JPH02304383A - 鉄損試験器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁性材料の鉄損測定に用いる試験器に関する
。

〔従来の技術〕

磁性材料を交流磁界にて励磁すると、磁性材料内部には
磁束が生じ損失が発生する。この損失を磁束密度に対し
、単位重量当たりの値で表わしたのが鉄損である。鉄損
は磁性材料の重要な特性で、応用機器動作中の発生熱量
を示すことができる。

鉄損はＪＩＳ　　Ｃ２５５０に規格されたエプスタイン
試験器、ＪＥＭ　　１４３２に規格された単板試験器と
いった鉄損試験器によって測定される。

ＪＩＳ　Ｃ２５５０およびＪＥＭ　　１４３２には試験
条件として、磁性材料内部の磁束密度の時間変化が正弦
波となるよう、すなわち磁束正弦波条件を満たすように
、二次コイルあるいは第４図の単板試験器部分図におけ
るＢコイルの誘起電圧波形率を１．１１±１％以内とす
ることが望ましいとして規格している。

この、うな条件を満たすためには従来技術から明らかに
、二次コイルあるいはＢコイル誘起電圧と制御目標であ
る正弦波との偏差をフィードバックすることによって目
的を達成することが考えられる。具体的には、有限個の
波形瞬時値データを順次用いて周期波形を出力する任意
波形発生器と、パワーアンプにて１を源を構成し、初期
波形瞬時値データをＯとして、鉄損試験器を動作させ、
磁束正弦波条件を満たしたときの二次コイルあるいはＢ
コイル誘起電圧を仮定し、測定した誘起電圧との偏差を
フィードバック係数をかけて各波形瞬時値データへフィ
ードバックすることを繰り返すことによって磁束正弦波
条件を満たす方法があった。

第３図は、この従来技術を単板試験器に通用した例であ
る０図中１は試料、２はＨコイルベア、３はＢコイル、
４は励磁コイル、５は空隙補償コイル、６は任意波形発
生器、７はパワーアンプ、８は電流制御抵抗、９は前段
アンプ、工０は電圧計、１１はＢ積分器、１２はＨ演算
増幅器、１３は電力針、１４は測定条件入力装置、１７
は波形側′４′ｎ装置である。波形制御装置１７は、Ｂ
コイル誘起電圧をＡ／Ｄ変換によって取り込み、瞬時値
波形データから偏差にフィードバック係数をかけた値を
引き任意波形発生器６へ新たな波形データをセットする
。

従来の制御を鉄損測定装置に適用した場合、制御対象が
ヒステリシス特性を存するため、制御量に対して制御対
象の変化が非線形となり、特に磁束密度が飽和磁束密度
に近い領域では、制御の収束が困難になってくる。磁束
密度が飽和磁束密度に近い領域では、鉄損により試料自
体が発熱し、温度上昇による測定誤差が生じるため、で
きるだけ速やかに測定する必要があるが、従来の制御を
応用した場合この目的にはそぐわない。

〔発明が解決しようとする課題〕

任意波形発生器の出力である励磁信号と磁束密度の関係
は、ヒステリシスを持つ非線形の曲線で表わされる。つ
まり励磁信号の変化に対して磁束密度の変化は一律では
ない。しかし、上記従来技術ではこのことが考慮されて
おらず、磁束正弦条件を満たした際のＢコイル誘起電圧
と測定したＢコイル誘起電圧との偏差に同一のフィード
バック係数をかけてフィードバックするため、フィード
バックの量が過大な部分と過少の部分ができてしまい、
収束範囲におさまるまで長時間を要し、鉄損の迅速な把
握に対し障害となっていた。また鉄損は温度依存性をも
つ。

このため鉄損の磁束密度依存性を測定するように同一試
料について測定回数が多い場合、試料内部、に発生する
熱で誤差が生じる。特に高磁束密度での測定は、鉄損値
大きいため試料の発熱が大きくなる。このため、正確な
鉄損の磁束密度依存性を測定するのに十分な測定間隔を
もって試験器を運用しなければならず、操作性が悪かっ
た。鉄損の磁束密度依存性を連続的に測定した場合と十
分な測定間隔をもって測定した場合では、絶対値で最大
５％程度差が生じていた。

本発明の目的は、短時間で磁束正弦波条件を実現可能な
鉄損試験器を提供し、試Ｍ器の連Ｖｔ運用を可能とする
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、任意波形発生器とパワーアンプにて電源を
構成した鉄損試験器において、第一・階段として磁束正
弦波条件を満たす場合の二次コイルあるいはＢコイル誘
起電圧波高値を示すような正弦波を任意波形発生器初期
データとして単板試験器を動作させ、励磁１６号と二次
コイルあるいはＢコイル誘起電圧のヒステリシス曲線を
求め、これから磁束正弦波条件を満たすときの励磁信号
を予想し、新たに任意波形発生器の初期データとし第二
階段として二次コイルあるいはＢコイル誘起電圧の、磁
束正弦波条件を満たしたときの仮定値と測定値の偏差を
任意波形発生器瞬時値データへフィードバックすること
によって達成される。

〔作用〕

第一階段にて励磁信号を正弦波として求めた励磁信号−
磁束密度ヒステリシス曲線は磁束正弦波条件を満たした
場合の曲線と、形状が異なる。しかし、このように実測
によって求めたヒステリシス曲線から励磁信号を予想す
ることで初期値を、収束値に近く求めることが可能とな
った。

このため第二階段にて偏差をフィードバックする繰返し
回数は極端に減少する。つまり測定する資料が持ってい
る、磁界と磁束密度のヒステリシス特性を上記方法で近
似しながら測定変数（励磁信号）にフィードバックする
ために、確実に速（収束する。

〔発明の実施例〕

図面に基づき本発明を単板試験器に適用した実施例を説
明する。第１図は実施例の構成図である。

試料１．Ｈコイルペア２の外周にＢコイル３が巻かれ、
さらにその外周に励磁コイル４が巻かれて磁気回路を構
成している。

空隙補償コイル５は、試料１とＢコイル３の間に存在す
る空隙の鉄損測定値への影響を低減するためのコイルで
ある。任意波形発生器６及びパワーアンプ７にて電源を
構成し、電流制御抵抗８を経て励磁コイル４に励磁電流
を通じ試料１を励磁する。磁束密度は前段アンプ９に電
圧計１０を接続し、その読みから算出する。鉄損はＢ積
分器１１およびＨ演算増幅器１２に電力計１３を接続し
、その読みから算出する。測定条件入力装置１４から人
力される測定条件を用いて波高値制御装置１５にてパワ
ーアンプ７の増幅率を調整し、Ｂコイル誘起電圧波高値
を調整する。初期波形計算機１６は任意波形発生器６及
び前段アンプ９の出力値から励磁波形−Ｂコイル出力の
ヒステリシス曲線を求め、磁束正弦波条件を満たす励磁
信号波形データを算出する。波形制御装置１７は、測定
条件入力装置１４にて入力された測定条件より仮定され
る磁束正弦波条件を満たす場合のＢコイル出力と測定値
の偏差を任意波形発生器の各瞬時値データに加えるフィ
ードバックを行う、波形率測定装置１８にて波形率を測
定し、１．１１±０．１％となったときの電圧計１０．
電力計１３の読みから磁束密度及び鉄損値を算出する。

本発明の実施例にて磁束正弦波条件は次の動作で達成さ
れる。任意波形発生器６はメモリに数値の波形が書き込
み可能な構成で、メモリの読み出し番地を切り換えるこ
とで出力波形を切換え可能であり、まずあらかじめ入力
されている正弦波を励磁信号として採用し、出力する。

磁束正弦波条件が満たされる際のＢコイル誘起電圧は、
測定条件入力装置にて入力される周波数、試料１の形状
にて定まる波高値をもつ正弦波である。

波高値制御装置１５は例えば実際の波高値との偏差に応
じた電圧を出力する装置である。パワーアンプの増幅率
を決定する抵抗にはＣｄＳフォトカブラを用いる。Ｃｄ
Ｓフォトカプラは発光ダイオードに印加する電圧のに応
じて抵抗値が変化し、波高値制御装置１５出力にてパワ
ーアンプの増幅度が調整できる。このフィードバックに
てＢコイル誘起電圧波高値を磁束正弦波条件を満たす場
合の波高値に合わせることができる。初期波形計算機１
６は励磁信号とＢコイル出力をデータとしてとり込みメ
モリ中にヒステリシス曲線のテーブルを作り、磁束正弦
波条件を満たした際のＢコイル誘起電圧を仮定値とテー
ブルを対応させ、−次近似にて励磁信号瞬時値データを
算出する。これを任意波形発生器にセットする。更に波
形制御装置１７にて１３コイル誘起電圧の仮定値と測定
値の偏差を逐次任意波形発生器データから引いていくこ
とで磁束正弦波条件を達成することができる。

従来技術では１つの条件に対し２〜３分の時間を要した
が本実施例では数秒で磁束正弦波条件が達成でき磁性材
料鉄損の把握の迅速化に極めて有効な例となった。また
鉄損の磁束密度依存性を、本実施例を連続的に運用した
場合の測定値と十分な間隔をもって運用した場合の測定
値の差は０．５％程で、操作性よく、高精度の測定が可
能となった。

第２図は本発明の他の実施例である。第１図の実施例で
は波形率が１．１１±０．１％であることを目視でｌｌ
１１ｇ！、シた後、電圧計１０、電力計１３を読んで磁
束密度依存性を算出したが、波形率測定値を１．１１と
比較し、１．１１±０．１％であるとき磁束密度、鉄損
値を算出して表示する磁束密度、鉄損直読装置１９を設
けた。これによって測定値の読みとりミスを減少できる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば磁束密度をきわめて短時間に満たすこと
が可能であり、鉄損の測定時間の短縮に効果がある。し
たがって鉄損の磁束密度依存性を連続的に測定しても誤
差が少なく操作性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は本発明の他の
実施例の構成図、第３図は従来技術の構成図、第４図は
単板試験器の原理図である。 １・・・・・・・・・試料、３・・・・・・・・・Ｂコ
イル、６・旧旧・・任意波形発生器、１７・・・・・・
・・・波形制御装置。 第＋ｖＡ 第２図 第３Ｒ 第４ Ｊ５厳求ビ崖−８１４畝綜５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意波形発生器及びパワーアンプにて電源を構成
   する鉄損試験器において、励磁信号とＢコイル誘起電圧
   のヒステリシス曲線をテーブルとし保持し、このヒステ
   リシス曲線テーブルから励磁信号を算出する装置を設け
   、算出した励磁信号を遂次任意波形発生器に記録する制
   御ループを構成して鉄損測定を行うことを特徴とした鉄
   損試験器。