JP2006258480A - System and method for analyzing magnetic property - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze higher harmonic components of flux density as accurately as possible. <P>SOLUTION: An electromagnetic field analysis device 100 analyzes electromagnetic fields of a device to be analyzed and determines time-serial data of flux density. A two-dimensional magnetic measuring device 200 applies a voltage indication value computed in accordance with the time-serial data of flux density to exciting coils 207a-207d and measures flux densities Bx and By and magnetic files Hx and Hy in a sample 400. Since the time-serial data of flux density acquired by analyzing electromagnetic fields at the electromagnetic field analysis device 100 contains higher-harmonic components, it is possible to set the voltage indication value also in consideration of the higher-harmonic components. It is thereby possible to analyze electromagnetic fields as accurately as possible even in the case that rotating magnetic fields and alternating magnetic fields containing higher-harmonic components occur. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁気特性解析システム及び磁気特性解析方法に関し、特に磁性体を含む装置や設備の磁気特性を解析するために用いて好適なものである。   The present invention relates to a magnetic property analysis system and a magnetic property analysis method, and is particularly suitable for use in analyzing the magnetic properties of an apparatus or facility including a magnetic material.

従来から、2次元磁気測定装置で測定した2次元のデータを用いて電磁場を解析する技術が提案されている(非特許文献1〜3を参照)。かかる技術では、2次元磁気測定装置で測定した2次元のデータに有限要素法(FEM:Finite Element Method)を適用して、基本波成分の磁束密度を解析している。   Conventionally, techniques for analyzing an electromagnetic field using two-dimensional data measured by a two-dimensional magnetometer have been proposed (see Non-Patent Documents 1 to 3). In such a technique, a finite element method (FEM) is applied to two-dimensional data measured by a two-dimensional magnetometer, and the magnetic flux density of the fundamental wave component is analyzed.

ところで、磁性材料を用いて構成される電気機器等における磁束密度には、高調波成分が存在している場合が多い。図9(a)に示すように、ロータ901と、ステ−タ902とを有するモータを例に挙げて説明すると、ロータ901を構成する永久磁石から発生する磁束は、空間的に矩形波であり高調波成分を含んでいるため、ロータ901により励磁されるステ−タ902の磁束も高調波成分が付与されたものになる。具体的に説明すると、例えば、図9(b)に示すように、ステ−タ902のティース先端部902aでは、磁束密度が一様でなくなる。よって、図10に示すように、ティース先端部902aに発生する回転磁界に高調波成分が含むことになる。   By the way, in many cases, harmonic components exist in the magnetic flux density of an electrical device or the like configured using a magnetic material. As shown in FIG. 9A, a motor having a rotor 901 and a stator 902 will be described as an example. A magnetic flux generated from a permanent magnet constituting the rotor 901 is a spatially rectangular wave. Since the harmonic component is included, the magnetic flux of the stator 902 excited by the rotor 901 is also given the harmonic component. More specifically, for example, as shown in FIG. 9B, the magnetic flux density is not uniform at the tooth tip 902a of the stator 902. Therefore, as shown in FIG. 10, harmonic components are included in the rotating magnetic field generated at the tooth tip 902a.

このように、モータにおける磁束密度には、高調波成分が存在している。同様に、発電機や、変圧器等における磁束密度にも、高調波成分が存在している場合が多い。しかしながら、前述した非特許文献1及び2に記載の技術では、磁束密度の基本波成分のみを解析している。このため、磁束密度の高調波成分を解析することができない。また、非特許文献3に記載の技術では、磁界については高調波成分を解析しているが、磁束密度については基本波成分しか解析していない。   Thus, the harmonic component exists in the magnetic flux density in the motor. Similarly, harmonic components often exist in the magnetic flux density in a generator, a transformer, or the like. However, in the techniques described in Non-Patent Documents 1 and 2 described above, only the fundamental wave component of the magnetic flux density is analyzed. For this reason, the harmonic component of magnetic flux density cannot be analyzed. In the technique described in Non-Patent Document 3, the harmonic component is analyzed for the magnetic field, but only the fundamental wave component is analyzed for the magnetic flux density.

そこで、磁束密度の基本波成分以外を解析する技術が提案されている(特許文献1を参照)。具体的に、特許文献1に記載の技術では、2次元磁気測定装置で測定した2次元のデータを用いて得られた磁束密度の基本波成分から、磁束密度の高周波特性を類推するようにしている。   Therefore, a technique for analyzing components other than the fundamental wave component of the magnetic flux density has been proposed (see Patent Document 1). Specifically, in the technique described in Patent Document 1, high-frequency characteristics of magnetic flux density are inferred from the fundamental wave component of magnetic flux density obtained using two-dimensional data measured by a two-dimensional magnetometer. Yes.

特開2004−184233号公報JP 2004-184233 A M.Enokizono,"Two-dimensional Magnetic Property",JIEE-A,Vol.115,No1,pp.1-8,1998.M. Enokizono, "Two-dimensional Magnetic Property", JIEE-A, Vol.115, No1, pp.1-8, 1998. K.Fujisaki,Y.Nemoto,S.Sato,M.Enokizono and H.Shimoji,"2-D vector Magnetic method in comparison with conventional method",7th International WorkShop on 1&2-Dimensional Magnetic Measurement and Testing Proceeding,edited by J.Sievert(PTB-E-81).pp.159-166.,2002K. Fujisaki, Y. Nemoto, S. Sato, M. Enokizono and H. Shimoji, "2-D vector Magnetic method in comparison with conventional method", 7th International WorkShop on 1 & 2-Dimensional Magnetic Measurement and Testing Proceeding, edited by J .Sievert (PTB-E-81) .pp.159-166., 2002 H.Shimoji,M.Enokizono,T.Togata,T.Honda,"A new modeling of the vector magnetic property",IEEE Trans.Magn,Vol.38,No.2,pp.861-864,March 2002H. Shimoji, M. Enokizono, T. Togata, T. Honda, "A new modeling of the vector magnetic property", IEEE Trans.Magn, Vol. 38, No. 2, pp. 861-864, March 2002

しかしながら、特許文献1に記載の技術は、磁束密度の高周波特性を類推するに過ぎず、且つ磁束密度の高調波成分を解析するものではない。よって、かかる技術では、磁束密度の高調波成分を正確に解析することができなかった。
以上のように、従来の技術では、磁束密度の高調波成分を考慮して電磁場を解析することが困難であるという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、磁束密度の高調波成分を可及的に正確に解析することができるようにすることを目的とする。
However, the technique described in Patent Document 1 merely estimates high-frequency characteristics of magnetic flux density, and does not analyze harmonic components of magnetic flux density. Therefore, such a technique cannot accurately analyze the harmonic component of the magnetic flux density.
As described above, the conventional technique has a problem that it is difficult to analyze the electromagnetic field in consideration of the harmonic component of the magnetic flux density.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to make it possible to analyze the harmonic component of the magnetic flux density as accurately as possible.

本発明の磁気特性解析システムは、解析対象となる領域の電磁場を解析して、前記解析対象となる領域の磁束密度及び磁界の時系列データを求める電磁場解析手段と、前記電磁場解析手段により求められた磁束密度の時系列データに基づく磁束密度、又は磁界の時系列データに基づく磁界を磁性体に与えて、前記磁性体の磁束密度と磁界とを測定する磁気特性測定手段と、前記磁気特性測定手段により測定された磁束密度と磁界とを用いて、前記磁性体の磁気特性を求める磁気特性解析手段とを有することを特徴とする。   The magnetic characteristic analysis system according to the present invention is obtained by an electromagnetic field analysis unit that analyzes an electromagnetic field in a region to be analyzed and obtains time series data of a magnetic flux density and a magnetic field in the region to be analyzed, and the electromagnetic field analysis unit. Magnetic characteristic measuring means for measuring the magnetic flux density and magnetic field of the magnetic material by applying magnetic flux density based on the magnetic flux density time-series data or magnetic field based on the magnetic field time-series data to the magnetic material, and measuring the magnetic characteristics And a magnetic characteristic analyzing means for obtaining a magnetic characteristic of the magnetic body using a magnetic flux density and a magnetic field measured by the means.

本発明の磁気特性解析方法は、解析対象となる領域の電磁場を解析して、前記解析対象となる領域の磁束密度及び磁界の時系列データを求める電磁場解析ステップと、前記電磁場解析ステップにより求められた磁束密度の時系列データに基づく磁束密度、又は磁界の時系列データに基づく磁界を磁性体に与えて、前記磁性体の磁束密度と磁界とを測定する磁気特性測定ステップと、前記磁気特性測定ステップにより測定された磁束密度と磁界とを用いて、前記磁性体の磁気特性を求める磁気特性解析ステップとを有することを特徴とする。   The magnetic property analysis method of the present invention is obtained by an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field of a region to be analyzed and obtaining time series data of magnetic flux density and magnetic field of the region to be analyzed, and the electromagnetic field analysis step. A magnetic characteristic measuring step for measuring the magnetic flux density and magnetic field of the magnetic material by applying a magnetic flux density based on the magnetic flux density time-series data or a magnetic field based on the magnetic field time-series data to the magnetic material, and measuring the magnetic characteristics And a magnetic characteristic analyzing step for obtaining the magnetic characteristic of the magnetic body using the magnetic flux density and the magnetic field measured in the step.

本発明によれば、解析対象となる領域の電磁場を解析して、前記解析対象となる領域の磁束密度及び磁界の時系列データを求め、求めた磁束密度又は磁界を磁性体に与えて、前記磁性体の磁束密度と磁界とを測定し、測定した磁束密度と磁界とを用いて、前記磁性体の磁気特性を求めるようにしたので、高調波成分が含んだ磁束密度を磁性体に与えて磁気特性を測定することができる。これにより、高調波成分を含んだ電磁場を可及的に高精度に解析することができる。   According to the present invention, the electromagnetic field of the region to be analyzed is analyzed, the magnetic flux density and magnetic field time series data of the region to be analyzed is obtained, the obtained magnetic flux density or magnetic field is given to the magnetic material, Since the magnetic flux density and magnetic field of the magnetic material are measured, and the magnetic properties of the magnetic material are obtained using the measured magnetic flux density and magnetic field, the magnetic flux density containing the harmonic component is given to the magnetic material. Magnetic properties can be measured. Thereby, the electromagnetic field containing the harmonic component can be analyzed with as high accuracy as possible.

次に、図面を参照しながら、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の磁気特性解析システムの構成の一例を示した図である。
図1において、磁気特性解析システムは、電磁場解析装置100と、2次元磁気測定装置200と、電磁場解析装置100及び2次元磁気測定装置200を通信可能に接続するネットワーク300とを備えて構成される。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the magnetic characteristic analysis system of the present embodiment.
In FIG. 1, the magnetic characteristic analysis system includes an electromagnetic field analysis device 100, a two-dimensional magnetic measurement device 200, and a network 300 that connects the electromagnetic field analysis device 100 and the two-dimensional magnetic measurement device 200 so that they can communicate with each other. .

(電磁場解析装置)
電磁場解析装置100は、解析対象となる装置や設備等に生じる電磁場を解析するためのものである。電磁場解析装置100のハードウェア構成は、例えば、図2に示すようなものになる。
(Electromagnetic field analyzer)
The electromagnetic field analysis device 100 is for analyzing an electromagnetic field generated in a device or facility to be analyzed. The hardware configuration of the electromagnetic field analysis device 100 is, for example, as shown in FIG.

図2において、電磁場解析装置100は、CPU101と、ROM102と、RAM103と、キーボード(KB)104のキーボードコントローラ(KBC)105と、表示部としてのCRTディスプレイ(CRT)106のCRTコントローラ(CRTC)107と、ハードディスク(HD)108及びフレキシブルディスク(FD)109のディスクコントローラ(DKC)110と、ネットワーク111との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ(NIC)112とが、システムバス113を介して互いに通信可能に接続された構成としている。   In FIG. 2, an electromagnetic field analysis apparatus 100 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a keyboard controller (KBC) 105 of a keyboard (KB) 104, and a CRT controller (CRTC) 107 of a CRT display (CRT) 106 as a display unit. And a disk controller (DKC) 110 of the hard disk (HD) 108 and flexible disk (FD) 109 and a network interface controller (NIC) 112 for connection to the network 111 can communicate with each other via the system bus 113. It is set as the structure connected to.

CPU101は、ROM102或いはHD108に記憶されたソフトウェア、或いはFD109より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス103に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、CPU101は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ROM102、或いはHD108、或いはFD109から読み出して実行することで、後述する動作を実現するための制御を行う。
The CPU 101 comprehensively controls each component connected to the system bus 103 by executing software stored in the ROM 102 or the HD 108 or software supplied from the FD 109.
That is, the CPU 101 performs a control for realizing an operation to be described later by reading a processing program according to a predetermined processing sequence from the ROM 102, the HD 108, or the FD 109 and executing it.

RAM103は、CPU101の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
KBC105は、KB104や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
The RAM 103 functions as a main memory or work area for the CPU 101.
The KBC 105 controls an instruction input from the KB 104 or a pointing device (not shown).

CRTC107は、CRT106の表示を制御する。
DKC110は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するHD108及びFD109とのアクセスを制御する。
NIC112は、ネットワーク111上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。
The CRTC 107 controls display on the CRT 106.
The DKC 110 controls access to the HD 108 and the FD 109 that store a boot program, various applications, an editing file, a user file, a network management program, a predetermined processing program in the present embodiment, and the like.
The NIC 112 bidirectionally exchanges data with devices or systems on the network 111.

以上のようにして構成される電磁場解析装置100は、解析対象となる装置や設備等により占められる空間を分割し、分割した各分割領域(要素)に生じる磁束密度B(={Bx,By})と、磁界H(={Hx,Hy})を、マックスウェルの電磁方程式に基づく有限要素法による電磁場解析により求める演算を行う。ここでは、電磁場解析として二次元場について考える。同様のことが三次元場に対しても適用可能である。具体的に説明すると、例えば、電磁場解析装置100は、以下の(1式)に示す静磁場に関する方程式を用いて演算を行う。   The electromagnetic field analysis device 100 configured as described above divides a space occupied by an analysis target device or facility, and generates a magnetic flux density B (= {Bx, By} generated in each divided region (element). ) And the magnetic field H (= {Hx, Hy}) are calculated by electromagnetic field analysis by a finite element method based on Maxwell's electromagnetic equations. Here, a two-dimensional field is considered as an electromagnetic field analysis. The same applies to a three-dimensional field. More specifically, for example, the electromagnetic field analysis apparatus 100 performs an operation using an equation relating to a static magnetic field shown in the following (Equation 1).

Figure 2006258480
Figure 2006258480

ここで、[μ]-1ハ、透磁率の逆数である。また、Aは、ベクトルポテンシャルである。このベクトルポテンシャルAは、以下の(2式)のように定義される。Bx、Byは、それぞれ各分割領域(要素)に生じる磁束密度Bのx軸方向及びy軸方向の値である。Hx、Hyは、それぞれ各分割領域(要素)に生じる磁界Hのx軸方向及びy軸方向の値である。 Here, [μ] −1 c is the reciprocal of the magnetic permeability. A is a vector potential. This vector potential A is defined as the following (Formula 2). Bx and By are values of the magnetic flux density B generated in each divided region (element) in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively. Hx and Hy are values of the magnetic field H generated in each divided region (element) in the x-axis direction and the y-axis direction, respectively.

Figure 2006258480
Figure 2006258480

ここで、J0は、電気機器に励磁される印加電流である。この式を基に、空間的に離散化された分割領域(要素)での補間関数を用いて、変分法またはガラーキン法により構成方程式を求める。そして、ガウスの消去法またはICCG法を用いて、前記分割領域(要素)でのベクトルポテンシャルAを求め、そこでの磁束密度Bと磁界Hを求める。ここでは、印加電流の時系列変化およびロータの空間的時系列変化を時々刻々させることにより、求められた磁束密度Bは、解析対象となる装置や設備等に生じる電磁場に応じて高調波成分を含む時系列データとなり、2次元磁気測定装置200に出力される。電磁場解析としては、渦電流を含んだ過渡解析で行っても良いし、渦電流が無視できるようであれば静磁場解析で行ってもよい。なお、有限要素法の詳細は、例えば、「中田、高橋『電気工学の有限要素法第二版』森北出版、1982」に記載されているので、ここでは、概略のみを記した。 Here, J 0 is an applied current excited in the electric device. Based on this equation, a constitutive equation is obtained by a variational method or a Galerkin method using an interpolation function in a spatially discretized divided region (element). Then, using Gaussian elimination method or ICCG method, a vector potential A in the divided region (element) is obtained, and a magnetic flux density B and a magnetic field H there are obtained. Here, the obtained magnetic flux density B is obtained by changing a time-series change of applied current and a spatial time-series change of the rotor from time to time in accordance with an electromagnetic field generated in an apparatus or facility to be analyzed. The time-series data including the data is output to the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200. As the electromagnetic field analysis, transient analysis including eddy current may be performed, or static magnetic field analysis may be performed if eddy current can be ignored. The details of the finite element method are described in, for example, “Nakada, Takahashi“ Electrical Engineering Finite Element Method 2nd Edition ”Morikita Publishing, 1982”, so only the outline is described here.

(2次元磁気測定装置)
図1に説明を戻し、2次元磁気測定装置200は、電磁場解析装置100で解析された各分割領域(要素)の磁束密度Bの時系列データを用いて、解析対象となる装置や設備等に使用されているものと同種類の磁性材料(以下、試料と称する)400の磁束密度B(={Bx,By})と磁界H(={Hx,Hy})を測定するためのものである。
(Two-dimensional magnetometer)
Returning to FIG. 1, the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 uses the time-series data of the magnetic flux density B of each divided region (element) analyzed by the electromagnetic field analysis apparatus 100 to provide an apparatus or facility to be analyzed. It is for measuring the magnetic flux density B (= {Bx, By}) and magnetic field H (= {Hx, Hy}) of the same kind of magnetic material (hereinafter referred to as a sample) 400 used. .

図1において、2次元磁気測定装置200は、制御部201と、データ格納部202と、X方向電源203と、Y方向電源204と、第1のデジタルオシロスコープ205と、第2のデジタルオシロスコープ206と、試料設置部207とを有している。   In FIG. 1, a two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 includes a control unit 201, a data storage unit 202, an X-direction power source 203, a Y-direction power source 204, a first digital oscilloscope 205, and a second digital oscilloscope 206. And a sample placement unit 207.

制御部201は、2次元磁気測定装置200を統括制御するものであり、例えば、CPU、ROM、及びRAMを備えたマイクロコンピュータを用いて構成される。
データ格納部202は、2次元磁気測定装置200で測定された磁束密度B(={Bx,By})や磁界H(={Hx,Hy})等を格納するものであり、例えば、ハードディスクを用いて構成される。
なお、制御部201とデータ格納部202は、例えば、図2に示したような構成を有するパーソナルコンピュータ内に配設されている。
The control unit 201 performs overall control of the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 and is configured using, for example, a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM.
The data storage unit 202 stores magnetic flux density B (= {Bx, By}), magnetic field H (= {Hx, Hy}), etc., measured by the two-dimensional magnetometer 200. Constructed using.
The control unit 201 and the data storage unit 202 are disposed in a personal computer having a configuration as shown in FIG. 2, for example.

X方向電源203は、制御部201からの制御に従って、試料400のx軸方向を励磁するために励磁用継鉄207i、207jに巻き回されている励磁コイル207a、207bに電力を供給するためのものである(図3を参照)。Y方向電源204は、制御部201からの制御に従って、試料400のy軸方向を励磁するために励磁用継鉄207k、207lに巻き回されている励磁コイル207c、207dに電力を供給するためのものである(図3を参照)。   The X-direction power source 203 supplies power to the excitation coils 207a and 207b wound around the excitation yokes 207i and 207j in order to excite the x-axis direction of the sample 400 according to control from the control unit 201. (See FIG. 3). The Y-direction power source 204 supplies power to the excitation coils 207c and 207d wound around the excitation yokes 207k and 207l in order to excite the y-axis direction of the sample 400 according to control from the control unit 201. (See FIG. 3).

第1のデジタルオシロスコープ205は、試料400のx軸方向における磁束密度Bxを測定するためのBxコイル207eに流れる電流波形、試料400のy軸方向における磁束密度Byを測定するためのByコイル207fに流れる電流波形、X方向電源203から出力される電圧波形、及びY方向電源204から出力される電圧波形を、それぞれ1ch〜4chでモニタするものである。   The first digital oscilloscope 205 includes a current waveform flowing through the Bx coil 207e for measuring the magnetic flux density Bx in the x-axis direction of the sample 400 and a By coil 207f for measuring the magnetic flux density By in the y-axis direction of the sample 400. The flowing current waveform, the voltage waveform output from the X-direction power source 203, and the voltage waveform output from the Y-direction power source 204 are monitored by 1ch to 4ch, respectively.

第2のデジタルオシロスコープ206は、試料400のx軸方向における磁界Hxを測定するためのHxコイル207gに流れる電流波形、試料400のy軸方向における磁界Hyを測定するためのHyコイル207hに流れる電流波形、Bxコイル207eに印加される電圧波形、及びByコイル207fに印加される電圧波形を、それぞれ1ch〜4chでモニタするものである。
なお、本実施形態では、以上のようにしてモニタされている値は、1周期の波形をN(Nは正の整数、例えばN=512)分割してサンプリングすることにより得られるデジタル信号に変換されて(AD変換されて)制御部201に出力される。
The second digital oscilloscope 206 has a current waveform flowing in the Hx coil 207g for measuring the magnetic field Hx in the x-axis direction of the sample 400, and a current flowing in the Hy coil 207h for measuring the magnetic field Hy in the y-axis direction of the sample 400. The waveform, the voltage waveform applied to the Bx coil 207e, and the voltage waveform applied to the By coil 207f are each monitored by 1ch to 4ch.
In the present embodiment, the value monitored as described above is converted into a digital signal obtained by sampling a waveform of one cycle by dividing it into N (N is a positive integer, for example, N = 512). (AD converted) and output to the control unit 201.

ここで、図3を参照しながら、2次元磁気測定装置200に配設された試料設置部207の詳細な構成の一例について説明する。
本実施形態の試料設置部207は、励磁コイル207a〜207dと、Bxコイル207eと、Byコイル207fと、Hxコイル207gと、Hyコイル207hと、励磁用継鉄207i〜207lとを有している。
Here, an example of a detailed configuration of the sample setting unit 207 provided in the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 will be described with reference to FIG.
The sample setting unit 207 of this embodiment includes excitation coils 207a to 207d, a Bx coil 207e, a By coil 207f, an Hx coil 207g, a Hy coil 207h, and excitation yokes 207i to 207l. .

励磁用継鉄207iと励磁用継鉄207jは、x軸方向において、試料400を介して対向するように配設されている。また、励磁用継鉄207kと励磁用継鉄207lは、y軸方向において、試料400を介して対向するように配設されている。なお、本実施形態における試料400は、例えば、縦及び横が80mm、厚さが0.35mmの薄板鋼板である。なお、試料400は、強磁性体、フェリ磁性体、硬磁性体、軟磁性体、パーマロイ等の磁性材料であれば、薄板鋼板でなくてもよいということは言うまでもない。   The excitation yoke 207i and the excitation yoke 207j are arranged to face each other with the sample 400 in the x-axis direction. Further, the excitation yoke 207k and the excitation yoke 207l are arranged to face each other with the sample 400 in the y-axis direction. In addition, the sample 400 in this embodiment is, for example, a thin steel plate having a length and width of 80 mm and a thickness of 0.35 mm. Needless to say, the sample 400 may not be a thin steel plate as long as it is a magnetic material such as a ferromagnetic material, a ferrimagnetic material, a hard magnetic material, a soft magnetic material, and permalloy.

また、試料400内に磁束を集中させるために、励磁用継鉄207i〜207jの先端は、先細りの形状を有している。さらに、試料400内の磁束を均一にするために、試料400と、励磁用継鉄207i〜207lとの間には、0.1mm程度の隙間が設けられている。   Further, in order to concentrate the magnetic flux in the sample 400, the tips of the exciting yokes 207i to 207j have a tapered shape. Further, in order to make the magnetic flux in the sample 400 uniform, a gap of about 0.1 mm is provided between the sample 400 and the excitation yokes 207i to 207l.

励磁コイル207a〜207dは、それぞれ励磁用継鉄207i〜207lに巻き回されている。
Bxコイル207eは、試料400の中心点を介してx軸方向おいて対向するように設けられた2つの穴を通して巻き回されている。Byコイル207fは、試料400の中心点を介してy軸方向おいて対向するように設けられた2つの穴を通して巻き回されている。
Hyコイル207hは、試料400の上方または下方において、y軸方向に巻き回されている。Hxコイル207gは、Hyコイル207h上でx軸方向に巻き回されている。
The exciting coils 207a to 207d are wound around exciting yokes 207i to 207l, respectively.
The Bx coil 207e is wound through two holes provided to face each other in the x-axis direction via the center point of the sample 400. The By coil 207f is wound through two holes provided to face each other in the y-axis direction via the center point of the sample 400.
The Hy coil 207 h is wound in the y-axis direction above or below the sample 400. The Hx coil 207g is wound in the x-axis direction on the Hy coil 207h.

以上のようにして構成された2次元磁気測定装置200を用いて、試料400の磁束密度Bと磁界Hとを測定する。
具体的に説明すると、まず、制御部201は、電磁場解析装置100で電磁場解析された各要素の磁束密度Bの時系列データを入力する。そして、制御部201は、試料400の磁束密度Bが、入力した磁束密度Bになるように、励磁コイル207a〜207dに印加する電圧の値(以下、電圧指示値と称す)を、X方向電源203及びY方向電源204に出力する。
The magnetic flux density B and magnetic field H of the sample 400 are measured using the two-dimensional magnetometer 200 configured as described above.
Specifically, first, the control unit 201 inputs time-series data of the magnetic flux density B of each element analyzed by the electromagnetic field analysis device 100. Then, the control unit 201 converts the value of the voltage applied to the exciting coils 207a to 207d (hereinafter referred to as a voltage instruction value) so that the magnetic flux density B of the sample 400 becomes the input magnetic flux density B. 203 and the Y-direction power source 204.

図3において、試料400のx軸方向を励磁するための励磁コイル207a、207bについては、例えば、以下の(3式)で表される電圧指示値Vx(t)をX方向電源203に出力する。また、試料400のy軸方向を励磁するための励磁コイル207c、207dについては、例えば、以下の(4式)で表される電圧指示値Vy(t)をY方向電源204に出力する。   In FIG. 3, for the excitation coils 207 a and 207 b for exciting the sample 400 in the x-axis direction, for example, a voltage instruction value Vx (t) represented by the following (formula 3) is output to the X-direction power source 203. . For the excitation coils 207 c and 207 d for exciting the sample 400 in the y-axis direction, for example, a voltage instruction value Vy (t) represented by the following (Equation 4) is output to the Y-direction power source 204.

Figure 2006258480
Figure 2006258480

ここで、ex(t)、ey(t)は、以下の(5式)及び(6式)で表される。
ex(t)=Bx´(t)−Bx(t) ・・・(5式)
ey(t)=By´(t)−By(t) ・・・(6式)
Bx´(t)は、電磁場解析装置100から出力された磁束密度Bのx軸方向のデータであり、By´(t)は、電磁場解析装置100から出力された磁束密度Bのy軸方向のデータである。
Here, ex (t) and ey (t) are expressed by the following (formula 5) and (formula 6).
ex (t) = Bx ′ (t) −Bx (t) (Formula 5)
ey (t) = By ′ (t) −By (t) (Expression 6)
Bx ′ (t) is data in the x-axis direction of the magnetic flux density B output from the electromagnetic field analysis device 100, and By ′ (t) is data in the y-axis direction of the magnetic flux density B output from the electromagnetic field analysis device 100. It is data.

また、Bx(t)は、2次元磁気測定装置200で測定された磁束密度のx軸方向のデータであり、By(t)は、2次元磁気測定装置200で測定された磁束密度のy軸方向のデータである。さらに、k1x、k2x、k3x、k1y、k2y、k3yは、一定値であり、オペレータ等によって適宜決定される値である。 Bx (t) is data in the x-axis direction of the magnetic flux density measured by the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200, and By (t) is the y-axis of the magnetic flux density measured by the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200. Direction data. Furthermore, k 1x , k 2x , k 3x , k 1y , k 2y , and k 3y are constant values that are appropriately determined by an operator or the like.

以上のようにして電圧指示値Vx(t)、Vy(t)を入力したX方向電源203及びY方向電源204は、その電圧指示値Vx(t)、Vy(t)に従って、励磁コイル207a〜207dに電圧を印加する。励磁コイル207a〜207dに印加された電圧と、励磁コイル207a〜207dに流れた電流は、それぞれ、第1のデジタルオシロスコープ205と、第2のデジタルオシロスコープ206でモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、AD変換されて制御部201に出力される。これにより、制御部201は、励磁コイル207a〜207dに印加された電圧と、励磁コイル207a〜207dに流れた電流を知ることができる。   The X-direction power source 203 and the Y-direction power source 204 to which the voltage instruction values Vx (t) and Vy (t) are input as described above are excited according to the voltage instruction values Vx (t) and Vy (t). A voltage is applied to 207d. The voltage applied to the excitation coils 207a to 207d and the current flowing through the excitation coils 207a to 207d are monitored by the first digital oscilloscope 205 and the second digital oscilloscope 206, respectively. The monitored voltage and current are AD converted and output to the control unit 201. Thereby, the control part 201 can know the voltage applied to the exciting coils 207a to 207d and the current flowing through the exciting coils 207a to 207d.

以上のようにして励磁コイル207a〜207dに電圧が印加され、電流が流れると、試料400がx軸方向に励磁される。そうすると、Bxコイル207eに誘起される電圧と、Bxコイル207eに流れる電流とが、それぞれ第2のデジタルオシロスコープ206と、第1のデジタルオシロスコープ205とでモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、AD変換されて制御部201に出力される。これにより、制御部201は、Bxコイル207eに誘起される電圧と、Bxコイル207eに流れる電流とを知ることができ、これらBxコイル207eに誘起される電圧と、Bxコイル207eに流れる電流とを用いて、試料400のx軸方向における磁束密度Bxを求めることができる。   As described above, when a voltage is applied to the excitation coils 207a to 207d and a current flows, the sample 400 is excited in the x-axis direction. Then, the voltage induced in the Bx coil 207e and the current flowing in the Bx coil 207e are monitored by the second digital oscilloscope 206 and the first digital oscilloscope 205, respectively. The monitored voltage and current are AD converted and output to the control unit 201. Thus, the control unit 201 can know the voltage induced in the Bx coil 207e and the current flowing in the Bx coil 207e, and the voltage induced in the Bx coil 207e and the current flowing in the Bx coil 207e. By using this, the magnetic flux density Bx in the x-axis direction of the sample 400 can be obtained.

また、励磁コイル207a〜207dに電圧が印加され、電流が流れると、Hxコイル207gに電圧が誘起され、電流が流れる。このようにしてHxコイル207gに流れる電流は、第2のデジタルオシロスコープ206でモニタされる。これにより、制御部201は、Hxコイル207gに流れる電流を知ることができ、このHxコイル207gに流れる電流を用いて、試料のx軸方向における磁界Hxを求めることができる。   Further, when a voltage is applied to the excitation coils 207a to 207d and a current flows, a voltage is induced in the Hx coil 207g and a current flows. The current flowing through the Hx coil 207g in this way is monitored by the second digital oscilloscope 206. Accordingly, the control unit 201 can know the current flowing through the Hx coil 207g, and can determine the magnetic field Hx in the x-axis direction of the sample using the current flowing through the Hx coil 207g.

同様に、励磁コイル207a〜207dに電圧が印加され、電流が流れると、試料400がy軸方向に励磁される。そうすると、Byコイル207fに誘起される電圧と、Byコイル207fに流れる電流とが、それぞれ第2のデジタルオシロスコープ206と、第1のデジタルオシロスコープ205とでモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、AD変換されて制御部201に出力される。これにより、制御部201は、Byコイル207fに誘起される電圧と、Byコイル207fに流れる電流とを知ることができ、試料400のy軸方向における磁束密度Byを求めることができる。   Similarly, when a voltage is applied to the excitation coils 207a to 207d and a current flows, the sample 400 is excited in the y-axis direction. Then, the voltage induced in By coil 207f and the current flowing in By coil 207f are monitored by second digital oscilloscope 206 and first digital oscilloscope 205, respectively. The monitored voltage and current are AD converted and output to the control unit 201. Thereby, the control unit 201 can know the voltage induced in the By coil 207f and the current flowing in the By coil 207f, and can determine the magnetic flux density By in the y-axis direction of the sample 400.

また、励磁コイル207a〜207dに電圧が印加され、電流が流れると、Hyコイル207hに電圧が誘起され、電流が流れる。このようにしてHyコイル207hに流れる電流は、第2のデジタルオシロスコープ206でモニタされる。これにより、制御部201は、Hyコイル207hに流れる電流を知ることができ、試料のy軸方向における磁界Hyを求めることができる。
磁束密度Bx、磁束密度By、磁界Hx、磁界Hyは、それぞれ、Bxコイル207eに誘起される電圧、Byコイル207fに誘起される電圧、Hxコイル207gに電圧が誘起される電圧、Hyコイル207hに電圧が誘起される電圧を、時間積分して求めることもできる。
Further, when a voltage is applied to the excitation coils 207a to 207d and a current flows, a voltage is induced in the Hy coil 207h and a current flows. In this way, the current flowing through the Hy coil 207 h is monitored by the second digital oscilloscope 206. Thereby, the control part 201 can know the electric current which flows into Hy coil 207h, and can obtain | require the magnetic field Hy in the y-axis direction of a sample.
The magnetic flux density Bx, magnetic flux density By, magnetic field Hx, and magnetic field Hy are respectively a voltage induced in the Bx coil 207e, a voltage induced in the By coil 207f, a voltage induced in the Hx coil 207g, and a voltage induced in the Hy coil 207h. The voltage at which the voltage is induced can also be obtained by time integration.

以上のようにして求めた磁束密度Bx、Byのデータが1周期分集まると、制御部201は、以下の(7式)を用いて、磁束密度Bx、Byのデータが収束したか否かを判定する。   When the data of the magnetic flux densities Bx and By obtained as described above are collected for one period, the control unit 201 uses the following (Equation 7) to determine whether the data of the magnetic flux densities Bx and By has converged. judge.

Figure 2006258480
Figure 2006258480

ここで、Bxoは、電磁場解析装置100で求められたx軸方向における磁束密度Bx´(t)の最大値であり、Byoは、電磁場解析装置100で求められたy軸方向における磁束密度By´(t)の最大値である。   Here, Bxo is the maximum value of the magnetic flux density Bx ′ (t) in the x-axis direction obtained by the electromagnetic field analyzer 100, and Byo is the magnetic flux density By ′ in the y-axis direction obtained by the electromagnetic field analyzer 100. This is the maximum value of (t).

この判定の結果、前記(7式)を満たす場合には、制御部201は、磁束密度Bx、Byの1周期分のデータと、それら磁束密度Bx、Byのデータに対応する磁界Hx、Hyの1周期分のデータとをデータ格納部202に格納すると共に、これら磁束密度Bx、Byのデータと、磁界Hx、Hyのデータとを用いて、試料400における透磁率と鉄損とを求める。なお、透磁率は、例えば、磁束密度Bx、Byと磁界Hx、Hyとの比を算出することにより求めることができる。また、鉄損は、例えば、磁束密度Bx、Byのデータと、磁界Hx、Hyのデータとから得られるB−Hカーブの面積を算出することにより求めることができる。   As a result of this determination, if the above (Equation 7) is satisfied, the control unit 201 sets the data for one period of the magnetic flux densities Bx and By and the magnetic fields Hx and Hy corresponding to the data of the magnetic flux densities Bx and By. Data for one cycle is stored in the data storage unit 202, and the magnetic permeability and iron loss in the sample 400 are obtained using the data of the magnetic flux densities Bx and By and the data of the magnetic fields Hx and Hy. The magnetic permeability can be obtained, for example, by calculating the ratio between the magnetic flux densities Bx and By and the magnetic fields Hx and Hy. Further, the iron loss can be obtained by, for example, calculating the area of the BH curve obtained from the magnetic flux density Bx and By data and the magnetic field Hx and Hy data.

一方、前記(7式)を満たさない場合には、前記(7式)を満たすまで、磁束密度Bx、Byの1周期分のデータと、磁界のHx、Hyの1周期分のデータとを繰り返し取得する。   On the other hand, if the (Expression 7) is not satisfied, the data for one period of the magnetic flux densities Bx and By and the data for one period of the magnetic fields Hx and Hy are repeated until the (Expression 7) is satisfied. get.

以上のようにして、試料400における透磁率と鉄損とを求めると、制御部201は、求めた透磁率のデータと鉄損のデータとを、電磁場解析装置100に出力する。なお、ここでは、透磁率のデータと鉄損のデータとを自動的に電磁場解析装置100に出力するようにしたが、これらのデータを、電磁場解析装置100からの要求に応じて出力するようにしてもよい。   When the magnetic permeability and iron loss in the sample 400 are obtained as described above, the control unit 201 outputs the obtained magnetic permeability data and iron loss data to the electromagnetic field analysis apparatus 100. Here, the permeability data and the iron loss data are automatically output to the electromagnetic field analysis device 100. However, these data are output in response to a request from the electromagnetic field analysis device 100. May be.

こうして試料400における透磁率のデータと鉄損のデータとを入力した電磁場解析装置100は、例えば、その入力した鉄損データを、解析対象となる装置における、試料400と同一材料で構成された部分の鉄損として表示する。鉄損を表示する形態は、鉄損の値そのものを表示してもよいし、解析対象となる装置の鉄損の分布を表示してもよい。   In this way, the electromagnetic field analysis apparatus 100 to which the magnetic permeability data and the iron loss data in the sample 400 are input is, for example, a portion of the input iron loss data that is made of the same material as the sample 400 in the apparatus to be analyzed. It is displayed as iron loss. In the form of displaying the iron loss, the value of the iron loss itself may be displayed, or the distribution of the iron loss of the device to be analyzed may be displayed.

なお、ここでは、2次元磁気測定装置200の制御部201で透磁率や鉄損を求めるようにしたが、磁束密度Bx、Byの1周期分のデータと、磁界のHx、Hyの1周期分のデータを、2次元磁気測定装置200から電磁場解析装置100に出力し、これらのデータを用いて電磁場解析装置100で透磁率や鉄損を求めるようにしてもよい。   Here, the magnetic permeability and iron loss are obtained by the control unit 201 of the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200, but data for one cycle of the magnetic flux densities Bx and By and one cycle of the magnetic fields Hx and Hy. May be output from the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 to the electromagnetic field analysis apparatus 100, and the magnetic field analysis apparatus 100 may determine the magnetic permeability and iron loss using these data.

次に、図4のフローチャートを参照しながら、本実施形態の電磁場解析装置100の概略動作の一例を説明する。
まず、ステップS1において、前記(1式)及び(2式)等を用いて、解析対象となる装置や設備等の電磁場解析を行う。このとき、入力パラメータとして、解析対象となる装置の透磁率μを入力するとともに、分割領域(要素)の大きさや分割数、及び印加電流J0を入力し、さらに必要に応じて周波数や物性値等に関する情報を入力してから電磁場解析を行う。
Next, an example of a schematic operation of the electromagnetic field analysis apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1, an electromagnetic field analysis of an apparatus or facility to be analyzed is performed using the above (1 formula) and (2 formula). At this time, the magnetic permeability μ of the device to be analyzed is input as an input parameter, the size and the number of divided regions (elements), and the applied current J 0 are input, and the frequency and physical property values are further input as necessary. Input the information on the field, etc., and then analyze the electromagnetic field.

次に、ステップS2において、ステップS1において行った電磁場解析により得られた磁束密度Bの時系列データを2次元磁気測定装置200に出力する。ここで磁束密度Bの時系列データとしては、図10のごときものである。
次に、ステップS3において、2次元磁気測定装置200から試料400における透磁率のデータと鉄損のデータとを入力するまで待機する。これらのデータを入力すると、ステップS4に進み、その鉄損のデータを用いて、解析対象となる装置における鉄損分布を求め、その鉄損分布を表示する。
Next, in step S2, the time-series data of the magnetic flux density B obtained by the electromagnetic field analysis performed in step S1 is output to the two-dimensional magnetometer 200. Here, the time-series data of the magnetic flux density B is as shown in FIG.
Next, in step S3, the apparatus waits until the permeability data and the iron loss data of the sample 400 are input from the two-dimensional magnetometer 200. If these data are input, it will progress to step S4, will calculate the iron loss distribution in the apparatus used as an analysis object using the data of the iron loss, and will display the iron loss distribution.

次に、図5のフローチャートを参照しながら、本実施形態の2次元磁気測定装置200の制御部201における概略動作の一例を説明する。
まず、ステップS11において、電磁場解析装置100で電磁場解析された磁束密度Bの時系列データを入力するまで待機する。磁束密度Bの時系列データを入力すると、ステップS12に進み、入力した磁束密度Bの時系列データを一時的に記憶する。
Next, an example of a schematic operation in the control unit 201 of the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S11, the process waits until time-series data of the magnetic flux density B analyzed by the electromagnetic field analysis apparatus 100 is input. When the time series data of the magnetic flux density B is input, the process proceeds to step S12, where the time series data of the input magnetic flux density B is temporarily stored.

次に、ステップS13において、磁束密度B(={Bx、By})の測定値を入力するまで待機する。磁束密度B(={Bx、By})の測定値を入力すると、ステップS14に進み、前記(5式)及び(6式)を用いて、ステップS11で入力した磁束密度Bの時系列データと、ステップS13で入力した磁束密度B(={Bx、By})の測定値との差分ex(t)、ey(t)を求める。   Next, in step S13, the process waits until the measured value of the magnetic flux density B (= {Bx, By}) is input. When the measured value of the magnetic flux density B (= {Bx, By}) is input, the process proceeds to step S14, and the time series data of the magnetic flux density B input in step S11 using the above (formula 5) and (formula 6) Then, differences ex (t) and ey (t) from the measured value of the magnetic flux density B (= {Bx, By}) input in step S13 are obtained.

次に、ステップS15において、前記(3式)及び(4式)を用いて、電圧指示値Vx(t)、Vy(t)を求める。
次に、ステップS16において、ステップS15で求めた電圧指示値Vx(t)、Vy(t)を、それぞれX方向電源203、Y方向電源204に出力し、励磁コイル207a〜207dに印加する電圧値を指示する。
Next, in step S15, the voltage instruction values Vx (t) and Vy (t) are obtained using the above-mentioned (formula 3) and (formula 4).
Next, in step S16, the voltage instruction values Vx (t) and Vy (t) obtained in step S15 are output to the X-direction power source 203 and the Y-direction power source 204, respectively, and applied to the excitation coils 207a to 207d. Instruct.

次に、ステップS17において、磁界H(={Hx、Hy})の測定値を入力するまで待機し、磁界H(={Hx、Hy})の測定値を入力すると、ステップS18に進み、ステップS13で入力したと判定した磁束密度B(={Bx、By})の測定値と、ステップS16で入力したと判定した磁界H(={Hx、Hy})の測定値とが、それぞれ1周期分揃っているか否かを判定する。この判定の結果、1周期分の測定値が揃っていない場合には、1周期分の測定値が揃うまで、ステップS13〜ステップS18を繰り返し行う。   Next, in step S17, the process waits until the measurement value of the magnetic field H (= {Hx, Hy}) is input. When the measurement value of the magnetic field H (= {Hx, Hy}) is input, the process proceeds to step S18. The measured value of the magnetic flux density B (= {Bx, By}) determined to be input in S13 and the measured value of the magnetic field H (= {Hx, Hy}) determined to be input in Step S16 are each one cycle. It is determined whether or not they are ready. As a result of the determination, if the measurement values for one cycle are not complete, steps S13 to S18 are repeated until the measurement values for one cycle are complete.

こうして、1周期分の測定値が揃うと、ステップS19に進み、前記(7式)の収束条件を満足するか否かを判定する。この判定の結果、前記(7式)の収束条件を満足しない場合には、前記(7式)の収束条件を満足するまで、ステップS13〜ステップS19を繰り返し行う。   When the measurement values for one period are thus prepared, the process proceeds to step S19, and it is determined whether or not the convergence condition of (Expression 7) is satisfied. As a result of this determination, if the convergence condition of (Expression 7) is not satisfied, Steps S13 to S19 are repeated until the convergence condition of (Expression 7) is satisfied.

こうして、前記(7式)の収束条件を満足すると、ステップS20に進み、磁束密度B(={Bx、By})と、磁界H(={Hx、Hy})の1周期分のデータをデータ格納部202に格納すると共に、これら磁束密度B(={Bx、By})のデータと、磁界H(={Hx、Hy})のデータとを用いて、試料400における透磁率と鉄損を求め、求めた透磁率のデータと鉄損のデータとを電磁場解析装置100に出力する。   Thus, when the convergence condition of (Expression 7) is satisfied, the process proceeds to step S20, and data for one cycle of the magnetic flux density B (= {Bx, By}) and the magnetic field H (= {Hx, Hy}) is stored as data. The magnetic flux density B (= {Bx, By}) data and the magnetic field H (= {Hx, Hy}) data and the magnetic permeability and iron loss in the sample 400 are stored in the storage unit 202. The obtained magnetic permeability data and iron loss data are output to the electromagnetic field analyzer 100.

以上のように本実施形態では、まず、電磁場解析装置100は、解析対象の装置における電磁場解析を行い、磁束密度の時系列データを求める。2次元磁気測定装置200は、その磁束密度の時系列データに合わせて算出した電圧指示値Vx(t)、Vy(t)を励磁コイル207a〜207dに印加して、試料400における磁束密度Bx、Byと磁界Hx、Hyを測定する。電磁場解析装置100で電磁場解析されることにより得られた磁束密度の時系列データは、高調波成分を含むものであるので、この高調波成分をも考慮して電圧指示値Vx(t)、Vy(t)を設定することができる。これにより、x軸方向の磁束密度Bxと、y軸方向の磁束密度Byとが相互に寄与し合っている回転磁界や交番磁界に、高調波成分が含まれている場合でも電磁場解析を可及的に高精度に行うことができる。したがって、本実施形態の磁気特性解析システムを用いて磁気特性(鉄損)を解析し、解析した結果に基づいてモータ、発電機、変圧器を設計すれば、高効率のモータ、発電機、変圧器を実現することが可能になる。   As described above, in the present embodiment, first, the electromagnetic field analysis apparatus 100 performs an electromagnetic field analysis in the analysis target apparatus and obtains time-series data of magnetic flux density. The two-dimensional magnetism measuring apparatus 200 applies voltage instruction values Vx (t) and Vy (t) calculated according to the time-series data of the magnetic flux density to the excitation coils 207a to 207d, and the magnetic flux density Bx in the sample 400, By and magnetic fields Hx and Hy are measured. Since the magnetic flux density time-series data obtained by the electromagnetic field analysis by the electromagnetic field analysis device 100 includes a harmonic component, the voltage instruction values Vx (t) and Vy (t) are also considered in consideration of the harmonic component. ) Can be set. This enables electromagnetic field analysis even when harmonic components are included in the rotating magnetic field or alternating magnetic field in which the magnetic flux density Bx in the x-axis direction and the magnetic flux density By in the y-axis direction mutually contribute. Therefore, it can be performed with high accuracy. Therefore, if a magnetic characteristic (iron loss) is analyzed using the magnetic characteristic analysis system of this embodiment, and a motor, a generator, and a transformer are designed based on the analysis result, a highly efficient motor, generator, and transformer Can be realized.

なお、本実施形態のように、図5のステップS19において、前記(7式)を用いて収束判定を行えば、より正確な測定を行うことができ好ましいが、必ずしもこの収束判定を行う必要はない。
また、本実施形態では、入力パラメータとして透磁率μを用いたが、解析対象となる装置に含まれる磁性体の磁化容易軸と最大磁束密度とのなす角度φに依存する物性値(すなわちφ異方性を有する物性値)であれば、透磁率μでなくてもよい。
As in the present embodiment, it is preferable to perform convergence determination using the above-described (Equation 7) in step S19 in FIG. 5, so that more accurate measurement can be performed. However, it is not always necessary to perform this convergence determination. Absent.
In this embodiment, the magnetic permeability μ is used as an input parameter. However, the physical property value (that is, the φ difference) that depends on the angle φ formed between the easy axis of magnetization of the magnetic material included in the apparatus to be analyzed and the maximum magnetic flux density is used. As long as the physical property value has a directivity), the magnetic permeability μ is not necessarily required.

さらに、本実施形態のように、試料400として、解析対象となる装置や設備等と同種類の磁性材料を用いれば、解析対象となる装置や設備等における磁気特性をより精度よく解析することができ好ましいが、必ずしも試料400として、解析対象となる装置や設備等と同種類の磁性材料を用いる必要はない。
また、本実施形態では、試料400の磁束密度Bが、電磁場解析装置100で電磁場解析された各要素の磁束密度Bになるように、励磁コイル207a〜207dに対する電圧指示値を決定するようにしたが、試料400の磁界Hが、電磁場解析装置100で電磁場解析された各要素の磁界Hになるように、励磁コイル207a〜207dに対する電圧指示値を決定するようにしてもよい。
Further, as in the present embodiment, if the same kind of magnetic material as the analysis target device or equipment is used as the sample 400, the magnetic characteristics of the analysis target device or equipment can be analyzed with higher accuracy. Although it is preferable, it is not always necessary to use the same kind of magnetic material as that of the device or equipment to be analyzed as the sample 400.
In this embodiment, the voltage instruction values for the exciting coils 207a to 207d are determined so that the magnetic flux density B of the sample 400 becomes the magnetic flux density B of each element analyzed by the electromagnetic field analysis apparatus 100. However, the voltage instruction values for the excitation coils 207a to 207d may be determined so that the magnetic field H of the sample 400 becomes the magnetic field H of each element analyzed by the electromagnetic field analysis apparatus 100.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。前述した第1の実施形態では、2次元磁気測定装置200で求められた鉄損のデータを、電磁場解析装置100において無条件で採用して解析対象の装置の鉄損を求めるようにした。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the iron loss data obtained by the two-dimensional magnetic measurement device 200 is unconditionally adopted by the electromagnetic field analysis device 100 to obtain the iron loss of the device to be analyzed.

これに対し、本実施形態では、電磁場解析装置100で電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータと、2次元磁気測定装置200で求められた透磁率のデータとを比較し、これらのデータが所定の範囲内にある場合にのみ、2次元磁気測定装置200で求めた鉄損のデータを、解析対象の装置の鉄損を求めるためのデータとして採用するようにしている。   On the other hand, in the present embodiment, the permeability data used as the input parameter when the electromagnetic field analysis apparatus 100 performs the electromagnetic field analysis is compared with the permeability data obtained by the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200. Only when the above data is within a predetermined range, the iron loss data obtained by the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 is adopted as data for obtaining the iron loss of the analysis target apparatus.

このように、本実施形態と前述した第1の実施形態とでは、磁気特性解析システムのソフトウェアの処理の一部が異なるだけであるので、前述した第1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。   As described above, the present embodiment and the first embodiment described above are different in only part of the software processing of the magnetic characteristic analysis system. Detailed description will be omitted by attaching the same reference numerals as those shown in FIGS.

図6は、本実施形態の電磁場解析装置100の概略動作の一例を説明するフローチャートである。
ステップS21〜S23は、図4のステップS1〜S3と同じである。すなわち、ステップS21において、前記(1式)及び(2式)等を用いて、解析対象となる装置の電磁場解析を行う。次に、ステップS22において、ステップS21において行った電磁場解析により得られた磁束密度Bの時系列データを2次元磁気測定装置200に出力する。ここで磁束密度Bの時系列データとしては、図10のごときものである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of a schematic operation of the electromagnetic field analysis apparatus 100 of the present embodiment.
Steps S21 to S23 are the same as steps S1 to S3 in FIG. That is, in step S21, the electromagnetic field analysis of the device to be analyzed is performed using the above (1 formula) and (2 formula). Next, in step S22, the time-series data of the magnetic flux density B obtained by the electromagnetic field analysis performed in step S21 is output to the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200. Here, the time-series data of the magnetic flux density B is as shown in FIG.

次に、ステップS23において、2次元磁気測定装置200から試料400における透磁率のデータと鉄損のデータとを入力するまで待機する。そして、これらのデータを入力すると、ステップS24に進み、ステップS23で入力した試料400における透磁率のデータと、ステップS21で電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内にあるか否かを判定する。   Next, in step S23, the process waits until the permeability data and the iron loss data of the sample 400 are input from the two-dimensional magnetometer 200. When these data are input, the process proceeds to step S24, where the permeability data in the sample 400 input in step S23 and the permeability data used as input parameters for the electromagnetic field analysis in step S21 are within a predetermined range. It is determined whether or not it is inside.

この判定の結果、ステップS23で入力した試料400における透磁率のデータと、ステップS21で電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内にない場合には、ステップS21に戻り、ステップS23で入力した透磁率のデータを入力パラメータとして、電磁場解析を再度行う。そして、ステップS23で入力した試料400における透磁率のデータと、ステップS21で電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内になるまで、ステップS21〜S24を繰り返す。   If the result of this determination is that the permeability data in the sample 400 input in step S23 and the permeability data used as input parameters in the electromagnetic field analysis in step S21 are not within the predetermined range, step S21 The electromagnetic field analysis is performed again using the permeability data input in step S23 as an input parameter. Then, steps S21 to S24 are repeated until the permeability data in the sample 400 input in step S23 and the permeability data used as input parameters in the electromagnetic field analysis in step S21 are within a predetermined range.

以上のようにして、ステップS23で入力した試料400における透磁率のデータと、ステップS21で電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内になると、ステップS25に進み、ステップS4と同様に、ステップS23で入力した試料400における鉄損のデータを用いて、解析対象となる装置における鉄損分布を求め、その鉄損分布を表示する。   As described above, when the permeability data in the sample 400 input in step S23 and the permeability data used as input parameters in the electromagnetic field analysis in step S21 are within a predetermined range, the process proceeds to step S25. Similarly to step S4, the iron loss distribution in the apparatus to be analyzed is obtained using the iron loss data in the sample 400 input in step S23, and the iron loss distribution is displayed.

以上のように本実施形態では、2次元磁気測定装置200における測定に基づいて求められた試料400における透磁率のデータと、電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内にある場合に限り、2次元磁気測定装置200での測定に基づく鉄損のデータを、解析対象となる装置における鉄損を求める際のデータとして採用するようにしたので、高調波成分を含んだ回転磁界や交番磁界が発生する場合の電磁場解析をより一層高精度に行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the magnetic permeability data in the sample 400 obtained based on the measurement in the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 and the magnetic permeability data used as input parameters when performing electromagnetic field analysis are predetermined. Only when it is within the range, the iron loss data based on the measurement by the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 is adopted as the data for obtaining the iron loss in the apparatus to be analyzed. The electromagnetic field analysis can be performed with higher accuracy when the included rotating magnetic field or alternating magnetic field is generated.

なお、本実施形態では、ステップS24において、ステップS23で入力した試料400における透磁率のデータと、ステップS21で電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内にあるか否かを判定したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ステップS23で入力した試料400における透磁率のデータと、前回入力した試料400における透磁率のデータとが所定の範囲内にあるか否かを判定するようにしてもよい。   In this embodiment, in step S24, the magnetic permeability data in the sample 400 input in step S23 and the magnetic permeability data used as input parameters in the electromagnetic field analysis in step S21 are within a predetermined range. It is not always necessary to do this. For example, it may be determined whether the permeability data of the sample 400 input in step S23 and the permeability data of the sample 400 input last time are within a predetermined range.

また、試料400における透磁率のデータと、電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた透磁率のデータとが所定の範囲内にあるか否かを判定するようにしたが、例えば、電磁場解析する際の入力パラメータとして鉄損のデータを使用する場合には、試料400における鉄損のデータと、電磁場解析する際の入力パラメータとして用いた鉄損のデータとが所定の範囲内にあるか否かを判定するようにしてもよい。   In addition, it is determined whether or not the magnetic permeability data in the sample 400 and the magnetic permeability data used as input parameters for the electromagnetic field analysis are within a predetermined range. When the iron loss data is used as the input parameter, the iron loss data in the sample 400 and the iron loss data used as the input parameter for the electromagnetic field analysis are within a predetermined range. You may make it determine.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。前述した第1及び第2の実施形態では、電磁場解析装置100と2次元磁気測定装置200とをそれぞれ1つずつ設けて磁気特性解析システムを構成するようにした。このようにすると、解析対象となる装置に含まれる磁性体(鋼材)の種類が複数ある場合、2次元磁気測定装置200は、磁性体(鋼材)の種類に応じて何度も測定を繰り返さなければならない。そこで、本実施形態では、解析対象となる装置に含まれる磁性体の種類と同数の2次元磁気測定装置200を設けるようにしている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments described above, a magnetic characteristic analysis system is configured by providing one each of the electromagnetic field analysis device 100 and the two-dimensional magnetic measurement device 200. In this case, when there are a plurality of types of magnetic bodies (steel materials) included in the apparatus to be analyzed, the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 must repeat measurement many times according to the types of magnetic bodies (steel materials). I must. Therefore, in this embodiment, the same number of two-dimensional magnetic measurement devices 200 as the types of magnetic bodies included in the device to be analyzed are provided.

例えば、解析対象となる装置に含まれる磁性体(鋼材)が、3種類の鋼材A〜Cである場合には、図7に示すように、鋼材Aにおける鉄損のデータを2次元磁気測定の結果に基づいて求める第1の2次元磁気測定装置200aと、鋼材Bにおける鉄損のデータを2次元磁気測定の結果に基づいて求める第2の2次元磁気測定装置200bと、鋼材Cにおける鉄損のデータを2次元磁気測定の結果に基づいて求める第3の2次元磁気測定装置200cとを設けるようにする。   For example, when the magnetic bodies (steel materials) included in the apparatus to be analyzed are three types of steel materials A to C, as shown in FIG. The first two-dimensional magnetic measuring device 200a obtained based on the result, the second two-dimensional magnetic measuring device 200b obtained based on the result of the two-dimensional magnetic measurement, and the iron loss in the steel material C. And a third two-dimensional magnetic measurement apparatus 200c that obtains the above data based on the result of the two-dimensional magnetic measurement.

なお、第1〜第3の2次元磁気測定装置200a〜200cは、前述した第1及び第2の実施形態の2次元磁気測定装置200と同じである。そして、電磁場解析装置100は、第1〜第3の2次元磁気測定装置200a〜200cから入力した各鋼材A〜Cにおける透磁率のデータと鉄損のデータとを用いて、図4や図6に示したフローチャートの処理を各鋼材A〜Cのそれぞれに対して行い、解析対象となる装置における鉄損の分布を求めるようにする。   The first to third two-dimensional magnetic measurement apparatuses 200a to 200c are the same as the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 of the first and second embodiments described above. And the electromagnetic field analysis apparatus 100 uses FIG.4 and FIG.6 using the data of the magnetic permeability in each steel materials AC input from the 1st-3rd two-dimensional magnetic measuring apparatus 200a-200c, and the data of an iron loss. The processing shown in the flowchart is performed on each of the steel materials A to C, and the distribution of iron loss in the apparatus to be analyzed is obtained.

以上のようにすれば、高調波成分を含んだ回転磁界や交番磁界が発生する場合の電磁場解析をより高速に行うことができる。
なお、本実施形態では、解析対象となる装置における磁性体(鋼材)については、1つの2次元磁気測定装置200で2次元磁気測定を行うようにしたが、例えば、解析対象となる装置における磁性体(鋼材)の磁気特性が、場所によって異なる場合には、同種の磁性体(鋼材)についても複数の2次元磁気測定装置200で2次元磁気測定を行うようにしてもよい。このようにすれば、電磁場解析をより一層高速に行うことができる。
In this way, electromagnetic field analysis can be performed at higher speed when a rotating magnetic field or alternating magnetic field containing harmonic components is generated.
In the present embodiment, the magnetic body (steel material) in the apparatus to be analyzed is subjected to two-dimensional magnetic measurement with one two-dimensional magnetic measurement apparatus 200. When the magnetic properties of the body (steel material) differ depending on the location, the two-dimensional magnetic measurement apparatus 200 may perform two-dimensional magnetic measurement for the same kind of magnetic body (steel material). In this way, the electromagnetic field analysis can be performed even faster.

また、本実施形態のように、解析対象となる装置に含まれる磁性体の種類と同数の2次元磁気測定装置200を設ければ、解析対象となる装置に含まれる全ての磁性体に対する測定を並行に行うことができ好ましいが、複数の2次元磁気測定装置200を設けていれば、必ずしも解析対象となる装置に含まれる磁性体の種類と同数の2次元磁気測定装置200を設ける必要はないということは言うまでもない。   Further, as in the present embodiment, if the same number of two-dimensional magnetic measurement devices 200 as the types of magnetic materials included in the device to be analyzed are provided, the measurement of all the magnetic materials included in the device to be analyzed can be performed. Although it can be performed in parallel, it is preferable that a plurality of two-dimensional magnetic measurement devices 200 are provided, and it is not always necessary to provide the same number of two-dimensional magnetic measurement devices 200 as the types of magnetic bodies included in the device to be analyzed. Needless to say.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。前述した第1〜第3の実施形態では、測定及び解析を2次元で行うようにしたが、本実施形態では、測定及び解析を1次元で行うようにしている。このように、本実施形態と前述した第1〜第3の実施形態とでは、測定及び解析する次元が異なるだけであるので、前述した第1〜第3の実施形態と同一の部分については、図1〜図7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。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first to third embodiments described above, measurement and analysis are performed in two dimensions, but in this embodiment, measurement and analysis are performed in one dimension. Thus, since this embodiment and the first to third embodiments described above differ only in the dimensions to be measured and analyzed, the same parts as those of the first to third embodiments described above are as follows: Detailed description will be omitted by attaching the same reference numerals as those shown in FIGS.

図8は、本実施形態における1次元磁気測定装置の構成の一例を示した図である。
図8において、1次元磁気測定装置800は、制御部801と、データ格納部802と、電源803と、デジタルオシロスコープ804と、いわゆるエプスタイン装置である試料設置部805とを有している。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the one-dimensional magnetic measurement apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 8, a one-dimensional magnetic measurement apparatus 800 includes a control unit 801, a data storage unit 802, a power source 803, a digital oscilloscope 804, and a sample installation unit 805 that is a so-called Epstein device.

制御部801のハードウェアの構成は、前述した第1〜第3の実施形態における制御部201と同じである。制御部801のソフトウェアの構成は、2次元ではなく1次元のデータの処理を行う他は、前述した第1〜第3の実施形態における制御部201と同じである。   The hardware configuration of the control unit 801 is the same as that of the control unit 201 in the first to third embodiments described above. The software configuration of the control unit 801 is the same as that of the control unit 201 in the first to third embodiments described above, except that one-dimensional data is processed instead of two-dimensional.

データ格納部802のハードウェアの構成は、前述した第1〜第3の実施形態におけるデータ格納部202と同じであり、1次元磁気測定装置800で測定された磁束密度B(={Bx})や磁界H(={Hx})等を格納するものである。
なお、制御部801とデータ格納部802は、例えば、図2に示したような構成を有するパーソナルコンピュータ内に配設されている。
The hardware configuration of the data storage unit 802 is the same as that of the data storage unit 202 in the first to third embodiments described above, and the magnetic flux density B (= {Bx}) measured by the one-dimensional magnetic measurement apparatus 800. And a magnetic field H (= {Hx}) and the like are stored.
Note that the control unit 801 and the data storage unit 802 are disposed, for example, in a personal computer having a configuration as shown in FIG.

電源803は、制御部801からの制御に従って、試料805aに巻き回された1次巻線805bに電力を供給するためのものである。試料805aは、複数の短冊形の薄板鋼板を組み合わせて中空立方体形状を形成し、口の字状の磁路が形成されるようにしたものである。   The power source 803 is for supplying power to the primary winding 805b wound around the sample 805a in accordance with control from the control unit 801. The sample 805a is formed by combining a plurality of strip-shaped thin steel plates to form a hollow cubic shape so that a mouth-shaped magnetic path is formed.

デジタルオシロスコープ804は、1次巻線805bに流れる電流波形と、試料805aに巻き回された2次巻線805cにおける電圧波形及び電流波形とをモニタするものである。
なお、本実施形態では、以上のようにしてモニタされている値は、1周期の波形をN(Nは正の整数、例えばN=512)分割してサンプリングすることにより得られるデジタル信号に変換されて(AD変換されて)制御部801に出力される。
The digital oscilloscope 804 monitors the current waveform flowing in the primary winding 805b and the voltage waveform and current waveform in the secondary winding 805c wound around the sample 805a.
In the present embodiment, the value monitored as described above is converted into a digital signal obtained by sampling a waveform of one cycle by dividing it into N (N is a positive integer, for example, N = 512). (AD converted) and output to the control unit 801.

以上のようにして構成された2次元磁気測定装置200を用いて、試料805aの磁束密度Bを測定する。
具体的に説明すると、まず、制御部800は、電磁場解析装置100で電磁場解析された1次元の磁束密度Bの時系列データを入力する。そして、制御部800は、試料805aの磁束密度Bが、入力した磁束密度Bになるように、1次巻線805bに対する電圧指示値Vx(t)を、電源803に出力する。ここで、電圧指示値Vx(t)は、例えば前記(3式)で表される。また、電磁場解析装置100では、2次元の式である前記(1式)及び(2式)を、1次元の式に置き換えて電磁場解析を行う。
Using the two-dimensional magnetometer 200 configured as described above, the magnetic flux density B of the sample 805a is measured.
Specifically, first, the control unit 800 inputs time-series data of the one-dimensional magnetic flux density B analyzed by the electromagnetic field analysis apparatus 100. Then, the control unit 800 outputs the voltage instruction value Vx (t) for the primary winding 805b to the power source 803 so that the magnetic flux density B of the sample 805a becomes the input magnetic flux density B. Here, the voltage instruction value Vx (t) is expressed by, for example, the above (Formula 3). Further, the electromagnetic field analysis apparatus 100 performs electromagnetic field analysis by replacing the two-dimensional expressions (Expression 1) and (Expression 2) with a one-dimensional expression.

以上のようにして電圧指示値Vx(t)を入力した電源803は、その電圧指示値Vx(t)に従って、1次巻線805bに電圧を印加する。これにより、2次巻線805cに電圧が発生する。このようにして1次巻線805bに印加された電圧と、1次巻線805bに流れる電流と、2次巻線805cに発生した電圧は、デジタルオシロスコープ804でモニタされる。モニタされた電圧及び電流は、AD変換されて制御部801に出力される。これにより、制御部201は、1次側の電力Wと、1次巻線805bに流れる電流Iと、2次巻線805cに発生する電圧Vとを知ることができる。そして、(8式)〜(10式)を用いて、試料805aにおける磁束密度Bと磁界Hとを求める。   The power supply 803 that has received the voltage instruction value Vx (t) as described above applies a voltage to the primary winding 805b according to the voltage instruction value Vx (t). As a result, a voltage is generated in the secondary winding 805c. In this way, the voltage applied to the primary winding 805b, the current flowing through the primary winding 805b, and the voltage generated at the secondary winding 805c are monitored by the digital oscilloscope 804. The monitored voltage and current are AD converted and output to the control unit 801. Thus, the control unit 201 can know the primary-side power W, the current I flowing through the primary winding 805b, and the voltage V generated at the secondary winding 805c. And the magnetic flux density B and magnetic field H in the sample 805a are calculated | required using (Formula 8)-(Formula 10).

Figure 2006258480
Figure 2006258480

以上のようにして求めた磁束密度Bのデータが1周期分集まると、制御部801は、磁束密度Bのデータが収束したか否かを判定し、収束した場合には、磁束密度Bの1周期分のデータと、それら磁束密度Bのデータに対応する磁界Hの1周期分のデータとをデータ格納部802に格納すると共に、これら磁束密度Bのデータと、磁界Hのデータとを用いて、試料805aにおける透磁率と鉄損とを求める。   When the data of the magnetic flux density B obtained as described above is collected for one period, the control unit 801 determines whether or not the data of the magnetic flux density B has converged. The data for the period and the data for one period of the magnetic field H corresponding to the data of the magnetic flux density B are stored in the data storage unit 802, and the data of the magnetic flux density B and the data of the magnetic field H are used. The magnetic permeability and iron loss in the sample 805a are obtained.

一方、磁束密度Bのデータが収束していない場合には、収束するまで磁束密度Bの1周期分のデータと、磁界のHの1周期分のデータとを繰り返し取得する。   On the other hand, when the data of the magnetic flux density B has not converged, data for one cycle of the magnetic flux density B and data for one cycle of the magnetic field H are repeatedly acquired until the data converges.

以上のようにして、試料805aにおける透磁率と鉄損とを求めると、制御部801は、求めた透磁率のデータと鉄損のデータとを、電磁場解析装置100に出力する。
透磁率のデータと鉄損のデータとを入力した電磁場解析装置100は、例えば、その入力した鉄損データを、解析対象となる装置における、試料805aと同一材料で構成された部分の鉄損として表示する。
When the magnetic permeability and iron loss in the sample 805a are obtained as described above, the control unit 801 outputs the obtained magnetic permeability data and iron loss data to the electromagnetic field analyzer 100.
The electromagnetic field analysis apparatus 100 to which the permeability data and the iron loss data are input is, for example, the input iron loss data as the iron loss of the portion made of the same material as the sample 805a in the apparatus to be analyzed. indicate.

以上のように本実施形態では、電磁場解析装置100は、解析対象の装置における電磁場解析を行い、1次元の磁束密度の時系列データを求める。1次元磁気測定装置800は、電磁場解析装置100で求められた磁束密度に合わせて電圧指示値Vx(t)を算出し、算出した電圧指示値Vx(t)をエプスタイン装置の1次巻線805bに印加して、試料805aにおける磁束密度と磁界とを測定する。このようにすれば、1次元の解析を行う場合であっても、高調波成分を含んだ電磁場解析を可及的に高精度に行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the electromagnetic field analysis device 100 performs an electromagnetic field analysis in the analysis target device and obtains time-series data of one-dimensional magnetic flux density. The one-dimensional magnetometer 800 calculates a voltage instruction value Vx (t) according to the magnetic flux density obtained by the electromagnetic field analyzer 100, and uses the calculated voltage instruction value Vx (t) as the primary winding 805b of the Epstein device. To measure the magnetic flux density and magnetic field in the sample 805a. In this way, even when a one-dimensional analysis is performed, an electromagnetic field analysis including a harmonic component can be performed with as high accuracy as possible.

なお、本実施形態では、第1の実施形態の磁気特性解析システムにおける測定及び解析対象を1次元にした場合を説明したが、第2及び第3の実施形態の磁気特性解析システムにおける測定及び解析対象を1次元にすることも、本実施形態で説明したのと全く同様にして可能であることは言うまでもない。   In the present embodiment, the case where the measurement and analysis target in the magnetic property analysis system of the first embodiment is one-dimensional has been described. However, the measurement and analysis in the magnetic property analysis system of the second and third embodiments are described. Needless to say, it is possible to make the target one-dimensional in exactly the same manner as described in the present embodiment.

また、本実施形態では、試料設置部805をエプスタイン装置とした場合を説明したが、試料設置部805はエプスタイン装置に限定されるものではない。例えばSST(Single Sheet Tester)を用いて試料における1次元の磁束密度Bや磁界Hを求めるようにしてもよい。   In this embodiment, the case where the sample placement unit 805 is an Epstein device has been described, but the sample placement unit 805 is not limited to the Epstein device. For example, the one-dimensional magnetic flux density B and magnetic field H in the sample may be obtained using SST (Single Sheet Tester).

(本発明の他の実施形態)
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
(Other embodiments of the present invention)
In order to operate various devices to realize the functions of the above-described embodiments, program codes of software for realizing the functions of the above-described embodiments are provided to an apparatus or a computer in the system connected to the various devices. What is implemented by operating the various devices according to a program supplied and stored in a computer (CPU or MPU) of the system or apparatus is also included in the scope of the present invention.

また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。   In this case, the program code of the software itself realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and means for supplying the program code to the computer, for example, the program code are stored. The recorded medium constitutes the present invention. As a recording medium for storing the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。   Further, by executing the program code supplied by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the OS (operating system) or other application software in which the program code is running on the computer, etc. It goes without saying that the program code is also included in the embodiment of the present invention even when the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with the embodiment.

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。   Further, after the supplied program code is stored in the memory provided in the function expansion board of the computer or the function expansion unit connected to the computer, the CPU provided in the function expansion board or function expansion unit based on the instruction of the program code Needless to say, the present invention includes a case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing part or all of the actual processing.

本発明の第1の実施形態を示し、磁気特性解析システムの構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the magnetic characteristic analysis system. 本発明の第1の実施形態を示し、電磁場解析装置のハードウェア構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the hardware constitutions of an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施形態を示し、2次元磁気測定装置に配設された試料設置部の詳細な構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the detailed structure of the sample installation part arrange | positioned at the two-dimensional magnetic measurement apparatus. 本発明の第1の実施形態を示し、電磁場解析装置の概略動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of schematic operation | movement of an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施形態を示し、2次元磁気測定装置の制御部における概略動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of schematic operation | movement in the control part of a two-dimensional magnetic measurement apparatus. 本発明の第2の実施形態を示し、電磁場解析装置の概略動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd Embodiment of this invention and demonstrates an example of schematic operation | movement of an electromagnetic field analyzer. 本発明の第3の実施形態を示し、磁気特性解析システムの構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the magnetic characteristic analysis system. 本発明の第4の実施形態を示し、1次元磁気測定装置の構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 4th Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the one-dimensional magnetic measurement apparatus. 従来の技術を示し、ロータ及びステ−タを有するモータの構成と、そのモータのティース先端部における磁束密度の分布とを概念的に示した図である。It is the figure which showed the prior art and showed notionally the structure of the motor which has a rotor and a stator, and distribution of the magnetic flux density in the teeth front-end | tip part of the motor. 従来の技術を示し、モータのティース先端部における磁束密度の波形と回転磁界の波形とを示した図である。It is the figure which showed the prior art and showed the waveform of the magnetic flux density in the teeth front-end | tip part of a motor, and the waveform of a rotating magnetic field.

符号の説明Explanation of symbols

100 電磁場解析装置
200 2次元磁気測定装置
201 制御部
203 X方向電源
204 Y方向電源
207、805 試料設置部
207a〜207d 励磁コイル
207e Bxコイル
207f Byコイル
207g Hxコイル
207h Hyコイル
207i〜207l 励磁用継鉄
400、805a 試料
805b 1次巻線
805c 2次巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Electromagnetic field analyzer 200 Two-dimensional magnetic measuring apparatus 201 Control part 203 X direction power supply 204 Y direction power supply 207,805 Sample installation part 207a-207d Excitation coil 207e Bx coil 207f By coil 207g Hx coil 207h Hy coil 207i-207l Excitation connection Iron 400, 805a Sample 805b Primary winding 805c Secondary winding

Claims (11)

解析対象となる領域の電磁場を解析して、前記解析対象となる領域の磁束密度及び磁界の時系列データを求める電磁場解析手段と、
前記電磁場解析手段により求められた磁束密度の時系列データに基づく磁束密度、又は磁界の時系列データに基づく磁界を磁性体に与えて、前記磁性体の磁束密度と磁界とを測定する磁気特性測定手段と、
前記磁気特性測定手段により測定された磁束密度と磁界とを用いて、前記磁性体の磁気特性を求める磁気特性解析手段とを有することを特徴とする磁気特性解析システム。
An electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field of a region to be analyzed and obtaining time series data of a magnetic flux density and a magnetic field of the region to be analyzed;
Magnetic characteristic measurement for measuring the magnetic flux density and magnetic field of the magnetic material by applying to the magnetic material a magnetic flux density based on the magnetic flux density time-series data obtained by the electromagnetic field analysis means or the magnetic field time-series data. Means,
A magnetic characteristic analysis system comprising: magnetic characteristic analysis means for obtaining magnetic characteristics of the magnetic body using a magnetic flux density and a magnetic field measured by the magnetic characteristic measurement means.
前記電磁場解析手段は、解析対象となる領域を複数の要素に分割し、分割した各要素の電磁場を、有限要素法を用いて解析して、前記解析対象となる領域における前記各要素の磁束密度及び磁界の時系列データを求めることを特徴とする請求項1に記載の磁気特性解析システム。   The electromagnetic field analysis means divides a region to be analyzed into a plurality of elements, analyzes the electromagnetic field of each divided element using a finite element method, and magnetic flux density of each element in the region to be analyzed The magnetic characteristic analysis system according to claim 1, wherein time series data of the magnetic field is obtained. 前記磁気特性は、鉄損を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気特性解析システム。   The magnetic characteristic analysis system according to claim 1, wherein the magnetic characteristic includes iron loss. 前記磁束密度の時系列データは、2次元ベクトルで表される時系列データであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の磁気特性解析システム。   The magnetic characteristic analysis system according to claim 1, wherein the time-series data of the magnetic flux density is time-series data represented by a two-dimensional vector. 前記解析対象となる領域には磁性体が含まれ、
前記磁性体は、前記解析対象となる領域に含まれる磁性体と同じ種類の磁性体であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の磁気特性解析システム。
The region to be analyzed includes a magnetic material,
5. The magnetic characteristic analysis system according to claim 1, wherein the magnetic body is the same type of magnetic body as the magnetic body included in the region to be analyzed. 6.
前記電磁場解析手段で行われる電磁場の解析で使用する物性データの1つは、前記磁気特性解析手段により求められた前記磁性体の磁気特性であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の磁気特性解析システム。   One of the physical property data used in the electromagnetic field analysis performed by the electromagnetic field analysis means is a magnetic characteristic of the magnetic material obtained by the magnetic characteristic analysis means. The magnetic characteristic analysis system according to item 1. 前記電磁場解析手段で行われる電磁場の解析で使用する物性データの少なくとも1つは、異方性を有する物性データであることを特徴とする請求項6に記載の磁気特性解析システム。   The magnetic property analysis system according to claim 6, wherein at least one of the physical property data used in the electromagnetic field analysis performed by the electromagnetic field analysis means is physical property data having anisotropy. 前記磁気特性解析手段により求められた磁気特性と、前記電磁場解析手段で行われる電磁場の解析に使用した物性データの1つである磁気特性との差が、所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段を有し、
前記電磁場解析手段は、前記磁気特性の差が、所定の範囲内でないと前記判定手段により判定された場合には、前記磁気特性解析手段により求められた磁気特性を使用して前記電磁場を再度解析することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の磁気特性解析システム。
Whether or not the difference between the magnetic characteristic obtained by the magnetic characteristic analyzing means and the magnetic characteristic which is one of the physical property data used for the electromagnetic field analysis performed by the electromagnetic field analyzing means is within a predetermined range. A determination means for determining,
The electromagnetic field analysis means analyzes the electromagnetic field again using the magnetic characteristics obtained by the magnetic characteristic analysis means when the determination means determines that the difference in the magnetic characteristics is not within a predetermined range. The magnetic characteristic analysis system according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記磁気特性測定手段を複数備えたことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の磁気特性解析システム。   The magnetic characteristic analysis system according to claim 1, comprising a plurality of the magnetic characteristic measuring means. 前記磁気特性測定手段を、前記解析対象となる領域に存在する磁性体の種類に応じた数だけ備えたことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の磁気特性解析システム。   10. The magnetic characteristic analysis system according to claim 1, wherein the magnetic characteristic measurement unit includes a number corresponding to a type of a magnetic material existing in the analysis target region. 解析対象となる領域の電磁場を解析して、前記解析対象となる領域の磁束密度及び磁界の時系列データを求める電磁場解析ステップと、
前記電磁場解析ステップにより求められた磁束密度の時系列データに基づく磁束密度、又は磁界の時系列データに基づく磁界を磁性体に与えて、前記磁性体の磁束密度と磁界とを測定する磁気特性測定ステップと、
前記磁気特性測定ステップにより測定された磁束密度と磁界とを用いて、前記磁性体の磁気特性を求める磁気特性解析ステップとを有することを特徴とする磁気特性解析方法。
An electromagnetic field analysis step of analyzing the electromagnetic field of the region to be analyzed and obtaining time series data of magnetic flux density and magnetic field of the region to be analyzed;
Magnetic characteristic measurement for measuring the magnetic flux density and magnetic field of the magnetic material by giving the magnetic material a magnetic flux density based on the magnetic flux density time-series data obtained by the electromagnetic field analysis step or a magnetic field based on the magnetic field time-series data. Steps,
A magnetic property analysis method comprising: a magnetic property analysis step for obtaining a magnetic property of the magnetic body using a magnetic flux density and a magnetic field measured in the magnetic property measurement step.
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