JP6960655B2 - Magnetic property measurement method for magnetic materials and magnetic property measurement device for magnetic materials - Google Patents
Magnetic property measurement method for magnetic materials and magnetic property measurement device for magnetic materials Download PDFInfo
- Publication number
- JP6960655B2 JP6960655B2 JP2017071248A JP2017071248A JP6960655B2 JP 6960655 B2 JP6960655 B2 JP 6960655B2 JP 2017071248 A JP2017071248 A JP 2017071248A JP 2017071248 A JP2017071248 A JP 2017071248A JP 6960655 B2 JP6960655 B2 JP 6960655B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- coil
- magnetic
- magnetization
- electric wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、磁性材料の磁気特性測定方法および磁性材料の磁気特性測定装置に関する。 The present invention relates to a method for measuring magnetic properties of a magnetic material and an apparatus for measuring magnetic properties of a magnetic material.
パワーエレクトロニクス技術の深化において、高機能なトランス材料の開発は急務である。産業界では、省電力用途から大電力用途まで幅広くそれぞれ最適な材料の探索が行われている。
高機能なトランス材料を評価する技術として、BHループトレーサが一般的に使用されている。
In the deepening of power electronics technology, there is an urgent need to develop high-performance transformer materials. In the industrial world, a wide range of optimum materials are being searched for from power saving applications to high power applications.
A BH loop tracer is generally used as a technique for evaluating a highly functional transformer material.
図6は従来のBHループトレーサの説明図である。
図6において、従来のBHループトレーサ01では、リング状の測定試料02に1次側の導線03と、2次側の導線04を巻きつけて、1次側に電流i(t)を供給した時に、2次側で発生する電流eを測定し、磁界H(t)と磁束密度B(t)を導出する。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional BH loop tracer.
In FIG. 6, in the conventional
(従来技術の問題点)
従来のBHループトレーサ01では、軟磁性材料の磁気特性を測定する場合、磁気回路を組めるように測定試料02の加工(材料をリング状や井桁状に整形し、コイル03,04を巻く等の作業)が必要であった。したがって、磁性材料評価を行うためには、リング形状や井桁形状を構成できるように、ある程度の量の試料が必要となり、材料によっては加工が大変だったり、コイル03,04を巻く作業が面倒で、磁気特性を測定するまでに大変な手間がかかる問題がある。よって、パワーエレクトロニクス用の新素材の磁気特性の解明までに時間がかかる問題があった。
(Problems of conventional technology)
In the conventional
本発明は、パワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁気特性の測定の手間を簡素化することを技術的課題とする。 An object of the present invention is to simplify the labor of measuring the magnetic properties of a magnetic material for power electronics.
前記技術的課題を解決するために、請求項1に記載の発明のパワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁気特性測定方法では、
中空の軸部の外周に電線が巻かれた磁界発生コイルに対して、前記磁界発生コイルの軸部の内部に、一対の中空の軸部に8の字状に電線が巻かれたピックアップコイルと磁界検出コイルとを挿入し、
ピックアップコイルの一方の軸部の内部に粉状の磁性材料を収容し、
特性が既知のイットリウム鉄ガーネットの球状試料を使用して予め磁化曲線が飽和する磁界と磁化との関係から、測定誤差を較正する較正データを作成し、
前記磁界発生コイルに交番電流を流した場合に、前記磁界検出コイルの検出結果から磁場の強度を導出すると共に、前記ピックアップコイルの検出結果を前記較正データで較正して磁化を導出し、
磁場の強度と磁化の周波数特性を導出する
ことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, the method for measuring the magnetic properties of a magnetic material for power electronics according to
A magnetic field generating coil in which an electric wire is wound around the outer circumference of a hollow shaft portion, and a pickup coil in which an electric wire is wound in a figure 8 shape on a pair of hollow shaft portions inside the shaft portion of the magnetic field generating coil. Insert the magnetic field detection coil and
A powdery magnetic material is housed inside one shaft of the pickup coil,
Using a spherical sample of yttrium iron garnet with known characteristics, we created calibration data to calibrate the measurement error from the relationship between the magnetic field and the magnetization where the magnetization curve is saturated in advance.
When an alternating current is passed through the magnetic field generating coil, the strength of the magnetic field is derived from the detection result of the magnetic field detection coil, and the detection result of the pickup coil is calibrated with the calibration data to derive the magnetization.
It is characterized by deriving the frequency characteristics of the strength of the magnetic field and the magnetization.
前記技術的課題を解決するために、請求項2に記載の発明のパワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁気特性測定装置は、
中空の軸部の外周に電線が巻かれた磁界発生コイルと、
前記磁界発生コイルの軸部の内部に挿入され、一対の中空の軸部に8の字状に電線が巻かれたピックアップコイルと、
前記磁界発生コイルの軸部の内部に挿入された磁界検出コイルと、
ピックアップコイルの一方の軸部の内部に収容され、内部に粉状の磁性材料が収容された容器と、
前記磁界発生コイルに交番電流を流した場合に、前記磁界検出コイルの検出結果から磁場の強度を導出すると共に、前記ピックアップコイルの検出結果から磁化を導出し、磁場の強度と磁化の周波数特性を導出する制御部であって、前記磁化を導出する場合に、特性が既知のイットリウム鉄ガーネットの球状試料を使用して予め磁化曲線が飽和する磁界と磁化との関係から作成されて、測定誤差を較正する較正データで較正する前記制御部と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, the magnetic property measuring device for a magnetic material for power electronics according to
A magnetic field generation coil in which an electric wire is wound around the outer circumference of a hollow shaft,
A pickup coil that is inserted inside the shaft portion of the magnetic field generation coil and has an electric wire wound in a figure eight shape around a pair of hollow shaft portions.
A magnetic field detection coil inserted inside the shaft of the magnetic field generation coil, and
A container that is housed inside one shaft of the pickup coil and contains a powdery magnetic material inside.
When an alternating current is passed through the magnetic field generating coil, the strength of the magnetic field is derived from the detection result of the magnetic field detection coil, and the magnetization is derived from the detection result of the pickup coil to obtain the strength of the magnetic field and the frequency characteristics of the magnetization. It is a control unit to derive, and when deriving the magnetization, it is created from the relationship between the magnetic field and the magnetism in which the magnetization curve is saturated in advance using a spherical sample of yttrium iron garnet with known characteristics, and the measurement error is calculated. The control unit that calibrates with the calibration data to be calibrated ,
It is characterized by being equipped with.
請求項1,2に記載の発明によれば、BHループトレーサを使用する場合に比べて、パワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁気特性の測定の手間を簡素化することができる。
According to the inventions of
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, an embodiment which is a specific example of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
In addition, in the explanation using the following drawings, the illustrations other than the members necessary for the explanation are omitted as appropriate for the sake of easy understanding.
図1は本発明の実施例1のパワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁性特性測定装置の説明図である。
本発明の実施例1のパワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁性特性測定装置1は、高周波電源装置2を有する。実施例1の高周波電源装置は、一例として出力1kW、周波数帯は、0〜1MHzのものを使用可能である。
高周波電源装置2には、変圧器(トランス、変成器)3の入力側が接続されている。実施例1では、トランス3により、インピーダンス整合を行っている。すなわち、トランス3により、入出力インピーダンスを合わせ、電力の反射を抑えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic property measuring device for a magnetic material for power electronics according to the first embodiment of the present invention.
The magnetic property measuring
The input side of the transformer (transformer, transformer) 3 is connected to the high-frequency
図2は実施例1のLC共振回路の説明図である。
トランス3の出力側には、LC共振回路4が接続されている。LC共振回路4には、磁界発生コイル6が直列に接続されている。
図2において、実施例1のLC共振回路4は、静電容量が固定の7個のコンデンサ4a〜4gと、静電容量が可変の可変コンデンサ4hとを有する。なお、実施例1では、一例として、コンデンサ4a〜4gは、それぞれ40[nF]のコンデンサを使用し、可変コンデンサ4hは、容量を0〜4[nF]の範囲で変化可能なコンデンサを使用可能である。
第1のコンデンサ4aの一端側には、第4スイッチSW4を介して磁界発生コイル6側の端子5Bに接続されている。第1のコンデンサ4aの他端側には、第7スイッチSW7を介して磁界発生コイル6側の端子5Bに接続されている。第1のコンデンサ4aの他端側には、第5スイッチSW5を介してトランス3側の端子5Aに接続されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the LC resonance circuit of the first embodiment.
An
In FIG. 2, the
One end side of the
第1のコンデンサ4aの一端側には第2のコンデンサ4bの一端側が接続されている。
第2のコンデンサ4bの他端側には、第3スイッチSW3を介してトランス3側の端子5Aに接続されている。
第2のコンデンサ4bの他端側には第3のコンデンサ4cの他端側が接続されている。
第3のコンデンサ4cの一端側には第4のコンデンサ4dの一端側が接続されている。
第4のコンデンサ4dの他端側には第5のコンデンサ4eの他端側が接続されている。
第5のコンデンサ4eの一端側には、第1スイッチSW1を介して磁界発生コイル6側の端子5Bに接続されている。第5のコンデンサ4eの一端側には、第6スイッチSW6を介してトランス3側の端子5Aに接続されている。第5のコンデンサ4eの一端側には、第6のコンデンサ4fの一端側が接続されている。
One end side of the
The other end side of the
The other end side of the
One end side of the
The other end side of the
One end side of the
第6のコンデンサ4fの他端側には、第7のコンデンサ4gの他端側が接続されている。第7のコンデンサ4gの一端側には、第2スイッチSW2を介してトランス3側の端子5Aに接続されている。
第7のコンデンサ4gの一端側には、可変コンデンサ4hの一端側が接続されている。可変コンデンサ4hの他端側は、磁界発生コイル6側の端子5Bに接続されている。
したがって、実施例1では各スイッチSW1〜SW7のオンオフを制御することで、LC共振回路4の静電容量Cを変化させることが可能である。一例として、共振周波数が100kHzの場合は、第1スイッチSW1〜第5スイッチSW5をオンにする等、共振周波数に応じて、共振するのに必要な静電容量Cを設定可能である。
The other end side of the
One end side of the
Therefore, in the first embodiment, it is possible to change the capacitance C of the
よって、実施例1のLC共振回路4は、静電容量を変化させることで、回路の共振周波数を変化可能な回路である。よって、静電容量をCとし、磁界発生コイル6のインダクタンスをLとし、共振周波数をfとした場合に、以下の式(1)に基づいて、目的の共振周波数fとなるように静電容量Cをスイッチのオンオフで変化させる。なお、スイッチSW1〜SW5の切替は手動でも可能であるし、制御信号に応じて自動で切り替える構成とすることも可能である。
C=1/(4π2f2L) …式(1)
なお、インダクタンスLは、磁界発生コイル6の巻数等に応じて予め設定された既知の値である。
Therefore, the
C = 1 / (4π 2 f 2 L) ... Equation (1)
The inductance L is a known value set in advance according to the number of turns of the magnetic
図3は磁界発生コイルとその内部に収容される部材の説明図である。
図1、図3において、磁界発生コイル6は、中空の軸部6aと、軸部6aの外周に巻かれた電線6bとを有する。軸部6aの内部には、磁界検出コイル7が収容されている。磁界検出コイル7は、軸部7aと、軸部7aの外周に巻かれた電線7bとを有する。なお、実施例1の磁界検出コイル7では、電線7bは、軸部7aの外周に対して1回巻に設定されている。
電線7bの両端には、磁界検出用の電圧計8が接続されている。
FIG. 3 is an explanatory view of a magnetic field generating coil and a member housed therein.
In FIGS. 1 and 3, the magnetic
A
磁界発生コイル6の軸部6aの内部には、ピックアップコイル11が収容されている。ピックアップコイル11は、一対の軸部11a,11bを有する。各軸部11a,11bは中空の円筒状に形成されている。2つの軸部11a,11bには、導線11cが巻かれている。図3において、実施例1のピックアップコイル11では、導線11cが、一方の軸部11aを1周巻いた後、他方の軸部11bを1周巻き、次に一方の軸部11aを1周巻く、…、と言った形で、導線11cは2つの軸部11a,11bに対して、8の字状に巻かれている。また、実施例1では、導線11cは、2つの軸部11a,11bそれぞれに対して25回巻き分巻かれている。
ピックアップコイル11の導線11cの両端には、磁化検出用の電圧計12が接続されている。
The
A
前記ピックアップコイル11の軸部11a,11bの一方には、容器13が収容される。容器13には、磁場および磁化の検出対象の測定試料14が収容されている。測定試料14は粉状の磁性材料が収容されている。
また、実施例1の磁性特性測定装置1は、制御装置の一例としてのパーソナルコンピュータ21が接続されている。パーソナルコンピュータ21は、コンピュータ本体21aと、表示器の一例としてのディスプレイ21bと、入力部材の一例としてのキーボード21cおよびマウス21dを有する。
The
Further, the magnetic
(制御部の説明)
図4は実施例1の制御部の機能ブロック図である。
実施例1の磁性特性測定装置1のパーソナルコンピュータ21の制御部Cは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースI/Oを有する。また、制御部Cは、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたROM:リードオンリーメモリを有する。また、制御部Cは、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM:ランダムアクセスメモリを有する。また、制御部Cは、ROM等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU:中央演算処理装置を有する。したがって、実施例1の制御部Cは、小型の情報処理装置、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されている。よって、制御部Cは、ROM等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
実施例1の制御部Cは、高周波電源装置2やLC共振回路4への制御信号を出力したり、キーボード21cやマウス21d等の入力部材や、電圧計8,12からの入力に応じて種々の機能を実現する。
実施例1の制御部Cは、次の機能(プログラムモジュール)を有している。
(Explanation of control unit)
FIG. 4 is a functional block diagram of the control unit of the first embodiment.
The control unit C of the
The control unit C of the first embodiment outputs control signals to the high-frequency
The control unit C of the first embodiment has the following functions (program modules).
高周波電源の制御手段C1は、高周波電源装置2を制御して、磁性特性測定装置1を構成する回路に高周波電源を供給する。
共振周波数の演算手段C2は、磁性特性測定装置1を構成する回路の共振周波数fを演算する。実施例1の共振周波数の演算手段C2は、式(1)に基づいて、共振周波数fを演算する。
The high-frequency power supply control means C1 controls the high-frequency
The resonance frequency calculation means C2 calculates the resonance frequency f of the circuit constituting the magnetic
印加磁界の誘導起電力検出手段C3は、磁界検出用の電圧計8の検出結果に基づいて、磁界検出コイル7で発生する誘導起電力VHを検出する。
印加磁界の演算手段C4は、磁界検出コイル7での誘導起電力VHから印加磁界Hを検出する。実施例1の印加磁界の演算手段C4は、電線7bの巻数をn、磁界検出コイル7の断面積をSとした場合に、以下の式(2)に基づいて印加磁界Hを演算する。
H=−(∫VHdt)/nS …式(2)
なお、実施例1では、積分は、デジタルオシロスコープの機能(積分器)を使用して積分を行った。
The induced electromotive force detecting means C3 of the applied magnetic field detects the induced electromotive force VH generated by the magnetic
The application magnetic field calculation means C4 detects the applied magnetic field H from the induced electromotive force V H in the magnetic field detection coil 7. The applied magnetic field calculation means C4 of the first embodiment calculates the applied magnetic field H based on the following equation (2) when the number of turns of the
H =-(∫V H dt) / nS ... Equation (2)
In Example 1, the integration was performed using the function (integrator) of the digital oscilloscope.
なお、デジタルオシロスコープを使用してサンプリングしたデータは、ドリフト等のDCオフセットを含むことがある。したがって、このまま積分して磁化や磁場とすると、磁化曲線が閉じない場合があり、磁化や磁場の導出ができないことがある。よって、実施例1では、dH/dtのカーブをデジタルオシロスコープで測定した後、1周期分積分してドリフト(定数)を導出し、導出されたドリフト値をキャンセルするように演算することで、ドリフトの影響をキャンセルしている。 The data sampled using a digital oscilloscope may include a DC offset such as drift. Therefore, if the magnetization or magnetic field is obtained by integrating as it is, the magnetization curve may not be closed, and the magnetization or magnetic field may not be derived. Therefore, in the first embodiment, after measuring the dH / dt curve with a digital oscilloscope, the drift (constant) is derived by integrating for one cycle, and the derived drift value is calculated to cancel the drift. The effect of is canceled.
外部磁界の誘導起電力検出手段C5は、磁化検出用の電圧計12の検出結果に基づいて、ピックアップコイル11において測定試料14の磁化Mで発生する誘導起電力VMを検出する。なお、実施例1では、導線11cが8の字に巻かれており、一方のピックアップコイル11a+11cで発生する誘導起電力に対して、他方のピックアップコイル11b+11cで発生する誘導起電力が、逆極性且つ絶対値が同一の電力となる。したがって、印加磁界Hによる誘導起電力は打ち消され、測定試料14の磁化で発生する誘導起電力VMのみが検出される。
Induced electromotive force detecting means C5 of the external magnetic field, on the basis of the
磁化の演算手段C6は、ピックアップコイル11での誘導起電力VMに基づいて、測定試料14の磁化Mを演算する。実施例1の磁化の演算手段C6は、真空の透磁率をμ0とし、導線11cの巻数をnとし、測定試料14の密度をρとし、測定試料14が測定される断面の断面積をSmとし、測定試料14の充填率(試料の粒子と空隙で決まる全体積に対する粒子の占める割合、体積分率:Volume ratio)をCとした場合に、以下の式(3)に基づいて、磁化Mを演算する。
M=(∫VMdt)/(μ0・n・ρ・Sm・C) …式(3)
Calculating means C6 magnetization, based on the induced electromotive force V M at the
M = (∫V M dt) / (μ0 · n · ρ · Sm · C) ... formula (3)
図5は保磁力と飽和磁化の説明図である。
保磁力の検出手段C7は、測定試料14の保磁力Hcを測定する。特定の共振周波数f(高周波電源の周波数)において、時間変化に伴って、図5に示すような印加磁界Hと磁化Mの関係が導出される。この時、磁化Mがゼロにおける磁場が、測定試料14の保磁力Hcであるため、保磁力の検出手段C7は、この保持力Hcを検出(測定)する。そして、保磁力の検出手段C7は、高周波電源の周波数を変える度に、変化していく保磁力Hcを検出していく。
FIG. 5 is an explanatory diagram of coercive force and saturation magnetization.
The coercive force detecting means C7 measures the coercive force Hc of the
飽和磁化の検出手段C8は、測定試料14の飽和磁化Msを測定する。飽和磁化Msは、図5のグラフにおいて印加磁界Hに対して磁化Mが飽和した値であり、飽和磁化の検出手段C8は、この飽和磁化Msを検出(測定する)。なお、飽和磁化の検出手段C8は、保磁力の検出手段C7と同様に、周波数を変える度に飽和磁化Msを検出していく。
The saturation magnetization detecting means C8 measures the saturation magnetization Ms of the
キャリブレーション手段C9は、測定試料14として、特性が既知の材料を使用して、測定値と既知の特性値とのキャリブレーション(較正)を行う。特性が既知の材料として、例えば、YIG(イットリウム鉄ガーネット、Yttrium Iron Garnet)の球状試料を使用することが可能である。そして、YIGの測定を行った時に、印加磁界Hと磁化Mの測定値と、YIGの既知の特性値とのずれを較正する較正データ(キャリブレーションデータ)を作成する。具体的には、YIG球の測定時に、磁化曲線が飽和する磁界(飽和磁場:Hs)がYIG球の磁化(Ms)と、Hs=μ・Ms/3の関係になることを利用して、磁性特性測定装置1の測定誤差を較正するキャリブレーションデータを作成する。なお、較正データは、印加磁界Hの演算や磁化Mの演算時に、較正パラメータとして使用する。
The calibration means C9 calibrates (calibrates) the measured value and the known characteristic value by using a material having known characteristics as the
前記構成を備えた実施例1の磁性特性測定装置1では、高周波電源装置2で電圧が印加されると磁界発生コイル6の内部に磁界が発生する。この磁界Hは、磁界発生コイル6の磁界検出コイル6で発生する誘導電力VHから導出される。また、発生した磁界Hは、ピックアップコイル11内の容器13に収容された測定試料14を磁化させる。測定試料14が磁化すると、磁化Mに応じて、ピックアップコイル11に誘導電圧VMが発生する。したがって、誘導電圧VMから、測定試料14の磁化Mが測定される。そして、印加磁界Hと磁化Mとの関係から、保磁力Hcや飽和磁化Msが導出される。
In the magnetic
ここで、パワーエレクトロニクスの分野では高機能なトランス用の材料が求められており、産業界では小電力用途から大電力用途まで幅広くそれぞれに最適な材料の探索が求められている。パワーエレクトロニクス用の磁性材料としては、いわゆる軟磁性体、すなわち、磁性体の中でも、比較的簡単に磁極が消えたり反転しやすいものが好適である。したがって、保磁力Hcは小さいほうが好ましい。また、飽和磁化Msは大きい方が、使用可能な磁化Mの範囲が広くなるため好ましい。すなわち、保磁力Hcと飽和磁化Msを評価することで、パワーエレクトロニクス用の磁性材料としての適性を測定、評価することが可能である。 Here, in the field of power electronics, materials for high-performance transformers are required, and in the industrial world, there is a demand for searching for the optimum materials for a wide range of applications from low power applications to high power applications. As the magnetic material for power electronics, a so-called soft magnetic material, that is, a magnetic material whose magnetic poles are easily erased or inverted is preferable. Therefore, it is preferable that the coercive force Hc is small. Further, the larger the saturation magnetization Ms, the wider the range of usable magnetization Ms, which is preferable. That is, by evaluating the coercive force Hc and the saturation magnetization Ms, it is possible to measure and evaluate the suitability as a magnetic material for power electronics.
また、高周波電源装置2で印加される電圧の周波数を変更しながら、保磁力Hcや飽和磁化Msを導出することで、測定試料14の磁化Mや保磁力Hc、飽和磁化Msの周波数特性を測定することが可能である。特に、実施例1では、高周波電源装置2を使用して100kHz以上の高周波における保磁力Hc等の周波数特性を測定することも可能である。すなわち、パワーエレクトロニクスにおいて、高周波環境でも好適に使用可能な磁性材料としての適性を測定、評価することが可能である。
したがって、小電力用途から大電力用途まで、使用環境が低周波から高周波までで、必要とされる保磁力Hcや飽和磁化Msに応じた材料の探索に資する。
Further, by deriving the coercive force Hc and the saturation magnetization Ms while changing the frequency of the voltage applied by the high frequency
Therefore, it contributes to the search for materials according to the required coercive force Hc and saturation magnetization Ms in the usage environment from low frequency to high frequency from low power application to high power application.
また、実施例1では、粉状の測定試料14で保磁力Hcや飽和磁化Msの測定が可能である。従来のBHループトレーサでは、磁気回路を組めるように試料形状をリング状や井桁状等に加工して導線を巻きつける必要があり、粉状の試料では測定が不可能であった。したがって、実施例1では、従来技術に比べて、材料の磁気特性の評価を容易に行うことができる。また、BHループトレーサでは、加工形状に応じた量の試料が必要になっていたが、実施例1では、BHループトレーサに比べて、少量の測定試料14で磁気特性の測定、評価が可能である。よって、従来に比べて、測定試料14の磁気特性の測定が容易になる。
Further, in Example 1, the coercive force Hc and the saturation magnetization Ms can be measured with the
さらに、BHループトレーサでは、測定されるものが、磁界Hと磁束密度Bであり、磁化Mは直接測定されない。したがって、従来のBHループトレーサでは、小さな磁気モーメントの試料については評価が困難であったのに対し、実施例1では、磁気モーメントが小さな試料でも直接磁化Mを測定して評価が可能となった。 Further, in the BH loop tracer, what is measured is the magnetic field H and the magnetic flux density B, and the magnetization M is not directly measured. Therefore, with the conventional BH loop tracer, it is difficult to evaluate a sample having a small magnetic moment, whereas in Example 1, it is possible to directly measure and evaluate the magnetization M even for a sample having a small magnetic moment. ..
また、実施例1では、ピックアップコイル11において、8の字コイル11cを使用することで、磁化Mに比例する成分のみを有効に検出できる。よって、8の字コイルではない通常のコイルを使用する場合に比べて、測定が用意になるとともに、測定精度の向上が期待できる。
さらに、実施例1では、LC共振回路4のスイッチSW1〜SW7を切り替えることで、可変コンデンサを実現し、共振回路を実現することが可能である。よって、長波から中波領域での交流磁場の印加が可能となる。
Further, in the first embodiment, by using the figure eight
Further, in the first embodiment, the variable capacitor can be realized and the resonance circuit can be realized by switching the switches SW1 to SW7 of the
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、巻数やコンデンサ4a〜4hの数等の具体的な数値は例示したものに限定されず、任意に変更可能である。
また、LC共振回路4も実施例に例示した構成に限定されず、共振周波数を調整、設定可能な任意の構成とすることが可能である。
さらに、測定試料14として、粉状の構成に限定されず、粒状、ブロック状等の任意の形状とすることも可能である。
Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It is possible.
For example, specific numerical values such as the number of turns and the number of
Further, the
Further, the
1…磁気特性測定装置、
6…磁界発生コイル、
6a…軸部、
6b…電線、
7…磁界検出コイル、
11…ピックアップコイル、
11a,11b…中空の軸部、
11c…電線、
13…容器、
14…磁性材料、
C…制御部、
H…磁場の強度、
M…磁化。
1 ... Magnetic property measuring device,
6 ... Magnetic field generation coil,
6a ... Shaft,
6b ... Electric wire,
7 ... Magnetic field detection coil,
11 ... Pickup coil,
11a, 11b ... Hollow shaft,
11c ... Electric wire,
13 ... Container,
14 ... Magnetic material,
C ... Control unit,
H ... Magnetic field strength,
M ... Magnetization.
Claims (2)
ピックアップコイルの一方の軸部の内部に粉状の磁性材料を収容し、
特性が既知のイットリウム鉄ガーネットの球状試料を使用して予め磁化曲線が飽和する磁界と磁化との関係から、測定誤差を較正する較正データを作成し、
前記磁界発生コイルに交番電流を流した場合に、前記磁界検出コイルの検出結果から磁場の強度を導出すると共に、前記ピックアップコイルの検出結果を前記較正データで較正して磁化を導出し、
磁場の強度と磁化の周波数特性を導出する
ことを特徴とするパワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁気特性測定方法。 A magnetic field generating coil in which an electric wire is wound around the outer circumference of a hollow shaft portion, and a pickup coil in which an electric wire is wound in a figure 8 shape on a pair of hollow shaft portions inside the shaft portion of the magnetic field generating coil. Insert the magnetic field detection coil and
A powdery magnetic material is housed inside one shaft of the pickup coil,
Using a spherical sample of yttrium iron garnet with known characteristics, we created calibration data to calibrate the measurement error from the relationship between the magnetic field and the magnetization where the magnetization curve is saturated in advance.
When an alternating current is passed through the magnetic field generating coil, the strength of the magnetic field is derived from the detection result of the magnetic field detection coil, and the detection result of the pickup coil is calibrated with the calibration data to derive the magnetization.
A method for measuring the magnetic properties of magnetic materials for power electronics, which is characterized by deriving the frequency characteristics of magnetic field strength and magnetization.
前記磁界発生コイルの軸部の内部に挿入され、一対の中空の軸部に8の字状に電線が巻かれたピックアップコイルと、
前記磁界発生コイルの軸部の内部に挿入された磁界検出コイルと、
ピックアップコイルの一方の軸部の内部に収容され、内部に粉状の磁性材料が収容された容器と、
前記磁界発生コイルに交番電流を流した場合に、前記磁界検出コイルの検出結果から磁場の強度を導出すると共に、前記ピックアップコイルの検出結果から磁化を導出し、磁場の強度と磁化の周波数特性を導出する制御部であって、前記磁化を導出する場合に、特性が既知のイットリウム鉄ガーネットの球状試料を使用して予め磁化曲線が飽和する磁界と磁化との関係から作成されて、測定誤差を較正する較正データで較正する前記制御部と、
を備えたことを特徴とするパワーエレクトロニクス用の磁性材料の磁気特性測定装置。 A magnetic field generation coil in which an electric wire is wound around the outer circumference of a hollow shaft,
A pickup coil that is inserted inside the shaft portion of the magnetic field generation coil and has an electric wire wound in a figure eight shape around a pair of hollow shaft portions.
A magnetic field detection coil inserted inside the shaft of the magnetic field generation coil, and
A container that is housed inside one shaft of the pickup coil and contains a powdery magnetic material inside.
When an alternating current is passed through the magnetic field generating coil, the strength of the magnetic field is derived from the detection result of the magnetic field detection coil, and the magnetization is derived from the detection result of the pickup coil to obtain the strength of the magnetic field and the frequency characteristics of the magnetization. It is a control unit to derive, and when deriving the magnetization, it is created from the relationship between the magnetic field and the magnetism in which the magnetization curve is saturated in advance using a spherical sample of yttrium iron garnet with known characteristics, and the measurement error is calculated. The control unit that calibrates with the calibration data to be calibrated ,
A magnetic property measuring device for magnetic materials for power electronics, which is characterized by being equipped with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017071248A JP6960655B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Magnetic property measurement method for magnetic materials and magnetic property measurement device for magnetic materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017071248A JP6960655B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Magnetic property measurement method for magnetic materials and magnetic property measurement device for magnetic materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018173331A JP2018173331A (en) | 2018-11-08 |
JP6960655B2 true JP6960655B2 (en) | 2021-11-05 |
Family
ID=64107375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017071248A Active JP6960655B2 (en) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | Magnetic property measurement method for magnetic materials and magnetic property measurement device for magnetic materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6960655B2 (en) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4465974A (en) * | 1980-03-03 | 1984-08-14 | Raytheon Company | Apparatus for measuring magnetic field characteristics of magnetic materials |
US4528506A (en) * | 1982-11-23 | 1985-07-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Ferromagnetic resonance probe liftoff suppression apparatus |
JPS6157871A (en) * | 1984-08-30 | 1986-03-24 | Sony Corp | Measuring instrument for magnetic permeability |
JPH0658344B2 (en) * | 1985-08-26 | 1994-08-03 | ティーディーケイ株式会社 | Magnetic powder erasure value measurement method and device |
JP3144871B2 (en) * | 1992-02-25 | 2001-03-12 | 凌和電子株式会社 | Permeability measuring device |
JPH10132790A (en) * | 1996-10-28 | 1998-05-22 | New Cosmos Electric Corp | Apparatus for measuring concentration of magnetic powder |
JPH11101863A (en) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Hitachi Metals Ltd | Method for measuring ac magnetic characteristics of sample to be measured |
US6538432B1 (en) * | 1999-06-18 | 2003-03-25 | Shb Instruments, Inc. | Hysteresis loop tracer with symmetric balance coil |
JP2017040602A (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | 国立大学法人信州大学 | Salinity density measurement device |
-
2017
- 2017-03-31 JP JP2017071248A patent/JP6960655B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018173331A (en) | 2018-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ercuta | Sensitive AC hysteresigraph of extended driving field capability | |
Yang et al. | A new compact fluxgate current sensor for AC and DC application | |
JP2016125863A (en) | Current detection device | |
Ripka et al. | Sensitivity and noise of wire-core transverse fluxgate | |
CN108459193A (en) | Alternating current measuring device | |
US7145321B2 (en) | Current sensor with magnetic toroid | |
CN108427085B (en) | A method of measurement magnetic material magnetization characteristic | |
Baguley et al. | A new technique for measuring ferrite core loss under DC bias conditions | |
JP6210193B2 (en) | Current detector | |
JP6024162B2 (en) | Current detector | |
JP6960655B2 (en) | Magnetic property measurement method for magnetic materials and magnetic property measurement device for magnetic materials | |
KR100724101B1 (en) | AC current sensor using air core | |
US20140055131A1 (en) | Magnetic field sensor | |
KR101352323B1 (en) | Method for measuring iron loss of magnetic cores | |
JP6119384B2 (en) | Current detector | |
JPH03221886A (en) | Method for measuring core loss | |
Xiaohua et al. | Improved performance Rogowski coils for power system | |
Zidi et al. | RMS-to-DC converter for GMI magnetic sensor | |
Hiergeist et al. | Characterization of Soft Magnetic Materials in AC Magnetic Fields by Digital Methods. | |
Keradec et al. | Accounting for resistivity and permittivity in high frequency permeability measurements: application to MnZn ferrites | |
Liu et al. | Core saturation detection and calibration of a current probe for fast transient currents | |
Djokic | Traceable calibrations of Rogowski coils at high AC currents | |
RU143663U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
Mandache et al. | A high frequency current transformer with improved low frequency current capability | |
RU2421748C2 (en) | Test method of products from magnetically soft materials |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201027 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210323 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210521 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210921 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6960655 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |