JP6631368B2 - BH curve creation device, electromagnetic field analysis device, BH curve creation method, and computer program - Google Patents

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Description

本発明は、BH曲線作成装置、電磁場解析装置、BH曲線作成方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、磁束密度と磁界強度の測定データを補間して、磁束密度と磁界強度との関係を示すBH曲線を作成するために用いて好適なものである。   The present invention relates to a BH curve creation device, an electromagnetic field analysis device, a BH curve creation method, and a computer program, and more particularly, to a BH curve indicating the relationship between magnetic flux density and magnetic field intensity by interpolating measurement data of magnetic flux density and magnetic field intensity. It is suitable for use to create.

従来から、電磁鋼板等の磁性材料の鉄損を評価するために、マックスウェル方程式による電磁場解析が行われている。この電磁場解析に用いるマックスウェル方程式に含まれる磁気抵抗率(透磁率の逆数)が磁束密度によって変化する現象を考慮する場合、電磁場解析を行うに際し、磁束密度と磁界強度との関係を示すBH曲線を与える必要がある。これは磁束密度と磁界強度の測定が、離散的な測定条件で行われるのに対し、電磁場解析(数値計算)では、任意の磁束密度と磁界強度の値を必要とするからである。そのために、離散的に測定された「磁束密度と磁界強度の測定データ」を補間して、連続的なBH曲線を作成することが行われている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in order to evaluate iron loss of a magnetic material such as an electromagnetic steel sheet, an electromagnetic field analysis based on Maxwell's equation has been performed. When considering the phenomenon that the magnetic resistivity (reciprocal of magnetic permeability) included in Maxwell's equation used in the electromagnetic field analysis changes according to the magnetic flux density, a BH curve showing the relationship between the magnetic flux density and the magnetic field strength in performing the electromagnetic field analysis Need to give. This is because the measurement of the magnetic flux density and the magnetic field strength is performed under discrete measurement conditions, whereas the electromagnetic field analysis (numerical calculation) requires arbitrary values of the magnetic flux density and the magnetic field strength. For this purpose, a continuous BH curve is created by interpolating discretely measured "magnetic flux density and magnetic field strength measurement data".

このような磁束密度と磁界強度の測定データを補間する方法として、従来は、隣接する2つの測定点の間を1つの区間とし、各区間において、両端の測定点の間を所定の式で近似する方法、すなわち、区分線形補間、スプライン補間、アキマ補間等の方法が採用されていた(非特許文献1を参照)。   Conventionally, as a method of interpolating the measurement data of the magnetic flux density and the magnetic field strength, a section between two adjacent measurement points is defined as one section, and in each section, the measurement points at both ends are approximated by a predetermined formula. That is, a method such as piecewise linear interpolation, spline interpolation, and Akima interpolation has been adopted (see Non-Patent Document 1).

特許第3643334号公報Japanese Patent No. 3643334

高橋則雄著,「三次元有限要素法―磁界解析技術の基礎―」,2006年8月,電気学会,p.98−102Norio Takahashi, "Three-dimensional finite element method-basics of magnetic field analysis technology-", August 2006, IEEJ, p. 98-102 Richard M. Bozorth著,「FERROMAGNETISM」,1951年,IEEE PRESS,p.77Richard M. Bozorth, "FERROMAGNETISM", 1951, IEEE PRESS, p. 77 日本工業規格 電磁鋼板単板磁気試験方法、財団法人日本規格協会、平成8年10月31日 発行Japanese Industrial Standards Magnetic steel sheet single sheet magnetic test method, Japan Standards Association, published October 31, 1996

しかしながら、前述した従来の技術では、BH曲線が測定点を必ず通るように曲線を作成する。したがって、磁束密度と磁界強度の測定誤差により、測定データのバラツキが大きくなると、前述した従来の技術では、磁束密度と磁界強度との比で表される磁気抵抗率(或いは透磁率;以下同じ)が磁界強度の変化に対して滑らかにならなくなる(磁気抵抗率(透磁率)と磁界強度との関係を表す曲線の微係数が急激に変化する)という問題点がある。特に、磁気特性の異方性の強い方向性電磁鋼板では、圧延方向に対する磁束密度の角度の僅かな変化に対して磁気特性が大きく変化するため、磁束密度と磁界強度の測定誤差が大きくなり易く、このような問題点が顕著になる。   However, in the above-described conventional technique, a curve is created such that the BH curve always passes through the measurement point. Therefore, if the variation in the measurement data becomes large due to the measurement error between the magnetic flux density and the magnetic field strength, in the above-described conventional technique, the magnetic resistance (or the magnetic permeability; hereinafter the same) represented by the ratio between the magnetic flux density and the magnetic field strength. However, there is a problem that the smoothness does not become smooth with respect to the change in the magnetic field strength (the differential coefficient of the curve representing the relationship between the magnetic resistivity (magnetic permeability) and the magnetic field strength changes rapidly). In particular, in a grain-oriented electrical steel sheet having a strong anisotropy of magnetic properties, since the magnetic properties greatly change with a slight change in the angle of the magnetic flux density with respect to the rolling direction, the measurement error of the magnetic flux density and the magnetic field strength tends to increase. However, such a problem becomes remarkable.

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、磁界強度の変化に対して透磁率が従来よりも滑らかに変化するようにBH曲線を作成することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to create a BH curve so that the magnetic permeability changes more smoothly with respect to a change in magnetic field strength than in the past.

本発明のBH曲線作成装置は、コンピュータによる計算を行って、磁性材料に作用させる磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより当該磁性材料内に生じる磁束密度Bとの連続的な関係であるBH曲線を作成するBH曲線作成装置であって、前記BH曲線の作成対象となる磁性材料に、複数の離散的な値の磁界強度Hを作用させたときの、当該磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより生じる当該磁性材料内の磁束密度Bとの測定データである磁気特性測定データを入力するBH測定データ入力手段と、前記BH曲線の作成対象となる磁性材料の飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsの測定データである飽和磁気特性測定データを入力する飽和磁束密度・磁界強度入力手段と、前記BH測定データ入力手段により入力された磁気特性測定データと、前記飽和磁束密度・磁界強度入力手段により入力された飽和磁気特性測定データとを用いて、前記磁気特性測定データにおける磁界強度Hとは異なる磁界強度Hに対する磁束密度Bを得るために、前記BH曲線を表すBH補間式を設定するBH補間式設定手段と、を有し、前記BH補間式は、磁界強度Hが、0から、前記磁気特性測定データの最大値までの第1の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記磁気特性測定データの最大値から、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの第2の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の第3の領域のBH補間式と、を有し、前記第1の領域のBH補間式は、当該第1の領域のうちの相対的に値が小さい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項と、当該第1の領域のうちの相対的に値が大きい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項との線形結合で磁界強度Hを表現した単一式であり、前記第3の領域のBH補間式は、前記飽和磁束密度Bsと、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとで表される点を起点とし、且つ、磁界強度Hに対する磁束密度Bの増分の傾きが真空の透磁率μ0である線形の単一式であり、前記第2の領域のBH補間式の起点における値及び微係数は、前記第1の領域のBH補間式の終点における値及び微係数と同じであり、且つ、前記第2の領域のBH補間式の終点における値及び微係数は、前記第3の領域のBH補間式の起点における値及び微係数と同じであり、且つ、磁界強度Hの増加に伴い透磁率μ又は比透磁率μrが単調に減少することを表現した単一式であり、前記BH補間式設定手段は、前記BH測定データ入力手段により入力された磁気特性測定データに基づいて、前記第1の領域の補間式の未定係数を算出し、前記第1の領域のBH補間式の未定係数を算出した後に、前記第2の領域のBH補間式の未定係数を算出することを特徴とする。
本発明の電磁場解析装置は、BH曲線作成装置で得られたBH補間式を用いてコンピュータによる計算を行って、当該BH補間式と同じ種類の磁性材料の電磁場を解析する電磁場解析手段を有することを特徴とする。
The BH curve creation device according to the present invention performs a calculation by a computer to obtain a continuous relationship between a magnetic field intensity H acting on a magnetic material and a magnetic flux density B generated in the magnetic material by applying the magnetic field intensity H. A BH curve creating apparatus for creating a BH curve, wherein the magnetic field strength H when a plurality of discrete values of magnetic field strength H are applied to a magnetic material for which the BH curve is created, BH measurement data input means for inputting magnetic property measurement data, which is measurement data of the magnetic flux density B in the magnetic material generated by applying the magnetic field strength H, and saturation of the magnetic material for which the BH curve is created and the magnetic flux density B s, a saturation magnetic flux density, magnetic field strength inputting section for inputting a saturation magnetic characteristic measurement data is measurement data of the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, the BH A magnetic field different from the magnetic field strength H in the magnetic property measurement data, using the magnetic property measurement data input by the constant data input means and the saturation magnetic property measurement data input by the saturation magnetic flux density / magnetic field strength input means. BH interpolation formula setting means for setting a BH interpolation formula representing the BH curve in order to obtain a magnetic flux density B with respect to the intensity H, wherein the BH interpolation formula sets the magnetic field intensity H from 0 to the magnetic characteristic. and BH interpolation formula of the first region to the maximum value of the measured data, the magnetic field intensity H is said from the maximum value of magnetic characteristic measurement data, the second to the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s and BH interpolation type region, the magnetic field intensity H is, anda BH interpolation formula above magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s of the third region, the BH interpolation equation of the first region Is the first area. The term of the power of the magnetic flux density B representing a dominant magnetic property in a region having a relatively small value, and the dominant magnetic property in a region having a relatively large value of the first region; is a single formula expressing the magnetic field strength H in the linear combination of the power section of the magnetic flux density B, the BH interpolation equation of the third region, the saturated magnetic flux density B s, corresponding to the saturation flux density B s From the point represented by the magnetic field strength H s , and the slope of the increment of the magnetic flux density B with respect to the magnetic field strength H is a linear unitary equation of vacuum permeability μ 0 , The value and differential coefficient at the starting point of the BH interpolation equation are the same as the value and differential coefficient at the end point of the BH interpolation equation in the first area, and the value and differential coefficient at the end point of the BH interpolation equation in the second area. The coefficient is a value and a value at the starting point of the BH interpolation formula in the third area. Beauty is the same as the differential coefficient, and is a single formula expressing that permeability mu or relative permeability mu r with increasing magnetic field intensity H decreases monotonically, the BH interpolation formula setting unit, the BH After calculating the undetermined coefficient of the interpolation formula of the first area based on the magnetic property measurement data input by the measurement data input means, and calculating the undetermined coefficient of the BH interpolation formula of the first area, It is characterized in that the undetermined coefficient of the BH interpolation formula of the area 2 is calculated.
The electromagnetic field analysis device of the present invention includes an electromagnetic field analysis unit that performs calculation by a computer using the BH interpolation formula obtained by the BH curve creation device and analyzes the electromagnetic field of the same type of magnetic material as the BH interpolation formula. It is characterized.

本発明のBH曲線作成方法は、コンピュータによる計算を行って、磁性材料に作用させる磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより当該磁性材料内に生じる磁束密度Bとの連続的な関係であるBH曲線を作成するBH曲線作成方法であって、前記BH曲線の作成対象となる磁性材料に、複数の離散的な値の磁界強度Hを作用させたときの、当該磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより生じる当該磁性材料内の磁束密度Bとの測定データである磁気特性測定データを入力するBH測定データ入力工程と、前記BH曲線の作成対象となる磁性材料の飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsの測定データである飽和磁気特性測定データを入力する飽和磁束密度・磁界強度入力工程と、前記BH測定データ入力工程により入力された磁気特性測定データと、前記飽和磁束密度・磁界強度入力工程により入力された飽和磁気特性測定データとを用いて、前記磁気特性測定データにおける磁界強度Hとは異なる磁界強度Hに対する磁束密度Bを得るために、前記BH曲線を表すBH補間式を設定するBH補間式設定工程と、を有し、前記BH補間式は、磁界強度Hが、0から、前記磁気特性測定データの最大値までの第1の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記磁気特性測定データの最大値から、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの第2の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の第3の領域のBH補間式と、を有し、前記第1の領域のBH補間式は、当該第1の領域のうちの相対的に値が小さい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項と、当該第1の領域のうちの相対的に値が大きい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項との線形結合で磁界強度Hを表現した単一式であり、前記第3の領域のBH補間式は、前記飽和磁束密度Bsと、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとで表される点を起点とし、且つ、磁界強度Hに対する磁束密度Bの増分の傾きが真空の透磁率μ0である線形の単一式であり、前記第2の領域のBH補間式の起点における値及び微係数は、前記第1の領域のBH補間式の終点における値及び微係数と同じであり、且つ、前記第2の領域のBH補間式の終点における値及び微係数は、前記第3の領域のBH補間式の起点における値及び微係数と同じであり、且つ、磁界強度Hの増加に伴い透磁率μ又は比透磁率μrが単調に減少することを表現した単一式であり、前記BH補間式設定工程は、前記BH測定データ入力工程により入力された磁気特性測定データに基づいて、前記第1の領域の補間式の未定係数を算出し、前記第1の領域のBH補間式の未定係数を算出した後に、前記第2の領域のBH補間式の未定係数を算出することを特徴とする。
本発明の電磁場解析方法は、BH曲線作成方法で得られたBH補間式を用いてコンピュータによる計算を行って、当該BH補間式と同じ種類の磁性材料の電磁場を解析する電磁場解析工程を有することを特徴とする。
According to the BH curve creation method of the present invention, a computer calculates a continuous relationship between a magnetic field intensity H acting on a magnetic material and a magnetic flux density B generated in the magnetic material by applying the magnetic field intensity H. A BH curve creating method for creating a BH curve, wherein a magnetic field strength H of a plurality of discrete values is applied to a magnetic material for which the BH curve is created, A BH measurement data input step of inputting magnetic property measurement data, which is measurement data of a magnetic flux density B in the magnetic material generated by applying the magnetic field strength H, and a saturation of the magnetic material for which the BH curve is created. and the magnetic flux density B s, a saturation magnetic flux density, magnetic field strength input step of inputting a saturation magnetic characteristic measurement data is measurement data of the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, the BH A magnetic field different from the magnetic field strength H in the magnetic property measurement data using the magnetic property measurement data input in the constant data input step and the saturation magnetic property measurement data input in the saturation magnetic flux density / magnetic field strength input step. A BH interpolation formula setting step of setting a BH interpolation formula representing the BH curve, in order to obtain a magnetic flux density B with respect to the intensity H, wherein the BH interpolation formula sets the magnetic field intensity H from 0 to the magnetic characteristic. and BH interpolation formula of the first region to the maximum value of the measured data, the magnetic field intensity H is said from the maximum value of magnetic characteristic measurement data, the second to the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s and BH interpolation type region, the magnetic field intensity H is, anda BH interpolation formula above magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s of the third region, the BH interpolation equation of the first region Is the first area. The term of the power of the magnetic flux density B representing a dominant magnetic property in a region having a relatively small value, and the dominant magnetic property in a region having a relatively large value of the first region; is a single formula expressing the magnetic field strength H in the linear combination of the power section of the magnetic flux density B, the BH interpolation equation of the third region, the saturated magnetic flux density B s, corresponding to the saturation flux density B s From the point represented by the magnetic field strength H s , and the slope of the increment of the magnetic flux density B with respect to the magnetic field strength H is a linear unitary equation of vacuum permeability μ 0 , The value and differential coefficient at the starting point of the BH interpolation equation are the same as the value and differential coefficient at the end point of the BH interpolation equation in the first area, and the value and differential coefficient at the end point of the BH interpolation equation in the second area. The coefficient is a value and a value at the starting point of the BH interpolation formula in the third area. Beauty is the same as the differential coefficient, and is a single formula expressing that permeability mu or relative permeability mu r with increasing magnetic field intensity H decreases monotonically, the BH interpolation equation setting step, the BH After calculating the undetermined coefficient of the interpolation formula of the first area based on the magnetic property measurement data input in the measurement data input step, and calculating the undetermined coefficient of the BH interpolation formula of the first area, It is characterized in that the undetermined coefficient of the BH interpolation formula of the area 2 is calculated.
The electromagnetic field analysis method of the present invention includes an electromagnetic field analysis step of performing calculation by a computer using a BH interpolation formula obtained by a BH curve creation method and analyzing an electromagnetic field of the same type of magnetic material as the BH interpolation formula. It is characterized.

本発明のコンピュータプログラムは、前記BH曲線作成装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。   A computer program according to the present invention causes a computer to function as each unit of the BH curve creation device.

本発明によれば、磁界強度Hが、0から、前記磁気特性測定データの最大値までの第1の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記磁気特性測定データの最大値から、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの第2の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の第3の領域のBH補間式と、でBH曲線を表現する。そして、第1の領域と第3の領域のそれぞれの領域のBH補間式を、当該領域における物理現象を反映したBH補間式とする。また、第2の領域のBH補間式の起点における値及び微係数が、第1の領域のBH補間式の終点における値及び微係数と同じになり、且つ、第2の領域のBH補間式の終点における値及び微係数が、第3の領域のBH補間式の起点における値及び微係数と同じになるようにする。よって、磁界強度の変化に対して透磁率が従来よりも滑らかに変化するようにBH曲線を作成することができる。 According to the present invention, the BH interpolation formula for the first area from the magnetic field strength H of 0 to the maximum value of the magnetic property measurement data, and the magnetic field strength H are calculated from the maximum value of the magnetic property measurement data. and BH interpolation equation of the second region to the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, the magnetic field intensity H is, the saturation magnetic flux density B corresponding magnetic field strength s H s or more BH of the third region The BH curve is expressed by the interpolation formula. Then, the BH interpolation formula for each of the first region and the third region is set as a BH interpolation formula reflecting a physical phenomenon in the region. Further, the value and the differential coefficient at the starting point of the BH interpolation equation in the second area are the same as the value and the differential coefficient at the end point of the BH interpolation equation in the first area, and the BH interpolation equation in the second area is different. The value and differential coefficient at the end point are set to be the same as the value and differential coefficient at the start point of the BH interpolation formula in the third area. Therefore, the BH curve can be created so that the magnetic permeability changes more smoothly than before in response to a change in the magnetic field strength.

情報処理装置の機能的な構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the information processing apparatus. BH曲線の一例と、当該BH補間式から得られる透磁率と磁界強度との関係を表す曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a BH curve, and an example of a curve showing the relationship between the magnetic permeability and magnetic field intensity obtained from the said BH interpolation formula. 第1の領域におけるBH曲線の概形を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic shape of a BH curve in a first area. BH曲線作成部における動作の一例を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of an operation in a BH curve creation unit. 第1の実施例におけるBH曲線を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a BH curve in the first embodiment. 第1の実施例と比較例のそれぞれにおける、比透磁率と磁界強度との関係を表す曲線を示す図である。It is a figure which shows the curve which represents the relationship between a relative magnetic permeability and a magnetic field intensity in each of 1st Example and a comparative example. 単板磁気試験器の構成の概略の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the outline of a structure of a single plate magnetic tester. 試料の切り出し方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a cutting-out method of a sample. 角度毎・応力毎のBH曲線の一例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally an example of the BH curve for every angle and every stress. 第2の実施例におけるBH曲線を示す図である。It is a figure showing a BH curve in a 2nd example.

以下、図面を参照しながら、本発明実施形態を説明する。
((第1の実施形態))
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、情報処理装置100の機能的な構成の一例を示す図である。尚、図1に示す情報処理装置100のハードウェアは、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、及び各種のインターフェースを備えたコンピュータシステムを用いることにより実現することができる。
図1において、情報処理装置100は、BH曲線作成部110と、電磁場解析部120とに大別される。尚、BH曲線作成部110と、電磁場解析部120は、別々の情報処理装置に備わっていてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
((First Embodiment))
First, a first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the information processing apparatus 100. The hardware of the information processing apparatus 100 illustrated in FIG. 1 can be realized by using, for example, a computer system including a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and various interfaces.
In FIG. 1, the information processing device 100 is roughly divided into a BH curve creation unit 110 and an electromagnetic field analysis unit 120. Note that the BH curve creation unit 110 and the electromagnetic field analysis unit 120 may be provided in separate information processing devices.

(BH曲線作成部110)
BH曲線作成部110は、BH測定データ入力部111と、飽和磁束密度・磁界強度入力部112と、BH補間式作成部113と、を有する。
(BH curve creation unit 110)
The BH curve creation unit 110 has a BH measurement data input unit 111, a saturation magnetic flux density / magnetic field intensity input unit 112, and a BH interpolation formula creation unit 113.

<BH測定データ入力部111>
BH測定データ入力部111は、BH曲線の作成対象となる磁性材料に、複数の離散的な値の磁界強度H[A/m]を作用させたときの、当該磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより生じる当該磁性材料内の磁束密度B[T]との測定データを入力して記憶媒体に記憶する(以下の説明では、この測定データを必要に応じて磁気特性測定データと称する)。本実施形態では、BH曲線の作成対象となる磁性材料が、珪素鋼板の一種である方向性電磁鋼板である場合を例に挙げて説明する。ただし、BH曲線の作成対象となる磁性材料は、方向性電磁鋼板に限定されるものではなく、無方向性電磁鋼板等のその他の強磁性材料であってもよいし、磁性材料(好ましくは軟磁性材料)であれば、強磁性材料でなくてもよい。尚、BH曲線とは、磁性材料に作用させる磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより当該磁性材料内に生じる磁束密度Bとの連続的な関係を示す曲線である。また、BH曲線を作成するとは、後述するBH補間式を構成する変数の内、磁束密度Bと磁界強度H以外の定数である未定係数を算出することをいう。
<BH measurement data input unit 111>
The BH measurement data input unit 111 calculates the magnetic field strength H and the magnetic field strength when a plurality of discrete magnetic field strengths H [A / m] are applied to a magnetic material for which a BH curve is created. The measurement data of the magnetic flux density B [T] in the magnetic material generated by the action of H is input and stored in the storage medium. Name). In the present embodiment, an example will be described in which the magnetic material for which the BH curve is created is a grain-oriented electrical steel sheet, which is a type of silicon steel sheet. However, the magnetic material for which the BH curve is to be created is not limited to the grain-oriented electrical steel sheet, but may be another ferromagnetic material such as a non-oriented electrical steel sheet, or a magnetic material (preferably a soft magnetic steel sheet). If it is a magnetic material), it need not be a ferromagnetic material. The BH curve is a curve indicating a continuous relationship between a magnetic field intensity H acting on the magnetic material and a magnetic flux density B generated in the magnetic material by applying the magnetic field intensity H. Creating a BH curve refers to calculating an undetermined coefficient that is a constant other than the magnetic flux density B and the magnetic field strength H among the variables constituting a BH interpolation formula described later.

磁気特性測定データは、例えば、SST(Single Strip. Tester;単板磁気試験器)や、エプスタイン試験器等を用いることにより得られる。これらの測定装置では、磁性材料内の磁束密度Bを、当該磁性材料の飽和磁束密度Bsに達するような状態まで磁化することは、一般的に困難である為、磁性材料の飽和磁束密度Bsの測定データを得ることはできない。よって、磁気特性測定データは、飽和磁束密度Bs未満の磁束密度Bと、その磁束密度Bに対応する磁界強度Hのデータとなる。また、本実施形態では、方向性電磁鋼板の圧延方向RD(Rolling Direction)と磁束密度Bの方向とのなす角度θが0[°]であり、方向性電磁鋼板に印加される応力σが0[Pa]である状態で、当該方向性電磁鋼板の磁気特性測定データを得るものとする。 The magnetic property measurement data can be obtained by using, for example, an SST (Single Strip. Tester; single-plate magnetic tester), an Epstein tester, or the like. In these measuring devices, the magnetic flux density B within the magnetic material, the magnetizing up state to reach the saturation magnetic flux density B s of the magnetic material, since it is generally difficult, the saturation magnetic flux density B of the magnetic material s measurement data cannot be obtained. Therefore, the magnetic property measurement data is data of the magnetic flux density B lower than the saturation magnetic flux density Bs and the magnetic field strength H corresponding to the magnetic flux density B. In this embodiment, the angle θ between the rolling direction RD (Rolling Direction) of the grain-oriented electrical steel sheet and the direction of the magnetic flux density B is 0 [°], and the stress σ applied to the grain-oriented electrical steel sheet is 0 °. In the state of [Pa], the magnetic property measurement data of the grain-oriented electrical steel sheet is obtained.

BH測定データ入力部111は、例えば、CPUが、オペレータによるユーザインターフェースの操作に基づいて、磁気特性測定データを取得してHDD等に記憶したり、CPUが、通信インターフェースを介して外部装置から磁気特性測定データを取得してHDD等に記憶したり、CPUが、可搬型の記憶媒体に記憶された磁気特性測定データを取得してHDD等に記憶したりすることにより実現できる。   The BH measurement data input unit 111 may be, for example, a CPU that acquires magnetic characteristic measurement data and stores it in an HDD or the like based on an operation of a user interface by an operator. This can be realized by acquiring the characteristic measurement data and storing it in the HDD or the like, or by the CPU acquiring the magnetic characteristic measurement data stored in the portable storage medium and storing the data in the HDD or the like.

<飽和磁束密度・磁界強度入力部112>
飽和磁束密度・磁界強度入力部112は、BH曲線の作成対象となる磁性材料の飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsの測定データである飽和磁気特性測定データを入力して記憶媒体に記憶する。
飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsは、例えば、非特許文献2に記載されているグラフを利用して得られる。すなわち、非特許文献2には、ある磁界強度Hsにおいて測定された、電磁鋼板の飽和磁束密度Bsと、当該電磁鋼板に添加されているSi(シリコン)の含有率と、の関係を示すグラフが示されている。そこで、BH曲線の作成対象となる磁性材料(電磁鋼板)のSiの含有率に対応する飽和磁束密度Bsをこのグラフから読み取ることにより、飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとを得ることができる。
<Saturation magnetic flux density / magnetic field intensity input unit 112>
The saturation magnetic flux density / magnetic field strength input unit 112 performs a saturation magnetic property measurement, which is measurement data of the saturation magnetic flux density B s of the magnetic material for which the BH curve is created and the magnetic field strength H s corresponding to the saturation magnetic flux density B s. Data is input and stored in a storage medium.
The saturation magnetic flux density B s and the magnetic field strength H s corresponding to the saturation magnetic flux density B s are obtained, for example, using a graph described in Non-Patent Document 2. That is, Non-Patent Document 2 shows the relationship between the saturation magnetic flux density B s of the magnetic steel sheet measured at a certain magnetic field strength H s and the content of Si (silicon) added to the magnetic steel sheet. A graph is shown. Therefore, the saturation magnetic flux density B s which corresponds to the content of Si in the BH curve creation subject to magnetic material (magnetic steel sheet) by reading from the graph, the saturation magnetic flux density B s, to the saturation flux density B s can be obtained and the corresponding magnetic field intensity H s.

尚、飽和磁束密度Bsは、必ずしもこのような方法で得る必要はない。例えば、VSM(Vibrating Sample Magnetometer;振動試料型磁力計)により飽和磁束密度Bsを測定するようにしてもよい。
飽和磁束密度・磁界強度入力部112は、例えば、CPUが、オペレータによるユーザインターフェースの操作に基づいて、飽和磁気特性測定データを取得してHDD等に記憶したり、CPUが、通信インターフェースを介して外部装置から飽和磁気特性測定データを取得してHDD等に記憶したり、CPUが、可搬型の記憶媒体に記憶された飽和磁気特性測定データを取得してHDD等に記憶したりすることにより実現できる。
Incidentally, the saturation magnetic flux density B s is not necessarily obtained in this way. For example, VSM; may be measured saturation magnetic flux density B s by (Vibrating Sample Magnetometer vibrating sample magnetometer).
The saturation magnetic flux density / magnetic field strength input unit 112 may be, for example, a CPU that acquires saturation magnetic characteristic measurement data based on an operation of a user interface by an operator and stores the measurement data in an HDD or the like, or a CPU that communicates through a communication interface. Implemented by acquiring saturation magnetic property measurement data from an external device and storing it in an HDD or the like, or by a CPU acquiring saturation magnetic property measurement data stored in a portable storage medium and storing the data in an HDD or the like it can.

<BH補間式作成部113>
BH補間式作成部113は、BH測定データ入力部111により入力された磁気特性測定データにおける磁界強度Hとは異なる磁界強度Hに対する磁束密度Bを得るために、BH曲線を表すBH補間式を設定する。ここで、BH補間式を設定するとは、後述するBH補間式の未定係数を算出することを意味する。また、未定係数とは、BH補間式の磁束密度B、磁界強度H以外の変数のうち、磁気特性測定データ及び飽和磁気測定データを入力した時点では定まらない変数をいう。
本実施形態では、BH曲線を以下の(1)〜(3)の3つの領域に分割し、分割した3つの領域のそれぞれにBH補間式を設定するようにしている。
(1)磁界強度Hが、0から、磁気特性測定データの最大値までの領域。以下の説明では、この領域を必要に応じて「第1の領域」と称する。
(2)磁界強度Hが、磁気特性測定データの最大値から、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの領域。以下の説明では、この領域を必要に応じて「第2の領域」と称する。
(3)磁界強度Hが、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の領域。以下の説明では、この領域を必要に応じて「第3の領域」と称する。
これら第1の領域〜第3の領域のそれぞれのBH補間式を、以下に説明する。
<BH interpolation formula creation unit 113>
The BH interpolation formula creation unit 113 sets a BH interpolation formula representing a BH curve in order to obtain a magnetic flux density B for a magnetic field strength H different from the magnetic field strength H in the magnetic property measurement data input by the BH measurement data input unit 111. I do. Here, setting the BH interpolation formula means calculating an undetermined coefficient of the BH interpolation formula described later. The undetermined coefficient is a variable that is not determined at the time of inputting the magnetic characteristic measurement data and the saturation magnetic measurement data, among the variables other than the magnetic flux density B and the magnetic field strength H in the BH interpolation formula.
In the present embodiment, the BH curve is divided into the following three regions (1) to (3), and a BH interpolation formula is set for each of the three divided regions.
(1) An area where the magnetic field strength H is from 0 to the maximum value of the magnetic property measurement data. In the following description, this area will be referred to as a “first area” as necessary.
(2) magnetic field strength H is, the region of the maximum value of the magnetic characteristic measurement data, to the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s. In the following description, this area will be referred to as a “second area” as necessary.
(3) the magnetic field strength H is the magnetic field strength H s or more regions corresponding to the saturation flux density B s. In the following description, this area is referred to as a “third area” as necessary.
The BH interpolation formulas for each of the first to third areas will be described below.

図2は、BH曲線の作成対象となる磁性材料の全領域におけるBH補間式により表されるBH曲線の一例(図2(a))と、当該BH補間式から得られる透磁率μと磁界強度Hとの関係を示す曲線の一例(図2(b))を示す図である。
図2(a)において、BH曲線の作成対象となる磁性材料の全領域におけるBH補間式で表されるBH曲線201は、第1〜第3の領域のBH補間式(後述する(1)式〜(3)式)を連結して得られるものである。また、図2(a)において、磁界強度Hが0〜Hmaxの領域に示している点(●)は、磁気特性測定データを概念的に示している。第1の領域〜第3の領域のそれぞれにおけるBH補間式は、以下のように設定される。
FIG. 2 is an example (FIG. 2A) of a BH curve represented by a BH interpolation formula in the entire region of a magnetic material for which a BH curve is to be created, and a magnetic permeability μ and a magnetic field strength obtained from the BH interpolation formula. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a curve indicating a relationship with H (FIG. 2B).
In FIG. 2A, the BH curve 201 represented by the BH interpolation formula in the entire region of the magnetic material for which the BH curve is to be created is a BH interpolation formula for the first to third regions (formula (1) described later). To (3)). Further, in FIG. 2 (a), the point where the magnetic field strength H is shown in the region of 0~H max (●) conceptually shows the magnetic characteristic measurement data. The BH interpolation formula in each of the first to third areas is set as follows.

[第1の領域]
第1の領域では、当該第1の領域のうちの相対的に値が小さい領域において支配的な磁気特性を表す「磁束密度Bのべき乗の項」と、当該第1の領域のうちの相対的に値が大きい領域において支配的な磁気特性を表す「磁束密度Bのべき乗の項」とを線形結合した単一式で、BH曲線を表す式(BH補間式)を表現する。具体的に、第1の領域では、BH補間式が、以下の(1)式で表されるものとする。
[First area]
In the first area, a “power term of the magnetic flux density B” representing a dominant magnetic characteristic in an area having a relatively small value in the first area, and a relative area of the first area. The expression (BH interpolation formula) representing the BH curve is expressed by a simple expression that is linearly combined with the “power term of the magnetic flux density B” representing the dominant magnetic characteristic in the region where the value is large. Specifically, in the first area, the BH interpolation equation is represented by the following equation (1).

Figure 0006631368
Figure 0006631368

(1)式では、am、an、m、nが未定係数[−]となる。
BH曲線の作成対象となる磁性材料の磁界強度Hの測定範囲は、磁界強度Hが0に近い値から、測定装置で測定可能な磁界強度Hの最大値Hmaxまでの範囲であり、この範囲における磁界強度Hに対応する磁束密度Bが離散的に測定される。前述したように、この測定を行う測定装置では、磁性材料の飽和磁束密度Bsの測定データ(磁気特性測定データ)を得ることは一般的に困難である。よって、磁界強度Hの最大値Hmaxに対応する磁束密度(の最大値)Bmaxは、飽和磁束密度Bs未満の値となる。
(1) In the formula, a m, a n, m , n are undetermined coefficients - a [].
The measurement range of the magnetic field strength H of the magnetic material for which the BH curve is created is a range from a value where the magnetic field strength H is close to 0 to a maximum value Hmax of the magnetic field strength H that can be measured by the measuring device. , The magnetic flux density B corresponding to the magnetic field strength H is measured discretely. As described above, the measuring apparatus for performing this measurement, it is generally difficult to obtain measurement data of the saturation flux density B s of the magnetic material (magnetic characteristic measurement data). Therefore, the maximum value H (maximum value) of the magnetic flux density corresponding to max B max of the magnetic field intensity H is a value less than the saturation magnetic flux density B s.

図3は、第1の領域におけるBH曲線の概形の一例を説明する図である。
磁気特性測定データを、磁界強度Hを横軸とし、磁束密度Bを縦軸としてグラフ化すると、図3(a)に示すように、第1の領域では、BH曲線の概形はS字状になることが知られている。そこで、本発明者らは、第1の領域では、このS字状を表す単一式でBH曲線を表現する必要があるということに想到した。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the outline of the BH curve in the first region.
When the magnetic characteristic measurement data is graphed with the magnetic field strength H being on the horizontal axis and the magnetic flux density B being on the vertical axis, the outline of the BH curve is S-shaped in the first region as shown in FIG. Is known to be. Therefore, the present inventors have come to the conclusion that in the first region, it is necessary to express the BH curve with a single expression representing the S-shape.

具体的には、図3(a)に示すBH曲線を、磁束密度Bを横軸とし、磁界強度Hを縦軸とすると、図3(b)に示すように、第1の領域のうち、磁束密度Bの値が相対的に小さい領域では、磁界強度Hは、amm(0<m<1)で表現され、磁束密度Bの値が相対的に大きい領域では、磁界強度Hは、ann(n>1)で表現される。そこで、本発明者らは、これら2つの線形結合で第1の領域のBH曲線(BH補間式)を単一式で表現することに想到した。以上のような理由により、第1の領域のBH補間式は、前述した(1)式で表現される。 Specifically, assuming that the BH curve shown in FIG. 3A has the horizontal axis of the magnetic flux density B and the vertical axis of the magnetic field strength H, as shown in FIG. In a region where the value of the magnetic flux density B is relatively small, the magnetic field strength H is expressed by a m Bm (0 <m <1). , A n B n (n> 1). Therefore, the present inventors have conceived of expressing the BH curve (BH interpolation formula) of the first region by a single formula using these two linear combinations. For the above reasons, the BH interpolation formula for the first area is expressed by the above-described formula (1).

(1)式における未定係数am、an、m、nは、例えば、非線形最適化手法の分野で提案された公知の未定係数の決定方法(シミュレーテッドアニーリング法、非線形最小二乗法等)を用いることにより計算することができる。このとき、例えば、未定係数am、an、m、nを与えた第1の領域のBH補間式と、磁気特性測定データとの誤差(例えば誤差の二乗和)を小さくする(例えば最小化する)未定係数am、an、m、nを計算することができる。尚、未定係数am、an、m、nを求める方法は、公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。 Unknown coefficients a m in (1), a n, m, n, for example, a method of determining the known undetermined coefficients proposed in the field of non-linear optimization method (simulated annealing, the non-linear least-squares method, etc.) It can be calculated by using At this time, for example, an error (for example, a sum of squares of the error) between the BH interpolation formula of the first area given the undetermined coefficients a m , an n , m, and n and the magnetic characteristic measurement data is reduced (for example, minimized). to) unknown coefficients a m, can be calculated a n, m, n. Incidentally, undetermined coefficients a m, a method for determining the a n, m, n are, can be realized by a known technique and will not be described in detail.

[第3の領域]
第3の領域は、磁束密度Bが、飽和磁束密度Bs以上の領域である。よって、第3の領域では、BH曲線を表す式(BH補間式)を、飽和磁束密度Bsと、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとで表される点を起点とし、且つ、磁界強度Hに対する磁束密度Bの増分の傾きが真空の透磁率μ0[H/m]である線形の単一式で表現する必要がある。具体的に、第3の領域では、BH補間式が、以下の(2)式で表されるものとする。
[Third area]
The third region is a region where the magnetic flux density B is equal to or higher than the saturation magnetic flux density Bs. Therefore, in the third region, the formula (BH interpolation equation) representing the BH curve, and the saturation flux density B s, starting from the point represented by the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, and , The gradient of the increment of the magnetic flux density B with respect to the magnetic field strength H needs to be expressed by a single linear expression that is the magnetic permeability μ 0 [H / m] of vacuum. Specifically, in the third area, the BH interpolation equation is represented by the following equation (2).

Figure 0006631368
Figure 0006631368

[第2の領域]
BH曲線は、全領域において、連続で、且つ、滑らかな特性を有する必要があることから、第2の領域の起点における値及び微係数が、第1の領域におけるBH補間式の終点(磁気特性測定データの最大値における点)における値及び微係数と同じであり、且つ、第2の領域の終点における値及び微係数が、第3の領域におけるBH補間式の起点(飽和磁気特性測定データにおける点)における値及び微係数と同じである単一式で、第2の領域におけるBH補間式を表現する必要がある。具体的に、第2の領域では、BH補間式が、以下の(3)式で表されるものとする。
[Second area]
Since the BH curve needs to have continuous and smooth characteristics in the entire region, the value and differential coefficient at the starting point of the second region are the end points (magnetic characteristics) of the BH interpolation formula in the first region. The value and the differential coefficient at the end point of the second area are the same as the value and the differential coefficient at the point of the maximum value of the measurement data, and the starting point of the BH interpolation formula in the third area (the saturation magnetic characteristic measurement data). It is necessary to express the BH interpolation formula in the second region with a single formula that is the same as the value and the derivative in (point). Specifically, in the second area, the BH interpolation equation is represented by the following equation (3).

Figure 0006631368
Figure 0006631368

(3)式では、p、qが未定係数[−]となる。
磁気特性測定データは、一般に磁気飽和が生ずる領域までのデータであり、その磁気特性測定データの最大値(磁界強度Hの最大値Hmax)と、飽和磁気特性測定データ(飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs)との間では、透磁率μ(=B/H)が、磁界強度Hの増加に伴い単調に減少する。このため、第2の領域のBH補間式として、磁界強度Hの増加に伴い透磁率μ又は比透磁率μr[−]が単調に減少する特性を表現する単一式を用いることで、磁気飽和が生じた領域から、飽和磁束密度Bsまでの領域の磁束密度Bと磁界強度Hとの関係を精度よく表現することができる。
In equation (3), p and q are undetermined coefficients [-].
Magnetic characteristic measurement data is typically a data up area where the magnetic saturation occurs, the maximum value of the magnetic characteristics measurement data (the maximum value H max of the magnetic field strength H), the saturation magnetic characteristic measurement data (saturation magnetic flux density B s From the corresponding magnetic field strength H s ), the magnetic permeability μ (= B / H) monotonously decreases as the magnetic field strength H increases. Therefore, as the BH interpolation formula of the second region, a single expression expressing a characteristic in which the magnetic permeability μ or the relative magnetic permeability μ r [−] monotonously decreases with an increase in the magnetic field strength H is used, so that the magnetic saturation is obtained. from occurs region, the relationship between the magnetic flux density B and the magnetic field strength H in the region up to the saturation flux density B s can be accurately represented.

このような第2の領域のBH補間式としては、例えば、指数関数、H-r(r>1)で表される磁界強度Hのべき乗関数、負の値を乗じた対数関数、負の値を乗じた双曲線正接関数(tanh)等を用いることができる。(3)式は、第2の領域のBH補間式として、指数関数を用いた場合を例に挙げて示している。以下に、(3)式の導出過程を示す。 Examples of the BH interpolation formula for the second region include an exponential function, a power function of the magnetic field strength H represented by H −r (r> 1), a logarithmic function multiplied by a negative value, and a negative value. And a hyperbolic tangent function (tanh) multiplied by Equation (3) shows an example in which an exponential function is used as the BH interpolation equation for the second area. The process of deriving equation (3) will be described below.

まず、第1の領域のBH補間式である(1)式を磁束密度Bで微分した微分式H´(=dH/dB)は、以下の(4)式で表される。(4)式の逆数をとった微分式B´(=dB/dH)は、以下の(5)式で表される。さらに、第3の領域の補間式である(2)式を磁界強度Hで微分した微分式B´(=dB/dH)は、以下の(6)式で表される。   First, a differential formula H ′ (= dH / dB) obtained by differentiating the BH interpolation formula (1) of the first region with the magnetic flux density B is represented by the following formula (4). The differential equation B ′ (= dB / dH), which is the reciprocal of the equation (4), is represented by the following equation (5). Further, a differential formula B ′ (= dB / dH) obtained by differentiating the formula (2), which is an interpolation formula for the third region, with the magnetic field strength H is expressed by the following formula (6).

Figure 0006631368
Figure 0006631368

(2)式では、磁界強度Hが、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsであるときに(H=Hs)、磁束密度Bが、飽和磁束密度Bsになる物理現象を表現しており、(6)式は、このときの微係数が真空の透磁率μ0となる物理現象を表現している。
第2の領域のBH補間式を導出するに際し、本発明者らは、第2の領域のBH補間式の微分式B´(=dB/dH)として、以下の(7)式を考案した。(7)式は、単調減少関数であり、且つ、磁界強度Hが、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsであるとき(H=Hs)の値(微係数)が真空の透磁率μ0となる式である。このようにして(7)式を決めることにより、第2の領域におけるBH補間式と、第3の領域におけるBH補間式とで、飽和磁気特性測定データ(飽和磁束密度Bs、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs)における微係数を同じにすることができる。
In (2), the magnetic field intensity H is, when a saturation magnetic flux density B corresponding magnetic field strength s H s (H = H s), the magnetic flux density B, representing the physical phenomena becomes saturated magnetic flux density B s Equation (6) expresses a physical phenomenon in which the differential coefficient at this time becomes the vacuum magnetic permeability μ 0 .
In deriving the BH interpolation formula for the second region, the present inventors devised the following formula (7) as the differential formula B ′ (= dB / dH) of the BH interpolation formula for the second region. (7) is a monotonically decreasing function, and the magnetic field strength H is, the value (derivative) when the saturation magnetic flux density B field strength corresponding to the s H s (H = H s) is a vacuum permeability This is an equation that results in a magnetic susceptibility μ 0 . By determining the equation (7) in this way, the saturation magnetic property measurement data (saturation magnetic flux density B s , saturation magnetic flux density B s) can be calculated by using the BH interpolation equation in the second area and the BH interpolation equation in the third area. the differential coefficient in the magnetic field intensity H s) corresponding to s may be the same.

Figure 0006631368
Figure 0006631368

(7)式において、kとqは未定係数[−]である。
次に、磁界強度Hが、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsであるときに(H=Hs)、磁束密度Bが、飽和磁束密度Bsとなるように積分定数を定めて、(7)式を積分すると、以下の(8)式が得られる。このようにして積分定数を定めることにより、第2の領域におけるBH補間式の終点と、第3の領域におけるBH補間式の起点とで、値を同じにすることができる。
In the equation (7), k and q are undetermined coefficients [-].
Next, the magnetic field intensity H is, when a magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s (H = H s), the magnetic flux density B is determined the constant of integration so that the saturation flux density B s , (7), the following equation (8) is obtained. By determining the integration constant in this manner, the end point of the BH interpolation formula in the second region and the starting point of the BH interpolation formula in the third region can have the same value.

Figure 0006631368
Figure 0006631368

以下の(9)式を変形した(10)式で定義される変数pを用いて、(8)式を変形すると、以下の(11)式(すなわち、(3)式)が得られる。   The following equation (11) (that is, equation (3)) is obtained by modifying equation (8) using the variable p defined by equation (10) obtained by modifying equation (9) below.

Figure 0006631368
Figure 0006631368

(11)式において、以下の(A)及び(B)の双方を満たすように、未定係数p、qを算出することができる。
(A)磁界強度Hが、磁気特性測定データの最大値(磁界強度Hの最大値Hmax)である(H=Hmax)ときに、磁束密度Bが、磁気特性測定データの最大値(磁束密度Bの最大値Bmax)となる(B=Bmax)。
(B)磁界強度Hが、磁気特性測定データの最大値(磁界強度Hの最大値Hmax)である(H=Hmax)ときに、(11)式を磁界強度Hで微分した微分式B´(=dB/dH)の値が、第1の領域の補間式((1)式)に対応する微分式B´((5)式)の値となる((11)式によるB´=(5)式のB´)。
In the equation (11), the undetermined coefficients p and q can be calculated so as to satisfy both the following (A) and (B).
(A) When the magnetic field strength H is the maximum value of the magnetic property measurement data (the maximum value H max of the magnetic field strength H) (H = H max ), the magnetic flux density B becomes the maximum value (magnetic flux) of the magnetic property measurement data. The maximum value Bmax of the density B is obtained (B = Bmax ).
(B) When the magnetic field strength H is the maximum value of the magnetic property measurement data (the maximum value H max of the magnetic field strength H) (H = H max ), the differential equation B obtained by differentiating the equation (11) with the magnetic field strength H The value of '(= dB / dH) becomes the value of the differential expression B' (Expression (5)) corresponding to the interpolation expression (Expression (1)) in the first area (B '= (B ′ in equation (5)).

(A)により、第2の領域におけるBH補間式の起点と、第1の領域におけるBH補間式の終点とで、値を同じにすることができる。また、(B)により、第2の領域におけるBH補間式と、第1の領域におけるBH補間式とで、磁気特性測定データの最大値(磁束密度Bの最大値Bmax、磁界強度Hの最大値Hmax)における微係数を同じにすることができる。
(B)の事項から明らかなように、本実施形態では、第1の領域のBH補間式の未定係数am、Bn、m、nを算出した後に、第2の領域のBH補間式の未定係数p、qが算出される。
By (A), the value can be made the same at the starting point of the BH interpolation formula in the second area and the end point of the BH interpolation formula in the first area. Further, according to (B), the maximum value of the magnetic property measurement data (the maximum value B max of the magnetic flux density B and the maximum value of the magnetic field intensity H) are obtained by the BH interpolation formula in the second region and the BH interpolation formula in the first region. The derivative at the value Hmax ) can be the same.
As is clear from the item (B), in the present embodiment, after calculating the undetermined coefficients a m , B n , m, and n of the BH interpolation formula of the first area, the BH interpolation formula of the second area is calculated. Undetermined coefficients p and q are calculated.

図3(a)において、前述したようにして第1〜第3の領域のBH補間式を定めることにより、当該BH補間式で表されるBH曲線201は、全領域において、連続で、且つ、滑らかな特性を有する。よって、図2(b)に示すように、BH曲線201から得られる「透磁率μと磁界強度Hとの関係を表す曲線202」も、連続で、且つ、滑らかな特性を有することになる。   In FIG. 3A, by defining the BH interpolation formulas of the first to third regions as described above, the BH curve 201 represented by the BH interpolation formula is continuous in all regions, and Has smooth properties. Therefore, as shown in FIG. 2B, the “curve 202 representing the relationship between the magnetic permeability μ and the magnetic field strength H” obtained from the BH curve 201 also has continuous and smooth characteristics.

BH補間式作成部113は、例えば、CPUが、HDD等から、磁気特性測定データと、飽和磁気特性測定データとを読み出し、(1)式、(3)式の未定係数を算出すると共に、それらの未定係数と、入力変数(飽和磁束密度Bs、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs)とをHDD等に記憶することにより実現することができる。 For example, the BH interpolation formula creating unit 113 causes the CPU to read the magnetic property measurement data and the saturation magnetic property measurement data from the HDD or the like, calculate the undetermined coefficients of the equations (1) and (3), and and undetermined coefficients of the input variables and a (saturation magnetic flux density B s, the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s) can be realized by storing in the HDD or the like.

(電磁場解析部120)
電磁場解析部120は、BH補間式作成部113により作成されたBH補間式を用いて、外部から磁界強度Hを磁性材料に与えたときの当該磁性材料の電磁場を解析する。電磁場は、マックスウェル方程式で表され、電磁場解析部120は、この数値解を、例えば有限要素法を用いることにより算出することができる。尚、電磁場の解析対象の磁性材料と、BH曲線の作成対象の磁性材料は、同種の材料であるとする。また、電磁場の解析対象の磁性材料は、所定の形に成形されたものであり、例えば、電動機、発電機、変圧器の鉄心(コア)である。
(Electromagnetic field analyzer 120)
The electromagnetic field analysis unit 120 analyzes the electromagnetic field of the magnetic material when the magnetic field strength H is externally applied to the magnetic material, using the BH interpolation formula created by the BH interpolation formula creation unit 113. The electromagnetic field is represented by Maxwell's equation, and the electromagnetic field analysis unit 120 can calculate the numerical solution by using, for example, a finite element method. It is assumed that the magnetic material to be analyzed for the electromagnetic field and the magnetic material to be used for creating the BH curve are the same type of material. The magnetic material to be analyzed for the electromagnetic field is formed into a predetermined shape, for example, an electric motor, a generator, and a core of a transformer.

この算出方法の一例を簡単に説明すると、まず、ベクトルポテンシャルAの初期値を与えて、各メッシュにおける磁束密度Bを求め、BH補間式により、そのメッシュの磁界強度Hを求め、それらの比から磁気抵抗率νを求める。このような磁気抵抗率νを全てのメッシュに対して算出して、マクスウエルの方程式を作成して数値計算で解を求める電磁場解析を実行することにより、ベクトルポテンシャルAが算出される。当該ベクトルポテンシャルAから前回求めたベクトルポテンシャルAを減算して差分δAを求める。この差分δAが閾値未満でなければ、前回求めたベクトルポテンシャルAに差分δAを加算してベクトルポテンシャルAを更新する。このような計算を差分δAが閾値未満になるまで繰り返し行い、差分δAが閾値未満になったときの磁束密度Bを出力する。尚、電磁場解析は、例えば、非特許文献1や特許文献1に記載されているように、公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。   To briefly explain an example of this calculation method, first, the initial value of the vector potential A is given, the magnetic flux density B in each mesh is obtained, the magnetic field strength H of the mesh is obtained by the BH interpolation formula, and the ratio is obtained from the ratio thereof. Find the magnetic resistivity ν. Such a magnetic resistivity ν is calculated for all the meshes, a Maxwell's equation is created, and an electromagnetic field analysis for obtaining a solution by numerical calculation is performed, whereby the vector potential A is calculated. The difference δA is obtained by subtracting the previously obtained vector potential A from the vector potential A. If the difference δA is not less than the threshold value, the vector potential A is updated by adding the difference δA to the previously obtained vector potential A. Such calculation is repeated until the difference δA becomes smaller than the threshold, and the magnetic flux density B when the difference δA becomes smaller than the threshold is output. Note that the electromagnetic field analysis can be realized by a known technique as described in Non-Patent Document 1 or Patent Document 1, for example, and therefore, detailed description thereof is omitted here.

電磁場解析部120は、例えば、CPUが、未定係数と入力変数と真空の透磁率μ0とが設定されたBH補間式をHDD等から読み出して、解析対象の磁性材料に外部から磁界強度Hを与えたときの電磁場(当該磁性材料の磁束密度の分布等)を計算し、計算した結果をHDD等に記憶したり、コンピュータディスプレイに表示させたりすることにより実現できる。 For example, the electromagnetic field analysis unit 120 reads, from the HDD or the like, a BH interpolation formula in which the undetermined coefficient, the input variable, and the magnetic permeability μ 0 of the vacuum are set, and outputs the magnetic field strength H from the outside to the magnetic material to be analyzed. This can be realized by calculating an electromagnetic field (distribution of the magnetic flux density of the magnetic material) when given, storing the calculated result in an HDD or the like, or displaying the result on a computer display.

(動作フローチャート)
次に、図4のフローチャートを参照しながら、BH曲線作成部110における動作の一例を説明する。
まず、ステップS401において、BH測定データ入力部111は、BH曲線の作成対象となる磁性材料の磁気特性測定データを入力して記憶媒体に記憶する。
次に、ステップS402において、飽和磁束密度・磁界強度入力部112は、BH曲線の作成対象となる磁性材料の飽和磁束密度Bsを入力して記憶媒体に記憶する。
(Operation flowchart)
Next, an example of the operation of the BH curve creation unit 110 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S401, the BH measurement data input unit 111 inputs magnetic property measurement data of a magnetic material for which a BH curve is to be created and stores the data in a storage medium.
Next, in step S402, the saturation magnetic flux density, magnetic field strength input section 112 stores in the storage medium to input saturation magnetic flux density B s of the magnetic material will be created interest BH curve.

次に、ステップS403において、飽和磁束密度・磁界強度入力部112は、BH曲線の作成対象となる磁性材料の磁界強度であって、ステップS402で入力した飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsを入力して記憶媒体に記憶する。
次に、ステップS404において、BH補間式作成部113は、第1の領域のBH補間式((1)式)の未定係数am、an、m、nを算出する。
次に、ステップS405において、BH補間式作成部113は、第2の領域のBH補間式((3)式)の未定係数p、qを算出する。
Next, in step S403, the saturation magnetic flux density, magnetic field strength input unit 112, a magnetic field strength of the magnetic material will be created interest BH curve, the magnetic field strength H which corresponds to the saturation flux density B s input at step S402 Enter s and store it in the storage medium.
Next, in step S404, BH interpolation equation creating unit 113 calculates undetermined coefficients a m of BH interpolation formula of the first region ((1)), a n, m, and n.
Next, in step S405, the BH interpolation formula creating unit 113 calculates the undetermined coefficients p and q of the BH interpolation formula (formula (3)) in the second area.

次に、ステップS406において、BH補間式作成部113は、ステップS404、S405で算出した未定係数am、an、m、n、p、qと、入力変数(飽和磁束密度Bs、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs)とを、BH補間式((1)式〜(3)式)に設定する値として記憶媒体に記憶する。そして、図4のフローチャートによる処理を終了する。尚、BH曲線の作成対象となる磁性材料の全領域におけるBH補間式(すなわち、BH曲線)は、これらの未定係数am、an、m、n、p、qと、入力変数(飽和磁束密度Bs、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs)と、真空の透磁率μ0とを、(1)式〜(3)式に代入することにより得られる。 Next, in step S406, the BH interpolation formula creation unit 113 sets the undetermined coefficients a m , an n , m, n, p, and q calculated in steps S404 and S405 and input variables (saturation magnetic flux density B s , saturation magnetic flux the magnetic field intensity H s) which corresponds to the density B s, stored in the storage medium as the value to be set to BH interpolation formula ((1) to (3) below). Then, the processing according to the flowchart of FIG. 4 ends. The BH interpolation formula (that is, the BH curve) for the entire region of the magnetic material for which the BH curve is to be created is based on these undetermined coefficients a m , an n , m, n, p, q, and the input variables (saturation flux The density B s , the magnetic field strength H s corresponding to the saturation magnetic flux density B s ), and the magnetic permeability μ 0 of the vacuum are substituted into the equations (1) to (3).

(第1の実施例)
次に、実施例について説明する。
図5は、BH補間式で表されるBH曲線を示す図である。尚、図5(b)は、図5(a)に示すBH曲線501の第1の領域と第2の領域の部分を拡大して示す図である。
発明例では、飽和磁束密度Bsが2.03[T]であり、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsが30000[A/m]であり、Siの含有率が3[質量%]であり、板厚が0.35[mm]である方向性電磁鋼板のBH補間式を作成し、当該BH補間式で表されるBH曲線501を得た。未定係数は、以下に示す値であった。
(First embodiment)
Next, examples will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a BH curve represented by a BH interpolation formula. FIG. 5B is an enlarged view of the first and second regions of the BH curve 501 shown in FIG. 5A.
In the invention examples, the saturation magnetic flux density B s is the 2.03 [T], the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s is the 30000 [A / m], the Si content 3 [wt% And a BH interpolation formula for a grain-oriented electrical steel sheet having a thickness of 0.35 [mm] was obtained, and a BH curve 501 represented by the BH interpolation formula was obtained. The undetermined coefficients were the values shown below.

Figure 0006631368
Figure 0006631368

そして、当該BH補間式(BH曲線501)から、比透磁率μrと磁界強度Hとの関係を求めた。また、この比較例として、当該BH補間式(BH曲線501)を得たときの磁気特性測定データと同じ磁気特性測定データを用いて区分線形補間によりBH補間式を作成し、当該BH補間式から、比透磁率μrと磁界強度Hとの関係を求めた。区分線形補間とは、相互に隣接する2つの磁気特性測定データの間のそれぞれを、当該2つの磁気特性測定データを両端点として線形で補間するものである。 Then, the relationship between the relative magnetic permeability μ r and the magnetic field strength H was determined from the BH interpolation formula (BH curve 501). Further, as a comparative example, a BH interpolation formula is created by piecewise linear interpolation using the same magnetic property measurement data as the magnetic property measurement data obtained when the BH interpolation formula (BH curve 501) is obtained. , The relationship between the relative magnetic permeability μ r and the magnetic field strength H was determined. The piecewise linear interpolation is to linearly interpolate between two magnetic property measurement data adjacent to each other with the two magnetic property measurement data as both end points.

図6は、発明例と比較例のそれぞれにおける、比透磁率μrと磁界強度Hとの関係を表す曲線を示す図である。
図6に示すように、発明例で得られた曲線601の方が、比較例で得られた曲線602よりも滑らかであることが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing curves representing the relationship between the relative magnetic permeability μ r and the magnetic field strength H in each of the invention example and the comparative example.
As shown in FIG. 6, it can be seen that the curve 601 obtained in the invention example is smoother than the curve 602 obtained in the comparative example.

(まとめ)
以上のように本実施形態では、磁界強度Hが、0から、磁気特性測定データの最大値までの第1の領域と、磁界強度Hが、磁気特性測定データの最大値から、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの第2の領域と、磁界強度Hが、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の第3の領域とにBH曲線を分割して、それぞれの領域について、それぞれの領域の物理現象を反映したBH補間式を、磁気特性測定データと飽和磁気特性測定データとを用いて設定する。第1の領域では、当該第1の領域の相対的に値が小さい領域において支配的な磁気特性を表す磁束密度Bのべき乗の項と、当該第1の領域の相対的に値が大きい領域において支配的な磁気特性を表す磁束密度Bのべき乗の項とを線形結合した単一式で、BH補間式を表現する。第3の領域では、飽和磁束密度Bsと、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとで表される点を起点とし、磁界強度Hに対する磁束密度Bの増分の傾きが真空の透磁率μ0である線形の単一式で、BH補間式を表現する。また、第2の領域における起点の値及び微係数が第1の領域のBH補間式の終点における値及び微係数と同じであり、且つ、第2の領域における終点の値及び微係数が第3の領域のBH補間式の起点における値及び微係数と同じであり、且つ、磁束密度に対する磁界強度の微分式(=dB/dH)が単調減少関数である単一式で、第2の領域のBH補間式を表現する。したがって、磁界強度Hの変化に対して透磁率μが従来よりも滑らかに変化するようにBH曲線を作成することができる。これにより、図6に示した曲線602のように、その微係数が急激に変化してしまうようなBH曲線が作成されないようにすることができる。
(Summary)
As described above, in the present embodiment, the first region where the magnetic field strength H is from 0 to the maximum value of the magnetic property measurement data, and the magnetic field strength H is the saturation magnetic flux density B from the maximum value of the magnetic property measurement data a second region to magnetic field intensity H s corresponding to s, the magnetic field intensity H is, by dividing the BH curve and the magnetic field intensity H s or more third region corresponding to the saturation flux density B s, respectively For the regions, a BH interpolation formula reflecting the physical phenomenon of each region is set using the magnetic characteristic measurement data and the saturation magnetic characteristic measurement data. In the first region, in the region of the first region where the value is relatively small, the term of the power of the magnetic flux density B representing the dominant magnetic property is expressed, and in the region where the first region is relatively large. The BH interpolation formula is represented by a single formula that is linearly combined with a power term of the magnetic flux density B representing the dominant magnetic characteristics. In the third region, and the saturation flux density B s, the a saturation magnetic flux density starting from the point represented by the magnetic field intensity H s corresponding to B s, the increment of the flux density B to the magnetic field strength H inclination of vacuum The BH interpolation formula is represented by a single linear formula having a magnetic permeability μ 0 . Further, the value of the starting point and the differential coefficient in the second area are the same as the value and the differential coefficient at the end point of the BH interpolation formula in the first area, and the value of the ending point and the differential coefficient in the second area are the third. Is the same as the value and differential coefficient at the starting point of the BH interpolation formula in the region, and the differential expression (= dB / dH) of the magnetic field strength with respect to the magnetic flux density is a monotonically decreasing function. Express the interpolation formula. Therefore, it is possible to create a BH curve such that the magnetic permeability μ changes more smoothly with respect to the change in the magnetic field strength H than in the related art. As a result, it is possible to prevent a BH curve whose differential coefficient changes abruptly from being created like the curve 602 shown in FIG.

よって、例えば、前述した電磁場解析における繰り返し計算の際に、BH補間式から得られる磁気抵抗率νが、前回の計算で得られた磁気抵抗率νに対して大きく変動してしまうことによって、収束条件(差分δAが閾値未満になるという条件)を満足せずに解が得られなくなることを抑制することができる。これに対し、本実施形態では、図6に示した曲線601のように、その微係数が滑らかに変化するようなBH曲線を作成することができるので、前述した収束条件を満足し易くなり、従来に比べて、高速に且つ正確に解を得ることができる。   Therefore, for example, in the repetitive calculation in the above-described electromagnetic field analysis, the convergence is caused by the fact that the magnetic resistivity ν obtained from the BH interpolation formula fluctuates greatly with respect to the magnetic resistivity ν obtained in the previous calculation. It is possible to prevent the solution from being unable to be obtained without satisfying the condition (the condition that the difference δA becomes smaller than the threshold value). On the other hand, in the present embodiment, it is possible to create a BH curve whose differential coefficient changes smoothly like the curve 601 shown in FIG. 6, so that the above-mentioned convergence condition is easily satisfied, A solution can be obtained faster and more accurately than in the past.

(変形例)
本実施形態では、BH曲線501(BH補間式)を電磁場解析に用いるようにした場合を例に挙げて説明したが、BH曲線501(BH補間式)を必ずしも電磁場解析に用いる必要はない。例えば、BH曲線501(BH補間式)をコンピュータディスプレイに表示して、妥当なBH曲線をオペレータに提示するようにしてもよい。
また、未定係数am、an、m、n、p、qを磁性材料の種類別にデータテーブルに記憶しておき、磁性材料の種類の情報がユーザインターフェース等を介して入力されたら、当該磁性材料の種類に対応する未定係数を読み出して、BH補間式を設定(作成)するようにしてもよい。
(Modification)
In the present embodiment, the case where the BH curve 501 (BH interpolation formula) is used for the electromagnetic field analysis has been described as an example, but the BH curve 501 (BH interpolation formula) is not necessarily used for the electromagnetic field analysis. For example, the BH curve 501 (BH interpolation formula) may be displayed on a computer display, and an appropriate BH curve may be presented to the operator.
Further, when the unknown coefficients a m, a n, m, n, p, is stored in the data table the q by type of magnetic material, the type of information of the magnetic material is input through the user interface or the like, the magnetic The undetermined coefficient corresponding to the type of the material may be read and the BH interpolation formula may be set (created).

((第2の実施形態))
次に、第2の実施形態を説明する。
第1の実施形態では、方向性電磁鋼板の圧延方向RD(Rolling Direction)と磁束密度Bの方向とのなす角度θが0[°]であり、且つ、方向性電磁鋼板に印加される応力σが0[Pa]である状態で、当該方向性電磁鋼板の磁気特性測定データを得る場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、方向性電磁鋼板の圧延方向RD(Rolling Direction)と磁束密度Bの方向とのなす角度θと、方向性電磁鋼板に印加される応力σとをそれぞれ異ならせ、圧延方向RDと磁束密度Bの方向とのなす角度θ毎・方向性電磁鋼板に印加される応力σ毎に、方向性電磁鋼板の磁気特性測定データを得る場合について説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とでは、BH測定データ入力部111で取得する磁気特性測定データが主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図6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。
((Second embodiment))
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the angle θ between the rolling direction RD (Rolling Direction) of the grain-oriented electrical steel sheet and the direction of the magnetic flux density B is 0 [°], and the stress σ applied to the grain-oriented electrical steel sheet is Is described as an example in a case where the magnetic property measurement data of the grain-oriented electrical steel sheet is obtained in a state where is 0 [Pa]. On the other hand, in the present embodiment, the angle θ between the rolling direction RD (Rolling Direction) of the grain-oriented electrical steel sheet and the direction of the magnetic flux density B is different from the stress σ applied to the grain-oriented electrical steel sheet. The case where the magnetic property measurement data of the grain-oriented electrical steel sheet is obtained for each angle θ between the rolling direction RD and the direction of the magnetic flux density B and for each stress σ applied to the grain-oriented electrical steel sheet will be described. As described above, the magnetic property measurement data acquired by the BH measurement data input unit 111 is mainly different between the present embodiment and the first embodiment. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

(情報処理装置)
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、BH曲線の作成対象となる磁性材料が、方向性電磁鋼板である場合を例に挙げて説明する。ただし、BH曲線の作成対象となる磁性材料が方向性電磁鋼板に限定されないことは、第1の実施形態で説明した通りである。また、以下の説明では、方向性電磁鋼板の圧延方向RDと磁束密度Bの方向とのなす角度θを必要に応じて角度θと略称し、方向性電磁鋼板に印加される応力σを必要に応じて応力σと略称する。
(Information processing device)
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the case where the magnetic material for which the BH curve is created is a grain-oriented electrical steel sheet will be described as an example. However, as described in the first embodiment, the magnetic material for which the BH curve is created is not limited to the grain-oriented electrical steel sheet. In the following description, the angle θ between the rolling direction RD of the grain-oriented electrical steel sheet and the direction of the magnetic flux density B is abbreviated as angle θ as necessary, and the stress σ applied to the grain-oriented electrical steel sheet is required. Accordingly, it is abbreviated as stress σ.

本実施形態では、非特許文献3(JIS C 2556)に記載の電磁鋼板単板磁気特性試験方法にしたがって、角度θ毎・応力σ毎の磁気特性測定データを得る場合を例に挙げて説明する。図7は、単板磁気試験器の構成の概略の一例を示す図である。尚、図7、図8に示すXYZ座標は、各図における向きの関係を示すものである。   In the present embodiment, an example will be described in which magnetic property measurement data is obtained for each angle θ and each stress σ according to the magnetic property test method for a single magnetic steel sheet described in Non-Patent Document 3 (JIS C 2556). . FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a single-plate magnetic tester. Note that the XYZ coordinates shown in FIGS. 7 and 8 indicate the relationship of the orientation in each figure.

図7において、単板磁気試験器では、1枚の方向性電磁鋼板(単板)を励磁して、そのときの磁束密度Bと磁界強度Hを測定することを、複数の離散的な実効値の励磁電流のそれぞれにおいて行うことにより、磁気特性測定データを得る。尚、それぞれの磁束密度の波形は何れも正弦波であり、周波数は同一であるものとする。   In FIG. 7, the single-plate magnetic tester excites a single grain-oriented electromagnetic steel plate (single plate) and measures the magnetic flux density B and the magnetic field strength H at that time. Is performed for each of the exciting currents, thereby obtaining magnetic property measurement data. The waveforms of the respective magnetic flux densities are all sine waves and have the same frequency.

単板磁気試験器は、上ヨーク71と、下ヨーク72と、励磁コイル73と、Bコイル74と、Hコイル75とを有する。
上ヨーク71および下ヨーク72は、試料Sの板面を介して相互に略対向する位置に配置される。上ヨーク71および下ヨーク72は、同じものであり、配置される位置のみが異なる。
The single-plate magnetic tester has an upper yoke 71, a lower yoke 72, an exciting coil 73, a B coil 74, and an H coil 75.
The upper yoke 71 and the lower yoke 72 are arranged at positions substantially facing each other via the plate surface of the sample S. The upper yoke 71 and the lower yoke 72 are the same, and differ only in the arrangement position.

上ヨーク71および下ヨーク72は、2つの脚部と(1つの)胴部とを有する。2つの脚部と胴部は、同じ磁性体材料を用いて一体で形成されている。本実施形態では、方向性電磁鋼板を積層させることにより、上ヨーク71および下ヨーク72を構成する場合を例に挙げて説明する。   The upper yoke 71 and the lower yoke 72 have two legs and a (one) trunk. The two legs and the trunk are integrally formed using the same magnetic material. In the present embodiment, the case where the upper yoke 71 and the lower yoke 72 are configured by laminating grain-oriented electrical steel sheets will be described as an example.

2つの脚部の形状および大きさは同じであり、概ね直方体形状を有する。胴部も概ね直方体形状を有する。胴部の両端は2つの脚部の基端に連結される。2つの脚部の先端面は磁極面になる。上ヨーク71および下ヨーク72は、2つの脚部の先端面が、試料Sの板面と接触し、2つの脚部の間の領域が試料Sの板面上に位置するように配置される。このとき、上ヨーク71の2つの脚部の先端面と、下ヨーク72の2つの脚部の先端面とを試料Sの板面を介して相互に略対向させる。   The two legs have the same shape and size, and have a generally rectangular parallelepiped shape. The body also has a generally rectangular parallelepiped shape. Both ends of the torso are connected to the proximal ends of the two legs. The tip surfaces of the two legs become pole faces. The upper yoke 71 and the lower yoke 72 are arranged such that the tip surfaces of the two legs contact the plate surface of the sample S, and a region between the two legs is positioned on the plate surface of the sample S. . At this time, the tip surfaces of the two legs of the upper yoke 71 and the tip surfaces of the two legs of the lower yoke 72 are substantially opposed to each other via the plate surface of the sample S.

本実施形態では、試料Sの平面形状は長方形であるものとする。試料Sの一方の短辺Saは動かないように固定される。そして、試料Sの他方の短辺sbの板厚部分に対し、試料Sの長辺に沿う方向(Y軸方向)に荷重Fを与える。これにより、試料Sには圧縮応力が印加される。複数の離散的な値の荷重Fを試料Sに与えることにより、試料Sには、当該荷重Fに応じた異なる圧縮応力が応力σとして印加される。このように本実施形態では、試料Sの長辺に沿う方向(Y軸方向)の圧縮応力を応力σとして印加する場合を例に挙げて説明する。   In the present embodiment, the planar shape of the sample S is rectangular. One short side Sa of the sample S is fixed so as not to move. Then, a load F is applied to the plate thickness portion of the other short side sb of the sample S in a direction along the long side of the sample S (Y-axis direction). Thereby, a compressive stress is applied to the sample S. By applying a plurality of discrete loads F to the sample S, different compressive stresses corresponding to the loads F are applied to the sample S as the stress σ. As described above, in the present embodiment, the case where the compressive stress in the direction along the long side of the sample S (Y-axis direction) is applied as the stress σ will be described as an example.

励磁コイル73は、試料Sに対して金属線(例えば銅線)を巻回すことにより構成される。励磁電源より、励磁コイル73に励磁電流が流されることにより、試料S、上ヨーク71および下ヨーク72は励磁される。
Bコイル74は、励磁コイル72の内側において試料Sに対して金属線(例えば銅線)を巻回すことにより構成される。Bコイル74は、試料S、上ヨーク71および下ヨーク72が励磁されることにより発生する磁界に基づく誘導起電力を測定するためのものである。この誘導起電力に基づいて試料S内の磁束密度Bが測定される。図7に示す例では、試料S内の磁束密度Bの方向は、試料Sの長辺に沿う方向(Y軸方向)になる。
The excitation coil 73 is configured by winding a metal wire (for example, a copper wire) around the sample S. The sample S, the upper yoke 71, and the lower yoke 72 are excited when an exciting current flows from the exciting power supply to the exciting coil 73.
The B coil 74 is configured by winding a metal wire (for example, a copper wire) around the sample S inside the excitation coil 72. The B coil 74 is for measuring an induced electromotive force based on a magnetic field generated when the sample S, the upper yoke 71, and the lower yoke 72 are excited. The magnetic flux density B in the sample S is measured based on the induced electromotive force. In the example shown in FIG. 7, the direction of the magnetic flux density B in the sample S is a direction along the long side of the sample S (Y-axis direction).

Hコイル75は、金属線(例えば銅線)を巻回すことにより構成され、その巻き回されている部分により構成される面(所謂コイル面)が、試料Sの板面と近接した状態で対向するように配置される。Hコイル75は、試料S、上ヨーク71および下ヨーク72が励磁されることにより試料Sに作用している磁界を測定するためのものである。Hコイル75に誘導される起電圧に基づいて試料S内の磁界の大きさが測定される。   The H coil 75 is configured by winding a metal wire (for example, a copper wire), and a surface formed by the wound portion (a so-called coil surface) is opposed to the plate surface of the sample S in a state of being close to the plate surface. It is arranged to be. The H coil 75 is for measuring a magnetic field acting on the sample S when the sample S, the upper yoke 71, and the lower yoke 72 are excited. The magnitude of the magnetic field in the sample S is measured based on the electromotive voltage induced in the H coil 75.

上ヨーク71、下ヨーク72、励磁コイル73、Bコイル74、およびHコイル75は、例えば、非特許文献3に記載のものと同じもので実現することができる。尚、単板磁気試験器は、図1に示す構成に限定されず、非特許文献3に記載されている種々の態様で実現することができる。例えば、本実施形態では、Hコイル75を用いる場合(Hコイル法を用いる場合)を例に挙げて示すが、励磁電流法を採用してもよい。この場合には、Hコイル75は不要になる。また、非特許文献3に記載されているように、2つのHコイル(2Hコイル法)を用いてもよい。また、図7では、非特許文献3に記載されている、縦形ヨーク構造の複ヨーク枠で単板磁気試験器を構成する場合を例に挙げて示すが、横形ヨーク構造を採用しても、単ヨーク枠を採用してもよい。   The upper yoke 71, the lower yoke 72, the excitation coil 73, the B coil 74, and the H coil 75 can be realized by, for example, the same one as described in Non-Patent Document 3. Note that the single-plate magnetic tester is not limited to the configuration shown in FIG. 1 and can be realized in various modes described in Non-Patent Document 3. For example, in the present embodiment, the case where the H coil 75 is used (the case where the H coil method is used) is described as an example, but the exciting current method may be adopted. In this case, the H coil 75 becomes unnecessary. Further, as described in Non-Patent Document 3, two H coils (2H coil method) may be used. FIG. 7 shows an example in which a single-plate magnetic tester is configured by a vertical yoke-structured multi-yoke frame described in Non-Patent Document 3. However, even if a horizontal yoke structure is adopted, A single yoke frame may be employed.

前述したようにして試料Sに荷重Fを与えた状態で、励磁電流の実効値を変えながら、当該試料Sの磁束密度Bと磁界強度Hとを測定することにより、図2において●で示したのと同様に、当該荷重Fに対応する応力σにおける磁気特性測定データが得られる。そして、この測定を、試料Sに与える荷重F(即ち、応力σ)を異ならせて行うことにより、複数の応力σのそれぞれにおける磁気特性測定データが得られる。このようにして、応力σ毎の磁気特性測定データが得られる。尚、単板磁気試験器における磁気特性の測定方法としては、非特許文献3に記載の方法を採用することができるので、ここでは、詳細な説明を省略する。   The magnetic flux density B and the magnetic field strength H of the sample S were measured while changing the effective value of the exciting current while the load F was applied to the sample S as described above. Similarly to the above, the magnetic property measurement data at the stress σ corresponding to the load F is obtained. Then, by performing this measurement while changing the load F (that is, stress σ) applied to the sample S, magnetic property measurement data at each of the plurality of stresses σ is obtained. In this manner, magnetic property measurement data for each stress σ is obtained. Note that the method described in Non-Patent Document 3 can be adopted as a method for measuring the magnetic characteristics in the single-plate magnetic tester, and thus detailed description is omitted here.

図8は、試料Sの切り出し方法の一例を説明する図である。図8は、方向性電磁鋼板Mの板面を示し、方向性電磁鋼板Mから3つの試料S1、S2、S3を切り出す様子を例に挙げて示す。図8において、RDは、前述したように圧延方向である。TDは、圧延方向に垂直な方向(transversal direction)である。
図8に示す例では、形状および大きさがそれぞれ同じになるように試料S1、S2、S3が方向性電磁鋼板から切り出されるものとする。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of cutting out the sample S. FIG. 8 shows a sheet surface of the grain-oriented electrical steel sheet M, and shows an example of cutting three samples S1, S2, and S3 from the grain-oriented electrical steel sheet M. In FIG. 8, RD is the rolling direction as described above. TD is the direction perpendicular to the rolling direction (transversal direction).
In the example shown in FIG. 8, it is assumed that the samples S1, S2, and S3 are cut from the grain-oriented electrical steel sheet so that the shapes and the sizes are the same.

前述したように本実施形態では、磁束密度Bの方向が試料S1〜S3の長辺に沿う方向になるように試料S1〜S3は、単板磁気試験器にセットされる(図8のBの指す方向を参照)。そこで、本実施形態では、長辺に沿う方向と、方向性電磁鋼板Mの圧延方向RDとのなす角度θを異ならせて、試料S1〜S3を方向性電磁鋼板Mから切り出す。このようにして切り出した試料S1〜S3を前述したようにして単板磁気試験器にセットすることにより、異なる角度θを有する試料Sの磁束密度Bおよび磁界強度Hの測定を行うことができる。
それぞれの試料S1〜S3について、前述したようにして応力σ毎の磁気特性測定データを測定することにより、角度θ毎・応力σ毎の磁気特性測定データが得られる。
As described above, in the present embodiment, the samples S1 to S3 are set in the single-plate magnetic tester such that the direction of the magnetic flux density B is along the long side of the samples S1 to S3 (B in FIG. 8). See pointing direction). Therefore, in the present embodiment, the samples S1 to S3 are cut out from the grain-oriented electrical steel sheet M at different angles θ between the direction along the long side and the rolling direction RD of the grain-oriented electrical steel sheet M. By setting the samples S1 to S3 cut out in this manner in a single-plate magnetic tester as described above, the magnetic flux density B and the magnetic field strength H of the samples S having different angles θ can be measured.
By measuring the magnetic property measurement data for each stress σ for each of the samples S1 to S3 as described above, the magnetic property measurement data for each angle θ and each stress σ can be obtained.

尚、図8において、試料S1の角度θは0[°]である。また、図8では、3つの試料S1〜S3を方向性電磁鋼板Mから切り出す場合を例に挙げて示すが、角度θの数は、複数であれば、3つに限定されず、3つ以上であってもよい。また、試料Sの対称性から、角度θの範囲は、0[°]以上90[°]以下の範囲でよい。   In FIG. 8, the angle θ of the sample S1 is 0 [°]. FIG. 8 shows an example in which three samples S1 to S3 are cut out from the grain-oriented electrical steel sheet M. However, the number of angles θ is not limited to three as long as it is plural, and is three or more. It may be. Further, from the symmetry of the sample S, the range of the angle θ may be a range of 0 ° to 90 °.

BH測定データ入力部111は、以上のようにして得られた、角度θ毎・応力σ毎の磁気特性測定データを入力して記憶する。
また、飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsは、角度θおよび応力σの有無および大きさによって変化しない。したがって、本実施形態でも、飽和磁気特性測定データ(飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsの測定データ)として、第1の実施形態で説明したのと同じデータを使用することができる。ただし、試料Sと同じ材質のデータを飽和磁気特性測定データとして用いることは勿論である。このように飽和磁束密度・磁界強度入力部112は、第1の実施形態で説明したようにして飽和磁気特性測定データを入力して記憶する。
The BH measurement data input unit 111 inputs and stores the magnetic characteristic measurement data for each angle θ and each stress σ obtained as described above.
Further, a saturation magnetic flux density B s, the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s is not changed by the presence or absence and the size of the angle θ and stress sigma. Therefore, also in this embodiment, the saturation magnetic characteristic measurement data as (the saturation flux density B s, the measurement data of the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s), the same as that described in the first embodiment Data can be used. However, it is needless to say that data of the same material as the sample S is used as the saturation magnetic characteristic measurement data. As described above, the saturation magnetic flux density / magnetic field strength input unit 112 inputs and stores the saturation magnetic characteristic measurement data as described in the first embodiment.

また、本実施形態でも、第1の領域〜第3の領域のBH補間式として、第1の実施形態と同じ式を用いる。例えば、第1の領域のBH補間式として(1)式を用い、第3の領域のBH補間式として(2)式を用い、第2の領域のBH補間式として(3)式を用いる。
前述したように本実施形態では、角度θ毎・応力σ毎の磁気特性測定データが得られる。したがって、1つの角度θおよび1つの応力σの磁気特性測定データについて、第1の領域のBH補間式((1)式の未定係数)、第2の領域のBH補間式、および第3の領域のBH補間式((3)式の未定係数)が1つずつ導出される。尚、前述したように、飽和磁気特性測定データは、角度θおよび応力σによって変わらないので、第2の領域のBH補間式も、角度θおよび応力σによって変わらない((2)式を参照)。
Also in the present embodiment, the same formula as in the first embodiment is used as the BH interpolation formula for the first to third regions. For example, equation (1) is used as the BH interpolation equation for the first area, equation (2) is used as the BH interpolation equation for the third area, and equation (3) is used as the BH interpolation equation for the second area.
As described above, in the present embodiment, magnetic property measurement data for each angle θ and each stress σ can be obtained. Therefore, for the magnetic property measurement data of one angle θ and one stress σ, the BH interpolation formula of the first area (the undetermined coefficient of the equation (1)), the BH interpolation formula of the second area, and the third area Are derived one at a time. As described above, since the saturation magnetic property measurement data does not change with the angle θ and the stress σ, the BH interpolation formula in the second region does not change with the angle θ and the stress σ (see the formula (2)). .

BH補間式作成部113は、磁気特性測定データに含まれる、角度θおよび応力σの全ての組み合わせについて、第1の領域〜第3の領域のBH補間式を1つずつ導出して記憶する。このようにして、角度θ毎・応力σ毎のBH曲線が得られる。
図9は、角度θ毎・応力σ毎のBH曲線の一例を概念的に示す図である。図9は、図2(a)と同様に、全領域(第1の領域〜第3の領域)におけるBH補間式により表されるBH曲線である。
The BH interpolation formula creation unit 113 derives and stores one BH interpolation formula for each of the first to third regions for all combinations of the angle θ and the stress σ included in the magnetic characteristic measurement data. In this way, a BH curve for each angle θ and each stress σ is obtained.
FIG. 9 is a diagram conceptually illustrating an example of a BH curve for each angle θ and each stress σ. FIG. 9 is a BH curve represented by a BH interpolation formula in all the regions (first to third regions), similarly to FIG. 2A.

第1の実施形態で説明したように電磁場解析部120は、BH補間式作成部113により作成されたBH補間式を用いて、外部から磁界強度Hを磁性材料に与えたときの当該磁性材料の電磁場を解析する。角度θおよび応力σに応じたBH曲線を用いた電磁場の解析は、例えば、特許文献1に記載の技術を用いることにより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。尚、測定していない角度θおよび応力σのBH曲線については、例えば、測定済みのBH曲線を用いて補間または補外(例えば、線形補間または線形補外)を行うことにより求めることができる。   As described in the first embodiment, the electromagnetic field analysis unit 120 uses the BH interpolation formula created by the BH interpolation formula creation unit 113 to apply the magnetic field strength H to the magnetic material from the outside. Analyze the electromagnetic field. The analysis of the electromagnetic field using the BH curve according to the angle θ and the stress σ can be realized by using, for example, the technique described in Patent Literature 1, and a detailed description thereof will be omitted here. The unmeasured BH curve of the angle θ and the stress σ can be obtained, for example, by performing interpolation or extrapolation (for example, linear interpolation or linear extrapolation) using the measured BH curve.

(第2の実施例)
次に、第2の実施例について説明する。
図10は、本実施例におけるBH曲線を示す図である。図10(b)は、図10(a)に示すBH曲線1001、1002の第1の領域と第2の領域の部分を拡大して示す図である。
本実施例では、飽和磁束密度Bsが1.989[T]であり、Siの含有率が3[質量%]であり、板厚が0.35[mm]である方向性電磁鋼板から、角度θが0[°]になるように試料Sを切り出した。試料Sを図7に示す単板磁気試験器にセットし、−70[MPa]の圧縮応力を印加して、発明例の手法と比較例の手法のそれぞれでBH曲線を導出した。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 10 is a diagram showing a BH curve in the present embodiment. FIG. 10B is an enlarged view of the first and second regions of the BH curves 1001 and 1002 shown in FIG.
In this embodiment, from a grain-oriented electrical steel sheet having a saturation magnetic flux density B s of 1.989 [T], a Si content of 3 [mass%], and a sheet thickness of 0.35 [mm], The sample S was cut out so that the angle θ was 0 [°]. The sample S was set in the single-plate magnetic tester shown in FIG. 7, a compressive stress of -70 [MPa] was applied, and BH curves were derived by the method of the invention and the method of the comparative example.

発明例のBH曲線1001は、第1の領域〜第3の領域のBH補間式を、本実施形態の手法で導出することにより得られる。比較例のBH曲線1002は、BH測定データ入力部111に入力される磁気測定データ(図10(a)および図10(b)の●を参照)と、飽和磁束密度・磁界強度入力部112に入力される飽和磁気特性測定データ(図10(a)および図10(b)の◆を参照)との間をそれぞれ区分線形補間で補間することにより得られる。比較例では、第1の領域および第3の領域と第2の領域とが滑らかに変化していないことが分かる。これに対し、発明例では、応力σを印加した条件であっても、第1の領域および第3の領域と第2の領域とが滑らかに変化するようにBH曲線を作成することができることが分かる。   The BH curve 1001 of the invention example is obtained by deriving the BH interpolation formula of the first to third regions by the method of the present embodiment. The BH curve 1002 of the comparative example is generated by the magnetic measurement data (see ● in FIGS. 10A and 10B) input to the BH measurement data input unit 111 and the saturation magnetic flux density / magnetic field intensity input unit 112. It is obtained by interpolating between the input saturation magnetic characteristic measurement data (see ◆ in FIGS. 10A and 10B) by piecewise linear interpolation. In the comparative example, it can be seen that the first area, the third area, and the second area do not change smoothly. On the other hand, in the invention example, the BH curve can be created so that the first area, the third area, and the second area change smoothly even under the condition of applying the stress σ. I understand.

(まとめ)
角度θにより磁気特性が変化する磁性材料や、応力σを印加した状態の磁性材料では、角度θ、応力σの変化に対して磁気特性が変化する。このため、BH測定データ入力部111に入力される磁気特性測定データの測定誤差が、角度θが0[°]であり且つ応力σが0[Pa]である場合に比べて大きくなる。例えば、磁気特性の異方性が強い方向性電磁鋼板のような磁性材料では、圧延方向RDに対する磁束密度Bの角度θの僅かな変化に対して磁気特性が大きく変化し、磁気特定測定データの測定誤差の影響が、電磁場解析の結果に大きく影響する場合がある。したがって、本実施形態のように、角度θ毎・応力σ毎のBH曲線を得るようにすれば、第1の実施形態で説明した効果に加え、角度θおよび応力σを考慮した電磁場解析を行う場合でも、第1の実施形態で説明した収束条件を満足し易くすることができ、高速に且つ正確に解を得ることができる。
(Summary)
In a magnetic material whose magnetic characteristics change according to the angle θ or a magnetic material to which a stress σ is applied, the magnetic characteristics change with changes in the angle θ and the stress σ. For this reason, the measurement error of the magnetic property measurement data input to the BH measurement data input unit 111 is larger than when the angle θ is 0 [°] and the stress σ is 0 [Pa]. For example, in a magnetic material such as a grain-oriented electrical steel sheet having strong magnetic property anisotropy, the magnetic property greatly changes with a slight change in the angle θ of the magnetic flux density B with respect to the rolling direction RD, and the magnetic specific measurement data In some cases, the influence of the measurement error greatly affects the result of the electromagnetic field analysis. Therefore, if a BH curve for each angle θ and each stress σ is obtained as in the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, an electromagnetic field analysis is performed in consideration of the angle θ and the stress σ. Even in this case, the convergence condition described in the first embodiment can be easily satisfied, and a solution can be obtained quickly and accurately.

(変形例)
本実施形態では、角度θが、方向性電磁鋼板の圧延方向RDと磁束密度Bの方向とのなす角度である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、角度θは、磁性材料の予め定められた方向と磁束密度Bの方向とのなす角度であれば、必ずしも、圧延方向RDを基準としなくてもよい。例えば、圧延方向RDに対し垂直な方向TDと磁束密度Bの方向とのなす角度を角度θの替わりに用いてもよい。
(Modification)
In the present embodiment, an example has been described in which the angle θ is an angle between the rolling direction RD of the grain-oriented electrical steel sheet and the direction of the magnetic flux density B. However, the angle θ does not necessarily need to be based on the rolling direction RD as long as the angle is between the predetermined direction of the magnetic material and the direction of the magnetic flux density B. For example, an angle between the direction TD perpendicular to the rolling direction RD and the direction of the magnetic flux density B may be used instead of the angle θ.

また、本実施形態では、磁気特性を測定する装置が、単板磁気試験器である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、磁気特性を測定する装置は、単板磁気試験器に限定されない。例えば、エプスタイン試験器を用いてもよいが、単板磁気試験器のように、試料に可及的に均一に応力を印加することができる装置を用いるのが好ましい(単板磁気試験器では、単板の試料の磁気特性を測定するので、試料に可及的に均一に応力を印加することができる)。   Further, in the present embodiment, the case where the device for measuring the magnetic characteristics is a single-plate magnetic tester has been described as an example. However, the device for measuring magnetic properties is not limited to a single-plate magnetic tester. For example, an Epstein tester may be used, but it is preferable to use a device that can apply a stress to the sample as uniformly as possible, such as a single-plate magnetic tester. Since the magnetic properties of the single-plate sample are measured, stress can be applied to the sample as uniformly as possible).

また、本実施形態では、応力σが、磁性材料の磁束密度Bの方向における圧縮応力である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、応力σは、このような圧縮応力に限定されない。例えば、磁気特性を測定する装置において、圧縮応力、引張応力、およびせん断応力から定まる応力を磁性材料に印加することができる場合には、その応力を応力σの替わりに用いてもよい。   In this embodiment, the case where the stress σ is a compressive stress in the direction of the magnetic flux density B of the magnetic material has been described as an example. However, the stress σ is not limited to such a compressive stress. For example, in a device for measuring magnetic properties, when a stress determined from a compressive stress, a tensile stress, and a shear stress can be applied to a magnetic material, the stress may be used instead of the stress σ.

また、本実施形態では、角度θ毎・応力σ毎のBH曲線を得る場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、鉄心に応力が印加されず、鉄心の場所により角度θが異なるような電気機器の電磁場を解析する場合には、応力σを印加せずに角度θ毎のBH曲線を設定してもよい。また、例えば、これとは逆に、一定の角度θにおいて応力σを異ならせた状態での電機機器の電磁場を解析する場合には、一定の角度θ(例えば角度θ=0[°])における応力σ毎のBH曲線を設定してもよい。
この他、本実施形態においても、第1の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
Further, in the present embodiment, an example has been described in which a BH curve is obtained for each angle θ and each stress σ. However, this is not necessary. For example, when analyzing an electromagnetic field of an electric device in which no stress is applied to the iron core and the angle θ differs depending on the location of the iron core, a BH curve for each angle θ may be set without applying the stress σ. . Conversely, for example, when analyzing the electromagnetic field of the electrical equipment in a state where the stress σ is different at a constant angle θ, when the electromagnetic field is analyzed at a constant angle θ (for example, the angle θ = 0 [°]). A BH curve for each stress σ may be set.
In addition, in the present embodiment, various modifications described in the first embodiment can be adopted.

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、プログラム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を記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。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などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
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。
The embodiments of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. In addition, means for supplying a program to a computer, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM on which the program is recorded, or a transmission medium for transmitting the program may be applied as an embodiment of the present invention. it can. Further, a program product such as a computer-readable recording medium on which the program is recorded can also be applied as an embodiment of the present invention. The above-described program, computer-readable recording medium, transmission medium, and program product are included in the scope of the present invention.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of specific embodiments for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Things. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.

100 情報処理装置
110 BH曲線作成部
111 BH測定データ入力部
112 飽和磁束密度・磁界強度入力部
113 BH補間式作成部
120 電磁場解析部
201、501 BH補間式で表されるBH曲線
202 透磁率と磁界強度との関係を表す曲線
601 比透磁率と磁界強度との関係を表す曲線(発明例)
602 比透磁率と磁界強度との関係を表す曲線(比較例)
1001 BH補間式で表されるBH曲線(発明例)
1002 区分線形補間により表されるBH曲線(比較例)
Reference Signs List 100 information processing device 110 BH curve creation unit 111 BH measurement data input unit 112 saturation magnetic flux density / magnetic field intensity input unit 113 BH interpolation formula creation unit 120 electromagnetic field analysis unit 201, 501 BH curve represented by BH interpolation formula 202 Curve 601 showing the relationship between magnetic field strength Curve showing the relationship between relative magnetic permeability and magnetic field strength (Invention example)
602 Curve representing the relationship between relative magnetic permeability and magnetic field strength (comparative example)
1001 BH curve represented by BH interpolation formula (Invention example)
1002 BH curve represented by piecewise linear interpolation (comparative example)

Claims (9)

コンピュータによる計算を行って、磁性材料に作用させる磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより当該磁性材料内に生じる磁束密度Bとの連続的な関係であるBH曲線を作成するBH曲線作成装置であって、
前記BH曲線の作成対象となる磁性材料に、複数の離散的な値の磁界強度Hを作用させたときの、当該磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより生じる当該磁性材料内の磁束密度Bとの測定データである磁気特性測定データを入力するBH測定データ入力手段と、
前記BH曲線の作成対象となる磁性材料の飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsの測定データである飽和磁気特性測定データを入力する飽和磁束密度・磁界強度入力手段と、
前記BH測定データ入力手段により入力された磁気特性測定データと、前記飽和磁束密度・磁界強度入力手段により入力された飽和磁気特性測定データとを用いて、前記磁気特性測定データにおける磁界強度Hとは異なる磁界強度Hに対する磁束密度Bを得るために、前記BH曲線を表すBH補間式を設定するBH補間式設定手段と、を有し、
前記BH補間式は、磁界強度Hが、0から、前記磁気特性測定データの最大値までの第1の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記磁気特性測定データの最大値から、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの第2の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の第3の領域のBH補間式と、を有し、
前記第1の領域のBH補間式は、当該第1の領域のうちの相対的に値が小さい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項と、当該第1の領域のうちの相対的に値が大きい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項との線形結合で磁界強度Hを表現した単一式であり、
前記第3の領域のBH補間式は、前記飽和磁束密度Bsと、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとで表される点を起点とし、且つ、磁界強度Hに対する磁束密度Bの増分の傾きが真空の透磁率μ0である線形の単一式であり、
前記第2の領域のBH補間式の起点における値及び微係数は、前記第1の領域のBH補間式の終点における値及び微係数と同じであり、且つ、前記第2の領域のBH補間式の終点における値及び微係数は、前記第3の領域のBH補間式の起点における値及び微係数と同じであり、且つ、磁界強度Hの増加に伴い透磁率μ又は比透磁率μrが単調に減少することを表現した単一式であり、
前記BH補間式設定手段は、前記BH測定データ入力手段により入力された磁気特性測定データに基づいて、前記第1の領域の補間式の未定係数を算出し、
前記第1の領域のBH補間式の未定係数を算出した後に、前記第2の領域のBH補間式の未定係数を算出することを特徴とするBH曲線作成装置。
BH curve for performing a calculation by a computer to create a BH curve which is a continuous relationship between a magnetic field intensity H acting on the magnetic material and a magnetic flux density B generated in the magnetic material by applying the magnetic field intensity H A production device,
The magnetic field strength H when a plurality of discrete values of the magnetic field strength H are applied to the magnetic material for which the BH curve is created, and the magnetic material in the magnetic material generated by applying the magnetic field strength H BH measurement data input means for inputting magnetic property measurement data which is measurement data of magnetic flux density B;
Saturation magnetic flux density B s and the saturation magnetic flux density, magnetic field intensity to enter the saturation magnetic characteristic measurement data is measurement data of the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s of the magnetic material to be generation target of the BH curve Input means;
The magnetic field strength H in the magnetic property measurement data is obtained by using the magnetic property measurement data input by the BH measurement data input means and the saturation magnetic property measurement data input by the saturation magnetic flux density / magnetic field strength input means. BH interpolation formula setting means for setting a BH interpolation formula representing the BH curve to obtain a magnetic flux density B for different magnetic field strengths H.
The BH interpolation formula is such that the magnetic field strength H is from 0 to the maximum value of the magnetic property measurement data in the first region, and the magnetic field strength H is the maximum value of the magnetic property measurement data. and BH interpolation equation of the second region to the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, the magnetic field intensity H is, the saturation magnetic flux density B corresponding magnetic field strength s H s or more BH of the third region An interpolation formula, and
The BH interpolation formula for the first region is obtained by calculating a power of the magnetic flux density B, which represents a dominant magnetic characteristic in a region having a relatively small value in the first region, and a power of the first region. A single expression that expresses the magnetic field strength H in a linear combination with the power of the magnetic flux density B, which represents a dominant magnetic characteristic in a region where the value is relatively large,
The BH interpolation equation of the third region, the starting point the saturated magnetic flux density B s, the points represented by a magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, and the magnetic flux density to the magnetic field strength H A linear unitary equation in which the slope of the increment of B is the vacuum permeability μ 0 ,
The value and differential coefficient at the starting point of the BH interpolation formula in the second area are the same as the value and differential coefficient at the end point of the BH interpolation formula in the first area, and the BH interpolation formula in the second area is used. Are the same as those at the starting point of the BH interpolation formula in the third region, and the permeability μ or the relative permeability μ r is monotonic with the increase in the magnetic field strength H. It is a single expression that expresses that
The BH interpolation formula setting means calculates an undetermined coefficient of the interpolation formula of the first area based on the magnetic property measurement data input by the BH measurement data input means,
A BH curve creation device, wherein after calculating an undetermined coefficient of a BH interpolation formula of the first area, an undetermined coefficient of a BH interpolation formula of the second area is calculated.
前記第1の領域のBH補間式は、以下の(1)式で表されることを特徴とする請求項1に記載のBH曲線作成装置。
ここで、am、an、m、nは、未定係数[−]であり、Hは、磁界強度[A/m]であり、Bは、磁束密度[T]である。
Figure 0006631368
The BH curve creating device according to claim 1, wherein the BH interpolation formula for the first area is represented by the following formula (1).
Here, a m, a n, m , n are undetermined coefficients [-] is, H is a magnetic field intensity [A / m], B is a magnetic flux density [T].
Figure 0006631368
前記第2の領域のBH補間式は、以下の(2)式で表されることを特徴とする請求項1又は2に記載のBH曲線作成装置。
ここで、p、qは、未定係数[−]であり、Hは、磁界強度[A/m]であり、Bは、磁束密度[T]であり、Bsは、飽和磁束密度[T]であり、Hsは、飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度[A/m]である。
Figure 0006631368
3. The BH curve creating device according to claim 1, wherein the BH interpolation formula for the second area is expressed by the following formula (2). 4.
Here, p and q are undetermined coefficients [-], H is a magnetic field intensity [A / m], B is a magnetic flux density [T], and B s is a saturation magnetic flux density [T]. And H s is the magnetic field strength [A / m] corresponding to the saturation magnetic flux density B s .
Figure 0006631368
前記BH測定データ入力手段は、前記磁性材料に印加する応力σを異ならせた状態でそれぞれ測定された前記磁気特性測定データを入力し、
前記BH補間式設定手段は、前記異ならせた複数の応力σのそれぞれについての前記BH補間式を設定することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のBH曲線作成装置。
The BH measurement data input means inputs the magnetic property measurement data measured in a state where the stress σ applied to the magnetic material is different,
4. The BH curve creating device according to claim 1, wherein the BH interpolation formula setting unit sets the BH interpolation formula for each of the plurality of different stresses σ. 5.
前記BH測定データ入力手段は、前記磁性材料の予め定められた方向と磁束密度の方向とのなす角度θを異ならせた状態でそれぞれ測定された前記磁気特性測定データを入力し、
前記BH補間式設定手段は、前記異ならせた複数の角度θのそれぞれについての前記BH補間式を設定することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のBH曲線作成装置。
The BH measurement data input means inputs the magnetic characteristic measurement data measured in a state where the angle θ between the predetermined direction of the magnetic material and the direction of the magnetic flux density is different,
The BH curve creation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the BH interpolation formula setting means sets the BH interpolation formula for each of the different angles θ.
前記磁性材料は、珪素鋼板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BH曲線作成装置。   The BH curve creation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetic material is a silicon steel plate. 請求項1〜6の何れか1項に記載のBH曲線作成装置で得られたBH補間式を用いてコンピュータによる計算を行って、当該BH補間式と同じ種類の磁性材料の電磁場を解析する電磁場解析手段を有することを特徴とする電磁場解析装置。   An electromagnetic field for performing a calculation by a computer using a BH interpolation formula obtained by the BH curve creating apparatus according to claim 1, and analyzing an electromagnetic field of a magnetic material of the same type as the BH interpolation formula. An electromagnetic field analyzer having an analyzing means. コンピュータによる計算を行って、磁性材料に作用させる磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより当該磁性材料内に生じる磁束密度Bとの連続的な関係であるBH曲線を作成するBH曲線作成方法であって、
前記BH曲線の作成対象となる磁性材料に、複数の離散的な値の磁界強度Hを作用させたときの、当該磁界強度Hと、当該磁界強度Hを作用させることにより生じる当該磁性材料内の磁束密度Bとの測定データである磁気特性測定データを入力するBH測定データ入力工程と、
前記BH曲線の作成対象となる磁性材料の飽和磁束密度Bsと、当該飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsの測定データである飽和磁気特性測定データを入力する飽和磁束密度・磁界強度入力工程と、
前記BH測定データ入力工程により入力された磁気特性測定データと、前記飽和磁束密度・磁界強度入力工程により入力された飽和磁気特性測定データとを用いて、前記磁気特性測定データにおける磁界強度Hとは異なる磁界強度Hに対する磁束密度Bを得るために、前記BH曲線を表すBH補間式を設定するBH補間式設定工程と、を有し、
前記BH補間式は、磁界強度Hが、0から、前記磁気特性測定データの最大値までの第1の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記磁気特性測定データの最大値から、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsまでの第2の領域のBH補間式と、磁界強度Hが、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hs以上の第3の領域のBH補間式と、を有し、
前記第1の領域のBH補間式は、当該第1の領域のうちの相対的に値が小さい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項と、当該第1の領域のうちの相対的に値が大きい領域において支配的な磁気特性を表す、磁束密度Bのべき乗の項との線形結合で磁界強度Hを表現した単一式であり、
前記第3の領域のBH補間式は、前記飽和磁束密度Bsと、前記飽和磁束密度Bsに対応する磁界強度Hsとで表される点を起点とし、且つ、磁界強度Hに対する磁束密度Bの増分の傾きが真空の透磁率μ0である線形の単一式であり、
前記第2の領域のBH補間式の起点における値及び微係数は、前記第1の領域のBH補間式の終点における値及び微係数と同じであり、且つ、前記第2の領域のBH補間式の終点における値及び微係数は、前記第3の領域のBH補間式の起点における値及び微係数と同じであり、且つ、磁界強度Hの増加に伴い透磁率μ又は比透磁率μrが単調に減少することを表現した単一式であり、
前記BH補間式設定工程は、前記BH測定データ入力工程により入力された磁気特性測定データに基づいて、前記第1の領域の補間式の未定係数を算出し、
前記第1の領域のBH補間式の未定係数を算出した後に、前記第2の領域のBH補間式の未定係数を算出することを特徴とするBH曲線作成方法。
BH curve for performing a calculation by a computer to create a BH curve which is a continuous relationship between a magnetic field intensity H acting on the magnetic material and a magnetic flux density B generated in the magnetic material by applying the magnetic field intensity H The method of creation,
The magnetic field strength H when a plurality of discrete values of the magnetic field strength H are applied to the magnetic material for which the BH curve is created, and the magnetic material in the magnetic material generated by applying the magnetic field strength H A BH measurement data input step of inputting magnetic property measurement data that is measurement data of the magnetic flux density B;
Saturation magnetic flux density B s and the saturation magnetic flux density, magnetic field intensity to enter the saturation magnetic characteristic measurement data is measurement data of the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s of the magnetic material to be generation target of the BH curve Input process,
Using the magnetic property measurement data input in the BH measurement data input step and the saturation magnetic property measurement data input in the saturation magnetic flux density / magnetic field strength input step, the magnetic field strength H in the magnetic property measurement data is A BH interpolation formula setting step of setting a BH interpolation formula representing the BH curve to obtain a magnetic flux density B for different magnetic field strengths H,
The BH interpolation formula is such that the magnetic field strength H is from 0 to the maximum value of the magnetic property measurement data in the first region, and the magnetic field strength H is the maximum value of the magnetic property measurement data. and BH interpolation equation of the second region to the magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, the magnetic field intensity H is, the saturation magnetic flux density B corresponding magnetic field strength s H s or more BH of the third region An interpolation formula, and
The BH interpolation formula for the first region is obtained by calculating a power of the magnetic flux density B, which represents a dominant magnetic characteristic in a region having a relatively small value in the first region, and a power of the first region. A single expression that expresses the magnetic field strength H in a linear combination with the power of the magnetic flux density B, which represents a dominant magnetic characteristic in a region where the value is relatively large,
The BH interpolation equation of the third region, the starting point the saturated magnetic flux density B s, the points represented by a magnetic field intensity H s which corresponds to the saturation flux density B s, and the magnetic flux density to the magnetic field strength H A linear unitary equation in which the slope of the increment of B is the vacuum permeability μ 0 ,
The value and differential coefficient at the starting point of the BH interpolation formula in the second area are the same as the value and differential coefficient at the end point of the BH interpolation formula in the first area, and the BH interpolation formula in the second area is used. Are the same as those at the starting point of the BH interpolation formula in the third region, and the permeability μ or the relative permeability μ r is monotonic with the increase in the magnetic field strength H. It is a single expression that expresses that
The BH interpolation formula setting step calculates an undetermined coefficient of the interpolation formula of the first area based on the magnetic property measurement data input in the BH measurement data input step,
A BH curve creation method, comprising: calculating an undetermined coefficient of a BH interpolation formula in the first area, and then calculating an undetermined coefficient of a BH interpolation formula in the second area.
請求項1〜6の何れか1項に記載のBH曲線作成装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。   A computer program for causing a computer to function as each unit of the BH curve creation device according to claim 1.
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