JPH03115876A

JPH03115876A - 鉄損測定装置

Info

Publication number: JPH03115876A
Application number: JP10892790A
Authority: JP
Inventors: Tadamasa Nakamura; 中村　忠正
Original assignee: Shibaura Engineering Works Co Ltd
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1991-05-16
Also published as: JPH0474677B2

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】本発明は、磁性材料の鉄損測定装置に関するものである
。

従来から行われている磁性材料の鉄損測定装置の一つに
、第１図に示すような磁気センサ１を使用する装置があ
る。この磁気センサ１は、断面がほぼコの字形の鉄心２
に、−次コイル＜Ｓ＋磁ココイル３及び二次コイル（出
カニ次電圧コイル）４を巻いて構成され、−次コイル３
は交流電源５及び増幅器６を介して電力計７に接続され
、二次コイル４は増幅器８を介して電力計７に接続され
ている。いま、磁性材料９の表面に磁気センサ１の、鉄
心２の開口端２ａ、２ｂを接触させて、交流電源５によ
り、−次コイル３を励磁すると、磁束は鉄心２から磁性
材料９の中を、矢印で示すように流れ、再び鉄心２に戻
る磁路を形成し、この磁束により二次コイル４には電圧
が誘起される。この電圧を増幅器８で増幅して、出カニ
次電圧として電力計７に出力する。電力計７では、二次
コイル４からの出カニ次電圧と、−次コイル３の励磁電
流を入力して、これ等を乗算して磁性材料９と鉄ＩＣ・
２の鉄損を表示する。この場合、鉄心２の鉄損を、磁性
材料９の鉄損に比べて十分に小さくしておけば、電力計
７に表示された鉄損は、はぼ磁性材料９の鉄損と考えて
よい。

しかし、この場合、磁性材料９の表面に凹凸があると、
磁気センサ１の鉄心２の開口端２ａ、２ｂを磁性材料９
の表面に接触させた場合、磁気センサ１の鉄心２の端面
２ａ、２ｂと、磁性材料９の接触面の間に空隙を生じ、
磁気抵抗が増加するので磁束が湊洩し、磁性材料９内を
流れる磁束の磁束密度が減少する。−実験例によると、
０．０１ｒＰｎの空隙があると、磁性材料９内の磁束密
度は約２．１％減少する。一般に、鉄損は磁束密度のほ
ぼ２乗に比例するから、漏れ磁束は鉄損の測定精度に大
きな影響を及ぼす。従って、前記の従来の鉄損測定装置
では、磁性材料９と磁気センサ１の鉄心２の端面２ａ、
２ｂの間に空隙が生ずると、漏れ磁束のために鉄損の測
定精度が低下し、磁性材料９の鉄損測定に大きな誤差を
生ずるという欠点があった。

また、一般に、磁性材料に作用する応力と鉄損の間には
密接な関係があり、横軸に引張応力及び圧縮応力を、纒
軸に鉄損を取り、磁性材料に作用する応力と鉄損の関係
を示すと第２図のようになる。即ち、磁性材料に圧縮応
力が作用する時は、圧縮応力と鉄損はほぼ直線関係にあ
るので、この関係を利用し、圧縮応力の作用している磁
性材料の鉄損を測定すれば、高精度でその圧縮応力を求
めることができる。いま、第２図において、磁性材料に
圧縮応力が作用していない時の鉄損を一〇圧縮応力σの
作用した時の鉄損をＷｉとすると、圧縮応力σは（Ｗｉ
−Ｗｏ）に比例する。従って、比例常数をαとすると、
磁性材料に作用する圧縮応力σは、 σ＝α　（Ｗｉ−Ｗｏ）　　　　・・・・・・　（１）
から求めることができる。ここに、比例常数αは、磁束
量、磁性材料の種類、鉄損測定に使用した磁気センサの
種類等によって決まるものである。

従って、磁性材料に圧縮応力が作用していない時の鉄損
ＷＯと、圧縮応力が作用している時の鉄損Ｗｉを測定す
れば、前記の（１）式から、その磁性材料に作用してい
る圧縮応力σを求めることができる。しかし、第１図に
示すような従来の鉄損測定装置では、磁性材料９と磁気
センサ１の鉄心２の端面２ａ、２ｂとの間に空隙がある
と、前記のような理由により、鉄損測定精度が低下し、
磁性材料９に作用する圧縮応力の測定にも大きな誤差を
生ずるという欠点があった。

本発明は、前記の欠点を除去するなめになされたもので
、磁気センサと磁性材ｔ１の接触面の間に空隙があって
も、高精度で鉄損を測定することができる鉄損測定装置
を提供することを目的とするものである。

以下、本発明の一実施例を図面について説明する。

第３図は本発明の鉄損測定装置の一実施例の説明図、第
４図は本発明の鉄損測定装置の他の実施例の説明図であ
る。

なお、第１図、第３図、第４図において、同一番号は同
一部材を示す。

第３図において、鉄損測定装置１０は、交流な源５と、
電力計７と、磁気センサ１２と、増幅器１８より構成さ
れている。

磁気センサ１２は、内側鉄心１３と、この内側鉄心１３
の背部に巻かれた電圧コイル１４及びその脚部に巻かれ
た検出コイル１５と、内側鉄心１３を覆うように、その
外側に設けられた断面がほぼコの字形の外側鉄心１６と
、この外側鉄心１６に巻かれた励磁コイル１７とから構
成されている。内側鉄心１３は、断面がほぼコの字形の
形状を有し、電圧コイル１４と検出コイル１５の間に各
脚部からそれぞれ内部に向けて突起１３−．１３”が設
けられ、この突起１３−１３＃の間には、磁気抵抗を調
整するための空隙が設けられている。そして電圧コイル
１４を交流な源５と、電力計７の電圧端子に接続し、検
出コイル１５を演算増幅器１８（以下、増幅器１８と略
記する。）の入力側に持続し、また、励磁コイル１７の
一端を電流計２０を介して電力計７の電流端子に接続す
る。

励磁コイル１７の他端は、増幅器１８の出力側の一端に
、増幅器１８の出力側の他端は電力計７の電流端子に接
続する。電圧コイル１４には、電圧コイル１４の電圧を
測定する電圧計１９が並列に接続されている。

今、磁気センサ１２を磁性材料９の表面に配置して、電
圧コイル１４を交流な源５により、一定電圧で励磁する
と、磁束は内側鉄心１３内を矢印の方向に流れ、一部分
は突起１３゛から空隙を介して突起１３″を通り元に戻
る第１内側磁路Ａを形成し、他部分は内（１１鉄心１３
の一方の脚部から磁性材料９の中を、矢印の方向に流れ
、内側鉄心１３の他方の脚部に戻る第２内側磁路Ｂを形
成する。この第２内側磁路Ｂを流れる磁束により、検出
コイル１５に電圧が誘起される。この検出コイル１５に
誘起された電圧を、増幅器１８で増幅して、電力計７及
び電流計２０を介して、この検出コイル１５に誘起され
た電圧を打消す方向に励磁コイル１７に印加すると、励
磁コイル１７に電流が流れ、磁束は外部鉄心１６から磁
性材料９の中を流れ、その磁束の一部分は、矢印で示す
ように、内側鉄心１３の一方の脚部から入り、内側鉄心
１３の中を流れ、内側鉄心１３の他方の脚部から出て、
再び磁性材料９の中を流れて、外側鉄心１Ｇに戻る外側
磁路Ｃを形成する。この場合、増幅器１８の増幅率を極
めて大きくしておき、外側鉄心１６から、内側鉄心１３
に分流した磁束で、電圧コイル１４の励磁により発生し
、内側鉄心１３内を流れる磁束を打消させ、検出コイル
１５部の磁束が殆んど零になるようにすると、内側鉄心
１３の各脚部の起磁力は殆んど零となり、内側鉄心１３
の各脚部の突起１３’　、　１３”の近傍の２点Ｘ−Ｙ
間の起磁力と、内側鉄心１３の各脚部の端面と対向する
磁性材料９内の２点Ｕ−Ｖ間の起磁力が等しくなる。従
って、この時の電圧コイル１４の電圧と、励磁コイル１
７の電流を電力計７に入力して乗算すれば、その乗算結
果は　磁性材料９のＵ−Ｖ間の鉄損となる。このように
、内側鉄心１３の各脚部の磁束を殆ど零にすれば、内側
鉄心１３の端面と、磁性材料９の間の空隙の大小に関係
なく、常に高精度で磁性材料９の鉄損を測定することが
できる。

また、第４図は、本発明の他の実施ρ１である鉄損測定
装置１０゛を示したもので、この鉄損測定装置１０゛は
、第３図の鉄損測定装置１０の磁気センサ１２の代わり
に、磁気センサ２１を用いた外は第３図と全く同じであ
る。磁気センサ２１は、断面がほぼコの字形の内側鉄心
２２と、この内側鉄心２２の背部に巻かれた電圧コイル
１４及びその脚部に巻かれた検出コイル１５と、内側鉄
心２２を覆うように、その外側に設けられた断面がほぼ
コの字形の外側鉄心１６と、この外側鉄心１６に巻かれ
た励磁コイル１７とから構成されている。従って、磁気
センサ２１を磁性材料９の表面に配置し、電圧コイル１
４を交流電源５により、一定電圧で励磁すると、磁束は
内側鉄心２２から磁性材料９の中を矢印の方向に流れ、
再び内側鉄心２２に戻る内側磁路りを形成し、検出コイ
ル１５に電圧が誘起される。この検出コイル１５に誘起
された電圧を、増幅器１８で増幅して、電力計７及び電
流計２０を介して、この検出コイル１５に誘起された電
圧を打消す方向に励磁コイル１７に印加すると、励磁コ
イル１７に電流が流れ、磁束は外側鉄心１６から磁性材
料９の巾を流れ、その磁束の一部分は矢印で示すように
、内側鉄心２２の一方の脚部から入り、内側鉄心２２の
中を流れ、内側鉄心２２の他方の脚部から出て、再び磁
性材料９の中を流れて外ｆ１１鉄心１６に戻る外＠磁路
Ｅを形成する。

この場合、増幅器１８の増幅率を極めて大きくしておき
、内ｌ！！鉄心２２に分流した磁束で、電圧コイル１４
の励磁により発生し、内側鉄心２２内を流れる磁束を打
消させ、検出コイル１５部の磁束が殆んど零になるよう
にすると、内側鉄心２２の各脚部の検出コイル１５と電
圧コイル１４間の２点Ｘ”−Ｙ−間の起磁力と、内側鉄
心２２の各脚部の端面と対向する磁性材料９内の２点Ｕ
−Ｖ間の起磁力が等しくなる。従って、この時の電圧コ
イル１４の電圧と、励磁コイル１７の電流を電力計７に
入力して乗算すれば、その乗算結果は、磁性材料９のＵ
−Ｖ間の鉄損となり、第３図の場合と同様に、磁性材ｊ
ｌ　９の鉄損を、内側鉄心２２の端面と、磁性材料９の
間の空隙の大小にｒ！Ａ係なく、常に高精度で測定する
ことができる。

また、前記の鉄損測定装置を利用することにより、磁性
材料９の表面と、磁気センサの内側鉄心の端面の間に空
隙があっても、その空隙の大小に関係なく、常に高精度
で磁性材料９に作用する応力を前記の（１）式より求め
ることができる。尚、前記各実施例の検出コイル１５の
かわりに、ホール素子等のセンサを使用してもよいこと
は自明である。　以上のように、本発明の鉄損測定装置
は、磁性材料の表面と磁気センサの内（ＰＩｅ心の端面
の間に空隙があっても、その空隙の大小に関係なく、高
精度で磁性材料の鉄損を測定することができる。

従って、前記の（１）式より空隙により測定誤差を生ず
ることなく、常に高精度で磁性材料の応力を求めろこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の鉄損測定装置の説明図、第２図は磁性材
料に作用する応力と鉄損の関係を示す特性曲線図、第３
図は本発明の鉄損測定装置の一実施例の説明図、第４図
は本発明の鉄損測定装置の他の実施例の説明図である。５・・・交流電源、７・・・電力計、９・・・磁性材料
、１０、１０°・・・鉄損測定装置、１２．２１・・・
磁気センサ、１３．２２・・・内側鉄心、１３°、１３
”・・・突起、１４・・・電圧コイル、１５・・・検出
コイル、１６・・・外側鉄心、１７・・・励磁コイル、
１８・・・増幅器、１９・・・電圧計、２０・・・電流
計。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

断面略コの字形で背部に電圧コイルを脚部に検出コイル
を巻装した内側鉄心と、断面略コの字形で開口端を前記
内側鉄心の開口端と同一平面同一方向に設け、背部に励
磁コイルを巻装した外側鉄心とからなる磁気センサと；
前記電圧コイルを励磁する交流電源と；入力側が前記検
出コイルに、出力側の一端が電力計の電流端子に、他端
が励磁コイルの一端に接続された増幅器と；前記電圧コ
イルは電圧端子に、励磁コイルの一端と増幅器の一端は
電流端子に接続された電力計とからなることを特徴とす
る鉄損測定装置。