JPH01285881A - 磁性体の鉄損計測装置 - 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】 〔分野の概要〕 本発明は、磁性体の鉄損計測装置に係るものであり、特
に磁性体に巻線した励磁巻線に流れる励磁電流と、磁性
体の２次側巻線に誘起した電圧とをディジタル信号に変
換して記憶装置に波形を記憶し、測定系に生じた絶対値
の誤差の値と、位相誤差の値をあらかじめ記憶装置に記
憶しておき、演算と制御を行う制御装置（パーソナルコ
ンピュータ）により鉄損計算時に補正を施し、正確な鉄
損を計測するようにした磁性体の鉄損計測装置に関する
ものである。

〔従来技術の内容と問題点〕

磁性体の鉄損は、磁性体に巻回した巻線に流れる励磁電
流と、励磁電流に対応した２次側巻線に誘起する電圧と
の積によって求められる。従来の磁性体の鉄損計測の一
実施例を第５図により説明する。

第５図は磁性体を励磁する励磁巻１１Ｎ１に流れる励磁
電流を検出する方法を示し１、励磁電流をシャント抵抗
４により検出して鉄損を計測する測定系である。

従来、磁性材料の鉄損計測においては、第５図の測定系
により検出した波形を低周波に於ける鉄損計測では、ア
ナグロ電力訂を用いて行なわれている。アナグロ電力計
を用い磁性体の鉄損を計測する方法はせいぜい１００ｋ
Ｈｚまでであるが、最近、ディジタル技術が進歩し、は
ぼ１０ｋＨｚ以上の周波数では励磁電流を電圧に変換し
てＡ−Ｄ変換し、また２次側電圧はそのままＡ−Ｄ変換
によりディジタル変換を行ない、数値を一度記憶装置に
記憶しマイクロコンピュータを用いて計算を行ない、鉄
損値を求める手法が用いられている。

磁性体の鉄損値をＡ−Ｄ変換によりディジタル処理によ
り求める方法において従来行なわれてきた励磁電流と２
次側誘起電圧を乗算する方法では、測定周波数が高周波
になるほど、あるいは試料の磁性体が低損失になるほど
測定値に誤差を生じ、実際の値と異なったものとなった
りあるいは鉄損値で問題があった。また、最近磁性体の
使用周波数の範囲もＭＨｚ帯とな＋−１、一方磁性体も
低損失の材料が要求されるにつれτ、数百ｋｆｌｚ以１
−の周波数帯域における磁性体の正確な鉄損値の計測方
法の確翫ｊが必要条件となっており、特に測定系に生じ
る磁性体以外の部分で生じるわずかな位相誤差も、１）
１測する鉄損値に対し大きな誤差要因となるため、この
誤差補正の方法は正確な鉄損値を求めるためには必要な
要件である。

〔発明の目的〕

本発明は、このような鉄損計測時における誤差量（絶対
値誤差量１位相誤差量）を定量的に把握し、鉄損の計算
時にその誤差量の補正を施し、正確な鉄損の測定値を計
測する磁性体の鉄損計測装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

本発明は前記問題点を解決するため、励磁電流及び誘起
電圧波形検出時の誤差量（絶対値誤差。

位相誤差）をあらかじめ定量的に把握し、補１■：、値
を磁性体の鉄損ａ■測装置内にもつよう構成したもので
、鉄損算出時に前記補正値に基づき補正を施し、正確な
鉄損計測値を提供することを特徴とする。

すなわち本発明は、第１の巻線と第２の巻線を施した磁
性体の第１の巻線に正弦波発振器からの交流信号を電力
増幅した交流電圧を印加し、前記第１の巻線を流れる電
流を電圧に変換した励磁電圧と、第２の巻線に誘起され
た電圧とを記憶装置により時間分割を行ってサンプリン
グし、サンプリング電圧を２°にＡ−Ｄ変換して記憶し
、演算処理と制御を行う制御装置によりあらかじめ周波
数ごとに計測装置系に生じる絶対値誤差量及び位相誤差
量を計測し、前記時間分割してディジタル変換した励磁
電圧と２次誘起電圧の位相とを誤差分だけ移相し、絶対
値は比例係数を乗じて補正した上で、電力量を演算する
ことにより前記磁性体の鉄損を算出するよう構成した鉄
損自動計測装置である。

〔実施例による説明〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明するわ 第１図は、本発明によるディジタル式の磁性体の鉄損計
測装置の概略図であるが、磁性体１０に施す１次巻線Ｎ
１に直列に励磁電流検出用シャント抵抗４を接続し、そ
の他方端と１次巻線Ｎ１の他の一方の端間に正弦波発振
器５の信号を、正弦波増幅器６により増幅して磁性体１
０の１次巻線Ｎ１に正弦波電圧を印加し、前記励磁電流
検出用シャント抵抗４の両端電圧と、磁性体１０の２次
巻線Ｎ２に誘起された電圧とを、パーソナルコンピュー
タ（以下パソコンと称する）８で制御するデジタル方式
の記憶装置７に記憶し、前記パソコン８にて、デジタル
計算処理により得られた実効電力を磁性体の実効体積で
除した値を磁性体の鉄損として算出する磁性体の鉄損計
測装置１である。該鉄損計測装置上では、磁性体を励磁
する周波数が高いときには、上記２つの波形を磁性体か
らのケーブル中を信号が伝送する間に誤差が生じ、記憶
装置に記憶するまでに発生する誤差（絶対値誤差１位相
誤差）に、１−リＪ１測された鉄損に誤差が生じていた
。

鉄損ｒ￥１測時の前記誤差要因とじどこ、次の３点が挙
げられる。

１）励磁電流を検出し、記憶装置の入力端子までの信号
伝送系ど、２次側１橋起電圧を記憶装置入力端子・土で
伝送する２つの信じ伝送系とでの誤差、２）励磁電流検
出用シャント抵抗の周波数特性による５奴差。　（電流
を電圧として検出１゛るため発生する誤差） ３）記憶装置での波形記憶時の誤差、すなわち第１図に
おける記憶装置７のＣ旧とＣＨ２との時間遅れによる誤
差である。

−１−記３点の各々に付き、下記のような方法により誤
差の補１１−を行う、、１）の信月伝送系の誤差と３）
の記憶装置での波形記憶時の誤差については、記憶装置
７のＣ旧とＣＨ２に接続するプローブ先端（励磁電流検
出用シャント抵抗４と、２次巻線Ｎ、の出力電圧を検出
する検出端子）に５０Ωの終端抵抗を接続し、５０Ω抵
抗両端から信号発生器により正弦波電圧を人力し、周波
数と、入力端子振幅を変えた時の出力電圧の位相遅れと
絶対値のずれを検出する。本発明による計測の結果では
Ｉ　ＭＨｚに於ける実験の結果ではＣＨｌの出力ｖ１と
、ＣＨ２の出力ｖ２ではＶｌがｖ２に対し角度誤差とし
て１．３度の遅れを生じていることかわかった。この値
は全く伝送回路と記憶装置内を信号が伝播する際に生じ
る遅れであり、磁性体の鉄損計測値に対し補正を行う必
要がある。

２）の励磁電流検出用シャント抵抗の周波数特性による
誤差は固定抵抗のもつ浮遊インダクタンスによって生じ
、固定抵抗に流れる励磁電流により生じる電圧は、励磁
電流に対し進む。本実施例ではＩ　ＭＦＩｚにおいて２
Ωの金属薄膜抵抗両端に生じる電圧で０．５度の角度誤
差を生じている。

次に、角度誤差及び振幅値に対する絶対値の誤差の補正
の手順について説明する。

絶対値については予め測定周波数で計測しておいた誤差
の値に対し、スケールファクターを決め、記憶装置に各
位相でサンプリングされた数値に対し、スケールファク
ターを制御装置のパソコンで乗じ鉄損を計算するときの
数値とする。。

位相誤差については第２図に伝送系、抵抗、記憶装置、
これら全体を接続し、たときのＣＨＩ、ＣＨ２の位相誤
差を示すが、ＡはＣＨＩ、　ＣＪ（２に使用するプロー
ブ間の位相誤差、Ｂは記・は装置内の回路によるＣＨＩ
。

ＣＨ２の位相誤差、Ｃは励磁電流を検出する固定抵抗で
の励磁電流と固定抵抗両端に生じた電圧の位相誤差であ
り、Ｅは励磁電流を検出する固定抵抗両端に生じる電圧
を、プローブにより記憶装置のＣＨＩに接続したＣ旧の
位相と、磁性体に巻線した２次巻線の出力電圧をプロー
ブを通しＣＨ２に接続し記憶装置に記憶する回路までの
位相との誤差、すなわち本発明の実施例による磁性体の
鉄損計測装置で生じるＣＩ（１，ＣＪ（２間の位相誤差
である。すなわち、ＩＭＨｚでは１．６度の位相誤差（
この場合ｖ１の方がＶ、に比べ進んでいる。）どなって
いる。

本発明の磁性体の鉄損計測装置ではこのような位相誤差
は、パソコンを用いて誤差を補正し、（ＩＩ：［１゜Ｃ
Ｈ２の積を求め鉄損値を求める。位相の補正は第３図に
おいて、Ｃ：Ｈｌ、ＣＨ２の入力端子の１周期を等間隔
でサンプリングする。本発明の実施例でＩ　ＭＨｚで計
測する際は１周期３６０度を５００等分している。実験
では、励磁電流と２次出力電圧はＬ　ＭＨｚで１．６度
の位相誤差があり、ＣＨＩがＣＨ２に対し進み位相とな
っているため、ＣＨＩ、　ＣＨ２の本来の位相に補正す
るためには　ＣＨ２の出力を位相遅れ分のサンプリング
時間をパソコンで移相する操作を行う。

第３図においてｔ。とｔｌとのサンプリング間隔は３６
０度１５００＝Ｏ１７２度であり、１．６度の誤差のと
きは２、２２２サンプリング幅に相当し、第３図におい
てｙ２゜ｙ３の間の０．２２２による線型補間値を求め
、この値をＶｏの時間位置に移し、ＣＨＩのｙ。の値と
の積を求める。

ｙ３とｙ４の値についても線型補間値を求め、ＣＨＩＯ
値との積を求め、同様に順次分割した５００点につき計
算しＣＨＩとＣＨ２の積を求める。

次に位相補正を行う実際のフローチャー１〜を表−１に
示す。

以下余白 表−１ フローチャートの中の変数は下記の通りＣＭ％（＊　）
　；励磁電流のディジタルデータＣＨＩＭ　　　、励磁
電流の振幅誤差を考慮したスケールファクター ＣＨ２％（＊）；誘起電圧のディジタルデータＣＨ２Ｍ
　　　、誘起電圧の振幅誤差を考慮したスケールファク
ター ＣＭＰ　（Ｍｎｕｍ％、３）；位相補ｉＥ量（ｄｅｇ：
ＩＡｐ；位相補正歌に相当するサンプリング間隔 Ａｐ％　　　；Ａｐの整数部 Ａｐｌ　　　　；Ａｐの小数部 Ｃ５Ｐ　　　、１週期のデータ点数 （１週期に含まれるサンプリング間隔）第４図に示すＧ
の曲線は本発明の鉄損計算装置を用い叙−ヒの補正を行
ったスイッヂング電源用トランスに使用するフェライト
コアの鉄損の測定値である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、各測定周波数におけ
る鉄損算出時の誤差補正は、各測定周波数において、予
め測定系に生じる絶対値と位相誤差を求めておき、計測
値はアナログディジタル変換し記憶しておき、パソコン
を用いディジタル演算により補正を行ない計測値を求め
るもので容易にしかも正確に、また高速演算を行うこと
により磁性体の正確な鉄損計測値の提供が可能となり、
その工業的価値は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による磁性体の鉄損計測装置の概要を
示す図。 第２図は、伝送系、励磁電流検出用シャント抵抗、記憶
袋ｆｆ、及び計測系全体で生じる周波数と位相誤差とを
示す図。 第３図は、励磁電流波形と２次側誘起電圧の時間分割に
よるサンプリングを示す図。 第４図は、本発明による磁性体の鉄損計測装置を使用し
、フェライトコアの鉄損を計測した図。 第５図は、従来方法による鉄損計測装置の実施例を示す
図。 上・・・磁性体の鉄損計測装置。 ２・・・１次巻線（励磁巻線）。３・・２次巻線。 ４・・・励磁電流検出用シャント抵抗。 ５・・・正弦波発振器。６・・・電力増幅器。 ７・・・記憶装置。 ８・・・制御装置（パーソナルコンピュータ）。 ９・・・アナログ鉄損測定装置。１０・・・磁性体。 Ａ・・・Ｃ：Ｈｌ、ＣＨ２用プローブ間の位相誤差。 Ｂ・・・記憶装置内のＣ：Ｈｌ、Ｃ：Ｈ２間の位相誤差
。 Ｃ・・・励磁電流検出用シャント抵抗による位相誤差。 ■〕・・・ＣＩ（１，ＣＨ２に接続する測定系それぞれ
によって生じる位相誤差。 Ｅ・・・励磁電流検出用シャント抵抗両端の電圧波形。 Ｆ・・・２次巻線に生じる誘起電圧波形。 Ｇ・・本発明による磁性体の鉄損計測装置によるフェラ
イトコアの鉄損計測値。 以下余白 第７図 ｙ８戒数−にＨｚ　　→ 第３図 第４図 周ン皮数Ｈ１ 第５図 ツ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の巻線と第２の巻線を施した磁性体の、第１の巻線
   に正弦波発振器からの交流信号を電力増幅した交流電圧
   を印加し、前記第１の巻線を流れる電流を電圧に変換し
   た励磁電圧と、第２の巻線に誘起された電圧とを、記憶
   装置により時間分割を行ってサンプリングし、サンプリ
   ング電圧を２＾ｎにＡ−Ｄ変換して記憶し、演算処理と
   制御を行う制御装置によりあらかじめ周波数ごとに計測
   装置系に生じる絶対値誤差量及び位相誤差量を計測し、
   前記時間分割してディジタル変換した励磁電圧と２次誘
   起電圧の位相とを、誤差分だけ移相し、絶対値は比例係
   数を乗じて補正した上で、電力量を演算することにより
   前記磁性体の鉄損を算出するよう構成したことを特徴と
   する磁性体の鉄損計測装置。