JP2019120604A - 鉄損測定方法および鉄損測定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定する。【解決手段】 ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することにより、試料Ｓの磁界強度の最大値を測定し、試料Ｓの磁界強度の最大値から磁界強度範囲を導出する。その後、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変えずに、ＰＷＭインバータ３０３により前記目標励磁電圧の時間波形を用いてＰＷＭ変調を行うことにより生成された励磁電圧を励磁コイル１１０に印加して試料Ｓの鉄損を測定する。この際、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入るように励磁電圧の振幅を調整し、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入る状態で試料Ｓの鉄損を測定する。【選択図】 図３
Description
本発明は、鉄損測定方法および鉄損測定システムに関し、特に、単板磁気試験器を用いて磁性材料の鉄損を測定するために用いて好適なものである。
軟磁性材料の鉄損を測定する方法として単板試験器を用いる方法がある。非特許文献１には、電磁鋼板の鉄損の測定に際し、二次コイルに誘起する電圧の時間波形は、可能な限り正弦波とし、当該電圧の波形率を１．１１±０．０１以内にすることが記載されている。このとき、電磁鋼板内に励磁される磁束密度は正弦波となる。また、単板試験器を用いて圧縮応力を付加した状態での試料の鉄損を測定することが行われる。特許文献１には、試料の座屈を防止するため、試料の励磁方向を軸として当該試料を湾曲形状とし、当該湾曲形状を保持したまま当該試料をヨークに接触保持することが記載されている。
電磁鋼板等の軟磁性材料は、モータ等の電気機器の鉄心として用いられる。近年、このような電気機器を駆動するための電源としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータが用いられることが多くなっている。ＰＷＭインバータにより電気機器を駆動すると、高調波を含む励磁電流により鉄心は励磁される。従って、ＰＷＭインバータで駆動した場合の軟磁性材料の鉄損を、単板試験器を用いて測定することが望まれる。
一方、特許文献２には、ＰＷＭインバータにより試料を励磁する際に、試料における磁束密度の時間波形を正弦波と見なせるように目標励磁電圧を修正し、試料における磁束密度の時間波形を正弦波と見なせる状態で磁束密度および磁界強度を測定し、当該磁束密度および磁界強度に基づいて試料の鉄損を導出することが記載されている。
ＪＩＳ Ｃ ２５５６（２０１５）、「単板試験器による電磁鋼帯の磁気特性の測定方法」
ＪＩＳ Ｃ ２５５２（２０１４）、「無方向性電磁鋼帯」
しかしながら、非特許文献１および特許文献１では、試料に励磁される磁束密度の時間波形を正弦波としており、ＰＷＭインバータで試料を励磁する場合の測定条件についての記載はない。また、特許文献２には、試料の形状をリング形状とする場合の例が示されており、単板試験器に適用する場合の測定条件についての記載はない。
このように非特許文献１および特許文献１、２には、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を測定するための測定条件についての開示がない。このため、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定することが容易でないという問題点がある。
このように非特許文献１および特許文献１、２には、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を測定するための測定条件についての開示がない。このため、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定することが容易でないという問題点がある。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定することができるようにすることを目的とする。
本発明の鉄損測定方法は、単板の磁性体からなる試料の磁気特性を測定する単板試験器であって、前記試料に磁気的に結合されるヨークと、前記試料および前記ヨークにより形成される閉磁路を取り巻くように巻き回される励磁コイルと、前記閉磁路を取り巻くように巻き回される二次コイルとを有する単板試験器と、目標励磁電圧を変調波としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより励磁電圧を生成するＰＷＭインバータと、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を生成する電源装置と、を用いて前記試料の鉄損を測定する鉄損測定方法であって、前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第１の磁束密度導出工程と、前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第１の磁界強度導出工程と、前記第１の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値であって、前記第１の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が所定の条件を満たす状態のときの前記試料の磁界強度の最大値に基づいて、前記試料の磁界強度の最大値の範囲である磁界強度範囲を導出する磁界強度範囲導出工程と、前記磁界強度範囲導出工程により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第２の磁束密度導出工程と、前記磁界強度範囲導出工程により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第２の磁界強度導出工程と、前記第２の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たす状態のときの前記試料の鉄損であって、前記第２の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値が、前記磁界強度範囲導出工程により導出された前記磁界強度範囲に入る状態のときの前記試料の鉄損を導出する鉄損導出工程と、を有することを特徴とする。
本発明の鉄損測定システムは、単板の磁性体からなる試料の磁気特性を測定する単板試験器であって、前記試料に磁気的に結合されるヨークと、前記試料および前記ヨークにより形成される閉磁路を取り巻くように巻き回される励磁コイルと、前記閉磁路を取り巻くように巻き回される二次コイルとを有する単板試験器と、目標励磁電圧を変調波としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより励磁電圧を生成するＰＷＭインバータと、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を生成する電源装置と、を有する鉄損測定システムであって、前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第１の磁束密度導出手段と、前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第１の磁界強度導出手段と、前記第１の磁界強度導出手段により導出された前記試料の磁界強度の最大値であって、前記第１の磁束密度導出手段により導出された前記試料の磁束密度の最大値が所定の条件を満たす状態のときの前記試料の磁界強度の最大値に基づいて、前記試料の磁界強度の最大値の範囲である磁界強度範囲を導出する磁界強度範囲導出手段と、前記磁界強度範囲導出手段により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第２の磁束密度導出手段と、前記磁界強度範囲導出手段により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第２の磁界強度導出手段と、前記第２の磁束密度導出手段により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たす状態のときの前記試料の鉄損であって、前記第２の磁界強度導出手段により導出された前記試料の磁界強度の最大値が、前記磁界強度範囲導出手段により導出された前記磁界強度範囲に入る状態のときの前記試料の鉄損を導出する鉄損導出手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。尚、各図では、表記および説明の都合上、説明に必要な部分のみを必要に応じて簡略化して示す。また、各図におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の向きの関係を示すものである。
（単板試験器の構成）
図１は、単板試験器の概略構成の一例を示す斜視図である。図１（ａ）は、縦形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｂ）は、縦形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｃ）は、横形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｄ）は、横形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。
（単板試験器の構成）
図１は、単板試験器の概略構成の一例を示す斜視図である。図１（ａ）は、縦形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｂ）は、縦形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｃ）は、横形単ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。図１（ｄ）は、横形複ヨークの単板試験器の概略構成を示す図である。
図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、単板試験器は、ヨークＹ、Ｙ１、Ｙ２と、コイル群１００とを有する。単板の試料ＳとヨークＹ、Ｙ１、Ｙ２とは磁気的に結合され、試料ＳとヨークＹ、Ｙ１、Ｙ２とにより閉磁路が形成される。試料Ｓを取り巻くように、コイル群１００が配置される。コイル群１００の最外周部には、励磁コイル１１０が配置される。巻線枠Ｆの中空の領域に試料Ｓが配置され、コイル群１００は巻線枠Ｆに対して巻き回される。図１（ａ）〜図１（ｄ）に示す単板試験器は、非特許文献１に記載されている単板試験器である。尚、試料Ｓは、単板の磁性体からなるものであればよい。例えば、方向性電磁鋼板や無方向性電磁鋼板等の軟磁性材料の単板を試料Ｓとして用いることができる。
後述する本実施形態の鉄損測定システムは、どのような単板試験器にも適用することができるが、本実施形態では、図１（ｂ）に示す縦形複ヨークの単板試験器を例に挙げて説明する。
図２は、縦形単ヨークの単板試験器におけるヨークＹ１、Ｙ２、コイル群１００、および試料Ｓの配置の一例を示す図である。尚、図２では、巻線枠Ｆの図示を省略している。図２において、コイル群１００は、励磁コイル１１０と、二次コイル１２０とを有する。
励磁コイル１１０は、二次コイル１２０よりも外周側で、試料Ｓ（巻線枠Ｆ（前述した閉磁路））を取り巻くように、巻線枠Ｆの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される。励磁コイル１１０に励磁電流が流れることにより、試料Ｓが励磁されると共に、励磁コイル１１０が取り巻く空隙に磁束が流れる。
図２は、縦形単ヨークの単板試験器におけるヨークＹ１、Ｙ２、コイル群１００、および試料Ｓの配置の一例を示す図である。尚、図２では、巻線枠Ｆの図示を省略している。図２において、コイル群１００は、励磁コイル１１０と、二次コイル１２０とを有する。
励磁コイル１１０は、二次コイル１２０よりも外周側で、試料Ｓ（巻線枠Ｆ（前述した閉磁路））を取り巻くように、巻線枠Ｆの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される。励磁コイル１１０に励磁電流が流れることにより、試料Ｓが励磁されると共に、励磁コイル１１０が取り巻く空隙に磁束が流れる。
二次コイル１２０は、励磁コイル１１０よりも内周側で、試料Ｓ（巻線枠Ｆ（前述した閉磁路））を取り巻くように、巻線枠Ｆの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って巻き回される。二次コイル１２０は、励磁コイル１１０に励磁電流が流れて試料Ｓが励磁されることにより誘起される電圧を検出するコイルである。この電圧に基づいて試料Ｓの磁束密度を導出することができる。二次コイル１２０は、Ｂコイルや磁束密度検出コイル等とも称される。
図２では、試料Ｓの励磁方向（Ｘ軸方向）の両端が、ヨークＹ１、Ｙ２の外周面よりも突出した状態である場合を例に挙げて示す。このようにすれば、圧縮応力を付加した状態で試料Ｓを励磁させることができる。例えば、試料Ｓの励磁方向（Ｘ軸方向）の両端から、試料Ｓの励磁方向の中心に向かって荷重を付加することにより、試料Ｓに圧縮応力を付加することができる（図２に示す白抜き矢印線を参照）。また、試料Ｓの励磁方向（Ｘ軸方向）の両端のうちの一端（例えば、Ｘ軸の正の方向側の端部）を固定した状態で、他端（例えば、Ｘ軸の負の方向側の端部）から、試料Ｓの励磁方向の中心（例えば、Ｘ軸の正の方向）に向かって荷重を付加することにより、試料Ｓに圧縮応力を付加することもできる。尚、試料Ｓに圧縮応力を付加しない場合には、試料Ｓの励磁方向（Ｘ軸方向）の両端を、ヨークＹ１、Ｙ２の外周面よりも突出させなくてもよい（図１（ｂ）を参照）。尚、試料Ｓに圧縮応力を付加するための機構（荷重付加装置）は、公知の技術で実現することができるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、試料Ｓに圧縮応力を付加するために特許文献１に記載の技術を用いてもよい。
（鉄損測定システム）
図３は、鉄損測定システムの構成の一例を示す図である。
図３において、鉄損測定システムは、電源装置３０１と、直流電圧発生装置３０２と、ＰＷＭインバータ３０３と、スイッチ回路３０４と、電流計３０５と、電圧計３０６と、鉄損測定装置３０７とを有する。
図３は、鉄損測定システムの構成の一例を示す図である。
図３において、鉄損測定システムは、電源装置３０１と、直流電圧発生装置３０２と、ＰＷＭインバータ３０３と、スイッチ回路３０４と、電流計３０５と、電圧計３０６と、鉄損測定装置３０７とを有する。
電源装置３０１は、鉄損測定装置３０７からの指示に基づく励磁電圧を生成して出力する。電源装置３０１は、例えば、任意波形生成器とリニアアンプとを有する。任意波形生成器は、鉄損測定装置３０７からの指示に基づく時間波形の信号を生成する。リニアアンプは、任意波形生成器で生成された時間波形の信号を鉄損測定値３０６から指示された大きさ（振幅）になるように増幅する。時間波形の信号の大きさは、例えば、実効値および最大値（波高値）の少なくとも何れか一方により特定される。任意波形生成器およびリニアアンプ自体は公知の技術で実現することができるので、ここでは、これらの詳細な説明を省略する。
直流電圧発生装置３０２は、直流電圧をＰＷＭインバータ３０３に出力する。本実施形態では、直流電圧発生装置３０２は、正の直流電圧と、当該正の直流電圧と絶対値が同じ負の直流電圧とをＰＷＭインバータ３０３に出力する。
ＰＷＭインバータ３０３は、鉄損測定装置３０７からの指示に基づく目標励磁電圧を変調波としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより、励磁電圧を生成して出力する。即ち、ＰＷＭインバータ３０３は、目標励磁電圧（変調波）の大きさと搬送波の大きさとの比較の結果に基づいて、直流電圧発生装置３０２より出力された直流電圧を出力するタイミングを制御することにより、目標励磁電圧（変調波）をパルス幅変調して励磁電圧を生成して出力する。励磁電圧の振幅は、直流電圧発生装置３０２から出力される直流電圧の大きさを変更することにより変更される。
ＰＷＭインバータ３０３は、鉄損測定装置３０７からの指示に基づく目標励磁電圧を変調波としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより、励磁電圧を生成して出力する。即ち、ＰＷＭインバータ３０３は、目標励磁電圧（変調波）の大きさと搬送波の大きさとの比較の結果に基づいて、直流電圧発生装置３０２より出力された直流電圧を出力するタイミングを制御することにより、目標励磁電圧（変調波）をパルス幅変調して励磁電圧を生成して出力する。励磁電圧の振幅は、直流電圧発生装置３０２から出力される直流電圧の大きさを変更することにより変更される。
ここで、図４を参照しながら、ＰＷＭインバータ３０３の動作の一例を説明する。尚、ＰＷＭインバータ３０３としては、公知の種々の方式で駆動するＰＷＭインバータを適用することができ、図４に示す方式で駆動するものに限定されない。
図４において、ＰＷＭインバータ３０３は、正相変調波４１０の大きさと搬送波４２０の大きさとを、各時刻において比較する。そして、ＰＷＭインバータ３０３は、正相変調波４１０の大きさが搬送波４２０の大きさよりも大きい場合に「１」を出力し、そうでない場合に「０（ゼロ）」を出力することを各時刻において行い、正相ノッチ波４４０を生成する。
図４において、ＰＷＭインバータ３０３は、正相変調波４１０の大きさと搬送波４２０の大きさとを、各時刻において比較する。そして、ＰＷＭインバータ３０３は、正相変調波４１０の大きさが搬送波４２０の大きさよりも大きい場合に「１」を出力し、そうでない場合に「０（ゼロ）」を出力することを各時刻において行い、正相ノッチ波４４０を生成する。
また、ＰＷＭインバータ３０３は、正相変調波４１０の位相を１８０［°］ずらして（正相変調波４１０に（−１）を掛けて）負相変調波４３０を生成する。ＰＷＭインバータ３０３は、このようにして生成した負相変調波４３０の大きさと搬送波４２０の大きさとを、各時刻において比較する。そして、ＰＷＭインバータ３０３は、負相変調波４３０の大きさが搬送波４２０の大きさよりも大きい場合に「１」を出力し、そうでない場合に「０（ゼロ）」を出力することを各時刻において行い、負相ノッチ波４５０を生成する。
尚、図４では、変調波・搬送波の値を相対値で示す。
尚、図４では、変調波・搬送波の値を相対値で示す。
ＰＷＭインバータ３０３は、正相ノッチ波４４０から負相ノッチ波４５０を減算したパルス波において「１」を示す期間に、直流電圧発生装置３０２より出力された正の直流電圧に基づく電圧を出力する。また、ＰＷＭインバータ３０３は、正相ノッチ波４４０から負相ノッチ波４５０を減算したパルス波において「−１」を示す期間に、直流電圧発生装置３０２より出力された負の直流電圧に基づく電圧を出力する。また、ＰＷＭインバータ３０３は、正相ノッチ波４４０から負相ノッチ波４５０を減算したパルス波において「０（ゼロ）」を示す期間には、直流電圧発生装置３０２より出力された直流電圧に基づく電圧を出力しない。このようにして得られる電圧により構成されるパルス列（パルス波）が励磁電圧４６０として、ＰＷＭインバータ３０３から出力される。
尚、図４では、励磁電圧４６０の値を相対値で示す。
尚、図４では、励磁電圧４６０の値を相対値で示す。
スイッチ回路３０４は、鉄損測定装置３０７からの指示に基づいて、電源装置３０１から出力される励磁電圧およびＰＷＭインバータ３０３から出力される励磁電圧の何れか一方を選択して励磁コイル１１０に印加するための回路である。図３では、接点３０４ａが閉じると、電源装置３０１から出力された励磁電圧が励磁コイル１１０の両端に印加される（ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が出力されたとしても当該励磁電圧は励磁コイル１１０の両端に印加されない）。一方、接点３０４ｂが閉じると、ＰＷＭインバータ３０３から出力された励磁電圧が励磁コイル１１０の両端に印加される（電源装置３０１から励磁電圧が出力されたとしても当該励磁電圧は励磁コイル１１０の両端に印加されない）。図３では、接点３０４ａが閉じている状態を例に挙げて示している。
電流計３０５は、励磁コイル１１０に流れる励磁電流を測定する。
電圧計３０６は、二次コイル１２０の両端の電圧（誘起電圧）を測定する。
鉄損測定装置３０７は、電源装置３０１およびＰＷＭインバータ３０３に対して、出力すべき励磁電圧の時間波形および大きさ（振幅）を指示する。また、鉄損測定装置３０７は、スイッチ回路３０４に対して、電源装置３０１から出力される励磁電圧およびＰＷＭインバータ３０３から出力される励磁電圧の何れを選択する（接点３０４ａ、３０４ｂの何れを閉じる）のかを指示する。また、鉄損測定装置３０７は、電流計３０５で測定された励磁電流と、電圧計３０６で測定された誘起電圧とを入力し、試料Ｓの鉄損を測定（導出）して出力する。
電圧計３０６は、二次コイル１２０の両端の電圧（誘起電圧）を測定する。
鉄損測定装置３０７は、電源装置３０１およびＰＷＭインバータ３０３に対して、出力すべき励磁電圧の時間波形および大きさ（振幅）を指示する。また、鉄損測定装置３０７は、スイッチ回路３０４に対して、電源装置３０１から出力される励磁電圧およびＰＷＭインバータ３０３から出力される励磁電圧の何れを選択する（接点３０４ａ、３０４ｂの何れを閉じる）のかを指示する。また、鉄損測定装置３０７は、電流計３０５で測定された励磁電流と、電圧計３０６で測定された誘起電圧とを入力し、試料Ｓの鉄損を測定（導出）して出力する。
（本発明者らが得た知見）
鉄損測定装置３０７の詳細を説明する前に、本発明者らが得た知見について説明する。
まず、非特許文献２に記載された鋼種３５Ａ３６０を試料Ｓとし、励磁電源として電源装置３０１を用いて、非特許文献１に記載された方法で、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下で試料Ｓの鉄損を測定した。この測定の後、ヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓから離して、再びヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓに接触させ前述したのと同様に試料Ｓの鉄損を測定することを２回繰り返した。これら合計３回の測定の結果、試料Ｓの鉄損は、何れの測定でも３．３９［Ｗ／ｋｇ］になった。以下の説明では、この測定を必要に応じて第１の既存測定と称する。
鉄損測定装置３０７の詳細を説明する前に、本発明者らが得た知見について説明する。
まず、非特許文献２に記載された鋼種３５Ａ３６０を試料Ｓとし、励磁電源として電源装置３０１を用いて、非特許文献１に記載された方法で、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下で試料Ｓの鉄損を測定した。この測定の後、ヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓから離して、再びヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓに接触させ前述したのと同様に試料Ｓの鉄損を測定することを２回繰り返した。これら合計３回の測定の結果、試料Ｓの鉄損は、何れの測定でも３．３９［Ｗ／ｋｇ］になった。以下の説明では、この測定を必要に応じて第１の既存測定と称する。
次に、電源装置３０１をＰＷＭインバータ３０３に取り替えて、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、目標励磁電圧の基本周波数が５０［Ｈｚ］となり、目標励磁電圧の時間波形が正弦波となり、搬送波の周波数（キャリア周波数）が５［ｋＨｚ］となり、変調率が０．２となり、試料の磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下で前述した第１の既存測定と同一の試料Ｓの鉄損を測定した。この測定の後、ヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓから離して、再びヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓに接触させ前述したのと同様に試料Ｓの鉄損を測定することを２回繰り返した。これら合計３回の測定の結果、試料Ｓの鉄損は、図５（ａ）に示すようになった。尚、変調率は、変調波の振幅Ｅ0を搬送波の振幅Ｅsで割った値（＝Ｅ0÷Ｅs）である。以下の説明では、この測定を必要に応じて第２の既存測定と称する。
このようにＰＷＭインバータ３０２を用いて高調波を含む励磁電流で試料Ｓを励磁すると、試料Ｓの鉄損は、磁束密度の時間波形が正弦波の励磁電流で試料Ｓを励磁する前記第１の既存測定の場合の鉄損（＝３．３９［Ｗ／ｋｇ］）に比べ、２倍以上大きくなる（図５（ａ）を参照）。また、図５（ａ）に示すように、ＰＷＭインバータ３０２を用いて高調波を含む励磁電流で試料Ｓを励磁すると、試料Ｓの鉄損が大きくばらつくことが分かる。具体的に図５（ａ）に示す例では、試料Ｓの鉄損の最大値は８．９９［Ｗ／ｋｇ］になり、最小値は８．２８［Ｗ／ｋｇ］になる。従って、合計３回の前記第２の既存測定における試料Ｓの鉄損の平均値に対する最大誤差率は３．８［％］である。非特許文献１では、鉄損測定の再現性として、無方向性電磁鋼帯については、２［％］の標準偏差が規定されている。従って、前記第２の既存測定では、非特許文献１で規定されている精度で鉄損測定を再現することができない。
更に本発明者らは、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加した状態で前記第１の既存測定と同じ測定を、前述したようにしてヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて合計３回行った。これら合計３回の測定の結果、試料Ｓの鉄損は、何れの測定でも４．８５［Ｗ／ｋｇ］になった。以下の説明では、この測定を必要に応じて第３の既存測定と称する。
次に、電源装置３０１をＰＷＭインバータ３０３に取り替えて、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加した状態で前記第２の既存測定と同じ測定を、前述したようにしてヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて合計３回行った。これら合計３回の測定の結果、試料Ｓの鉄損は、図５（ｂ）に示すようになった。以下の説明では、この測定を必要に応じて第４の既存測定と称する。
次に、電源装置３０１をＰＷＭインバータ３０３に取り替えて、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加した状態で前記第２の既存測定と同じ測定を、前述したようにしてヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて合計３回行った。これら合計３回の測定の結果、試料Ｓの鉄損は、図５（ｂ）に示すようになった。以下の説明では、この測定を必要に応じて第４の既存測定と称する。
このように、試料Ｓに圧縮応力を付加した場合でも、試料Ｓに圧縮応力を付加しない場合と同様に、ＰＷＭインバータ３０２を用いて高調波を含む励磁電流で試料Ｓを励磁すると、試料Ｓの鉄損は、磁束密度の時間波形が正弦波の励磁電流で試料Ｓを励磁する前記第３の既存測定の場合の鉄損（＝４．８５［Ｗ／ｋｇ］）に比べ、２倍以上大きくなる（図５（ｂ）を参照）。また、図５（ｂ）に示すように、試料Ｓに圧縮応力を付加した場合でも、試料Ｓに圧縮応力を付加しない場合と同様に、ＰＷＭインバータ３０２を用いて高調波を含む励磁電流で試料Ｓを励磁すると、試料Ｓの鉄損が大きくばらつくことが分かる。具体的に図５（ｂ）に示す例では、試料Ｓの鉄損の最大値は１１．２２［Ｗ／ｋｇ］になり、最小値は１０．２５［Ｗ／ｋｇ］になる。従って、合計３回の前記第２の既存測定における試料Ｓの鉄損の平均値に対する最大誤差率は４．９［％］である。前記第４の既存測定でも、前記第２の既存測定と同様に、非特許文献１で規定されている精度で鉄損測定を再現することができない。
以上の結果を表１に示す。表１において、波形：正弦波、圧縮応力：０ＭＰａにおける値は、前記第１の既存測定の結果を示し、波形：インバータ、圧縮応力：０ＭＰａにおける値は、前記第２の既存測定の結果を示し、波形：正弦波、圧縮応力：５０ＭＰａにおける値は、前記第３の既存測定の結果を示し、波形：インバータ、圧縮応力：５０ＭＰａにおける値は、前記第４の既存測定の結果を示す。尚、ここでは、圧縮応力の値は、絶対値で表記する（以降も同様である）。
以上の結果を表１に示す。表１において、波形：正弦波、圧縮応力：０ＭＰａにおける値は、前記第１の既存測定の結果を示し、波形：インバータ、圧縮応力：０ＭＰａにおける値は、前記第２の既存測定の結果を示し、波形：正弦波、圧縮応力：５０ＭＰａにおける値は、前記第３の既存測定の結果を示し、波形：インバータ、圧縮応力：５０ＭＰａにおける値は、前記第４の既存測定の結果を示す。尚、ここでは、圧縮応力の値は、絶対値で表記する（以降も同様である）。
本発明者らは、以上のように試料Ｓの鉄損がばらつく要因を検証した。その結果、試料Ｓの磁界強度（磁界の強さ）も、鉄損と同様にばらつくことを見出した。表２は、その結果を示す。
表２において、波形：正弦波（磁束密度）、圧縮応力：０ＭＰａは、前記第１の既存測定における磁界強度の最大値（波高値）である。波形：正弦波（磁束密度）、圧縮応力：５０ＭＰａは、前記第３の既存測定における磁界強度の最大値である。前述したように前記第１の既存測定および前記第３の既存測定では、ヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて、それぞれ３回ずつ測定を行った。その結果、表２に示すように前記第１の既存測定では、何れの測定でも、試料Ｓの磁界強度の最大値は、５４５９［Ａ／ｍ］になった。また、前記第３の既存測定では、何れの測定でも、試料Ｓの磁界強度の最大値は、５４７３［Ａ／ｍ］になった。
また、表２において、波形：インバータ、圧縮応力：０ＭＰａは、前記第２の既存測定における磁界強度の最大値である。波形：インバータ、圧縮応力：５０ＭＰａは、前記第４の既存測定における磁界強度の最大値である。前述したように前記第２の既存測定および前記第４の既存測定では、ヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて、それぞれ３回ずつ測定を行った。その結果、表２に示すように前記第２の既存測定では、試料Ｓの磁界強度の最大値は、最大で５８９５［Ａ／ｍ］、最小で５３３８［Ａ／ｍ］になった。また、前記第４の既存測定では、試料Ｓの磁界強度の最大値は、最大で５７２１［Ａ／ｍ］、最小で５１７７［Ａ／ｍ］になった。
また、表２において、波形：正弦波（一次電圧）、圧縮応力：０ＭＰａは、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、励磁電圧の時間波形が、前記第２の既存測定および前記第４の既存測定における目標励磁電圧の時間波形（５０［Ｈｚ］の正弦波）となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下での磁界強度の最大値を示す。このような磁界強度の最大値を、前述したようにしてヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて３回得た。その結果、表２に示すように、何れの測定でも、試料Ｓの磁界強度の最大値は、５３２８［Ａ／ｍ］になった。
また、波形：正弦波（一次電圧）、圧縮応力：５０ＭＰａは、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加し、励磁電圧の時間波形が、前記第２の既存測定および前記第４の既存測定における目標励磁電圧の時間波形（５０［Ｈｚ］の正弦波）となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下での磁界強度の最大値を示す。このような磁界強度の最大値を、前述したようにしてヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態を変えて３回得た。その結果、表２に示すように、何れの測定でも、試料Ｓの磁界強度の最大値は、５２３７［Ａ／ｍ］になった。
表２のように、ＰＷＭインバータ３０３で励磁すると、試料Ｓの磁界強度も、鉄損と同様にばらつくことが分かる。ＰＷＭインバータ３０３で励磁すると試料Ｓの鉄損および磁界強度がばらつくのは、励磁電流に高調波が含まれ、試料Ｓの磁束密度に高調波が含まれると、ヨークＹ１、Ｙ２と試料Ｓとの接触状態により、同じ試料Ｓを用いて同じ励磁条件で測定しても、励磁電流や誘起電圧の測定値がばらつくためであると考えられる。
次に、本発明者らは、以上のようにして得られた試料Ｓの磁界強度と鉄損との相関関係を調査した。図６は、試料Ｓの磁界強度の最大値と鉄損の値を示す図である。図６（ａ）は、前記第２の既存測定（試料Ｓに圧縮応力を付加しない状態でＰＷＭインバータ３０３により試料Ｓを励磁した場合の測定）における３回の測定のそれぞれでの値を示し、図６（ｂ）は、前記第４の既存測定（試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加した状態でＰＷＭインバータ３０３により試料Ｓを励磁した場合の測定）における３回の測定のそれぞれでの値を示す。
図６（ａ）において、前記第２の既存測定においては、試料Ｓの磁界強度の最大値と鉄損との相関係数は、０．９９５であり、図６（ｂ）において、前記第４の既存測定においては、試料Ｓの磁界強度の最大値と鉄損との相関係数は、０．９８０であった。このように、本発明者らは、試料Ｓに圧縮応力を付加しているか否かに関わらず、試料Ｓの磁界強度の最大値と鉄損とは高い相関を示すことを見出した。
また、試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となるように試料Ｓを励磁する場合（表１の波形：正弦波の値（前記第１の既存測定および前記第３の既存測定）を参照）、試料Ｓの磁束密度の時間波形（＝正弦波）は、ＰＷＭインバータ３０３により試料Ｓを励磁した場合の試料Ｓの磁束密度の時間波形と大きく異なる。これに対し、ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形を有する励磁電流で試料Ｓを励磁する場合、試料Ｓの磁束密度の時間波形は、（試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となるように試料Ｓを励磁した場合よりも）ＰＷＭインバータ３０３により試料Ｓを励磁した場合の試料Ｓの磁束密度の時間波形に近くなる。
以上のことから、本発明者らは、ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電流で試料Ｓを励磁した場合の試料Ｓの磁界強度の最大値と、ＰＷＭインバータ３０３により試料Ｓを励磁した場合の試料Ｓの磁界強度の最大値とを、試料Ｓの磁束密度の最大値が同じになる条件下でそれぞれ測定し、前者の場合の磁束密度の最大値から後者の場合の磁界強度の最大値が大きくずれていなければ、後者の場合の試料Ｓの鉄損が妥当な測定であると見なすことができることを見出した。
以下に説明する本実施形態の鉄損測定装置３０７は、以上の知見に基づくものである。
以下に説明する本実施形態の鉄損測定装置３０７は、以上の知見に基づくものである。
（鉄損測定装置３０７）
以下に、本実施形態の鉄損測定装置３０７について説明する。鉄損測定装置３０７のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを備える情報処理装置、または、専用のハードウェアを用いることにより実現される。まず、図３に示すように各装置および試料Ｓをセットする。尚、特に断らない限り、一度セットされた試料Ｓは動かされないものとする。また、試料Ｓに圧縮応力を付加する場合には、試料Ｓがセットされている間、荷重付加装置により所定の時間波形の圧縮応力が試料Ｓに付加された状態になるようにする。どのような圧縮応力を試料Ｓに付加するのかは、どのような圧縮応力が試料Ｓに付加されているときの鉄損を調査したいのかによって決められる。例えば、試料Ｓが電気機器の鉄心を構成する磁性体板と同種の試料である場合、当該鉄心に付加されることが想定される圧縮応力を試料Ｓに付加することができる。より具体的に説明すると、例えば、当該鉄心が回転電機（モータや発電機）のステータコアである場合、焼き嵌め等により当該ステータコアに付加されることが想定される圧縮応力を試料Ｓに付加することができる。
以下に、本実施形態の鉄損測定装置３０７について説明する。鉄損測定装置３０７のハードウェアは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを備える情報処理装置、または、専用のハードウェアを用いることにより実現される。まず、図３に示すように各装置および試料Ｓをセットする。尚、特に断らない限り、一度セットされた試料Ｓは動かされないものとする。また、試料Ｓに圧縮応力を付加する場合には、試料Ｓがセットされている間、荷重付加装置により所定の時間波形の圧縮応力が試料Ｓに付加された状態になるようにする。どのような圧縮応力を試料Ｓに付加するのかは、どのような圧縮応力が試料Ｓに付加されているときの鉄損を調査したいのかによって決められる。例えば、試料Ｓが電気機器の鉄心を構成する磁性体板と同種の試料である場合、当該鉄心に付加されることが想定される圧縮応力を試料Ｓに付加することができる。より具体的に説明すると、例えば、当該鉄心が回転電機（モータや発電機）のステータコアである場合、焼き嵌め等により当該ステータコアに付加されることが想定される圧縮応力を試料Ｓに付加することができる。
＜切り替え部３１１＞
切り替え部３１１は、電源装置３０１またはＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号を、スイッチ回路３０４に送信する。例えば、切り替え部３１１は、鉄損測定装置３０７が起動した場合または鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づく指示があった場合に、電源装置３０１の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。その後、切り替え部３１１は、後述する磁界強度範囲導出部３１７からの信号に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。スイッチ回路３０４は、電源装置３０１の選択を指示する信号を受信すると、接点３０４ａを閉じ、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号を受信すると、接点３０４ｂを閉じる。
切り替え部３１１は、電源装置３０１またはＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号を、スイッチ回路３０４に送信する。例えば、切り替え部３１１は、鉄損測定装置３０７が起動した場合または鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づく指示があった場合に、電源装置３０１の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。その後、切り替え部３１１は、後述する磁界強度範囲導出部３１７からの信号に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。スイッチ回路３０４は、電源装置３０１の選択を指示する信号を受信すると、接点３０４ａを閉じ、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号を受信すると、接点３０４ｂを閉じる。
＜波形記憶部３１２＞
波形記憶部３１２は、例えば、試験者（オペレータ）による鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧（変調波）の時間波形と、搬送波の周波数と、変調率とを含む情報を記憶する。ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形は、例えば、正弦波であるが、正弦波に限定されるものではない。
波形記憶部３１２は、例えば、試験者（オペレータ）による鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧（変調波）の時間波形と、搬送波の周波数と、変調率とを含む情報を記憶する。ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形は、例えば、正弦波であるが、正弦波に限定されるものではない。
＜第１の励磁指示部３１３＞
第１の励磁指示部３１３は、切り替え部３１１により、電源装置３０１がスイッチ回路３０４に送信されて、スイッチ回路３０４における接点３０４ａが閉じられているときに動作する。
第１の励磁指示部３１３は、波形記憶部３１２に記憶されている目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することを電源装置３０１に指示する。これにより、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形（例えば正弦波）の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加される。尚、励磁電圧の最大値（波高値）の初期値は、例えば、試験者による鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づいて鉄損測定装置３０７に予め設定される。
第１の励磁指示部３１３は、切り替え部３１１により、電源装置３０１がスイッチ回路３０４に送信されて、スイッチ回路３０４における接点３０４ａが閉じられているときに動作する。
第１の励磁指示部３１３は、波形記憶部３１２に記憶されている目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することを電源装置３０１に指示する。これにより、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形（例えば正弦波）の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加される。尚、励磁電圧の最大値（波高値）の初期値は、例えば、試験者による鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づいて鉄損測定装置３０７に予め設定される。
＜第１の磁束密度導出部３１４＞
第１の励磁指示部３１３からの指示に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより二次コイル１２０に電圧が誘起され、この電圧が電圧計３０６により測定される。第１の磁束密度導出部３１４は、この電圧計３０６により測定された電圧に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁束密度を導出する。本実施形態では、以下の（１）式および（２）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）［Ｔ］を導出する。
Ｖ（ｔ）＝−Ｎ×ｄφ（ｔ）／ｄｔ ・・・（１）
φ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）×Ｓ ・・・（２）
第１の励磁指示部３１３からの指示に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより二次コイル１２０に電圧が誘起され、この電圧が電圧計３０６により測定される。第１の磁束密度導出部３１４は、この電圧計３０６により測定された電圧に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁束密度を導出する。本実施形態では、以下の（１）式および（２）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）［Ｔ］を導出する。
Ｖ（ｔ）＝−Ｎ×ｄφ（ｔ）／ｄｔ ・・・（１）
φ（ｔ）＝Ｂ（ｔ）×Ｓ ・・・（２）
ここで、Ｖ（ｔ）は、時刻ｔにおいて二次コイル１２０に誘起される（電圧計３０６により測定される）電圧［Ｖ］である。Ｎは、二次コイル１２０の巻回数［回］である。φ（ｔ）は、時刻ｔにおいて試料Ｓを貫く磁束［ｗｂ］である。Ｓは、試料Ｓの（励磁方向（図２に示す例ではＸ軸方向）に垂直な方向の）断面積［ｍ2］である。
＜第１の磁束密度条件判定部３１５＞
第１の磁束密度条件判定部３１５は、第１の磁束密度導出部３１４により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が所定の条件を満たすか否かを判定する（以下の説明では、この所定の条件を必要に応じて磁束密度条件と称する）。本実施形態では、第１の磁束密度条件判定部３１５は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）として一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）が得られると、当該一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）の時間波形に基づいて、試料Ｓの磁束密度の最大値（波高値）を導出する。そして、第１の磁束密度条件判定部３１５は、試料Ｓの磁束密度の最大値が、所定の値になったか否かを判定する。この所定の値は、例えば、試験者による鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づいて予め鉄損測定装置３０７に設定される。この場合、試料Ｓの磁束密度の最大値が、所定の値になることが磁束密度条件になる。所定の値は、試料Ｓの磁束密度がどのようなときの鉄損を調査したいのかによって決められる。例えば、試料Ｓが電気機器の鉄心を構成する磁性体板と同種の試料である場合、当該鉄心に発生することが想定される磁束密度の最大値を所定の値とすることができる。
第１の磁束密度条件判定部３１５は、第１の磁束密度導出部３１４により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が所定の条件を満たすか否かを判定する（以下の説明では、この所定の条件を必要に応じて磁束密度条件と称する）。本実施形態では、第１の磁束密度条件判定部３１５は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）として一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）が得られると、当該一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）の時間波形に基づいて、試料Ｓの磁束密度の最大値（波高値）を導出する。そして、第１の磁束密度条件判定部３１５は、試料Ｓの磁束密度の最大値が、所定の値になったか否かを判定する。この所定の値は、例えば、試験者による鉄損測定装置３０７のユーザインタフェースの操作に基づいて予め鉄損測定装置３０７に設定される。この場合、試料Ｓの磁束密度の最大値が、所定の値になることが磁束密度条件になる。所定の値は、試料Ｓの磁束密度がどのようなときの鉄損を調査したいのかによって決められる。例えば、試料Ｓが電気機器の鉄心を構成する磁性体板と同種の試料である場合、当該鉄心に発生することが想定される磁束密度の最大値を所定の値とすることができる。
第１の磁束密度導出部３１４により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たさない場合、第１の磁束密度条件判定部３１５は、第１の磁束密度導出部３１４により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件からどの程度乖離しているのかを示す信号を第１の励磁指示部３１３に出力する。具体的に第１の磁束密度条件判定部３１５は、磁束密度の最大値と所定の値との差を示す信号を第１の励磁指示部３１３に出力する。第１の励磁指示部３１３は、この差が小さくなる（好ましくはゼロになる）ように、励磁電圧の振幅を変更し、変更後の振幅の励磁電圧を出力することを電源装置３０１に出力する。これにより、電源装置３０１は、変更後の振幅を有する励磁電圧を励磁コイル１１０に印加する。尚、このとき、励磁電圧の時間波形の形自体は、目標励磁電圧の時間波形から変更されない。
＜第１の磁界強度導出部３１６＞
第１の磁界強度導出部３１６は、第１の磁束密度条件判定部３１５により、第１の磁束密度導出部３１４で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすと判定されると起動する。
第１の励磁指示部３１３からの指示に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されると、励磁コイル１１０に励磁電流が流れ、この励磁電流が電流計３０５により測定される。第１の磁界強度導出部３１６は、この電流計３０５により測定された励磁電流に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁界強度を導出する。本実施形態では、以下の（３）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）［Ａ／ｍ］を導出する。
Ｈ（ｔ）＝Ｎ1×Ｉ（ｔ）÷ｌ ・・・（３）
ここで、Ｎ1は、励磁コイル１１０の巻回数［回］である。Ｉ（ｔ）は、時刻ｔにおいて励磁コイル１１０に流れる（電流計３０５により測定される）励磁電流［Ａ］である。ｌは、単板試験器における磁路長［ｍ］である。
第１の磁界強度導出部３１６は、第１の磁束密度条件判定部３１５により、第１の磁束密度導出部３１４で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすと判定されると起動する。
第１の励磁指示部３１３からの指示に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されると、励磁コイル１１０に励磁電流が流れ、この励磁電流が電流計３０５により測定される。第１の磁界強度導出部３１６は、この電流計３０５により測定された励磁電流に基づいて、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁界強度を導出する。本実施形態では、以下の（３）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）［Ａ／ｍ］を導出する。
Ｈ（ｔ）＝Ｎ1×Ｉ（ｔ）÷ｌ ・・・（３）
ここで、Ｎ1は、励磁コイル１１０の巻回数［回］である。Ｉ（ｔ）は、時刻ｔにおいて励磁コイル１１０に流れる（電流計３０５により測定される）励磁電流［Ａ］である。ｌは、単板試験器における磁路長［ｍ］である。
＜磁界強度範囲導出部３１７＞
磁界強度範囲導出部３１７は、第１の磁界強度導出部３１６により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値に基づいて、磁界強度の最大値の範囲を導出する。以下の説明では、この磁界強度の最大値の範囲を、必要に応じて磁界強度範囲と称する。後述するＰＷＭインバータ３０３により励磁された試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入っているときの試料Ｓの鉄損の測定を有効とする。本実施形態では、磁界強度範囲導出部３１７は、第１の磁界強度導出部３１６により一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）が導出されると、当該一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）の時間波形に基づいて、試料Ｓの磁界強度の最大値（波高値）を導出する。そして、磁界強度範囲導出部３１７は、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値に基づいて、試料Ｓの磁界強度の最大値の範囲を磁界強度範囲として導出する。非特許文献１では、磁界強度の測定誤差として±３［％］以内であることが記載されている。そこで、例えば、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値の０．９７倍以上１．０３倍以下の範囲を磁界強度範囲とすることができる。磁界強度範囲導出部３１７は、磁界強度範囲を導出すると、スイッチ回路３０４の切り替えを指示する信号を切り替え部３１１に送信する。切り替え部３１１は、この信号に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。尚、前述した磁界強度範囲を一般的に表すと、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値を中心値とする範囲であって、上限値が、当該試料の磁界強度の最大値を（１＋ｘ）倍した値であり、下限値が、当該試料の磁界強度の最大値を（１−ｘ）倍した値である範囲となる。ｘは、０超１未満の範囲であり、前述した例では、０．０３になる。ｘの値は、非特許文献１以外の規格における磁界強度の測定誤差の許容範囲や、試料Ｓと同種の磁性体板で構成される鉄心の仕様で定められる鉄損の誤差の許容範囲等に応じて、適宜決定することができる。
磁界強度範囲導出部３１７は、第１の磁界強度導出部３１６により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値に基づいて、磁界強度の最大値の範囲を導出する。以下の説明では、この磁界強度の最大値の範囲を、必要に応じて磁界強度範囲と称する。後述するＰＷＭインバータ３０３により励磁された試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入っているときの試料Ｓの鉄損の測定を有効とする。本実施形態では、磁界強度範囲導出部３１７は、第１の磁界強度導出部３１６により一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）が導出されると、当該一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）の時間波形に基づいて、試料Ｓの磁界強度の最大値（波高値）を導出する。そして、磁界強度範囲導出部３１７は、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値に基づいて、試料Ｓの磁界強度の最大値の範囲を磁界強度範囲として導出する。非特許文献１では、磁界強度の測定誤差として±３［％］以内であることが記載されている。そこで、例えば、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値の０．９７倍以上１．０３倍以下の範囲を磁界強度範囲とすることができる。磁界強度範囲導出部３１７は、磁界強度範囲を導出すると、スイッチ回路３０４の切り替えを指示する信号を切り替え部３１１に送信する。切り替え部３１１は、この信号に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。尚、前述した磁界強度範囲を一般的に表すと、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値を中心値とする範囲であって、上限値が、当該試料の磁界強度の最大値を（１＋ｘ）倍した値であり、下限値が、当該試料の磁界強度の最大値を（１−ｘ）倍した値である範囲となる。ｘは、０超１未満の範囲であり、前述した例では、０．０３になる。ｘの値は、非特許文献１以外の規格における磁界強度の測定誤差の許容範囲や、試料Ｓと同種の磁性体板で構成される鉄心の仕様で定められる鉄損の誤差の許容範囲等に応じて、適宜決定することができる。
＜第２の励磁指示部３１８＞
第２の励磁指示部３１３は、切り替え部３１１により、ＰＷＭインバータ３０３がスイッチ回路３０４に送信されて、スイッチ回路３０４における接点３０４ｂが閉じられているときに動作する。
第２の励磁指示部３１８は、波形記憶部３１２に記憶されている目標励磁電圧の時間波形、搬送波の周波数、および変調率をＰＷＭインバータ３０３に出力する。これにより、ＰＷＭインバータ３０３は、目標励磁電圧の時間波形を変調波の時間波形として、当該変調波、搬送波、および変調率に基づいてＰＷＭ変調を行って励磁電圧を生成し、生成した励磁電圧を励磁コイル１１０に印加する。
第２の励磁指示部３１３は、切り替え部３１１により、ＰＷＭインバータ３０３がスイッチ回路３０４に送信されて、スイッチ回路３０４における接点３０４ｂが閉じられているときに動作する。
第２の励磁指示部３１８は、波形記憶部３１２に記憶されている目標励磁電圧の時間波形、搬送波の周波数、および変調率をＰＷＭインバータ３０３に出力する。これにより、ＰＷＭインバータ３０３は、目標励磁電圧の時間波形を変調波の時間波形として、当該変調波、搬送波、および変調率に基づいてＰＷＭ変調を行って励磁電圧を生成し、生成した励磁電圧を励磁コイル１１０に印加する。
＜第２の磁束密度導出部３１９＞
第２の励磁指示部３１８からの指示に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより二次コイル１２０に電圧が誘起され、この電圧が電圧計３０６により測定される。第２の磁束密度導出部３１９は、この電圧計３０６により測定された電圧に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁束密度を導出する。本実施形態では、第２の磁束密度導出部３１９も第１の磁束密度導出部３１４と同様に、前述した（１）式および（２）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）を導出する。
第２の励磁指示部３１８からの指示に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより二次コイル１２０に電圧が誘起され、この電圧が電圧計３０６により測定される。第２の磁束密度導出部３１９は、この電圧計３０６により測定された電圧に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁束密度を導出する。本実施形態では、第２の磁束密度導出部３１９も第１の磁束密度導出部３１４と同様に、前述した（１）式および（２）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）を導出する。
＜第２の磁束密度条件判定部３２０＞
第２の磁束密度条件判定部３２０は、第２の磁束密度導出部３１９により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が、前述した第１の磁束密度条件判定部３１５で用いた磁束密度条件と同じ磁束密度条件を満たすか否かを判定する。前述した例では、第２の磁束密度条件判定部３２０は、試料Ｓの磁束密度の最大値が、所定の値になったか否かを判定する（所定の値として、第１の磁束密度条件判定部３１５で使用したものと同じ値を用いる）。
第２の磁束密度条件判定部３２０は、第２の磁束密度導出部３１９により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が、前述した第１の磁束密度条件判定部３１５で用いた磁束密度条件と同じ磁束密度条件を満たすか否かを判定する。前述した例では、第２の磁束密度条件判定部３２０は、試料Ｓの磁束密度の最大値が、所定の値になったか否かを判定する（所定の値として、第１の磁束密度条件判定部３１５で使用したものと同じ値を用いる）。
＜第２の磁界強度導出部３２１＞
第２の励磁指示部３１８からの指示に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されると、励磁コイル１１０に励磁電流が流れ、この励磁電流が電流計３０５により測定される。第２の磁界強度導出部３２１は、この電流計３０５により測定された励磁電流に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁界強度を導出する。本実施形態では、第２の磁界強度導出部３２１も第１の磁界強度導出部３１６と同様に、前述した（３）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）を導出する。
第２の励磁指示部３１８からの指示に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されると、励磁コイル１１０に励磁電流が流れ、この励磁電流が電流計３０５により測定される。第２の磁界強度導出部３２１は、この電流計３０５により測定された励磁電流に基づいて、ＰＷＭインバータ３０３から励磁電圧が励磁コイル１１０に印加されて試料Ｓが励磁されることにより発生する試料Ｓの磁界強度を導出する。本実施形態では、第２の磁界強度導出部３２１も第１の磁界強度導出部３１６と同様に、前述した（３）式に基づいて、時刻ｔにおける試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）を導出する。
＜磁界強度判定部３２２＞
磁界強度判定部３２２は、第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲導出部３１７により導出された磁界強度範囲に入るか否かを判定する。前述した例では、試料Ｓの磁界強度の最大値の範囲を磁界強度範囲とする。この場合、磁界強度判定部３２２は、第２の磁界強度導出部３２１により一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）が導出されると、当該一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）の時間波形に基づいて、試料Ｓの磁界強度の最大値（波高値）を導出する。そして、磁界強度判定部３２２は、第２の磁界強度導出部３２１により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値が、磁界強度範囲（第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値の０．９７倍以上１．０３倍以下の範囲）であるか否かを判定する。
磁界強度判定部３２２は、第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲導出部３１７により導出された磁界強度範囲に入るか否かを判定する。前述した例では、試料Ｓの磁界強度の最大値の範囲を磁界強度範囲とする。この場合、磁界強度判定部３２２は、第２の磁界強度導出部３２１により一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）が導出されると、当該一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）の時間波形に基づいて、試料Ｓの磁界強度の最大値（波高値）を導出する。そして、磁界強度判定部３２２は、第２の磁界強度導出部３２１により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値が、磁界強度範囲（第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値の０．９７倍以上１．０３倍以下の範囲）であるか否かを判定する。
＜測定終了判定部３２３＞
測定終了判定部３２３は、第２の磁束密度条件判定部３２０により、第２の磁束密度導出部３１９により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすと判定されたという第１の条件と、第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲導出部３１７により導出された磁界強度範囲に入ると判定されたという第２の条件が成立しているか否かを判定する。第１の条件と第２の条件の少なくとも何れか一方を満たさない場合、測定終了判定部３２３は、第２の励磁指示部３１８に、励磁電圧の振幅を変更することを指示する。
測定終了判定部３２３は、第２の磁束密度条件判定部３２０により、第２の磁束密度導出部３１９により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすと判定されたという第１の条件と、第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲導出部３１７により導出された磁界強度範囲に入ると判定されたという第２の条件が成立しているか否かを判定する。第１の条件と第２の条件の少なくとも何れか一方を満たさない場合、測定終了判定部３２３は、第２の励磁指示部３１８に、励磁電圧の振幅を変更することを指示する。
測定終了判定部３２３は、前述した第１の条件を満たさない場合、第２の磁束密度導出部３１９により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件からどの程度乖離しているのかを示す信号を第２の励磁指示部３１８に出力する。具体的に測定終了判定部３２３は、磁束密度の最大値と所定の値との差を示す信号を第２の励磁指示部３１８に出力する。第２の励磁指示部３１８は、この差が小さくなる（好ましくはゼロになる）ように励磁電圧の振幅を変更し、変更後の振幅の励磁電圧を出力することを直流電圧発生装置３０２に指示する。これにより、直流電圧発生装置３０２は、振幅の変更値に応じて直流電圧の大きさを変更し、ＰＷＭインバータ３０３は、変更後の振幅の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加する。尚、このとき、目標励磁電圧の時間波形は変更されない。
また、測定終了判定部３２３は、前述した第２の条件を満たさない場合、第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲からどの程度乖離しているのかを示す信号を第２の励磁指示部３１８に出力する。具体的に測定終了判定部３２３は、磁界強度の最大値と、磁界強度範囲の上下限値のうち当該磁界硬度の最大値の値に近い方の値との差を示す信号を第２の励磁指示部３１８に出力する。第２の励磁指示部３１８は、この差が小さくなる（好ましくはゼロになる）ように励磁電圧の振幅を変更し、変更後の振幅の励磁電圧を出力することを直流電圧発生装置３０２に指示する。これにより、直流電圧発生装置３０２は、振幅の変更値に応じて直流電圧の大きさを変更し、ＰＷＭインバータ３０３は、変更後の振幅の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加する。尚、このとき、目標励磁電圧の時間波形は変更されない。
測定終了判定部３２３は、以上のような第１の条件および第２の条件を満たすか否かの判定と、励磁電圧の振幅の変更の指示とを行った結果、第１の条件および第２の条件の双方を満たすと判定すると、第１の条件および第２の条件の双方を満たしたときに第２の磁束密度導出部３１９および第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）および磁界強度Ｈ（ｔ）を示す信号を鉄損出力部３２４に出力する。
一方、測定終了判定部３２３は、以上のような第１の条件および第２の条件を満たすか否かの判定と、励磁電圧の振幅の変更の指示を繰り返した結果、測定終了条件を満たす場合には、そのことを示す信号を出力部３２５に出力する。測定終了判定部３２３は、例えば、第２の磁束密度導出部３１９により導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たす方向に励磁電圧の振幅を変更できなくなった場合、第２の磁界強度導出部３２１により導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）が磁界強度範囲に近づく方向に励磁電圧の振幅を変更できなくなった場合、または前述した繰り返しの回数が所定の回数になった場合に、測定終了条件を満たすと判定することができる。
＜鉄損導出部３２４＞
鉄損導出部３２４は、測定終了判定部３２３により出力された試料Ｓの一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）および磁界強度Ｈ（ｔ）に基づいて、試料Ｓの鉄損を導出し、試料Ｓの鉄損を示す情報を出力部３２５に出力する。本実施形態では、鉄損導出部３２４は、測定終了判定部３２３により出力された試料Ｓの一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）および磁界強度Ｈ（ｔ）から、Ｂ−Ｈ曲線（ヒステリシス曲線）を作成する。尚、このようにして作成されるＢ−Ｈ曲線（ヒステリシス曲線）には、ヒステリシス損だけでなく渦電流損による寄与分も反映される。そこで、鉄損導出部３２４は、Ｂ−Ｈ曲線の面積を、測定試料Ｓの鉄損として導出する。尚、鉄損導出部３２４は、Ｂ−Ｈ曲線を作成する際に、磁束密度Ｂ（ｔ）と磁界強度Ｈ（ｔ）との組みとして、同じ時刻ｔにおける値の組を抽出する。
鉄損導出部３２４は、測定終了判定部３２３により出力された試料Ｓの一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）および磁界強度Ｈ（ｔ）に基づいて、試料Ｓの鉄損を導出し、試料Ｓの鉄損を示す情報を出力部３２５に出力する。本実施形態では、鉄損導出部３２４は、測定終了判定部３２３により出力された試料Ｓの一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）および磁界強度Ｈ（ｔ）から、Ｂ−Ｈ曲線（ヒステリシス曲線）を作成する。尚、このようにして作成されるＢ−Ｈ曲線（ヒステリシス曲線）には、ヒステリシス損だけでなく渦電流損による寄与分も反映される。そこで、鉄損導出部３２４は、Ｂ−Ｈ曲線の面積を、測定試料Ｓの鉄損として導出する。尚、鉄損導出部３２４は、Ｂ−Ｈ曲線を作成する際に、磁束密度Ｂ（ｔ）と磁界強度Ｈ（ｔ）との組みとして、同じ時刻ｔにおける値の組を抽出する。
＜出力部３２５＞
出力部３２５は、測定終了判定部３２３から、測定終了条件を満たすことを示す信号が出力されると、試料Ｓの鉄損を正しく測定することができないことを示す情報を出力する。この情報の出力により、試験者は、単板試験器にセットした試料Ｓの鉄損を正しく測定できないことを知ることができる。そこで、試験者は、例えば、単板試験器にセットされている試料Ｓを当該単板試験器にセットし直し、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変更することができる。そして、試験者は、鉄損測定装置３０７を再度動作させ、鉄損測定装置３０７は、前述したようにして試料Ｓの鉄損を測定し直す。
出力部３２５は、測定終了判定部３２３から、測定終了条件を満たすことを示す信号が出力されると、試料Ｓの鉄損を正しく測定することができないことを示す情報を出力する。この情報の出力により、試験者は、単板試験器にセットした試料Ｓの鉄損を正しく測定できないことを知ることができる。そこで、試験者は、例えば、単板試験器にセットされている試料Ｓを当該単板試験器にセットし直し、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変更することができる。そして、試験者は、鉄損測定装置３０７を再度動作させ、鉄損測定装置３０７は、前述したようにして試料Ｓの鉄損を測定し直す。
一方、出力部３２５は、鉄損導出部３２４から、試料Ｓの鉄損を示す情報が出力されると、当該試料Ｓの鉄損を示す情報を出力する。この情報により、試験者は、試料Ｓの鉄損を知ることができる。
尚、出力部３２５による情報の出力の形態としては、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、外部装置への送信、および鉄損測定装置３０７の外部または内部の記憶媒体への記憶の少なくとも何れか１つを採用することができる。
尚、出力部３２５による情報の出力の形態としては、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、外部装置への送信、および鉄損測定装置３０７の外部または内部の記憶媒体への記憶の少なくとも何れか１つを採用することができる。
（フローチャート）
次に、図７のフローチャートを参照しながら、鉄損測定装置３０７を用いた鉄損測定方法の一例を説明する。尚、図７のフローチャートが開始される前に試料Ｓは単板試験器にセットされているものとする。
ステップＳ７０１において、切り替え部３１１は、電源装置３０１の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。これにより、スイッチ回路３０４は、接点３０４ａを閉じる。
次に、図７のフローチャートを参照しながら、鉄損測定装置３０７を用いた鉄損測定方法の一例を説明する。尚、図７のフローチャートが開始される前に試料Ｓは単板試験器にセットされているものとする。
ステップＳ７０１において、切り替え部３１１は、電源装置３０１の選択を指示する信号をスイッチ回路３０４に送信する。これにより、スイッチ回路３０４は、接点３０４ａを閉じる。
次に、ステップＳ７０２において、第１の励磁指示部３１３は、波形記憶部３１２に記憶されている目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することを電源装置３０１に指示する。これにより、目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧が励磁コイル１１０に印加され、励磁コイル１１０に励磁電流が流れる。また、二次コイル１２０に電圧が誘起される。
次に、ステップＳ７０３において、第１の磁束密度導出部３１４は、二次コイル１２０に誘起された電圧（電圧計３０６により測定された電圧）に基づいて、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）を導出する（（１）式および（２）式を参照）。本実施形態では、第１の磁束密度導出部３１４は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）として一周期分の磁束密度を導出する。
次に、ステップＳ７０４において、第１の磁束密度条件判定部３１５は、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすか否かを判定する。
次に、ステップＳ７０４において、第１の磁束密度条件判定部３１５は、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすか否かを判定する。
この判定の結果、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たさない場合、処理は、ステップＳ７０５に進む。そして、ステップＳ７０５において、第１の磁束密度条件判定部３１５は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たす方向に励磁電圧の振幅を変更する。そして、処理は、ステップＳ７０２に戻り、第１の励磁指示部３１３は、変更後の振幅の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することを電源装置３０１に指示する。そして、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たすまで、ステップＳ７０２〜Ｓ７０５の処理が繰り返される。
尚、通常は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たさないことはないが、例えば、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たす方向に変更できない場合、または、ステップＳ７０２〜Ｓ７０５の処理の繰り返しの回数が所定の回数になった場合には、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たさないものとして、処理が後述するステップＳ７１３に進むようにしてもよい。
ステップＳ７０４の判定の結果、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たすと、処理は、ステップＳ７０６に進む。そして、ステップＳ７０６において、第１の磁界強度導出部３１６は、ステップＳ７０３で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たした後に電流計３０５により測定された励磁電流に基づいて、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）を導出する（（３）式を参照）。
次に、ステップＳ７０７において、磁界強度範囲導出部３１７は、ステップＳ７０６で導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値に基づいて、磁界強度範囲を導出する。
次に、ステップＳ７０８において、切り替え指示部３１１は、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号を、スイッチ回路３０４に送信する。これにより、スイッチ回路３０４は、接点３０４ｂを閉じる。
次に、ステップＳ７０８において、切り替え指示部３１１は、ＰＷＭインバータ３０３の選択を指示する信号を、スイッチ回路３０４に送信する。これにより、スイッチ回路３０４は、接点３０４ｂを閉じる。
次に、ステップＳ７０９において、第２の励磁指示部３１８は、波形記憶部３１２に記憶されている目標励磁電圧の時間波形、搬送波の周波数、および変調率をＰＷＭインバータ３０３に出力する。これにより、目標励磁電圧の時間波形に基づいてＰＷＭ変調されて生成された励磁電圧が励磁コイル１１０に印加され、励磁コイル１１０に励磁電流が流れる。また、二次コイル１２０に電圧が誘起される。
次に、ステップＳ７１０において、第２の磁束密度導出部３１９は、二次コイル１２０に誘起された電圧（電圧計３０６により測定された電圧）に基づいて、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）を導出する（（１）式および（２）式を参照）。
次に、ステップＳ７１１において、第２の磁束密度条件判定部３２０は、ステップＳ７１０で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすか否かを判定する。尚、ステップＳ７０４で使用する所定の値（磁束密度条件）とステップＳ７１１で使用する磁束密度条件は同じである。
次に、ステップＳ７１１において、第２の磁束密度条件判定部３２０は、ステップＳ７１０で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たすか否かを判定する。尚、ステップＳ７０４で使用する所定の値（磁束密度条件）とステップＳ７１１で使用する磁束密度条件は同じである。
この判定の結果、ステップＳ７１０で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たす場合、処理は、ステップＳ７１２に進む。そして、ステップＳ７１２において、第２の磁界強度導出部３２１は、ステップＳ７１０で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たした後に電流計３０５により測定された励磁電流に基づいて、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）を導出する（（３）式を参照）。
次に、ステップＳ７１３において、磁界強度判定部３２２は、ステップＳ７１２で導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値がステップＳ７０７で導出された磁界強度範囲に入るか否かを判定する。この判定の結果、ステップＳ７１２で導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値がステップＳ７０７で導出された磁界強度範囲に入る場合、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たし、且つ、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲に入る状態である。この場合、処理は、ステップＳ７１４に進み、鉄損導出部３２４は、磁束密度条件を満たす試料Ｓの一周期分の磁束密度Ｂ（ｔ）、および、磁界強度範囲に入る試料Ｓの一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）であって、同じ時刻ｔにおける磁束密度Ｂ（ｔ）および磁界強度Ｈ（ｔ）に基づいて、試料Ｓの鉄損を導出する。
次に、ステップＳ７１５において、出力部３２５は、試料Ｓの鉄損を示す情報を出力する。そして、図７のフローチャートによる処理が終了する。
ステップＳ７１１において、ステップＳ７１０で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たさないと判定された場合と、ステップＳ７１３において、ステップＳ７１２で導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値がステップＳ７０７で導出された磁界強度範囲に入らないと判定された場合、処理は、ステップＳ７１６に進む。そして、ステップＳ７１６において、測定終了判定部３２３は、測定終了条件を満たすか否かを判定する。測定終了判定部３２３は、例えば、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たす方向に励磁電圧の振幅を変更できない場合、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲に近づく方向に励磁電圧の振幅を変更できない場合、または、ステップＳ７１１の判定の回数が所定の回数になった場合に、測定終了条件を満たすと判定し、そうでない場合に、測定終了条件を満たさないと判定する。
ステップＳ７１１において、ステップＳ７１０で導出された試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たさないと判定された場合と、ステップＳ７１３において、ステップＳ７１２で導出された試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値がステップＳ７０７で導出された磁界強度範囲に入らないと判定された場合、処理は、ステップＳ７１６に進む。そして、ステップＳ７１６において、測定終了判定部３２３は、測定終了条件を満たすか否かを判定する。測定終了判定部３２３は、例えば、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たす方向に励磁電圧の振幅を変更できない場合、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲に近づく方向に励磁電圧の振幅を変更できない場合、または、ステップＳ７１１の判定の回数が所定の回数になった場合に、測定終了条件を満たすと判定し、そうでない場合に、測定終了条件を満たさないと判定する。
この測定終了条件を満たす場合、処理は、ステップＳ７１７に進む。そして、ステップＳ７１７において、出力部３２５は、試料Ｓの鉄損を正しく測定することができないことを示す情報を出力し、図７のフローチャートによる処理が終了する。
一方、測定終了条件を満たさない場合、処理は、ステップＳ７１８に進む。そして、ステップＳ７１８において、第２の励磁指示部３１８は、励磁電圧の振幅を変更する。試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たしていない場合、第２の励磁指示部３１８は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たす方向に励磁電圧の振幅を変更する。試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）が磁界強度範囲に入らない場合、第２の励磁指示部３１８は、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）が磁界強度範囲に近づく方向に励磁電圧の振幅を変更する。
一方、測定終了条件を満たさない場合、処理は、ステップＳ７１８に進む。そして、ステップＳ７１８において、第２の励磁指示部３１８は、励磁電圧の振幅を変更する。試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たしていない場合、第２の励磁指示部３１８は、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）が磁束密度条件を満たす方向に励磁電圧の振幅を変更する。試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）が磁界強度範囲に入らない場合、第２の励磁指示部３１８は、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）が磁界強度範囲に近づく方向に励磁電圧の振幅を変更する。
そして、処理は、ステップＳ７０９に戻り、第２の励磁指示部３１８は、変更後の振幅の励磁電圧を出力することを直流電圧発生装置３０２に指示する。これにより、ＰＷＭインバータ３０３から出力される励磁電圧の振幅が変更される。そして、ステップＳ７１０で導出される試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たし、且つ、ステップＳ７１２で導出される試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲に入るまで、ステップＳ７０９〜Ｓ７１３、Ｓ７１６、Ｓ７１８の処理が繰り返される。
そして、この繰り返し処理の中で、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たし、且つ、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲に入ると、前述したように処理はステップＳ７１４に進み、試料Ｓの鉄損が導出される。一方、この繰り返し処理の中で、測定終了条件を満たすと、前述したように処理はステップＳ７１７に進み、試料Ｓの鉄損を正しく測定することができないことを示す情報が出力される。
そして、この繰り返し処理の中で、試料Ｓの磁束密度Ｂ（ｔ）の最大値が磁束密度条件を満たし、且つ、試料Ｓの磁界強度Ｈ（ｔ）の最大値が磁界強度範囲に入ると、前述したように処理はステップＳ７１４に進み、試料Ｓの鉄損が導出される。一方、この繰り返し処理の中で、測定終了条件を満たすと、前述したように処理はステップＳ７１７に進み、試料Ｓの鉄損を正しく測定することができないことを示す情報が出力される。
（実施例）
次に、実施例を説明する。
前述したように、試料Ｓ（鋼種３５Ａ３６０）に圧縮応力を付加せず、励磁電圧の時間波形が、目標励磁電圧の時間波形（５０［Ｈｚ］の正弦波）となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下での磁界強度の最大値は、５３２８［Ａ／ｍ］である（表２の波形：正弦波（一次電圧）、圧縮応力：０ＭＰａの値を参照）。本実施例では、磁界強度の測定誤差が非特許文献１に記載のものと同程度（±３［％］）であるとし、磁界強度範囲を５１６８［Ａ／ｍ］〜５４８８［Ａ／ｍ］（５３２８×０．９７〜５３２８×１．０３）とする。
次に、実施例を説明する。
前述したように、試料Ｓ（鋼種３５Ａ３６０）に圧縮応力を付加せず、励磁電圧の時間波形が、目標励磁電圧の時間波形（５０［Ｈｚ］の正弦波）となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下での磁界強度の最大値は、５３２８［Ａ／ｍ］である（表２の波形：正弦波（一次電圧）、圧縮応力：０ＭＰａの値を参照）。本実施例では、磁界強度の測定誤差が非特許文献１に記載のものと同程度（±３［％］）であるとし、磁界強度範囲を５１６８［Ａ／ｍ］〜５４８８［Ａ／ｍ］（５３２８×０．９７〜５３２８×１．０３）とする。
そして、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、目標励磁電圧の時間波形を５０［Ｈｚ］の正弦波とし、搬送波の周波数を５［ｋＨｚ］とし、変調率を０．２とし、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件で、ＰＷＭインバータ３０３を動作させ、試料Ｓの磁界強度が磁界強度範囲（５１６８［Ａ／ｍ］〜５４８８［Ａ／ｍ］）に入るように励磁電圧を制御し、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲内であるときの試料Ｓの鉄損を測定した。この測定の後、ヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓから離して、再びヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓに接触させ前述したのと同様に試料Ｓの鉄損を測定することを２回繰り返した。これら合計３回の測定の結果を図８（ａ）に示す。
図８（ａ）に示す点線は、磁界強度範囲の下限値（＝５１６８［Ａ／ｍ］）および上限値（＝５４８８［Ａ／ｍ］）である。図８（ａ）に示す例では、試料Ｓの鉄損の測定値は、８．０９［Ｗ／ｋｇ］〜８．１８［Ｗ／ｋｇ］である。従って、試料Ｓの鉄損の測定値の平均値に対する誤差は０．５［％］であり、非特許文献１に規定されている２［％］の標準偏差以内である。
また、前述したように、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加し、励磁電圧の時間波形が、目標励磁電圧の時間波形（５０［Ｈｚ］の正弦波）となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件下での磁界強度の最大値は、５２３７［Ａ／ｍ］である（表２の波形：正弦波（一次電圧）、圧縮応力：５０ＭＰａの値を参照）。前述したように本実施例では、磁界強度の測定誤差が非特許文献１に記載のものと同程度（±３［％］）であるとする。従って、磁界強度範囲を５０８０［Ａ／ｍ］〜５３９４［Ａ／ｍ］（５２３７×０．９７〜５２３７×１．０３）とする。
そして、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加し、目標励磁電圧の時間波形を５０［Ｈｚ］の正弦波とし、搬送波の周波数を５［ｋＨｚ］とし、変調率を０．２とし、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件で、ＰＷＭインバータ３０３を動作させ、試料Ｓの磁界強度が磁界強度範囲（５０８０［Ａ／ｍ］〜５３９４［Ａ／ｍ］）に入るように励磁電圧を制御し、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲内であるときの試料Ｓの鉄損を測定した。この測定の後、ヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓから離して、再びヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓに接触させ前述したのと同様に試料Ｓの鉄損を測定することを２回繰り返した。これら合計３回の測定の結果を図８（ｂ）に示す。
そして、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加し、目標励磁電圧の時間波形を５０［Ｈｚ］の正弦波とし、搬送波の周波数を５［ｋＨｚ］とし、変調率を０．２とし、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件で、ＰＷＭインバータ３０３を動作させ、試料Ｓの磁界強度が磁界強度範囲（５０８０［Ａ／ｍ］〜５３９４［Ａ／ｍ］）に入るように励磁電圧を制御し、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲内であるときの試料Ｓの鉄損を測定した。この測定の後、ヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓから離して、再びヨークＹ１、Ｙ２を試料Ｓに接触させ前述したのと同様に試料Ｓの鉄損を測定することを２回繰り返した。これら合計３回の測定の結果を図８（ｂ）に示す。
図８（ｂ）に示す点線は、磁界強度範囲の下限値（＝５０８０［Ａ／ｍ］）および上限値（＝５３９４［Ａ／ｍ］）である。図８（ｂ）に示す例では、試料Ｓの鉄損の測定値は、１０．４３［Ｗ／ｋｇ］〜１０．６８［Ｗ／ｋｇ］である。従って、試料Ｓの鉄損の測定値の平均値に対する誤差は１．２［％］であり、非特許文献１に規定されている２［％］の標準偏差以内である。
以上のように試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲内の状態で試料Ｓの鉄損を測定することで、試料Ｓに圧縮応力を付加するか否かに関わらず、試料Ｓの鉄損のばらつきを抑制することができ、試料Ｓの鉄損を高精度に測定することができる。
尚、励磁電源として電源装置３０１を用いて、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件（前記第１の既存測定）下で、非特許文献１に記載された方法により測定される磁界強度の最大値は５４５９［Ａ／ｍ］である（（表２の波形：正弦波（磁束密度）、圧縮応力：０ＭＰａの値を参照））。この磁界強度の最大値から、本実施例で説明したのと同様の方法で磁界強度範囲を定めると、磁界強度範囲は、５２９５［Ａ／ｍ］〜５６２３［Ａ／ｍ］（５４５９×０．９７〜５４５９×１．０３）になる。図６（ａ）に示す結果に対し、この磁界強度範囲（５２９５［Ａ／ｍ］〜５６２３［Ａ／ｍ］）を適用しても、何れの測定における試料Ｓの磁界強度の最大値も、この磁界強度範囲に入り、本実施形態で説明した方法で磁界強度範囲を設定した場合と同じ結果になる。
尚、励磁電源として電源装置３０１を用いて、試料Ｓに圧縮応力を付加せず、試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件（前記第１の既存測定）下で、非特許文献１に記載された方法により測定される磁界強度の最大値は５４５９［Ａ／ｍ］である（（表２の波形：正弦波（磁束密度）、圧縮応力：０ＭＰａの値を参照））。この磁界強度の最大値から、本実施例で説明したのと同様の方法で磁界強度範囲を定めると、磁界強度範囲は、５２９５［Ａ／ｍ］〜５６２３［Ａ／ｍ］（５４５９×０．９７〜５４５９×１．０３）になる。図６（ａ）に示す結果に対し、この磁界強度範囲（５２９５［Ａ／ｍ］〜５６２３［Ａ／ｍ］）を適用しても、何れの測定における試料Ｓの磁界強度の最大値も、この磁界強度範囲に入り、本実施形態で説明した方法で磁界強度範囲を設定した場合と同じ結果になる。
一方、励磁電源として電源装置３０１を用いて、試料Ｓに５０［ＭＰａ］の圧縮応力を付加し、試料Ｓの磁束密度の時間波形が５０［Ｈｚ］の正弦波となり、試料Ｓの磁束密度の最大値が１．７［Ｔ］となる条件（前記第３の既存測定）下で、非特許文献１に記載された方法により測定される磁界強度の最大値は５４７３［Ａ／ｍ］である（（表２の波形：正弦波（磁束密度）、圧縮応力：５０ＭＰａの値を参照））。この磁界強度の最大値から、本実施例で説明したのと同様の方法で磁界強度範囲を定めると、磁界強度範囲は、５３０９［Ａ／ｍ］〜５６３７［Ａ／ｍ］（５４７３×０．９７〜５４７３×１．０３）になる。図６（ｂ）に示す結果に対し、この磁界強度範囲（５３０９［Ａ／ｍ］〜５６３７［Ａ／ｍ］）を適用すると、１回目および２回目の測定における試料Ｓの磁界強度の最大値は、この磁界強度範囲から外れる。一般に、単板試験器においては、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２、Ｙとの接触状態が適切でない場合、試料Ｓの鉄損は大きくなる。しかしながら、１回目および２回目の測定における試料Ｓの鉄損は、３回目の測定における試料Ｓの鉄損よりも小さいのにも関わらず、磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入らないため異常値として判定されてしまう。従って、この磁界強度範囲（５３０９［Ａ／ｍ］〜５６３７［Ａ／ｍ］）は、妥当な磁界強度範囲とは言えない。
（まとめ）
以上のように本実施形態では、ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することにより、試料Ｓの磁界強度の最大値を測定し、試料Ｓの磁界強度の最大値から磁界強度範囲を導出する。その後、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変えずに、ＰＷＭインバータ３０３により前記目標励磁電圧の時間波形を用いてＰＷＭ変調を行うことにより生成された励磁電圧を励磁コイル１１０に印加して試料Ｓの鉄損を測定する。この際、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入るように励磁電圧の振幅を調整し、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入る状態で試料Ｓの鉄損を測定する。従って、試料Ｓの鉄損が正しく測定することができているかどうかを判断することができ、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定することができる。
以上のように本実施形態では、ＰＷＭインバータ３０３における目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を励磁コイル１１０に印加することにより、試料Ｓの磁界強度の最大値を測定し、試料Ｓの磁界強度の最大値から磁界強度範囲を導出する。その後、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変えずに、ＰＷＭインバータ３０３により前記目標励磁電圧の時間波形を用いてＰＷＭ変調を行うことにより生成された励磁電圧を励磁コイル１１０に印加して試料Ｓの鉄損を測定する。この際、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入るように励磁電圧の振幅を調整し、試料Ｓの磁界強度の最大値が磁界強度範囲に入る状態で試料Ｓの鉄損を測定する。従って、試料Ｓの鉄損が正しく測定することができているかどうかを判断することができ、ＰＷＭインバータおよび単板試験器を用いて試料の鉄損を正確に測定することができる。
（変形例）
本実施形態では、電源装置３０１およびＰＷＭインバータ３０３の切り替え、電源装置３０１、直流電圧発生装置３０２、およびＰＷＭインバータ３０３への動作指示、磁束密度の導出、磁界強度の導出、磁束密度条件を満たすか否かの判定、磁界強度範囲の導出、磁界強度が磁界強度範囲に入っているか否かの判定、測定終了条件を満たすか否かの判定、および鉄損の導出を、鉄損測定装置３０７が自動的に行う場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらの少なくとも１つを、試験者が行ってもよい。
本実施形態では、電源装置３０１およびＰＷＭインバータ３０３の切り替え、電源装置３０１、直流電圧発生装置３０２、およびＰＷＭインバータ３０３への動作指示、磁束密度の導出、磁界強度の導出、磁束密度条件を満たすか否かの判定、磁界強度範囲の導出、磁界強度が磁界強度範囲に入っているか否かの判定、測定終了条件を満たすか否かの判定、および鉄損の導出を、鉄損測定装置３０７が自動的に行う場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらの少なくとも１つを、試験者が行ってもよい。
また、本実施形態では、スイッチ回路３０４を用いて電源装置３０１とＰＷＭインバータ３０３とを切り替える場合を例に挙げて説明した。しかしながら、このようにせずに、例えば、スイッチ回路３０４を用いずに、励磁コイル１１０に接続する電源（電源装置３０１とＰＷＭインバータ３０３）を取り替えるようにしてもよい。例えば、励磁コイル１１０に接続する電源を電源装置３０１からＰＷＭインバータ３０３に変更する場合、励磁コイル１１０から電源装置３０１を取り外して、ＰＷＭインバータ３０３を励磁コイル１１０に接続する。
また、本実施形態では、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値を中心値とする範囲を、磁界強度範囲を例に挙げて説明した。しかしながら、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値に基づいて、磁界強度範囲を導出していれば、このようにして磁界強度範囲を導出しなくてもよい。例えば、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値を上限値とする範囲を磁界強度範囲としてもよい。
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。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。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
（請求項との関係）
以下に、請求項の記載と実施形態の記載との関係の一例を説明する。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは、（変形例）の項等で説明した通りである。
＜請求項１＞
第１の磁束密度導出工程は、例えば、ステップＳ７０２、Ｓ７０３を用いることにより実現される。
第１の磁界強度導出工程は、例えば、ステップＳ７０６を用いることにより実現される。
磁界強度範囲導出工程は、例えば、ステップＳ７０７を用いることにより実現される。
第２の磁束密度導出工程は、例えば、ステップＳ７１０を用いることにより実現される。
第２の磁界強度導出工程は、例えば、ステップＳ７１２を用いることにより実現される。
鉄損導出工程は、例えば、ステップＳ７１４を用いることにより実現される。
＜請求項２＞
第１の振幅調整工程は、例えば、ステップＳ７０２、Ｓ７０５を用いることにより実現される。
第２の振幅調整工程は、例えば、ステップＳ７０９、Ｓ７１８を用いることにより実現される。
＜請求項３＞
請求項３は、例えば、ステップＳ７１７の処理の後、例えば、単板試験器にセットされている試料Ｓを当該単板試験器にセットし直して、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変更すること、または、単板試験器にセットされている試料Ｓと同じ大きさ、形状、種類の別の試料Ｓを当該単板試験器にセットすることが行われた後、図７のフローチャートによる処理が再度実行されることにより実現される。
＜請求項４＞
請求項４は、例えば、図７のフローチャート（ステップＳ７０１〜Ｓ７１８）の処理が（１回）行われている間、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態が変更されない（試料Ｓが動かされない）ことにより実現される。
＜請求項６＞
請求項６は、例えば、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値の０．９７倍以上１．０３倍以下の範囲を磁界強度範囲とすることにより実現される。この場合、磁界強度範囲の中心値は、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値になる。
＜請求項８＞
第１の磁束密度導出手段は、例えば、第１の磁束密度導出部３１４を用いることにより実現される。
第１の磁界強度導出手段は、例えば、第１の磁界強度導出部３１６を用いることにより実現される。
磁界強度範囲導出手段は、例えば、第１の磁束密度条件判定部３１５および磁界強度範囲導出部３１７を用いることにより実現される。
第２の磁束密度導出手段は、例えば、第２の磁束密度導出部３１９を用いることにより実現される。
第２の磁界強度導出手段は、例えば、第２の磁界強度導出部３２１を用いることにより実現される。
鉄損導出手段は、例えば、第２の磁束密度条件判定部３２０、磁界強度判定部３２２、測定終了判定部３２３、および鉄損導出部３２４を用いることにより実現される。
以下に、請求項の記載と実施形態の記載との関係の一例を説明する。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは、（変形例）の項等で説明した通りである。
＜請求項１＞
第１の磁束密度導出工程は、例えば、ステップＳ７０２、Ｓ７０３を用いることにより実現される。
第１の磁界強度導出工程は、例えば、ステップＳ７０６を用いることにより実現される。
磁界強度範囲導出工程は、例えば、ステップＳ７０７を用いることにより実現される。
第２の磁束密度導出工程は、例えば、ステップＳ７１０を用いることにより実現される。
第２の磁界強度導出工程は、例えば、ステップＳ７１２を用いることにより実現される。
鉄損導出工程は、例えば、ステップＳ７１４を用いることにより実現される。
＜請求項２＞
第１の振幅調整工程は、例えば、ステップＳ７０２、Ｓ７０５を用いることにより実現される。
第２の振幅調整工程は、例えば、ステップＳ７０９、Ｓ７１８を用いることにより実現される。
＜請求項３＞
請求項３は、例えば、ステップＳ７１７の処理の後、例えば、単板試験器にセットされている試料Ｓを当該単板試験器にセットし直して、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態を変更すること、または、単板試験器にセットされている試料Ｓと同じ大きさ、形状、種類の別の試料Ｓを当該単板試験器にセットすることが行われた後、図７のフローチャートによる処理が再度実行されることにより実現される。
＜請求項４＞
請求項４は、例えば、図７のフローチャート（ステップＳ７０１〜Ｓ７１８）の処理が（１回）行われている間、試料ＳとヨークＹ１、Ｙ２との接触状態が変更されない（試料Ｓが動かされない）ことにより実現される。
＜請求項６＞
請求項６は、例えば、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値の０．９７倍以上１．０３倍以下の範囲を磁界強度範囲とすることにより実現される。この場合、磁界強度範囲の中心値は、第１の磁界強度導出部３１６により導出された一周期分の磁界強度Ｈ（ｔ）から導出した磁界強度の最大値になる。
＜請求項８＞
第１の磁束密度導出手段は、例えば、第１の磁束密度導出部３１４を用いることにより実現される。
第１の磁界強度導出手段は、例えば、第１の磁界強度導出部３１６を用いることにより実現される。
磁界強度範囲導出手段は、例えば、第１の磁束密度条件判定部３１５および磁界強度範囲導出部３１７を用いることにより実現される。
第２の磁束密度導出手段は、例えば、第２の磁束密度導出部３１９を用いることにより実現される。
第２の磁界強度導出手段は、例えば、第２の磁界強度導出部３２１を用いることにより実現される。
鉄損導出手段は、例えば、第２の磁束密度条件判定部３２０、磁界強度判定部３２２、測定終了判定部３２３、および鉄損導出部３２４を用いることにより実現される。
１００：コイル群、１１０：励磁コイル、１２０：二次コイル、３０１：電源装置、３０２：直流電圧発生装置、３０３：ＰＷＭインバータ、３０４：スイッチ回路、３０５：電流計、３０６：電圧計、３０７：鉄損測定装置、３１１：切り替え部、３１２：波形記憶部、３１３：第１の励磁指示部、３１４：第１の磁束密度導出部、３１５：、第１の磁束密度条件判定部、３１６：第１の磁界強度導出部、３１７：磁界強度範囲導出部、３１８：第２の励磁指示部、３１９：第２の磁束密度導出部、３２０：第２の磁束密度条件判定部、３２１：第２の磁界強度導出部、３２２：磁界強度判定部、３２３：測定終了判定部、３２４：鉄損導出部、３２５：出力部、Ｓ：試料、Ｆ：巻線枠、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ：ヨーク
Claims (8)
- 単板の磁性体からなる試料の磁気特性を測定する単板試験器であって、前記試料に磁気的に結合されるヨークと、前記試料および前記ヨークにより形成される閉磁路を取り巻くように巻き回される励磁コイルと、前記閉磁路を取り巻くように巻き回される二次コイルとを有する単板試験器と、
目標励磁電圧を変調波としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより励磁電圧を生成するＰＷＭインバータと、
前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を生成する電源装置と、
を用いて前記試料の鉄損を測定する鉄損測定方法であって、
前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第１の磁束密度導出工程と、
前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第１の磁界強度導出工程と、
前記第１の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値であって、前記第１の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が所定の条件を満たす状態のときの前記試料の磁界強度の最大値に基づいて、前記試料の磁界強度の最大値の範囲である磁界強度範囲を導出する磁界強度範囲導出工程と、
前記磁界強度範囲導出工程により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第２の磁束密度導出工程と、
前記磁界強度範囲導出工程により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第２の磁界強度導出工程と、
前記第２の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たす状態のときの前記試料の鉄損であって、前記第２の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値が、前記磁界強度範囲導出工程により導出された前記磁界強度範囲に入る状態のときの前記試料の鉄損を導出する鉄損導出工程と、
を有することを特徴とする鉄損測定方法。 - 前記第１の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たさない場合に、前記電源装置により出力される励磁電圧の振幅であって、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧の振幅を調整する第１の振幅調整工程と、
前記第２の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たさない場合と、前記第２の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値が、前記磁界強度範囲導出工程により導出された前記磁界強度範囲に入らない場合との少なくとも何れか一方が成立する場合に、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成される励磁電圧の振幅を調整する第２の振幅調整工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の鉄損測定方法。 - 前記第２の振幅調整工程により前記励磁電圧の振幅が調整されても、第２の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たすことと、前記第２の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値が、前記磁界強度範囲導出工程により導出された前記磁界強度範囲に入ることとの双方を満たさない場合に、前記試料と前記ヨークとの接触状態を変更し、前記ヨークとの接触状態が変更された前記試料に対して、前記第１の磁束密度導出工程、前記第１の磁界強度導出工程、前記第１の振幅調整工程、前記磁界強度範囲導出工程、前記第２の磁束密度導出工程、前記第２の磁界強度導出工程、前記第２の振幅調整工程、および前記鉄損導出工程が再度実行されることを特徴とする請求項２に記載の鉄損測定方法。
- 前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁するときと、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁するときとで、前記試料と前記ヨークとの接触状態が変わらないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の鉄損測定方法。
- 前記試料は、圧縮応力が付加された状態の試料であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の鉄損測定方法。
- 前記磁界強度範囲導出工程は、前記第１の磁界強度導出工程により導出された前記試料の磁界強度の最大値であって、前記第１の磁束密度導出工程により導出された前記試料の磁束密度の最大値が所定の条件を満たす状態のときの前記試料の磁界強度の最大値を中心値とする範囲を前記磁界強度範囲として導出することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の鉄損測定方法。
- 前記第１の磁束密度導出工程および前記第２の磁束密度導出工程では、前記二次コイルに誘起される電圧に基づいて、前記試料の磁束密度の最大値を導出し、
前記第１の磁界強度導出工程および前記第２の磁界強度導出工程では、前記励磁コイルに流れる励磁電流に基づいて、前記試料の磁界強度の最大値を導出することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の鉄損測定方法。 - 単板の磁性体からなる試料の磁気特性を測定する単板試験器であって、前記試料に磁気的に結合されるヨークと、前記試料および前記ヨークにより形成される閉磁路を取り巻くように巻き回される励磁コイルと、前記閉磁路を取り巻くように巻き回される二次コイルとを有する単板試験器と、
目標励磁電圧を変調波としてＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行うことにより励磁電圧を生成するＰＷＭインバータと、
前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を生成する電源装置と、
を有する鉄損測定システムであって、
前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第１の磁束密度導出手段と、
前記電源装置により、前記目標励磁電圧の時間波形と同じ時間波形の励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第１の磁界強度導出手段と、
前記第１の磁界強度導出手段により導出された前記試料の磁界強度の最大値であって、前記第１の磁束密度導出手段により導出された前記試料の磁束密度の最大値が所定の条件を満たす状態のときの前記試料の磁界強度の最大値に基づいて、前記試料の磁界強度の最大値の範囲である磁界強度範囲を導出する磁界強度範囲導出手段と、
前記磁界強度範囲導出手段により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁束密度の最大値を導出する第２の磁束密度導出手段と、
前記磁界強度範囲導出手段により前記磁界強度範囲が導出された後、前記ＰＷＭインバータにより、前記目標励磁電圧を変調波として前記ＰＷＭ制御が行われることにより生成された励磁電圧を前記励磁コイルに印加して前記試料を励磁したときの前記試料の磁界強度の最大値を導出する第２の磁界強度導出手段と、
前記第２の磁束密度導出手段により導出された前記試料の磁束密度の最大値が前記所定の条件を満たす状態のときの前記試料の鉄損であって、前記第２の磁界強度導出手段により導出された前記試料の磁界強度の最大値が、前記磁界強度範囲導出手段により導出された前記磁界強度範囲に入る状態のときの前記試料の鉄損を導出する鉄損導出手段と、
を有することを特徴とする鉄損測定システム。
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2018
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