(57)【要約】【課題】測定周波数が高い場合であっても、高い精度でコア損の測定が可能となる磁気測定モジュールを提供する。【解決手段】同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、前記一次コイルに直列に接続されたコンデンサと、を有し、周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａであることを特徴とする磁気測定モジュールにより上記課題を解決する。【選択図】図４
2020008380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、
前記一次コイルに直列に接続されたコンデンサと、
を有し、
周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ
であることを特徴とする磁気測定モジュール。
【請求項２】
コアに巻かれた一次コイル及び二次コイルを有する試料の磁気特性を測定する磁気特性測定装置であって、
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、
コンデンサと、
を有し、
前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサは直列に接続されており、
周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ
であることを特徴とする磁気特性測定装置。
【請求項３】
直列に接続されている前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサに交流を印加する励磁電源を有し、
前記交流の周波数は１ＭＨｚ以上であることを特徴とする請求項２に記載の磁気特性測定装置。
【請求項４】
前記空芯コイルのインダクタンスＬａは、前記試料のインダクタンスＬｍの０．９５倍以上、１．０５倍以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気特性測定装置。
【請求項５】
コアに巻かれた一次コイル及び二次コイルを有する試料の磁気特性を測定する磁気特性測定装置であって、
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルを有し、
前記試料の一次コイルと前記空芯コイルの一次コイルは直列に接続されており、
前記空芯コイルのインダクタンスＬａは、前記試料のインダクタンスＬｍの０．９５倍以上、１．０５倍以下であることを特徴とする磁気特性測定装置。
【請求項６】
前記試料の二次コイルの二次電圧、前記空芯コイルの二次コイルの誘導電圧を測定する計測部を有し、
前記試料の一次コイル及び前記空芯コイルの一次コイルに流れる電流、前記計測部において測定された前記二次電圧及び前記誘導電圧の値に基づき、前記試料のコアのコア損を算出する制御部を有する請求項２から５のいずれかに記載の磁気特性測定装置。
【請求項７】
コアに巻かれた一次コイル及び二次コイルを有する試料の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、
コンデンサと、
を有し、
前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサは直列に接続されており、
周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ
であって、
直列に接続されている前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサに交流を印加する工程と、
前記試料の二次コイルの二次電圧、前記空芯コイルの二次コイルの誘導電圧を測定する工程と、
を有することを特徴とする磁気特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気測定モジュール、磁気特性測定装置及び磁気特性測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩｏＴ機器の普及やパワーエレクトロニクスの進展に伴い、ＤＣ（direct  current）電源から所望のＤＣ電圧を生成するＤＣ−ＤＣコンバータの小型化・高効率化が求められている。このため、従来よりも高い周波数（１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ）におけるＤＣ−ＤＣコンバータの高効率駆動が望まれている。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて電力変換を担うのは、ソフトフェライト等の磁性材から成るコア（磁心）と称される部品である。電力変換時にコアにおいて生じるエネルギー損失（コア損）を精度よく見積もってコアや機器を設計することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率化することが可能となる。駆動周波数の高周波化に伴ってコア損は著しく増大することから（渦電流や残留損の影響が大）、高周波帯（１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ）におけるコア損を高い精度で測定することが必要となり、このように得られたコア損に基づきコアや機器の設計が行われる。
【０００４】
このようなコア損は、一般的には、Ｂ−Ｈアナライザーを用いて励磁電流ＩＲと誘導電圧となる二次電圧Ｖ２を計測することにより測定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１７２９２３号公報
【特許文献２】特開平３−２２１８８６号公報
【特許文献３】特開２００５−２３３８１８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】M．Mu  et  al．，IEEE  Trans．Power  Electron．Vol．29，no．8，pp．4374-4381，2014．
【非特許文献２】D．Hou  et  al．，IEEE  Trans．Power  Electron．Vol．32，no．4，pp．2987-2994，2017．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｂ−Ｈアナライザーでは、測定周波数が高くなると、励磁電流ＩＲと二次電圧Ｖ２との位相差θが大きくなり、場合によっては位相差θが９０°に近い値となる場合があり、実効電力（ＩＲＶ２ｃｏｓθ）が著しく低下する。このため、高い精度でコア損を測定することが困難となる。
【０００８】
よって、測定周波数が高くても、高い精度でコア損の測定が可能となる磁気測定モジュールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の一観点によれば、同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、前記一次コイルに直列に接続されたコンデンサと、を有し、周波数ｆ＝ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
開示の磁気測定モジュールによれば、測定周波数が高くても、高い精度でコア損の測定を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】コア損を測定する磁気特性測定装置の説明図（１）
【図２】コア損を測定する磁気特性測定装置の説明図（２）
【図３】コア損を測定する磁気特性測定装置の説明図（３）
【図４】第１の実施の形態における磁気特性測定装置の説明図
【図５】第１の実施の形態における磁気測定モジュールの説明図
【図６】第１の実施の形態における磁気測定モジュールの製造方法のフローチャート
【図７】第１の実施の形態における磁気特性測定方法のフローチャート
【図８】第２の実施の形態における磁気特性測定装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
〔第１の実施の形態〕
最初に、コア損の測定方法について説明する。図１に示されるように、一般的な試料１０のコア損を測定するための磁気特性測定装置は、励磁電源２０、電流測定用抵抗３０、計測部４０、制御部８０等を有している。
【００１４】
試料１０は、磁性材により形成されたコア１３に、一次コイル１１となる導線、二次コイル１２となる導線が巻かれている。励磁電源２０は交流電源であり、振幅、波形、周波数を調整して出力することができる。
【００１５】
この磁気特性測定装置では、試料１０の一次コイル１１には、抵抗値がＲｒｅｆの電流測定用抵抗３０が直列に接続されており、直列に接続された一次コイル１１と電流測定用抵抗３０には、励磁電源２０が接続されている。具体的には、励磁電源２０の一方の端子には、電流測定用抵抗３０の一方の端子が接続されており、電流測定用抵抗３０の他方の端子には、試料１０の一次コイル１１の一方の端子が接続されている。試料１０の一次コイル１１の他方の端子は、励磁電源２０の他方の端子に接続されている。励磁電源２０は、このように直列に接続された一次コイル１１と電流測定用抵抗３０に交流を印加する。
【００１６】
計測部４０は、オシロスコープ等であり、試料１０の二次コイル１２の一方の端子及び他方の端子、電流測定用抵抗３０の一方の端子及び他方の端子が接続されており、二次コイル１２の二次電圧Ｖ２、電流測定用抵抗３０の両端の電圧ＶＲを計測することができる。
【００１７】
また、計測部４０は、制御部８０に接続されており、計測部４０において測定された情報は、制御部８０に送信される。制御部８０は、パーソナルコンピュータ等であり、演算や磁気特性測定装置の制御を行う。具体的には、制御部８０は、計測部４０において測定された情報を用いた演算や、制御部８０に接続されている励磁電源２０の制御を行う。
【００１８】
図１に示される磁気特性測定装置では、励磁電源２０により、直列に接続された一次コイル１１と電流測定用抵抗３０に交流を印加すると、一次コイル１１及び電流測定用抵抗３０に一次電流ＩＲが流れる。電流測定用抵抗３０に一次電流ＩＲが流れると、電流測定用抵抗３０の両端に電位差が生じ、この電位差となる電圧ＶＲを計測部４０により測定する。また、試料１０の一次コイル１１に一次電流ＩＲが流れると、電磁誘導により二次コイル１２に二次電流が発生し、これにより生じた二次電圧Ｖ２を計測部４０により測定する。
【００１９】
試料１０のコア損は、一次電流ＩＲ及び二次電圧Ｖ２に基づき算出されるが、前述したように、励磁電源２０における周波数が高くなると、例えば、周波数が１ＭＨｚ以上になると、励磁電流ＩＲと二次電圧Ｖ２との位相差θが大きくなる。このため、実効電力（ＩＲＶ２ｃｏｓθ）が著しく低下し、高い精度でコア損を測定することが困難となる。尚、本願においては、高い周波数とは、１ＭＨｚ以上の周波数を意味するものとし、更には、１ＭＨｚ以上、１０ＭＨｚ以下の周波数を意味するものとする。
【００２０】
次に、高い周波数でコア損を測定する方法について検討した内容について説明する。
【００２１】
図２に示す磁気特性測定装置は、位相差θを０にするため、一次コイル１１及び二次コイル１２に直列に容量Ｃ０のコンデンサ５０を接続した構造のものである。このようにコイルとコンデンサとを直列に接続し共振させることにより、試料１０の誘導性成分をコンデンサ５０の容量性成分により相殺し、一次電流ＩＲと二次電圧Ｖ２の位相差を０にすることができ、正確なコア損を測定することができる。しかしながら、この方法では、測定周波数を共振周波数にする必要があり、測定周波数を任意に設定することが難しく、また、励磁電源２０において発生させる交流が正弦波であること等の条件があり、汎用性が低い。
【００２２】
次に、図３に示す磁気特性測定装置は、試料１０の一次コイル１１に直列に空芯コイル６０の一次コイル６１が接続されている構造のものである。空芯コイル６０は、一次コイル６１と二次コイル６２が同軸に巻かれており、空芯コイル６０の二次コイル６２の両端は計測部４０に接続されている。このように空芯コイル６０を接続し、空芯コイル６０の二次コイル６２の誘導電圧ＶＬを測定し、誘導性成分から生じる損失誤差を引くことにより、試料１０の正確なコア損を算出することができる。しかしながら、この方法は、試料１０の一次コイル１１に空芯コイル６０の一次コイルが直列に接続されているため、インダクタンスが大きくなり、全体のインピーダンスが著しく大きくなってしまう。このため、駆動する励磁電源２０には、パワーの大きな大型なものが必要となる。
【００２３】
よって、測定周波数が高くても、周波数に依存することなく、また、励磁電源の大型化を招くことなく、高い精度でコア損の測定が可能な磁気特性測定装置が求められている。
【００２４】
ところで、本願発明者は検討の結果、図３に示す磁気特性測定装置において、空芯コイル６０のインダクタンスを変えると、得られるコア損の値が変化することを見出した。更には、空芯コイル６０のインダクタンスを試料１０のインダクタンスと等しくすると、極めて高い精度のコア損が得られることを見出した。本実施の形態は、このように本願発明者により見出された知見に基づくものである。
【００２５】
（磁気測定モジュール及び磁気特性測定装置）
次に、本実施の形態における磁気測定モジュール及び磁気特性測定装置について説明する。本実施の形態における磁気特性測定装置は、図４に示されるように、試料１０のコア損を測定する磁気特性測定装置であり、励磁電源２０、電流測定用抵抗３０、計測部４０、コンデンサ１５０、空芯コイル１６０、制御部８０等を有している。空芯コイル１６０は同軸に巻かれた一次コイル１６１と二次コイル１６２とを有している。尚、本実施の形態における磁気測定モジュール１００は、空芯コイル１６０とコンデンサ１５０とにより形成されており、空芯コイル１６０の一次コイル１６１とコンデンサ１５０とが直列に接続されている。
【００２６】
本実施の形態における磁気特性測定装置では、電流測定用抵抗３０、試料１０の一次コイル１１、空芯コイル１６０の一次コイル１６１、コンデンサ１５０が直列に接続されており、このように直列に接続されたものに、励磁電源２０が接続されている。従って、励磁電源２０の一方の端子には、電流測定用抵抗３０の一方の端子が接続されており、電流測定用抵抗３０の他方の端子には、試料１０の一次コイル１１の一方の端子が接続されている。試料１０の一次コイル１１の他方の端子は、空芯コイル１６０の一次コイル１６１の一方の端子が接続されており、空芯コイル１６０の一次コイル１６１の他方の端子には、コンデンサ１５０の一方の端子が接続されている。コンデンサ１５０の他方の端子は、励磁電源２０の他方の端子に接続されている。励磁電源２０は、このように直列に接続された電流測定用抵抗３０、試料１０の一次コイル１１、空芯コイル１６０の一次コイル１６１、コンデンサ１５０に交流を印加する。
【００２７】
計測部４０は、試料１０の二次コイル１２の一方の端子及び他方の端子、電流測定用抵抗３０の一方の端子及び他方の端子、空芯コイル１６０の二次コイル１６２の一方の端子及び他方の端子が接続されている。これにより、試料１０の二次コイル１２の二次電圧Ｖ２、電流測定用抵抗３０の両端の電圧ＶＲ、空芯コイル１６０の二次コイル１６２の二次電圧である誘導電圧ＶＬを計測することができる。
【００２８】
本実施の形態においては、試料１０のインダクタンスをＬｍとし、空芯コイル１６０のインダクタンスをＬａとし、コンデンサ１５０の容量をＣＬとした場合に、Ｌｍ≒Ｌａであって、ＣＬ＝１／（２ω２Ｌａ）となるように形成されている。尚、ωは周波数ｆの角周波数であり、周波数ｆは１ＭＨｚ以上であり、例えば、５ＭＨｚである。本実施の形態においては、容量ＣＬが１／（２ω２Ｌａ）のコンデンサ１５０が直列に接続されているため、所定の周波数では位相差θを略０にすることができ、インピーダンスが高くなることが抑制され、励磁電源のパワーをあまり大きくする必要がない。また、空芯コイル１６０の二次コイル１６２の誘導電圧ＶＬを計測し、誘導性成分から生じる損失誤差を引くことにより、正確なコア損を算出することができる。尚、本実施の形態では、周波数ｆを５ＭＨｚとし、空芯コイル１６０のインダクタンスＬａを５．０μＨとした場合、コンデンサ１５０の容量ＣＬは、約１００ｐＦとなる。
【００２９】
従って、本実施の形態における磁気特性測定装置では、測定周波数が高くても、周波数に依存することなく、また、大きなパワーの励磁電源を必要とすることなく、精度の高いコア損の測定が可能となる。
【００３０】
尚、コンデンサ１５０の容量ＣＬは、正確に１／（２ω２Ｌａ）にしなくても、インピーダンスを減らすことができる。図５は、コンデンサ１５０がない場合と接続されている場合における周波数とインピーダンスＺとの関係を示す。図５において、特性５Ａはコンデンサ１５０がないものの特性であり、図３に示されるものに相当する。特性５Ｂは接続されるコンデンサ１５０の容量ＣＬが０．６μＦの場合の特性であり、特性５Ｃは接続されるコンデンサ１５０の容量ＣＬが０．１μＦの場合の特性である。尚、空芯コイル１６０のインダクタンスＬａの値は、４．６μＨである。
【００３１】
図５の特性５Ｂに示されるように、０．６μＦの容量ＣＬのコンデンサ１５０を直列に接続することにより、コンデンサ１５０がないものの特性５Ａと比較して、周波数が約６０ｋＨｚのインピーダンスＺを約１／２にすることができる。また、特性５Ｃに示されるように、０．１μＦの容量ＣＬのコンデンサ１５０を直列に接続することにより、コンデンサ１５０がないものの特性５Ａと比較して、周波数が約１５０ｋＨｚのインピーダンスＺを約１／４にすることができる。便宜上、図５では、周波数が１０〜３０００ｋＨｚの場合を示しているが、コンデンサ１５０を直列に接続することによりインピーダンスＺが低くなることは、１ＭＨｚ以上の高周波の場合においても同様である。
【００３２】
次に、インピーダンスＺを減らす効果のあるコンデンサ１５０の容量ＣＬの範囲について説明する。図１に示される試料１０のみのインピーダンスＺ１は、試料１０の抵抗をＲｍ、試料１０のインダクタンスをＬｍとした場合、下記の式（１）に示す関係にある。尚、電流測定用抵抗３０の抵抗は０．５Ω程度であり、試料１０の抵抗Ｒｍと比べて十分小さく、無視することができるため、下記の式（１）においては省略されている。
｜Ｚ１｜２＝Ｒｍ２＋（ωＬｍ）２・・・・・（１）
【００３３】
また、図４に示されるように、試料１０に磁気測定モジュール１００が直列に接続されている場合、空芯コイル１６０のインダクタンスをＬａとすると、インピーダンスＺ２の二乗｜Ｚ２｜２は、下記の式（２）に示される。また、Ｌｍ＝Ｌａとすると、下記の式（３）となる。尚、空芯コイル１６０の抵抗は、試料１０の抵抗Ｒｍと比べて十分小さく、無視することができるため、式（２）以降の式においては省略されている。
｜Ｚ２｜２＝Ｒｍ２＋｛ω（Ｌｍ＋Ｌａ）−１／ωＣＬ｝２・・・・・・・・・（２）
｜Ｚ２｜２＝Ｒｍ２＋（２ωＬａ−１／ωＣＬ）２・・・・・・・・・・・・・（３）
【００３４】
上記の式（１）と式（３）より、｜Ｚ２｜２≦｜Ｚ１｜２とすると、下記の式（４）が得られ、更に、下記の式（５）の関係が得られ、Ｌｍ＝Ｌａより下記の式（６）となる。
Ｒｍ２＋｛２ωＬａ−１／ωＣＬ｝２≦Ｒｍ２＋（ωＬｍ）２・・・・・・・・（４）
−（２ωＬａ−１／ωＣＬ）≦ωＬｍ≦（２ωＬａ−１／ωＣＬ）・・・・・（５）
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
【００３５】
従って、コンデンサ１５０の容量ＣＬは、式（６）を満たしていることが好ましい。
【００３６】
（磁気測定モジュールの製造方法）
次に、本実施の形態における磁気測定モジュール１００の製造方法について、図６に基づき説明する。
【００３７】
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、２本の被覆導線を平行に配置し、樹脂材料等の非磁性でかつ絶縁性の材料により形成された円柱または筒にらせん状に巻きつけ空芯コイル１６０を作製する。２本の被覆導線がらせん状に巻かれる巻き数は、例えば、３０〜４０巻きである。これにより、２本の被覆導線の一方が一次コイル１６１となり、他方が二次コイル１６２となる空芯コイル１６０が作製される。
【００３８】
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、空芯コイル１６０のインダクタンスＬａを測定する。具体的には、ＬＣＲメータ等の測定機器を用いて、周波数ｆ（＝ω／２π）における空芯コイル１６０のインダクタンスＬａを測定する。
【００３９】
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、容量ＣＬが、１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａとなるコンデンサ１５０を空芯コイル１６０の一次コイル１６１に直列に接続する。
【００４０】
以上の工程により、本実施の形態における磁気測定モジュール１００を製造することができる。
【００４１】
（磁気特性測定方法）
次に、本実施の形態における磁気特性測定方法について、図７に基づき説明する。尚、本実施の形態における磁気特性測定方法では、磁気特性測定装置の制御及び演算は、制御部８０において行われる。
【００４２】
最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）に示すように、試料１０のインダクタンスを測定する。具体的には、ＬＣＲメータ等の測定機器を用いて、コア損を測定する周波数における試料１０のインダクタンスＬｍを測定する。
【００４３】
次に、ステップ２０４（Ｓ２０４）に示すように、対応する磁気測定モジュール１００、即ち、コア損を測定する周波数において、試料１０のインダクタンスＬｍに近い値のインダクタンスＬａを有する磁気測定モジュール１００を選定し試料１０に接続する。磁気測定モジュール１００は、試料１０の一次コイル１１と、磁気測定モジュール１００の空芯コイル１６０の一次コイル１６１、コンデンサ１５０が直列となるように接続する。
【００４４】
次に、ステップ２０６（Ｓ２０６）に示すように、励磁電源２０により、直列に接続された試料１０及び磁気測定モジュール１００に、測定周波数の交流の励磁電圧を印加する。
【００４５】
次に、ステップ２０８（Ｓ２０８）に示すように、試料１０の二次コイル１２の二次電圧Ｖ２を測定する。
【００４６】
次に、ステップ２１０（Ｓ２１０）に示すように、ステップ２０８において得られた試料１０の二次コイル１２の二次電圧Ｖ２より、磁束密度Ｂｓの振幅を算出する。具体的には、磁束をφとした場合、Ｖ２＝−ｄφ／ｄｔであるため、Ｖ２を積分して磁束φを算出し、更に、試料１０のコア１３の断面積をＳとし、Ｂｓ＝φ／Ｓより、磁束密度Ｂｓの振幅を算出する。
【００４７】
次に、ステップ２１２（Ｓ２１２）に示すように、磁束密度Ｂｓの振幅が所望の値となっているか否かが判断される。コア損を測定する際には、磁束密度Ｂｓの振幅が目的とする所望の値となっている状態で行われるため、このような判断がなされる。磁束密度Ｂｓの振幅が所望の値となっていない場合には、ステップ２１４に移行し、磁束密度Ｂｓの振幅が所望の値となっている場合には、ステップ２１６に移行する。
【００４８】
ステップ２１４（Ｓ２１４）では、励磁電源２０おける励磁電圧の設定を変更して、ステップ２０６に移行し、ステップ２０６からステップ２１２の工程を繰り返す。
【００４９】
一方、ステップ２１６（Ｓ２１６）では、電流測定用抵抗３０の両端の電圧ＶＲ、試料１０の二次コイル１２の二次電圧Ｖ２、磁気測定モジュール１００の空芯コイル１６０の二次コイル１６２の誘導電圧ＶＬを測定する。
【００５０】
次に、ステップ２１８（Ｓ２１８）に示すように、コア損Ｐｃｏｒｅを算出する。コア損Ｐｃｏｒｅは、ステップ２１６において測定された電圧ＶＲ、試料１０の二次コイル１２の二次電圧Ｖ２、磁気測定モジュール１００の二次コイル１６２の誘導電圧ＶＬより、下記の数１に示す式より算出される。尚、ｋは比例係数である。
【００５１】
【数１】
2020008380.tif 000003
【００５２】
以上の工程により、試料１０のコア損Ｐｃｏｒｅを得ることができる。
【００５３】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における磁気特性測定装置について説明する。上述したように、本願発明者は、空芯コイル６０のインダクタンスＬａを試料１０のインダクタンスＬｍと等しくすることにより、極めて精度の高いコア損を得ることができることを見出した。本実施の形態は、空芯コイル６０のインダクタンスＬａの値を所定の範囲にすることにより、試料１０における誤差の少ないコア損を算出するものであり、励磁電源２０のパワーを考慮しなくてもよい場合に、適用することができる。
【００５４】
本願発明者は、図３に示す磁気特性測定装置において、試料１０のコア損と空芯コイル６０のインダクタンスＬａとの関係について調べた。具体的には、インダクタンスＬｍが５．０μＨの試料１０を用いて、空芯コイル６０のインダクタンスＬａを変えた場合の試料１０のコア損の測定を行った。この測定結果を表１に示す。基準となる試料１０のコア損は、予め図２に示す磁気特性測定装置を用いて測定し、得られたコア損の値２８５０Ｊ／ｍ３を基準とした。尚、励磁電源２０より出力される交流の周波数は、５ＭＨｚである。
【００５５】
【表１】
2020008380.tif 000004
【００５６】
表１に示されるように、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．４９μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１０９．８％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２９７５Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋４．４％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．３８μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１０７．６％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２７５０Ｊ／ｍ３であり、誤差は−３．５％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．２７μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１０５．４％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２９６０Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋３．９％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．２２μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１０４．４％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２９０５Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋１．９％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．１３μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１０２．６％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２９２０Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋２．５％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．０５μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１０１．０％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２８９０Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋１．４％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが５．００μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が１００．０％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２８６０Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋０．４％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが４．９５μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が９９．０％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２８１０Ｊ／ｍ３であり、誤差は−１．４％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが４．８６μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が９７．２％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２８７０Ｊ／ｍ３であり、誤差は＋０．７％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが４．７７μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が９５．４％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２７７０Ｊ／ｍ３であり、誤差は−２．８％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが４．６８μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が９３．６％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２７００Ｊ／ｍ３であり、誤差は−５．３％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが４．６３μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が９２．６％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２７３０Ｊ／ｍ３であり、誤差は−４．２％であった。また、空芯コイル６０のインダクタンスＬａが４．５０μＨ（試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が９０．０％）の場合では、得られた試料１０のコア損の値は２７３５Ｊ／ｍ３であり、誤差は−４．０％であった。
【００５７】
誤差が、±３．０％の範囲であれば許容されるとすると、空芯コイル６０のインダクタンスＬａは、４．７７μＨ以上、５．２２μＨ以下であれば、誤差の少ないコア損の測定を行うことができる。従って、試料１０のインダクタンスＬｍに対する比率が、概ね９５．０％以上、１０５．０％以下であれば、誤差の少ないコア損の測定が可能である。
【００５８】
よって、図８に示されるように、空芯コイル２６０は、インダクタンスＬａの値が、試料１０のインダクタンスＬｍに対して概ね０．９５倍以上、１．０５倍以下である場合には、誤差の少ないコア損の測定が可能となる。尚、空芯コイル２６０及び空芯コイル２６０を形成している一次コイル２６１、二次コイル２６２は、インダクタンスＬａの値を除き、空芯コイル１６０と同様である。
【００５９】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００６１】
上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、
前記一次コイルに直列に接続されたコンデンサと、
を有し、
周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ
であることを特徴とする磁気測定モジュール。
（付記２）
コアに巻かれた一次コイル及び二次コイルを有する試料の磁気特性を測定する磁気特性測定装置であって、
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、
コンデンサと、
を有し、
前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサは直列に接続されており、
周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ
であることを特徴とする磁気特性測定装置。
（付記３）
直列に接続されている前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサに交流を印加する励磁電源を有し、
前記交流の周波数は１ＭＨｚ以上であることを特徴とする付記２に記載の磁気特性測定装置。
（付記４）
前記空芯コイルのインダクタンスＬａは、前記試料のインダクタンスＬｍの０．９５倍以上、１．０５倍以下であることを特徴とする付記２または３に記載の磁気特性測定装置。
（付記５）
コアに巻かれた一次コイル及び二次コイルを有する試料の磁気特性を測定する磁気特性測定装置であって、
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルを有し、
前記試料の一次コイルと前記空芯コイルの一次コイルは直列に接続されており、
前記空芯コイルのインダクタンスＬａは、前記試料のインダクタンスＬｍの０．９５倍以上、１．０５倍以下であることを特徴とする磁気特性測定装置。
（付記６）
前記試料の二次コイルの二次電圧、前記空芯コイルの二次コイルの誘導電圧を測定する計測部を有し、
前記試料の一次コイル及び前記空芯コイルの一次コイルに流れる電流、前記計測部において測定された前記二次電圧及び前記誘導電圧の値に基づき、前記試料のコアのコア損を算出する制御部を有する付記２から５のいずれかに記載の磁気特性測定装置。
（付記７）
コアに巻かれた一次コイル及び二次コイルを有する試料の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、
同軸に巻かれた一次コイルと二次コイルとを有する空芯コイルと、
コンデンサと、
を有し、
前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサは直列に接続されており、
周波数ω／２πにおける前記空芯コイルのインダクタンスがＬａの場合に、前記コンデンサの容量ＣＬは、
１／３ω２Ｌａ≦ＣＬ≦１／ω２Ｌａ
であって、
直列に接続されている前記試料の一次コイル、前記空芯コイルの一次コイル、前記コンデンサに交流を印加する工程と、
前記試料の二次コイルの二次電圧、前記空芯コイの二次コイルの誘導電圧を測定する工程と、
を有することを特徴とする磁気特性測定方法。
【符号の説明】
【００６２】
１０        試料
１１        一次コイル
１２        二次コイル
１３        コア
２０        励磁電源
３０        電流測定用抵抗
４０        計測部
８０        制御部
１５０      コンデンサ
１６０      空芯コイル
１６１      一次コイル
１６２      二次コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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