TWI728474B - 電氣機器內之鐵心的激磁系統、電氣機器內之鐵心的激磁方法、程式及逆變器電源的調變動作設定裝置 - Google Patents

電氣機器內之鐵心的激磁系統、電氣機器內之鐵心的激磁方法、程式及逆變器電源的調變動作設定裝置 Download PDF

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Abstract

減低使用逆變器電源來激磁之鐵心的鐵損。逆變器電源的調變動作設定裝置控制次迴路(minor loop)中之磁場強度的最大值及最小值，以使系統整體的損失(鐵損、銅損、及開關損失)小於以(不含諧波的)目標波形來讓該電氣機器動作時之系統整體的損失。

Description

電氣機器內之鐵心的激磁系統、電氣機器內之鐵心的激磁方法、程式及逆變器電源的調變動作設定裝置 發明領域
本發明是關於電氣機器內之鐵心的激磁系統、電氣機器內之鐵心的激磁方法、程式及逆變器電源的調變動作設定裝置。
本案基於2018年9月21日於日本申請之專利特願2018-177724號主張優先權，並援用其內容至此。
發明背景
例如，使用逆變器(inverter)電源作為驅動電車、混合動力車、家電製品等的馬達之電源裝置。又，使用電抗器(reactor)來作為逆變器電源的濾波電路。逆變器電源是使用具有複數個開關元件的開關電路來構成。藉由開關元件進行開關動作等，從逆變器電源輸出的激磁電流的時間波形會成為在基本波上重疊有諧波的波形。因此，有招致該 電氣機器(鐵心)的溫度上升、該電氣機器的效率降低的疑慮。
於是，專利文獻1揭示了一種電抗鐵心，其可使藉由包含諧波成分的波形來激磁時之鐵損相對於以正弦波單獨來激磁時之鐵損的比小於1.15。
又，專利文獻2揭示了將與以PWM逆變器驅動三相馬達時之激磁電流的諧波成分同振幅且反相的電流，重疊於該激磁電流，藉此可將鐵損減低至以正弦波電流來驅動三相馬達時的1.05倍。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平9-45534號公報
[專利文獻2]日本專利特許第4995518號公報
發明概要
然而，專利文獻1所記載的技術中，容許藉由包含諧波成分的波形來激磁時的鐵損變得比以正弦波單獨激磁時的鐵損還大。又，專利文獻2所記載的手法相較於以正弦波電流來驅動三相馬達時，鐵損增加。
本發明有鑑於如以上之問題點而作成，以減低使用逆變器電源來激磁之鐵心的鐵損為目的。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁系統具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置具有作為設定機構的功能，前述設定機構是根據顯示前述鐵心的磁通密度與磁場強度之關係的磁滯迴路(hysteresis loop)的次迴路(minor loop)中，前述磁場強度的最大值與最小值的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述磁場強度的最大值與最小值的關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁系統具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置是根據封閉區域的面積的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述封閉區域是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路所作的封閉區域， 前述關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁系統具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下的關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以 排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁系統具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下的關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減少的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁 前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁方法是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法具有設定步驟，前述設定步驟是根據顯示前述鐵心的磁通密度與磁場強度之關係的磁滯迴路的次迴路中，前述磁場強度的最大值與最小值的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述磁場強度的最大值與最小值的關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁方法是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法根據封閉區域的面積的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述封閉區域是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路 的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路所作的封閉區域，前述關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁方法是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法具有設定步驟，前述設定步驟是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵 心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
本發明之電氣機器內之鐵心的激磁方法是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法具有設定步驟，前述設定步驟是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減少的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵 心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
本發明之程式之特徵在於使電腦作為前述電氣機器內之鐵心的激磁系統的各機構來工作。
本發明之逆變器電源的調變動作設定裝置是為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據顯示前述鐵心的磁通密度與磁場強度之關係的磁滯迴路的次迴路中，前述磁場強度的最大值與最小值的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述磁場強度的最大值與最小值的關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
本發明之逆變器電源的調變動作設定裝置是為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據封閉區域的面積的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述封閉區域是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與 前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路所作的封閉區域，前述關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
本發明之逆變器電源的調變動作設定裝置是為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁 前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
本發明之逆變器電源的調變動作設定裝置是為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減少的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以 排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
根據本發明，可減低使用逆變器電源來激磁之鐵心的鐵損。
101a、101b:基本波
102:載波
103:輸出電壓
401、402:磁通密度的時間波形
501、502:箭頭線
1001、1002:時間波形
1101、1102、1103:圖形
1410:電氣機器
1420:PWM逆變器
1430:調變動作設定裝置
1431:調變資訊記憶部
1432:磁滯區域判定部
1433:PWM訊號生成部
B:磁通密度
db:單位時間之磁通密度的變化量
E0:基本波的振幅
Ec:逆變器載波(及逆變器輸出電壓)的振幅
H:磁場強度
Hdb:微小面積
HL:磁滯迴路
Hmax:磁場強度的最大值
Hmin:磁場強度的最小值
A~I:區域、時刻
M、MA、MB:次迴路
M1~M9:點
m:調變率
S1~S4:面積
S1501至S1509:步驟
W:鐵損
圖1是說明PWM逆變器之動作的一例的圖。
圖2是顯示以正弦波來激磁時的鐵心的磁滯迴路、與以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路之第1例的圖。
圖3是將圖2所示之2個磁滯迴路重合來顯示的圖。
圖4是顯示得到圖2所示之磁滯迴路時之磁通密度的時間波形的圖。
圖5是顯示以正弦波來激磁時的鐵心的磁滯迴路、與以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路之第2例的圖。
圖6是將圖5所示之2個磁滯迴路重合來顯示的圖。
圖7是將圖6的區域A(及I)、B、C的部分擴大來顯示的圖。
圖8是將圖6的區域D、E、F的部分擴大來顯示的圖。
圖9是將圖6的區域G、H的部分擴大來顯示的圖。
圖10是顯示得到圖5所示之磁滯迴路時之磁通密度的時間波形的圖。
圖11是顯示圖2、5~9所示之磁滯迴路中之微小面積HdB的累計值的時間變化的圖。
圖12是顯示構成鐵心之軟磁性體板(電磁鋼板)的相對導磁率與磁場強度的關係之一例的圖。
圖13是顯示載波頻率及調變率與鐵損比例的關係之一例的圖。
圖14是顯示電氣機器內的鐵心的激磁系統的構成之一例的圖。
圖15是說明電氣機器內的鐵心的激磁系統的動作之一例的流程圖。
較佳實施例之詳細說明 [用以實施發明的形態]
以下，一邊參照圖式一邊說明本發明之一實施形態。
<PWM逆變器的概要>
本實施形態中，舉出激磁電氣機器的鐵心的逆變器電源是以PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬度調變)方式來控制的情況進行說明。如此之逆變器稱呼為PWM逆變器。因此，首先說明PWM逆變器的概要。
圖1是說明PWM逆變器之動作的一例的圖。圖1顯示基本波、載波(carrier wave)、及輸出電壓的時間波形。在圖1中，於上段顯示基本波及載波的波形，於下段顯示輸出電壓的波形。又，於圖1中，令基本波101a、101b的振幅為E0，令載波102(及輸出電壓103)的振幅為Ec。基本 波101a、101b的振幅E0對應至施加於電氣機器之電壓的峰值，載波102的振幅Ec對應至逆變器的輸出電壓的峰值。
如圖1所示，因應載波102及基本波101a、101b的大小關係，PWM逆變器的輸出電壓103成為值是Ec或0(零)的脈衝訊號。在此，PWM逆變器的調變率m是以E0÷Ec來表示。另，PWM逆變器的動作方式不限定於圖1所示的方式，亦可設為多位準調變方式等周知的其他方式。
<見解>
接下來，針對本發明人所得到的見解進行說明。
鐵心的鐵損W[W/kg]是從磁場強度H[A/m]與鐵心內產生的磁通密度B[T]之由磁滯迴路(hysteresis loop)包圍的面積來求得。具體來說，鐵心的鐵損W是如以下的式(1)來求得。
Figure 108134048-A0305-02-0016-1
在此，ρ為密度[kg/m3]，f為激磁頻率[Hz]，V為鐵心的體積[m3]。
本發明人著眼於若可減低磁滯迴路的面積，即可減低鐵損。為了減低磁滯迴路的面積，不改變磁通密度B的大小而減低磁場強度H即可。
首先，本發明人對於同一個鐵心，調查了以時間波形為不包含諧波的正弦波之激磁訊號來激磁時、及以時間波 形為諧波重疊於該正弦波的波形之激磁訊號來激磁時各自的磁滯迴路。將其結果顯示於圖2及圖3。另，以下的說明中，因應需要而將時間波形不包含諧波的正弦波稱為正弦波，且因應需要而將時間波形為諧波重疊於正弦波的波形稱為諧波。
圖2是顯示以正弦波來激磁時的鐵心的磁滯迴路(圖2(a))、及以諧波來激磁時的磁滯迴路(圖2(b))之一例的圖。圖3是將圖2(a)所示之以正弦波來激磁時的鐵心的磁滯迴路、及圖2(b)所示之以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路重合來顯示的圖。圖3(a)顯示磁滯迴路整體，圖3(b)將圖3(a)之一部分擴大來顯示。以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路具有如圖3(b)所示地以短周期來振動的次迴路(minor loop)。在此，以諧波來激磁時的磁滯迴路中之次迴路是將下述範圍作為一個次迴路，即：磁場強度H朝增大的方向時間變化時與以正弦波來激磁時的磁滯迴路交會的點作為起點，到下個同樣地磁場強度H朝增大的方向時間變化時與以正弦波來激磁時的磁滯迴路交會的點為止的範圍。因此，在圖2(b)及圖3(a)所示的比例下，此振動的線(複數個次迴路)是接近到無法判別的程度，因而看起來像是被塗滿。另，圖2(及圖3)是令PWM逆變器的調變率m為0.2，且令載波頻率(載波的頻率)為100[kHz]的結果。
也就是說，圖3(b)所示的例子中，以排除諧波後之激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL的一部分是由「正弦波」來表示，以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心 時的磁滯迴路的一部分是由「諧波(參考例)」來表示。
以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路包含有複數個次迴路。圖3(b)所包含的複數個次迴路之中的1個次迴路M是以點M1為起點，點M5為終點。
點M1是在磁場強度H朝增大的方向(圖3(b)的向右)時間變化時，與以排除諧波後之激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL的交點。
該次迴路M中之磁場強度H的最大值相當於該次迴路M上的點M2中之磁場強度H。
該次迴路M上的點M3是磁場強度H朝減低的方向(圖3(b)的向左)時間變化時，與以排除諧波後之激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL的交點。
該次迴路M中之磁場強度H的最小值相當於該次迴路M上的點M4中之磁場強度H。
如上述，該次迴路M上的點M5相當於該次迴路M的終點。又，點M5相當於鄰接該次迴路M的次迴路(比次迴路M更位於圖3(b)之上側的次迴路)的起點。
在以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路中，產生如圖3(b)所示之次迴路。圖3(b)所示的區域中，次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|大於次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|(|Hmax|>|Hmin|)。
「次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax」是指1個次迴路中之磁場強度H的最大值。
「次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin」是指1個次迴路中之磁場強度H的最小值。
然後，在圖2~圖3所示的例子中，以正弦波來激磁時的鐵心的鐵損、以諧波來激磁時的鐵心的鐵損分別是10.84[W/kg]、17.88[W/kg]。
圖4是顯示得到圖2~圖3所示之磁滯迴路時之磁通密度B的時間波形的圖。另，圖4的橫軸的時刻是將成為基準之時刻設為0時的時刻(亦即，圖4之橫軸的值與從時刻0開始的經過時間相同)。此一事項於後述的圖10及圖11中亦是相同的。
以正弦波來激磁時之磁通密度B的時間波形401的波形因數、以諧波來激磁時之磁通密度B的時間波形402的波形因數分別是1.1108、1.1155，兩者皆與正弦波的波形因數(=π/2√2≒1.1107)大致相同。因此，可認為以諧波來激磁時的鐵心的損失變得比以正弦波來激磁時的鐵心的損失大是起因於磁場強度H增加。
由以上，本發明人構思出只要調整次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax與最小值Hmin的關係，即可減低磁滯迴路的面積，而可減低鐵心的鐵損。
於是，在圖3(b)所示的區域中，將PWM逆變器的調變率m及載波頻率調整成至少一部分的次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|大於該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|(|Hmax|<|Hmin|)。將其結果顯示於圖5~圖9。圖 5~圖9中，例示PWM逆變器的調變率m為0.4，載波的頻率為100[kHz]的情況。
圖5是顯示以正弦波來激磁時的鐵心的磁滯迴路(圖5(a))、與以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路(圖5(b))之一例的圖。圖6是將圖5(a)所示之以正弦波來激磁時的鐵心的磁滯迴路、與圖5(b)所示之以諧波來激磁時的鐵心的磁滯迴路重合來顯示的圖。圖6顯示磁滯迴路整體。圖7~圖9是將圖6的一部分擴大來顯示的圖。具體來說，圖7(a)、圖7(b)、圖7(c)、圖8(a)、圖8(b)、圖8(c)、圖9(a)、圖9(b)分別是將圖6所示之區域A(及I)、B、C、D、E、F、G、H擴大來顯示的圖。
圖3(b)所示的區域對應於圖7(c)所示的區域(區域C)。圖7(c)所示的區域C所包含的3個次迴路之中，在從上方數來第3個次迴路MA(M1~M2~M3~M4~M5)與從上方數來第2個次迴路MB(M5~M6~M7~M8~M9)，已做到使磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|大於磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|。
在此，將調整成滿足|Hmin|>|Hmax|的關係之次迴路作為請求項2之「第1次迴路」。圖7(c)中，從上方數來第3個次迴路MA(M1~M2~M3~M4~M5)與從上方數來第2個次迴路MB(M5~M6~M7~M8~M9)各自相當於請求項2之「第1次迴路」。
又，圖7(c)所示的區域C(也就是，以排除諧波後之激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL的磁通密度增加之區 域)中，若在藉由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路(圖7(c)中以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路)所包含的3個次迴路之中，將從圖7(c)的上方數來第3個次迴路MA(M1~M2~M3~M4~M5)的起點M1(與磁滯迴路HL的交點)作為基準點，則滿足次迴路MA中之磁場強度H的最小值(也就是，次迴路MA上的點M4中之磁場強度H的值)與基準點M1中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmin]，大於次迴路MA中之磁場強度H的最大值(也就是，次迴路MA上的點M2中之磁場強度H的值)與基準點M1中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmax]之關係。
在此，將調整成滿足[Hmin]>[Hmax]之關係的次迴路，作為請求項9的「第3次迴路」。又，將基準點(第3次迴路的起點)作為請求項9的「第1基準點」。圖7(c)中，次迴路MA(M1~M2~M3~M4~M5)相當於請求項9的「第3次迴路」，點M1相當於對應至次迴路MA之請求項9的「第1基準點」。
若將從圖7(c)的上方數來第2個次迴路MB(M5~M6~M7~M8~M9)的起點M5(與磁滯迴路HL的交點)作為基準點，則滿足次迴路MB中之磁場強度H的最小值(也就是，次迴路MB上的點M8中之磁場強度H的值)與基準點M5中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmin]，大於次迴路MB中之磁場強度H的最大值(也就是，次迴路MB上的點M6中之磁場強度H的值)與基準點M5中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmax]之關係。次迴路 MB(M5~M6~M7~M8~M9)相當於請求項9之「第3次迴路」，點M5相當於對應至次迴路MB之請求項9的「第1基準點」。
相當於「第3次迴路」的次迴路，在磁滯迴路的磁通密度B增加的區域之至少一部分中，只存在1個或存在複數個均可。又，對應於一個「第3次迴路」的「第1基準點」決定為只有一個，當「第3次迴路」複數存在的情況下，存在有每個「第3次迴路」各自對應之「第1基準點」。因此，相當於「第1基準點」的基準點是對應於「第3次迴路」的數量，而在磁滯迴路的磁通密度B增加的區域之至少一部分中，只存在1個或存在複數個均可。例如，圖7(c)中，分別決定點M1為對應於次迴路MA(第3次迴路)的「第1基準點」，點M5為對應於次迴路MB(第3次迴路)的「第1基準點」。
又，有時在一個次迴路中同時滿足|Hmin|>|Hmax|及[Hmin]>[Hmax]的關係。此時，「第1次迴路」與「第3次迴路」有可能為相同次迴路。例如，圖7(c)的次迴路MA及次迴路MB中，|Hmin|>|Hmax|及[Hmin]>[Hmax]的關係皆被滿足。
進而，圖7(c)所示的例子中，滿足下述的關係。
圖7(c)所示的區域C中，在藉由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路(圖7(c)中以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路」)所包含的3個次迴路之中， 從圖7(c)的上方數來第3個次迴路MA中，對於以不包含諧波的正弦波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL(圖7(c)中以「正弦波」表示的磁滯迴路」)位於磁場強度較小側(圖7(c)的左側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M3~M4~M5~M3的面積S1，大於對於該磁滯迴路HL(圖7(c)中以「正弦波」表示的磁滯迴路)位於磁場強度較大側(圖7(c)的右側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M1~M2~M3~M1的面積S2。
又，在圖7(c)所示的區域C所含的3個次迴路之中，在從圖7(c)的上方數來第2個次迴路MB中，也是對於以不包含諧波的正弦波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL(圖7(c)中以「正弦波」表示的磁滯迴路」)位於磁場強度較小側(圖7(c)的左側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M7~M8~M9~M7的面積S3，大於對於該磁滯迴路HL(圖7(c)中以「正弦波」表示的磁滯迴路)位於磁場強度較大側(圖7(c)的右側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M5~M6~M7~M5的面積S4。
又，圖8(a)所示的區域D(也就是，以排除諧波後之激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL的磁通密度增加之區域)中，藉由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路(圖8(a)中以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路)所包含的複數個次迴路之中，例如若將從圖8(a)下方數來第2個次迴路MA(M1~M2~M3~M4~M5)的起點M1(與磁滯迴路HL的交點)作為基準點，則滿足次迴 路MA中之磁場強度H的最小值(也就是，次迴路MA上的點M4中之磁場強度H的值)與基準點M1中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmin]，大於次迴路MA中之磁場強度H的最大值(也就是，次迴路MA上的點M2中之磁場強度H的值)與基準點M1中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmax]之關係。在此，次迴路MA(M1~M2~M3~M4~M5)相當於請求項9的「第3次迴路」，點M1相當於對應至次迴路MA之請求項9的「第1基準點」。
若將從圖8(a)下方數來第3個次迴路MB(M5~M6~M7~M8~M9)的起點M5(與磁滯迴路HL的交點)作為基準點，則滿足次迴路MB中之磁場強度H的最小值(也就是，次迴路MB上的點M8中之磁場強度H的值)與基準點M5中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmin]，大於次迴路MB中之磁場強度H的最大值(也就是，次迴路MB上的點M6中之磁場強度H的值)與基準點M5中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmax]之關係。次迴路MB(M5~M6~M7~M8~M9)相當於請求項9的「第3次迴路」，點M5相當於對應至次迴路MB之請求項9的「第1基準點」。
圖7(c)及圖8(a)所示的例子中，雖然相當於「第1次迴路」的次迴路在磁滯迴路的磁通密度B增加之區域存在複數個，但即使是相當於「第1次迴路」的次迴路在磁滯迴路的磁通密度B增加之區域只存在1個的情況，仍能減低鐵心的鐵損。
圖7(c)及圖8(a)所示的例子中，雖然相當於「第3次迴路」的次迴路在磁滯迴路的磁通密度B增加之區域存在複數個，且相當於「第1基準點」的點在磁滯迴路的磁通密度B增加之區域存在複數個，但即使是相當於「第3次迴路」的次迴路在磁滯迴路的磁通密度B增加之區域只存在1個的情況，仍能減低鐵心的鐵損。在此情況下，相當於「第1基準點」的點在磁滯迴路的磁通密度B增加之區域只存在1個。
又，圖8(a)所示的例子中，滿足下述的關係。
圖8(a)所示的區域D中，在藉由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路(圖8(a)中以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路」)所包含的複數個次迴路之中，例如從圖8(a)的下方數來第2個次迴路MA中，對於以不包含諧波的正弦波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL(圖8(a)中以「正弦波」表示的磁滯迴路」)位於磁場強度較小側(圖8(a)的左側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M3~M4~M5~M3的面積S1，大於對於該磁滯迴路HL(圖8(a)中以「正弦波」表示的磁滯迴路)位於磁場強度較大側(圖8(a)的右側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M1~M2~M3~M1的面積S2。
又，在圖8(a)所示的區域D所包含之複數個次迴路之中，從圖8(a)的下方數來第3個次迴路MB中，也是對於以不包含諧波的正弦波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路HL(圖8(a)中以「正弦波」表示的磁滯迴路」)位於磁場強 度較小側(圖8(a)的左側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M7~M8~M9~M7的面積S3，大於對於該磁滯迴路HL(圖8(a)中以「正弦波」表示的磁滯迴路)位於磁場強度較大側(圖8(a)的右側)的部分與磁滯迴路HL所作的封閉區域M5~M6~M7~M5的面積S4。
已進行如此之調整的圖5~圖9所示的例子中，以正弦波來激磁時的鐵心的鐵損、以諧波來激磁時的鐵心的鐵損，分別為10.84[W/kg]、5.47[W/kg]。如此，可知藉由調整次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax及最小值Hmin的關係；或者藉由調整圖7(c)等中以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路所包含之次迴路中之磁場強度H的最小值與基準點M1中之磁場強度的值的差的絕對值[Hmin]、以及該次迴路中之磁場強度H的最大值與基準點M1中之磁場強度的值的差的絕對值[Hmax]之關係；或者藉由調整在圖7(c)等中以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路所包含的次迴路之中，位於圖7(c)等中以「正弦波」表示的磁滯迴路的內側之部分的面積S1、S3與位於外側之部分的面積S2、S4之關係，可使以諧波來激磁時的鐵心的鐵損小於以正弦波來激磁時的鐵心的鐵損。
圖10是顯示得到圖5~圖9所示的磁滯迴路時的磁通密度B的時間波形的圖。圖10所示的時刻A~I分別對應於圖6所示的區域A~I(例如，圖10所示的時刻A附近之磁通密度B與磁場強度H的變化會成為如圖6所示之區域A內(成為如圖7(a)所示))。
以正弦波來激磁時的磁通密度B的時間波形1001的波形因數、以諧波來激磁時的磁通密度B的時間波形1002的波形因數，分別為1.1108、1.1154，兩者大致相同。因此，可知即使調整次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax及最小值Hmin的關係，也不會大幅地改變鐵心中之磁通密度的有效值(即，磁能)，可減少磁場強度H，藉此，可以使鐵心的鐵損比起以正弦波激磁鐵心的情況更小。
圖11是顯示圖2、圖5~圖9所示之磁滯迴路中之微小面積HdB的累計值的時間變化的圖。微小面積HdB是磁場強度H的值與單位時間之磁通密度B的變化量dB的積。其中，圖11是利用將以正弦波來激磁鐵心時的時刻I(=0.005[s])中之值作為1的情況下之相對值來顯示HdB的累計值。
具體來說，在磁滯迴路中磁通密度B增加的區域(圖6的區域A、B、C、D、E)中(參照圖5的箭頭線501)，微小面積HdB為：與橫軸(磁場強度H的軸)平行地切割磁滯迴路時，藉由該區域的磁滯迴路與縱軸(磁通密度B的軸)包圍之短冊狀的區域的面積。此時的單位時間之磁通密度B的變化量dB為正的值。又，在磁滯迴路中磁通密度B減少的區域(圖6的區域E、F、G、H、I)中(參照圖5的箭頭線502)，微小面積HdB為：與橫軸(磁場強度H的軸)平行地切割磁滯迴路時，藉由該區域的磁滯迴路與縱軸(磁通密度B的軸)包圍之短冊狀的區域的面積。此時的單位時間之磁通密度B的變化量dB為負的值。
與圖10同樣地，圖11所示的時刻A~I分別對應於圖6所示的區域A~I。若累計從時刻A至時刻I為止的HdB，則可得到磁滯迴路一圈分的微小區域HdB的累計值。因此，從時刻I中之微小區域HdB的累計值，可以根據式(1)，藉由使用密度、頻率、鐵心的體積來算出鐵損值。
在圖11中，圖形1101(正弦波)表示以正弦波激磁鐵心時的微小區域HdB的累計值。圖形1102(諧波(參考例))表示以磁通密度B及磁場強度H如圖2~圖3所示之磁滯迴路般變化的諧波來激磁鐵心時的微小區域HdB的累計值。圖形1103(諧波(實施例))表示以磁通密度B及磁場強度H如圖5~圖9所示的磁滯迴路般變化的諧波來激磁鐵心時的微小區域HdB的累計值。
如圖形1101、1102所示，在以正弦波來激磁鐵心的情況下、以及使區域C的一部分的次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|小於該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|(|Hmax|>|Hmin|)之情況下(圖3(b)所示之情況)，在相對於磁場強度H的變化，磁通密度B的變化較小的區域以外的區域，微小區域HdB的累計值增大。相對於此，如圖形1103所示，可知使區域C的一部分的次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|大於該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|(|Hmax|<|Hmin|)(也就是，使其如圖7(c)所示)時，在以時刻C附近為中心的時間帶中，微小區域HdB的累計 值減低。
從以上之事項，可得知以下之事項。
在磁滯迴路中，於磁通密度B增加的區域之至少一部分(一部分或全部)中，若以次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|大於該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|(|Hmax|<|Hmin|)的方式(也就是，如圖7(c)所示之例)使PWM逆變器動作，即可比以正弦波來激磁鐵心時更減低鐵心的鐵損(在以下的說明中，因應需要而將如此地使PWM逆變器動作的情況稱呼為第1動作)。第1動作是在磁滯迴路中磁通密度B增加的區域之至少一部分中，對於一個以上的次迴路進行即可，可減低鐵心的鐵損。
另一方面，磁滯迴路中磁通密度B增加的區域與該磁滯迴路中磁通密度B減低的區域只是指磁通密度B及磁場強度H的增減的關係反過來。例如在圖6的區域F、G、H(以排除諧波後的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路的磁通密度減低的區域)中，以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路之次迴路的起點為：朝該次迴路的磁場強度H減低的方向(例如圖9的向左)時間變化時，與以排除諧波後之激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路的交點。因此，已一邊參照圖5~圖11一邊說明的事項亦適用於磁滯迴路中磁通密度B減低的領域。即，在磁滯迴路中，於磁通密度B減低的區域之至少一部分(一部分或全部)中，只要以次迴路(相當於請求項3、4的「第2次迴路」)中之磁場 強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|大於該次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|(|Hmin|<|Hmax|)的方式使PWM逆變器動作，即可比以正弦波來激磁鐵心時更減低鐵心的鐵損(在以下說明中，因應需要而將如此地使PWM逆變器動作的情況稱為第2動作)。相當於「第2次迴路」的次迴路在磁滯迴路的磁通密度B減低的區域中存在1個或存在複數個均可。
也就是說，在圖6(區域F、G、H)、圖8(c)~圖9(b)所示的例子中，未實現上述之PWM逆變器的第2動作，但可以藉由實現PWM逆變器的第2動作，使由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁時的鐵心的鐵損，小於以排除諧波後的激磁訊號(正弦波的激磁訊號)來激磁鐵心時的鐵心的鐵損。
在圖6(區域F、G、H)、圖8(c)~圖9(b)所示的例子中，未滿足由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路所包含之複數個次迴路各自的磁場強度H的最大值與基準點(該次迴路的起點)中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmax]，大於次迴路M中之磁場強度H的最小值與基準點(該次迴路的起點)中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmin]之關係。
藉由滿足由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的磁滯迴路所包含之複數個次迴路(相當於請求項6的「第4次迴路」)各自的磁場強度H的最大值與基準點(該次迴路的起點)(相當於請求項10、11的「第2基準點」)中 之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmax]，大於次迴路M中之磁場強度H的最小值與基準點(該次迴路的起點)中之磁場強度H的值的差的絕對值[Hmin]([Hmin]<[Hmax])之關係，也可以使由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的鐵心的鐵損，小於以排除諧波後的激磁訊號(正弦波的激磁訊號)來激磁鐵心時的鐵心的鐵損。
相當於「第4次迴路」的次迴路在磁滯迴路的磁通密度B減低的區域之至少一部分中存在1個或存在複數個均可。又，對應於一個「第4次迴路」的「第2基準點」決定為只有一個，在「第4次迴路」複數存在的情況下，存在有每個「第4次迴路」各自對應之「第2基準點」。因此，相當於「第2基準點」的基準點是對應於「第4次迴路」的數量，而在磁滯迴路的磁通密度B減低的區域之至少一部分中，只存在1個或存在複數個均可。又，有時在一個次迴路中同時滿足|Hmin|<|Hmax|及[Hmin]<[Hmax]的關係。此時，「第2次迴路」與「第4次迴路」可以為相同次迴路。
又，在圖6(區域F、G、H)、圖8(c)~圖9(b)所示的例子(磁滯迴路的磁通密度減少的例子)中，以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路所包含的次迴路之中，位在圖8(c)~圖9(b)中以「正弦波」表示的磁滯迴路的內側(圖8(c)~圖9(b)的右側)之部分(封閉區域)的面積沒有做成大於位在外側(圖8(c)~圖9(b)的左側)之部分(封閉區域)的面積。
在磁滯迴路的磁通密度減少的例子中，藉由將以「諧波(實施例)」表示的磁滯迴路所包含的次迴路之中，位在圖8(c)~圖9(b)中以「正弦波」表示的磁滯迴路的內側(圖8(c)~圖9(b)的右側)之部分(封閉區域)的面積做成大於位在外側(圖8(c)~圖9(b)的左側)之部分(封閉區域)的面積，也可以使由逆變器電源以包含諧波的激磁訊號來激磁鐵心時的鐵心的鐵損，小於以排除諧波後的激磁訊號(正弦波的激磁訊號)來激磁鐵心時的鐵心的鐵損。
在此，於磁滯迴路中，相對於磁場強度H的變化，磁通密度B的變化較小的區域(例如，圖6所示的區域A、B、D、E、F、H、I)中，難以對PWM逆變器執行第1動作及第2動作(難以做到|Hmax|<|Hmin|或|Hmin|<|Hmax|)。因此，如以上之PWM逆變器的控制宜在磁場強度H的絕對值小，且相對於磁場強度H的變化，磁通密度B的變化較大的區域(例如，圖6所示的區域C、G)，即導磁率大的區域進行。
具體來說，磁滯迴路所包含的複數個區域(例如圖6所示的區域A~I)之中，在以排除諧波後的激磁訊號(也就是，正弦波的激磁訊號)來激磁鐵心時鐵心的磁場強度H的絕對值成為100[A/m]以下之區域(圖6所示的例子為區域C(圖7(c)所示的區域)、區域G(圖9(a)所示的區域))，對PWM逆變器執行第1動作或第2動作較佳。
雖然在磁場強度H的絕對值成為100[A/m]以下的區域(圖6所示的例子為區域C(圖7(c)所示的區域)、區域G(圖 9(a)所示的區域))的全部實現第1動作及第2動作的任一者是較佳的，但是只在一部分實現第1動作及第2動作的任一者即可。例如，只要在磁滯迴路中磁通密度增加的區域的一部分中，具有一個以上的次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|大於該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|之區域的話，在其他的一部分中，次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|亦可不大於該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|。
圖12是顯示構成鐵心之軟磁性體板(電磁鋼板)的相對導磁率μr與磁場強度H的關係之一例的圖。在此，縱軸的相對導磁率μr記載為以1為最大值的相對值。又，顯示對於構成得到圖2~圖11所示的結果時所使用的鐵心之軟磁性體板(電磁鋼板)的圖形。
在此，使用磁場強度H為100[A/m]以下的區域中之相對導磁率μr大的鐵心，較容易做到前述之第1動作及第2動作。以下，針對此事項進行說明。
相對導磁率大對應於集膚深度小。集膚深度小意指渦電流密度大。由於渦電流是以妨礙磁通之變化的方向而產生，所以磁場強度H容易變化而妨礙激磁電流的流動(在磁滯迴路中磁通密度B增加的區域中，磁場強度H容易減低，在磁滯迴路中磁通密度B減低的區域中，磁場強度H容易增加)。因此，相對導磁率μr較大的鐵心，第1動作及第2動作較容易。
第1動作及第2動作是如前述地，例如，藉由將PWM逆變器的調變率m及載波頻率設為可變來實現。
圖13是顯示載波頻率及調變率m與鐵損比例的關係之一例的圖。鐵損比例是以重疊有諧波之正弦波的波形(PWM逆變器)激磁時的鐵心的鐵損，除以以不包含該諧波之該正弦波激磁時的鐵心的鐵損之值。圖13所示的例子中，於調變率m在0.4以上1.0以下的範圍，且載波頻率在50[kHz]以上(100[kHz]以下)的範圍之情況下，實現第1動作，可使鐵心的鐵損比以不含諧波的正弦波來激磁時的鐵心的鐵損更小。
又，於調變率m為2.0，且載波頻率在5[kHz]以上15[kHz]以下的範圍之情況下，實現第1動作，可以使鐵心的鐵損比以不含諧波的正弦波來激磁時的鐵心的鐵損更小。
又，於調變率m為2.0，載波頻率在20[kHz]以上(100[kHz]以下)的範圍之情況下，鐵心的鐵損與以不含諧波的正弦波來激磁時的鐵心的鐵損同等。另一方面，調變率m及載波頻率為其以外之情況下，未實現第1動作，無法使鐵心的鐵損比以不含諧波的正弦波來激磁時的鐵心的鐵損更小。
因此，例如，如以下地進行可實現第1動作及第2動作。
首先，準備與實際使用之電氣機器及PWM逆變器相同或同等的物品。然後，變更調變率m及載波頻率來實施： 測量從PWM逆變器輸出激磁訊號至電氣機器來激磁該電氣機器的鐵心時之磁滯迴路及鐵心的鐵損。又，測量將從PWM逆變器所輸出之激磁訊號中排除諧波後之訊號輸出至該電氣機器來激磁該電氣機器的鐵心時之鐵心的鐵損。另，亦可進行電磁場分析(數值分析)來代替該等測量。
然後，探索實現第1動作之調變率m及載波頻率。此時，例如，藉由測量或分析(包含次迴路的)磁滯迴路而得，可從該磁滯迴路確認實現第1動作。針對第2動作也是同樣地進行來探索實現第2動作之調變率m及載波頻率。
然後，從探索到的調變率m及載波頻率之中，選擇由PWM逆變器以激磁訊號來激磁鐵心時的鐵心的鐵損小於以從該激磁訊號排除諧波後之訊號來激磁該鐵心時的鐵心的鐵損者。
然後，將對實施第1動作之磁滯迴路的區域、與對於第1動作選擇之調變率m及載波頻率互相賦予關聯性的資訊作為調變資訊而記憶。同樣地，將對實施第2動作之磁滯迴路的區域、與對於第2動作選擇之調變率m及載波頻率互相賦予關聯性的資訊作為調變資訊而記憶。另，調變資訊中之實施第1動作(第2動作)之磁滯迴路的區域是作為在磁滯迴路中磁通密度B增加(減少)的區域來設想的區域(藉由磁通密度B與磁場強度H而定的區域)。
此時，在電氣機器為不進行穩定動作(即，變更激磁條件)之電氣機器的情況下，作為對於第1動作選擇 之調變率m及載波頻率的組合，儘可能地記憶較多的組合較佳。這是為了達到可以儘可能地選擇滿足電氣機器之動作指令的調變率m及載波頻率。此事項針對對於第2動作選擇之調變率m及載波頻率也是相同的。
例如，若電氣機器為馬達，則電氣機器的動作指令包含馬達之運轉狀態的目標值(目標範圍)。馬達之運轉狀態的目標值(目標範圍)包含馬達之轉速的目標值(目標範圍)與轉矩的目標值(目標範圍)。
之後，使用PWM逆變器來激磁電氣機器的鐵心時，在電氣機器的鐵心的磁通密度B及磁場強度H位於實施第1動作之磁滯迴路的區域內時，對PWM逆變器指示以事先在實施該第1動作之磁滯迴路的區域賦予關聯而記憶之調變率m及載波頻率來動作。同樣地，在電氣機器的鐵心的磁通密度B及磁場強度H位於實施第2動作之磁滯迴路的區域內時，對PWM逆變器指示以事先在實施該第2動作之磁滯迴路的區域賦予關聯而記憶之調變率m及載波頻率來動作。
<電氣機器內的鐵心的激磁系統>
圖14是顯示電氣機器內的鐵心的激磁系統的構成之一例的圖。在以下的說明中，因應需要，而將電氣機器內的鐵心的激磁系統簡稱為激磁系統。
在圖14中，激磁系統具有電氣機器1410、PWM逆變器1420及調變動作設定裝置1430。
電氣機器1410只要為具有鐵心的電氣機 器，則不特別限定。例如，作為電氣機器1410，可以使用馬達、電抗器(reactor)及轉換器(變壓器、比流器、變比器)等。電氣機器為單相或三相皆可。在三相馬達中，若為分布繞，則在定子芯的1個齒上捲繞複數相的線圈。因此，由於定子芯中之磁通變得複雜，所以有無法特定出可減低鐵心之鐵損的調變率m及載波頻率的範圍之疑慮。因此，針對三相馬達，使用集中繞的三相馬達作為電氣機器1410較佳。
PWM逆變器1420是激磁電氣機器1410的鐵心的電源。在本實施形態中，PWM逆變器1420可連續地變更載波的振幅Ec(PWM逆變器的調變率m)及載波頻率。
以下，說明調變動作設定裝置1430所具有之功能的一例。另，調變動作設定裝置1430的硬體，例如可以藉由使用具備CPU、ROM、RAM、HDD及各種介面的資訊處理裝置、PLC(Programmable Logic Controller，可程式控制器)來實現。調變動作設定裝置1430是作為設定逆變器電源的調變動作的設定機構而發揮功能。
調變資訊記憶部1431記憶調變資訊。調變資訊是將實施第1動作或第2動作之磁滯迴路的區域、與訂定調變動作的參數，互相賦予關聯的資訊。在本實施形態中，是以PWM方式來控制逆變器電源。因此，訂定調變動作的參數是如<見解>的項目所說明地包含調變率m及載波頻率。調變資訊的求法如同<見解>的項目所說明。在此，於磁滯迴路中，在磁場強度H的絕對值為100[A/m]以下的區 域(詳細來說，是以排除諧波後之激磁訊號(也就是，正弦波的激磁訊號)來激磁鐵心的情況，鐵心的磁場強度H的絕對值成為100[A/m]以下的區域)來實施第1動作及第2動作。
磁滯區域判定部1432判定與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊是否已記憶於調變資訊記憶部1431。
在此，例如，可配置用以檢測電氣機器1410的鐵心的磁通之探測線圈(search coil)，並從在探測線圈感應的電動勢，根據法拉第電磁感應定律來導出電氣機器1410的鐵心的磁通密度B。又，例如，可從流過電氣機器1410的激磁電流，根據安培定律導出電氣機器1410的鐵心的磁場強度H。又，也可在電氣機器1410內設置H線圈，測量磁場強度H。
首先，磁滯區域判定部1432判定實施第1動作之磁滯迴路的區域或是實施第2動作之磁滯迴路的區域內，是否有電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值。
該判定的結果，在實施第1動作之磁滯迴路的區域或是實施第2動作之磁滯迴路的區域內沒有電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值時，磁滯區域判定部1432判定與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊未記憶於調變資訊記憶部1431，並將顯示此事項的資訊輸出至PWM訊 號生成部1433。
另一方面，在實施第1動作之磁滯迴路的區域或是實施第2動作之磁滯迴路的區域內，有電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值時，磁滯區域判定部1432判定電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值落在實施第1動作之磁滯迴路的區域及實施第2動作之磁滯迴路的區域之任一的範圍內。
然後，磁滯區域判定部1432是當電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值落在實施第1動作之磁滯迴路的區域內時，判定在包含實施該第1動作之磁滯迴路的區域的調變資訊中，是否有包含滿足電氣機器1410的動作指令的調變率m及載波頻率之調變資訊。
該判定的結果，若在包含實施該第1動作之磁滯迴路的區域的調變資訊中，沒有包含滿足電氣機器1410的動作指令的調變率m及載波頻率之調變資訊，則磁滯區域判定部1432判定與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊未記憶於調變資訊記憶部1431，並將顯示此事項的資訊輸出至PWM訊號生成部1433。
另一方面，若在包含實施該第1動作之磁滯迴路的區域的調變資訊中，有包含滿足電氣機器1410的動作指令的調變率m及載波頻率之調變資訊，則磁滯區域判定部1432判定與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊已記憶於調變資訊記憶 部1431。然後，磁滯區域判定部1432選擇包含滿足電氣機器1410的動作指令的調變率m及載波頻率之調變資訊之中的1個，並將特定出已選擇的調變資訊之資訊輸出至PWM訊號生成部1433。
調變資訊的選擇例如可以依循預先設定的規則來進行，前述預先設定的規則為選擇調變率m最小的調變資訊。
又，在電氣機器1410為進行穩定動作(即，未變更激磁條件)的電氣機器之情況下，可以使磁滯區域判定部1432不判定在包含實施第1動作之磁滯迴路的區域的調變資訊中，是否有包含滿足電氣機器1410的動作指令的調變率m及載波頻率之調變資訊。此情況下，磁滯區域判定部1432選擇包含實施第1動作之磁滯迴路的區域的調變資訊之中的1個，並將特定出已選擇的調變資訊之資訊輸出至PWM訊號生成部1433。
又，磁滯區域判定部1432在電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值落在實施第2動作之磁滯迴路的區域內時，也與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值落在實施第1動作之磁滯迴路的區域內時同樣地，將特定出調變資訊的資訊，或將顯示調變資訊未記憶於調變資訊記憶部1431的資訊，輸出至PWM訊號生成部1433。
PWM訊號生成部1433是在從磁滯區域判定部1432輸出特定出與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B 及磁場強度H的現在值對應之調變資訊的資訊時，將訂定該調變資訊所含的調變動作之參數(調變率m及載波頻率)從調變資訊記憶部1431讀出。然後，PWM訊號生成部1433生成包含為了生成基本波及載波所需要的資訊的PWM訊號，並輸出至PWM逆變器1420。該資訊中，例如可包含載波的振幅Ec、載波頻率、基本波的頻率等，以PWM逆變器1420生成基本波及載波時可變更的參數。
另一方面，PWM訊號生成部1433在由磁滯區域判定部1432輸出顯示與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊未記憶於調變資訊記憶部1431之資訊時，作為訂定調變動作的參數(調變率m及載波頻率)，採用對鐵損的減低(所用之次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax與最小值Hmin的關係的調整)沒有貢獻的值。然後，PWM訊號生成部1433根據已採用之值，生成包含為了生成基本波及載波所需要的資訊的PWM訊號，並輸出至PWM逆變器1420。
作為此時之訂定調變動作的參數，例如可以使用進行第1動作或第2動作時之訂定調變動作的參數(調變率m及載波頻率)。另，即使設定如此之參數，在對於磁場強度H之變化，磁通密度B的變化遲緩的區域中，仍無法實施第1動作或第2動作。即，即使設定如此之參數，仍對鐵損的減低(所用之次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax與最小值Hmin的關係的調整)沒有貢獻。
然而，如<見解>的項目所說明，經過磁滯迴 的一周期地繼續進行下述事項，也可以使鐵心的鐵損比起以未重疊有諧波之正弦波來激磁時更加減低，即：以訂定進行第1動作或第2動作時之調變動作的參數來使PWM逆變器動作的事項(參照圖11的圖形1101、1103)。因此，若如此進行，可更確實地減低鐵心的鐵損。但是，沒有需要一定得這麼做，亦可將訂定調變動作的參數(調變率m及載波頻率)設定成回到既存之PWM逆變器中的動作。
PWM逆變器1420根據如以上地進行而從PWM訊號生成部1433輸出之PWM訊號，來實施PWM方式的調變動作，並激磁電氣機器1410內的鐵心。
<動作流程圖>
接著，一邊參照圖15的流程圖，一邊說明本實施形態之驅動系統的動作的一例。
首先，在步驟S1501中，指示電氣機器1410的運轉的開始時，PWM訊號生成部1433將包含為了生成基本波及載波所需要的資訊的PWM訊號輸出至PWM逆變器1420，藉此指示電氣機器1410的運轉的開始。此時不特別限定所輸出之訂定調變動作的參數(調變率m及載波頻率)。例如，可將此時所輸出之訂定調變動作的參數(調變率m及載波頻率)設為預先訂定的值來作為運轉開始時的值。
接著，在步驟S1502中，磁滯區域判定部1432取得(導出)電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值。
接著，在步驟S1503中，磁滯區域判定部1432判定在步驟S1502取得之與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊是否已記憶於調變資訊記憶部1431。該判定的結果，在與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊已記憶於調變資訊記憶部1431的情況下，處理前進至步驟S1504。
處理進行到步驟S1504時，磁滯區域判定部1432將特定出與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊的資訊輸出至PWM訊號生成部1433。在電氣機器1410為不進行穩定動作(即，變更激磁調變)的電氣機器之情況下，特定出包含滿足電氣機器1410的動作指令之調變率m及載波頻率的調變資訊，並輸出至PWM訊號生成部1433。
接著，在步驟S1504中，PWM訊號生成部1433將訂定以在步驟S1504輸出的資訊特定出的調變資訊所含的調變動作之參數(調變率m及載波頻率)，從調變資訊記憶部1431讀出。然後，PWM訊號生成部1433根據該已讀出的訂定調變動作的資訊(調變率m及載波頻率)、以及從外部輸入之基本波的資訊，來生成包含為了生成基本波及載波所需要的資訊之PWM訊號。
接著，在步驟S1506中，PWM訊號生成部1433將PWM訊號輸出至PWM逆變器1420。PWM逆變器1420基於PWM訊號來實施PWM方式的調變動作，並激磁 電氣機器1410內的鐵心。
接著，在步驟S1507中，調變動作設定裝置1430判定是否使電氣機器1410的動作結束。該判定可例如藉由操作者是否已對調變動作設定裝置1430的使用者介面進行用以結束電氣機器1410的動作之操作來實現。
該判定的結果，在不使電氣機器1410的動作結束的情況下，處理回到步驟S1502，並繼續電氣機器1410內之鐵心的激磁。然後，在步驟S1507中，若判定使電氣機器1410的動作結束，則結束根據圖15之流程圖的處理。
在前述之步驟S1503中，判定於步驟S1502取得之與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊未記憶於調變資訊記憶部1431時，處理前進至S1508。處理前進至S1508時，磁滯區域判定部1432將顯示沒有與電氣機器1410的鐵心的磁通密度B及磁場強度H的現在值對應之調變資訊的資訊輸出至PWM訊號生成部1433。
接著，在步驟S1509中，PWM訊號生成部1433將訂定調變動作的參數(調變率m及載波頻率)設為對鐵損的減低(所用之次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax與最小值Hmin的關係的調整)沒有貢獻的值。然後，PWM訊號生成部1433生成包含為了生成基本波及載波所需要的資訊的PWM訊號。然後，處理前進至前述之步驟S1506，PWM訊號生成部1433將該PWM訊號輸出至PWM 逆變器1420。
<總結>
如以上，在本實施形態中，調變動作設定裝置1430藉由調整磁滯迴路的次迴路中之磁場強度的最大值Hmax與最小值Hmin的關係，將PWM逆變器1420的調變動作設定成該鐵心的鐵損小於以從包含諧波的激磁訊號中排除諧波後的訊號來激磁電氣機器的鐵心時之該鐵心的鐵損。具體來說，調變動作設定裝置1430以在磁滯迴路中磁通密度B增加(減少)的區域的一部分中，一部分的次迴路中之磁場強度H的最小值Hmin的絕對值|Hmin|大於(小於)該次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax的絕對值|Hmax|之方式，使PWM逆變器1420動作。因此，可以減低使用逆變器電源來激磁之鐵心的鐵損。
<變形例>
<<第1變形例>>
在本實施形態中，已舉出以實施第1動作及第2動作雙方為例子來說明。然而，也可以只實施第1動作或第2動作。如此之情況下，在電氣機器為進行穩定動作(即，不變更激磁條件)的電氣機器時，不一定需要磁滯區域判定部1432。即，在只實施第1動作的情況下，可繼續選擇對於第1動作之調變率m及載波頻率。同樣地，在只實施第2動作的情況下，可繼續選擇對第2動作選擇之調變率m及載波頻率。又，為了更確實地減低鐵損，除了調變率m及載波頻率以外，還可以包含訂定調變動作之其他參數(載波的振 幅與基本波的振幅等)來求出調變資訊。
<<第2變形例>>
又，只要將次迴路中之磁場強度H的最大值Hmax及最小值Hmin的關係，調整成鐵心的鐵損小於以從由PWM逆變器1420輸出之激磁訊號中排除諧波成分後的訊號來激磁時的鐵心的鐵損(即，不改變磁通密度B的最大值而使磁滯迴路之面積變小)，亦可不一定要執行第1動作及第2動作。這是因為，在圖11中，即使微小區域HdB的累計值不減少，只要微小區域HdB的累計值的增加率(每單位時間的增加量)小於以正弦波來激磁鐵心時之微小區域HdB的累計值(圖形1101)，仍可減低鐵心的鐵損。
<<第3變形例>>
在本實施形態中，已舉出只考慮減低鐵心的鐵損之情況作為例子來說明。例如，有必要抑制由於鐵心的發熱所造成的升溫而無法保證作為電氣機器1410的動作之情形等，而有比起其他的部分更需要抑制鐵心的發熱之情況。在這樣的情況下，減低鐵心的鐵損優先於減低其他部分的損失。
另，作為電氣機器1410之主要的損失，除了鐵損以外還有銅損。藉由將電氣機器1410中之線圈的配置空間加大來減低線圈的電流密度(加大線圈的截面積)，並減低線圈的直流電阻，可以減低銅損。又，作為逆變器電源之主要的損失，有開關(switching)損失。例如，可藉由使複數個逆變器電源同步且並聯地動作而降低流過各開關 元件之電流，來減低開關損失。
然而，以電氣機器1410之損失的總量來說，有時比起鐵損，銅損或開關損失的佔比更多。在該情況下，有時就算以只減低鐵損為目的來決定調變動作，仍改善不了電氣機器的效率。於是，也可以做成求出調變資訊(訂定調變動作的參數)以使激磁系統整體的損失(電氣機器1410的損失(鐵損及銅損為主)與PWM逆變器1420的損失(開關損失為主)的和)變小，來代替求出調變資訊(訂定調變動作的參數)以使該鐵心的鐵損小於以從包含諧波之激磁訊號排除諧波後的訊號來激磁電氣機器的鐵心時的該鐵心的鐵損。
<<第4變形例>>
本實施形態中，已舉出使用PWM逆變器作為逆變器電源的情況作為例子來說明。然而，逆變器電源不限定於具有PWM逆變器。訂定逆變器電源之調變動作的參數(本實施形態為調變率m與載波頻率)是根據逆變器電源的調變方式而訂定。例如，在使用PAM(Pulse Amplitude Modulation，脈波振幅調變)逆變器的情況下，朝供給至逆變器部的直流電壓與馬達之輸出電壓的比包含於訂定調變動作的參數。
<<其他變形例>>
另，以上說明之本發明的實施形態，可藉由電腦執行程式來實現。又，記錄有前述程式之電腦可讀取的記錄媒體及前述程式等的電腦程式產品也可適用於本發明的實施 形態。作為記錄媒體，例如可使用軟碟、硬碟、光碟、磁碟、CD-ROM、磁帶、非揮發性的記憶卡、ROM等。
又，以上說明之本發明的實施形態，皆僅是顯示實施本發明時具體化的例子，不可解釋為藉此限定本發明的技術範圍。即，可不脫離本發明其技術思想或其主要的特徵而以各種形式來實施。
1410:電氣機器
1420:PWM逆變器
1430:調變動作設定裝置
1431:調變資訊記憶部
1432:磁滯區域判定部
1433:PWM訊號生成部

Claims (28)

  1. 一種電氣機器內之鐵心的激磁系統，具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置具有作為設定機構的功能，前述設定機構是根據顯示前述鐵心的磁通密度與磁場強度之關係的磁滯迴路的次迴路中，前述磁場強度的最大值與最小值的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述磁場強度的最大值與最小值的關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
  2. 如請求項1之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加之區域的至少一部分中，作為以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路當中，其中1個次迴路即第1次迴路中之磁場強度的最大值與最小值的關係，可得到磁場強度的最小值的絕對值大於前述第1次迴路中之磁場強度的最大值的絕對值之關係。
  3. 如請求項1之電氣機器內之鐵心的激磁系 統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減低之區域的至少一部分中，作為以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路當中，其中1個次迴路即第2次迴路中之磁場強度的最大值與最小值的關係，可得到磁場強度的最大值的絕對值大於前述第2次迴路中之磁場強度的最小值的絕對值之關係。
  4. 如請求項2之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減低之區域的至少一部分中，作為以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路當中，其中1個次迴路即第2次迴路中之磁場強度的最大值與最小值的關係，可得到磁場強度的最大值的絕對值大於前述第2次迴路中之磁場強度的最小值的絕對值之關係。
  5. 如請求項1之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  6. 如請求項2之電氣機器內之鐵心的激磁系 統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  7. 如請求項3之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  8. 如請求項4之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  9. 如請求項1之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構是將前述逆變器電源的調變動作設定為：作為在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中，以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的次迴路中之磁場強度的最大值與最小值的關 係，將以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路當中其中1個次迴路即第3次迴路、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路之交點的一個設為第1基準點，可得到前述第3次迴路中之前述磁場強度的最小值與前述第1基準點中之磁場強度的值之差的絕對值，大於前述第3次迴路中之磁場強度的最大值與前述第1基準點中之磁場強度的值之差的絕對值之關係。
  10. 如請求項1之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構是將前述逆變器電源的調變動作設定為：作為在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減低的區域之至少一部分中，以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的次迴路中之磁場強度的最大值與最小值的關係，將以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路當中其中1個次迴路即第4次迴路、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路之交點的一個設為第2基準點，可得到前述第4次迴路中之前述磁場強度的最大值與前述第2基準點中之磁場強度的值之差的絕對值，大於前述第4次迴路中之磁場強度的最小值與前述第2基準點中 之磁場強度的值之差的絕對值之關係。
  11. 如請求項9之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述設定機構是將前述逆變器電源的調變動作設定為：作為在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減低的區域之至少一部分中，以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的次迴路中之磁場強度的最大值與最小值的關係，將以包含前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路當中其中1個次迴路即第4次迴路、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路之交點的一個設為第2基準點，可得到前述第4次迴路中之前述磁場強度的最大值與前述第2基準點中之磁場強度的值之差的絕對值，大於前述第4次迴路中之磁場強度的最小值與前述第2基準點中之磁場強度的值之差的絕對值之關係。
  12. 一種電氣機器內之鐵心的激磁系統，具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置是根據封閉區域的面積的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述封閉區域是 藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路所作的封閉區域，前述關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
  13. 一種電氣機器內之鐵心的激磁系統，具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下的關係：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一 個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
  14. 一種電氣機器內之鐵心的激磁系統，具有：電氣機器，具有鐵心；逆變器電源，為了激磁前述鐵心而將包含諧波的激磁訊號輸出至前述電氣機器；以及調變動作設定裝置，設定前述逆變器電源的調變動作，前述電氣機器內之鐵心的激磁系統之特徵在於：前述調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下的關係：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減少的區域之至少一部分中， 藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
  15. 如請求項12之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述調變動作設定裝置將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  16. 如請求項13之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述調變動作設定裝置將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  17. 如請求項14之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述調變動作設定裝置將前述逆變器電源的調變動作設定為：於前述磁滯迴路所包含的複數個區域當中，在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時，前述鐵心的磁場強度的絕對值成為100[A/m]以下的區域中，可得到前述磁場強度的最大值與最小值的關係。
  18. 如請求項1至17中任一項之電氣機器內之鐵心的激磁系統，其中前述逆變器電源具有PWM(Pulse Width Modulation，脈波寬度調變)逆變器，前述設定機構或前述調變動作設定裝置是藉由設定調變率及載波的頻率，來設定前述逆變器電源的調變動作。
  19. 一種電氣機器內之鐵心的激磁方法，是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法具有設定步驟，前述設定步驟是根據顯示前述鐵心的磁通密度與磁場強度之關係的磁滯迴路的次迴路中，前述磁場強度的最大值與最小值的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述磁場強度的最大值與最小值的關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
  20. 一種電氣機器內之鐵心的激磁方法，是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸 出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法根據封閉區域的面積的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述封閉區域是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路所作的封閉區域，前述關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
  21. 一種電氣機器內之鐵心的激磁方法，是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法具有設定步驟，前述設定步驟是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中， 藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
  22. 一種電氣機器內之鐵心的激磁方法，是關於為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器之逆變器電源的方法，其特徵在於：前述電氣機器內之鐵心的激磁方法具有設定步驟，前述設定步驟是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通 密度減少的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
  23. 一種程式，其特徵在於使電腦作為請求項1至17中任一項之電氣機器內之鐵心的激磁系統的各機構來工作。
  24. 一種程式，其特徵在於使電腦作為請求項18之電氣機器內之鐵心的激磁系統的各機構來工作。
  25. 一種逆變器電源的調變動作設定裝置，其為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據顯示前述鐵心的磁通密度與磁場強度之關係的磁滯迴路的次迴路中，前述磁場強度的最大值與最小值的關係，來設定前述 逆變器電源的調變動作，前述磁場強度的最大值與最小值的關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
  26. 一種逆變器電源的調變動作設定裝置，其為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據封閉區域的面積的關係，來設定前述逆變器電源的調變動作，前述封閉區域是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時之磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路所作的封閉區域，前述關係是調整為：藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損之關係。
  27. 一種逆變器電源的調變動作設定裝置，其為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁 場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度增加的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
  28. 一種逆變器電源的調變動作設定裝置，其為了激磁電氣機器的鐵心而將包含諧波之激磁訊號輸出至前述電氣機器，其特徵在於：前述逆變器電源的調變動作設定裝置是根據下述關係來設定前述逆變器電源的調變動作，前述關係是藉由前述 逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度之磁滯迴路的次迴路、以及以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁場強度與前述鐵心內產生的磁通密度的磁滯迴路之關係，前述關係是調整為如下之關係：在以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述磁滯迴路的前述磁通密度減少的區域之至少一部分中，藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所包含的複數個次迴路之中的至少一個，是對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較大側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，大於對於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路位於磁場強度較小側的部分、與以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的磁滯迴路所作的封閉區域之面積，且藉由前述逆變器電源以包含諧波之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損，小於以排除前述諧波後之激磁訊號來激磁前述鐵心時的前述鐵心的鐵損。
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