

温度 T℃の水の密度 (g/cm

3

)

備考1.

つり線は,試料をつるすのに十分な強さをもち,水中に入ったつり線の体積の変化による誤

差が無視できるようなものであること。

2. 

水中につってひょう量するときは,すべて泡がないようにしなければならない。

6.1.3

体積から求める方法

  試料の体積を幾何学的に計算できる場合は,その体積と質量から見掛密度を

(34)

によって算出する。

V

m

d

=

app

 (34)

ここに,

d

app

見掛密度 (g/cm

3

)

m

試料の質量 (g)

V

試料の体積 (cm

3

)

6.2

曲げ強さ


18

C 2565-1992

6.2.1

測定試料

  試料の形状及び寸法は,原則として

図 14

に示すとおりとする。ただし,断面が長方形

又はだ円形でもよい。

図 14  試料の形状及び寸法

6.2.2

測定

  試料を

図 15

に示すように,隔たった 2 支点間に載せ,両支点間の中央に加圧くさびで荷重

を試料に垂直に一定の速度で加えて,試料が切断破壊する荷重を測定し,式

(35)

によって曲げ強さ

σ

b3

を算

出する。

4

3

2

3

10

8

)

m

/

N

(

×

=

d

PL

b

π

σ

 (35)

ここに,

P

切断破壊時の荷重 (N)

L

支点間の距離 (m)

d

試料の直径 (m)

図 15  曲げ強さ試験

備考1.

くさびは,鋼製とする。

2.

断面が長方形の場合(

図 16

)は,式

(36)

によって算出する。

4

2

2

3

10

2

3

)

m

/

N

(

×

=

ab

PL

b

σ

 (36)

3.

断面がだ円形の場合(

図 17

)は,式

(37)

によって算出する。

4

2

2

3

10

8

)

m

/

N

(

×

=

ab

PL

b

π

σ

 (37)

図 16

図 17

6.3

ビッカース硬さ

6.3.1

測定試料

  試料は,直径 10mm 以上の円又は一辺の長さ 10mm 以上の正方形若しくは長方形の断

面をもち,厚さ 5mm 以上のものとする。


19

C 2565-1992

測定断面は,エメリーぺーパ 600 番を用いて,水冷を行いながら研磨し,必要に応じてバフ研磨を行い,

傷がないものとする。

6.3.2

測定

  測定に用いる試験機は,

JIS B 7725

の規定によって,更にこの測定に必要な検査に合格した

ものとする。

測定は原則として 9.8N の荷重を用いて行う。ただし,9.8N の荷重では試料に明確な割れ又はくずれを

生じるものは 4.9N の荷重とし,4.9N の荷重も不適当な場合には 0.49N の荷重を用いる。

ビッカース硬さの測定は,規定がない限り,試料の全体を代表できるように選んだ 5 か所で行い,その

平均値をもって測定値とする。測定値には,使用した試験荷重を示す。

その他測定に関する事項は,

JIS Z 2244

による。

6.4

線膨張係数

6.4.1

測定試料

  特に規定しない。

6.4.2

測定

  圧力一定の下で,試料が温度とともに変化する長さを測定し,式

(38)

によって線膨張係数

αt

を算出する。

なお,測定記録には,測定温度を付記する。

)

1

(

0

t

L

L

t

α

+

=

 (38)

ここに,

L

t

t

℃での長さ (m)

L

0

0

℃での長さ (m)

at

線膨張係数 (1/℃)

原案作成メンバー構成表

(順不同)

氏名

所属

(主査)

橋  本  忠  士

東京電気化学工業株式会社

紅  林  秀都司

三菱電機株式会社

高  橋      弘

日本マイクロウェーブ

小笠原  直  幸

東京都立大学

金  木  利  之

日本放送協会

富  島      浩

日本電信電話公社茨城電気通信研究所

乾      哲  司

日本電気株式会社

徳  光  康  之

株式会社富士通研究所

村  田  計  枝

島田理化工業株式会社

田  村  修  二

工業技術院標準部

(事務局)

安  原  吉  郎

電子材料工業会