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鉄損測定方法および鉄損測定装置 コモンズ

国内特許コード P150011537
掲載日 2015年3月19日
出願番号 特願2015-007128
公開番号 特開2016-133355
出願日 平成27年1月16日(2015.1.16)
公開日 平成28年7月25日(2016.7.25)
発明者
  • 清水 敏久
  • 高野 耕至
  • 石井 仁
  • 齋藤 泰典
  • 長島 仁
出願人
  • 公立大学法人首都大学東京
  • 岩崎通信機株式会社
発明の名称 鉄損測定方法および鉄損測定装置 コモンズ
発明の概要 【課題】軟磁性体鉄心のコイルに流れる電流の振幅および両端電圧に対する電流の相対位相差を正確に測定し、鉄損を正確に測定する方法の提供。
【解決手段】電圧測定回路1、電流検出用素子3および電流測定回路2を使用して被測定試料7の鉄損を測定する鉄損測定方法であって、電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、電圧測定回路に対する電流検出用素子および電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性を記憶する準備工程と、被測定試料7と電流検出用素子の直列回路に周期信号を印加し、被測定試料の両端電圧および電流を測定し、周波数成分に分解する第1計測工程と、準備工程で記憶しておいたデータを用いて被測定試料に流れる電流の振幅を周波数成分ごとに補正し、両端電圧に対する電流の相対位相差を周波数成分ごとに補正する第2計測工程と、鉄損を算出する第3計測工程と、を有する鉄損測定方法。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要


軟磁性体は、モーター、トランス、インダクタ等のコイル部品の鉄心として広く使用されている。近年は電力の省力化の流れで、これらコイル部品はその鉄心の電力損失である鉄損の低減が強く求められている。鉄損を低減した材料を開発・製造するため、鉄損をより正確に測定する鉄損測定装置の提供が強く望まれている。



一般の鉄損測定装置は、電圧測定回路と、シャント抵抗またはカレントセンサーを含む電流測定回路と、を有する。測定を行う場合には、被測定物であるコイル部品とシャント抵抗またはカレントセンサーを直列に接続した直列回路を形成し、外部信号発生器から直列回路の両端に周期信号を印加し、周期信号の少なくとも1周期分、コイル部品の両端電圧およびシャント抵抗またはカレントセンサーの両端電圧を測定する。測定は、周期より十分に短い時間間隔で行う。シャント抵抗またはカレントセンサーの両端電圧から直列路に流れる電流を算出し、コイル部品の両端電圧と電流の積を1周期時間積分し、1周期の時間で除することにより、コイル部品の電力損失である鉄損を算出する。

産業上の利用分野


本発明は、軟磁性体を鉄心とするコイル部品の鉄損測定方法および鉄損測定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電圧測定回路、電流検出用素子および電流測定回路を使用して被測定試料の鉄損を測定する鉄損測定方法であって、
前記電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、前記電圧測定回路に対する前記電流検出用素子および前記電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性を記憶する準備工程と、
被測定試料と前記電流検出用素子を直列に接続した直列回路に周期信号を印加し、前記被測定試料の両端電圧を前記電圧測定回路で、前記被測定試料に流れる電流を前記電流検出用素子および前記電流測定回路で測定し、前記被測定試料の両端電圧と前記被測定試料に流れる電流を周波数成分に分解する第1計測工程と、
前記準備工程で記憶しておいたデータを用いて、前記被測定試料に流れる電流の振幅を周波数成分ごとに補正し、前記被測定試料の両端電圧に対する前記被測定試料に流れる電流の相対位相差を周波数成分ごとに補正する第2計測工程と、
前記被測定試料の両端電圧と前記振幅と前記測定試料の両端電圧に対する相対位相差が補正された前記被測定試料に流れる電流とを用いて、被測定試料の鉄損を算出する第3計測工程と、を有することを特徴とする鉄損測定方法。

【請求項2】
前記準備工程は、
基準試料のインピーダンスの大きさの周波数特性と周波数位相特性を測定し記憶する第1準備工程と、
前記基準試料の両端電圧を前記電圧測定回路で、前記基準試料に流れる電流を前記電流検出用素子および前記電流測定回路で測定し、前記第1準備工程で記憶しておいた測定データを用いて、前記電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、前記電圧測定回路に対する前記電流検出用素子および前記電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性を算出し、記憶する第2準備工程と、を有する請求項1に記載の鉄損測定方法。

【請求項3】
前記第1測定工程または前記準備工程を実行する前に、
前記電圧測定回路および前記電流測定回路の周波数振幅特性を、ガウシアン特性あるいは最大平坦特性に調整し、前記電圧測定回路および前記電流測定回路の周波数位相特性を直線に調整し、遮断周波数を測定周波数の上限の10倍以上にする装置設定工程を、有する請求項2に記載の鉄損測定方法。

【請求項4】
前記第2計測工程では、前記被測定試料に流れる電流の位相が、前記被測定試料の両端電圧の位相に合わせるように補正する請求項1から3のいずれか1項に記載の鉄損測定方法。

【請求項5】
前記電流検出用素子は、シャント抵抗である請求項1から4のいずれか1項に記載の鉄損測定方法。

【請求項6】
前記電流検出用素子は、カレントセンサー抵抗である請求項1から4のいずれか1項に記載の鉄損測定方法。

【請求項7】
前記被測定試料が1次巻線および2次巻線を有する場合には、前記第1計測工程において、前記1次巻線に前記周期信号を印加し、前記2次巻線の両端電圧を測定する請求項1から6のいずれか1項に記載の鉄損測定方法。

【請求項8】
電圧測定回路、電流検出用素子および電流測定回路を使用して被測定試料の鉄損を測定するための、前記電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、前記電圧測定回路に対する前記電流検出用素子および前記電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性を測定する方法であって、
基準試料のインピーダンスの大きさの周波数特性と周波数位相特性を測定し記憶する第1準備工程と、
前記基準試料の両端電圧を前記電圧測定回路で、前記基準試料に流れる電流を前記電流検出用素子および前記電流測定回路で測定し、前記第1準備工程で記憶しておいた測定データを用いて、前記電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、前記電圧測定回路に対する前記電流検出用素子および前記電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性を算出する第2準備工程と、を有する方法。

【請求項9】
被測定試料の両端電圧を測定する電圧測定回路と、
電流検出用素子と、
前記電流検出用素子に流れる電流を検出する電流測定回路と、
制御演算部と、を備え、
前記制御演算部は、
前記電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、前記電圧測定回路に対する前記電流検出用素子および前記電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性と、を記憶する記憶部を有することを特徴とする鉄損測定装置。

【請求項10】
前記制御演算部は、
被測定試料と前記電流検出用素子を直列に接続した直列回路に周期信号を印加し、前記被測定試料の両端電圧を前記電圧測定回路で、前記被測定試料に流れる電流を前記電流検出用素子および前記電流測定回路で測定し、前記被測定試料の両端電圧と前記被測定試料に流れる電流を周波数成分に分解する第1計測工程と、
前記準備工程で記憶しておいたデータを用いて、前記被測定試料に流れる電流の振幅を周波数成分ごとに補正し、前記被測定試料の両端電圧に対する前記被測定試料に流れる電流の相対位相差を周波数成分ごとに補正する第2計測工程と、
前記被測定試料の両端電圧と前記振幅と前記測定試料の両端電圧に対する相対位相差が補正された前記被測定試料に流れる電流とを用いて、被測定試料の鉄損を算出する第3計測工程と、実行する請求項9に記載の鉄損測定装置。

【請求項11】
前記制御演算部は、
基準試料のインピーダンスの大きさの周波数特性と周波数位相特性を測定し記憶する第1準備工程と、
前記基準試料の両端電圧を前記電圧測定回路で、前記基準試料に流れる電流を前記電流検出用素子および前記電流測定回路で測定し、前記第1準備工程で記憶しておいた測定データを用いて、前記電流検出用素子のインピーダンスの大きさの周波数特性と、前記電圧測定回路に対する前記電流検出用素子および前記電流測定回路の相対測定位相誤差の周波数特性を算出し、記憶する第2準備工程と、を実行する請求項10に記載の鉄損測定装置。

【請求項12】
前記電圧測定回路および前記電流測定回路は、周波数振幅特性がガウシアン特性あるいは最大平坦特性に調整され、周波数位相特性が直線に調整され、遮断周波数が測定周波数の上限の10倍以上である請求項10または11に記載の鉄損測定装置。

【請求項13】
前記制御演算部は、
前記第2計測工程で、前記被測定試料に流れる電流の位相が、前記被測定試料の両端電圧の位相に一致するように補正する請求項10から12のいずれか1項に記載の鉄損測定装置。

【請求項14】
前記電流検出用素子は、シャント抵抗である請求項9から13のいずれか1項に記載の鉄損測定装置。

【請求項15】
前記電流検出用素子は、カレントセンサー抵抗である請求項9から13のいずれか1項に記載の鉄損測定装置。

【請求項16】
前記被測定試料が1次巻線および2次巻線を有する場合には、前記第1計測工程において、前記1次巻線に前記周期信号を印加し、前記2次巻線の両端電圧を測定する請求項10から12のいずれか1項に記載の鉄損測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 公開
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