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IRON LOSS MEASURING METHOD AND IRON LOSS MEASURING APPARATUS commons

Patent code P150011537
Posted date Mar 19, 2015
Application number P2015-007128
Publication number P2016-133355A
Patent number P6296452
Date of filing Jan 16, 2015
Date of publication of application Jul 25, 2016
Date of registration Mar 2, 2018
Inventor
  • (In Japanese)清水 敏久
  • (In Japanese)高野 耕至
  • (In Japanese)石井 仁
  • (In Japanese)齋藤 泰典
  • (In Japanese)長島 仁
Applicant
  • (In Japanese)公立大学法人首都大学東京
  • (In Japanese)岩崎通信機株式会社
Title IRON LOSS MEASURING METHOD AND IRON LOSS MEASURING APPARATUS commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for accurately measuring an amplitude of a current flowing through a coil having a soft magnetic material core, and a relative phase difference of the current flowing through the coil to end-to-end voltage of the coil, thereby accurately measuring iron loss.
SOLUTION: Provided is an iron loss measuring method for measuring iron loss of a measurement target sample 7 by using a voltage measurement circuit 1, a current detection element 3 and a current measurement circuit 2, which includes: a preparation step of storing frequency characteristics of impedance magnitude of the current detection element, and frequency characteristics of a relative measurement phase difference for the current detection element and the current measurement circuit with respect to the voltage measurement circuit; a first measurement step of applying periodic signals to a series circuit comprising the measurement target sample 7 and the current detection element, measuring end-to-end voltage and current of the measurement target sample and decomposing the measured voltage and current into frequency components; a second measurement step of correcting an amplitude of the current flowing through the measurement target sample for each frequency component and correcting the relative phase difference of the current to the end-to-end voltage for each frequency component, by using the data stored in the preparation step; and a third measurement step of calculating the iron loss.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、を有し、
前記第1計測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2計測工程では、前記電流検出素子の両端電圧の各周波数成分の位相に前記準備工程で記憶された相対測定位相誤差の周波数特性を加えることで、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請求項1又は2に記載の鉄損測定方法。

【請求項4】
 
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3のいずれか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、カレントセンサーである請求項1から4のいずれか項に記載の鉄損測定方法。

【請求項6】
 
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5のいずれか項に記載の鉄損測定方法。

【請求項7】
 
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、を有し、
前記第1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、有する方法。

【請求項8】
 
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し、
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倍以上であることを特徴とする鉄損測定装置。

【請求項9】
 
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8に記載の鉄損測定装置。

【請求項10】
 
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9に記載の鉄損測定装置。

【請求項11】
 
前記制御演算部は、
前記第2計測工程で、前記電流検出素子の両端電圧の各周波数成分の位相に前記準備工程で記憶された相対測定位相誤差の周波数特性を加えることで、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請求項9又は10に記載の鉄損測定装置。

【請求項12】
 
前記電流検出用素子は、シャント抵抗である請求項8から11のいずれか項に記載の鉄損測定装置。

【請求項13】
 
前記電流検出用素子は、カレントセンサーである請求項8から11のいずれか項に記載の鉄損測定装置。

【請求項14】
 
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9又は10に記載の鉄損測定装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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