(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークとティースからなるステータコアの磁気測定装置であって、
前記ステータコアの中心に設置する第１のコイルを有し、かつ、
前記第１のコイルと前記ティースとを接続して閉磁気回路を形成する継鉄部と、前記ティースに巻かれた一つ以上の第２のコイルとを有することを特徴とするステータコアの磁気測定装置。
【請求項２】
前記ステータコアが外力で周方向に回転できる構造として、ステータコア全体の磁気測定を行うことができることを特徴とする請求項１に記載のステータコアの磁気測定装置。
【請求項３】
前記ステータコアの径方向および/または軸方向に、該ステータコアを締付ける冶具を設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステータコアの磁気測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の磁気測定装置を用いる磁気測定方法であって、
前記第１のコイルを励磁コイルとし、前記第２のコイルを検出コイルとすることを特徴とするステータコアの磁気測定方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の磁気測定装置を用いる磁気測定方法であって、
前記第２のコイルの一方を励磁コイルとし、前記第２のコイルの他方を検出コイルとすることを特徴とするステータコアの磁気測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨークとティースからなるステータコアの磁気特性を、実際にモータを駆動しない静的な状態で測定するステータコアの磁気測定装置および磁気測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石同期モータは、ステータ（固定子）に電流を流すことにより発生する磁場が、ロータ（回転子）に埋め込まれた永久磁石に働いて、ロータが回転するモータであって、保守性、制御性、耐環境性に優れ、高効率、高力率運転が可能な電動機として産業・民生家電分野を問わず広く用いられている。
通常、このステータコアは、外周部を構成する円盤状のヨークと、内周部を構成する歯型状のティースからなっている。
【０００３】
従来、ステータコアの磁気特性を評価する場合、外周部のヨークに使用する鋼板の磁気特性を測定することによって、ステータコアの磁気特性の指標としていた。
しかし、実際のステータコアは、前述のように、ヨークとティースからなり、発明者らの検討結果によると、ティースの形状や、ヨークとの接合方法によって、ステータコアの磁気特性が著しく異なることが分かってきており、従来のように、ヨークだけでステータコアの磁気特性を代表させると実際のステータコアの磁気特性と著しく異なるという問題点があった。
また、実際のモータを駆動した状態における磁気特性を測定する方法も考えられるが、これでは、モータ回転軸の機械損失や磁気波形の歪みに起因する制御損失などの外乱要因が含まれるため、ステータコアの形状や接合方法と磁気特性との関係を適正に評価することができなかった。
さらに、ステータコアは、焼き嵌めによって電動機に組み込まれるため、実際の使用状態ではステータコアの周方向に圧縮力が働いた状態となっており、従来の磁気測定装置では、この圧縮力状態における磁気特性を評価することができなかった。
【０００４】
なお、ステータコアの磁気測定装置に関しては、従来から種々の提案がなされており、例えば、特開平７-２１８６１０号公報には、モータコアを、試料ホルダーを介してベアリングで支持するにあたり、モータコアとベアリングとの位置関係が縦に並んでいることによって、実際にモータで使われているモータコアの鉄損を測定する装置が提案されている。
また、特開２０００-３５２５７９号公報には、電動機の作動状態下において固定子鉄心（ステータコア）の端部表面による各種磁気特性を正確に検出する装置が提案されている。
しかし、特開平７-２１８６１０号公報や特開２０００-３５２５７９号公報に開示された磁気測定装置は、モータの駆動中の磁気特性を測定する装置であって、この場合、前述のように、モータ回転軸の機械損失や磁気波形の歪みに起因する制御損失などの外乱要因が含まれるため、ステータコアの形状や接合方法と磁気特性との関係を適正に評価することができなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７-２１８６１０号公報
【特許文献２】特開２０００-３５２５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決し、ヨークとティースからなるステータコアの磁気測定装置であって、ティースの形状や接合方法と磁気特性の関係を適正に評価できるうえ、ステータコアの径方向および／または軸方向に圧縮力が働いた状態における磁気特性を測定することができるステータコアの磁気測定装置および磁気測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ヨークとティースからなるステータコアの磁気測定装置において、ティースに接続して閉磁気回路を構成する継鉄部および第１のコイルと該ティースに巻かれる第２のコイルとを設けることによってティースの形状や接合方法と磁気特性の関係を適正に評価できるうえ、ステータコアの径方向および／または軸方向に締付ける冶具を設けることにより径方向および／または軸方向に圧縮力が働いた状態における磁気特性を測定することができるステータコアの磁気測定装置および磁気測定方法を提供するものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００８】
（１）ヨークとティースからなるステータコアの磁気測定装置であって、
前記ステータコアの中心に設置する第１のコイルを有し、かつ、
前記第１のコイルと前記ティースとを接続して閉磁気回路を形成する継鉄部と、前記ティースに巻かれた一つ以上の第２のコイルとを有することを特徴とするステータコアの磁気測定装置。
（２）前記ステータコアが外力で周方向に回転できる構造として、ステータコア全体の磁気測定を行うことができることを特徴とする（１）に記載のステータコアの磁気測定装置。
（３）前記ステータコアの径方向および/または軸方向に、該ステータコアを締付ける冶具を設けることを特徴とする（１）または（２）に記載のステータコアの磁気測定装置。
（４）（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の磁気測定装置を用いる磁気測定方法であって、
前記第１のコイルを励磁コイルとし、前記第２のコイルを検出コイルとすることを特徴とするステータコアの磁気測定方法。
（５）（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の磁気測定装置を用いる磁気測定方法であって、
前記第２のコイルの一方を励磁コイルとし、前記第２のコイルの他方を検出コイルとすることを特徴とするステータコアの磁気測定方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヨークとティースからなるステータコアの磁気測定装置において、ティースに接続して閉磁気回路を構成する継鉄部および第１のコイルと該ティースに巻かれる第２のコイルとを設けることによってティースの形状や接合方法と磁気特性の関係を適正に評価できるうえ、ステータコアの径方向および／または軸方向に締付ける冶具を設けることにより径方向および／または軸方向に圧縮力が働いた状態における磁気特性を測定することができるステータコアの磁気測定装置および磁気測定方法を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を、図１乃至図３を用いて詳細に説明する。
図１および図２は、本発明におけるステータコアの磁気測定装置の実施形態を例示する図であり、図１は正面図、図２は図１のＡ矢視図である。
図１および図２において、１はステータコア、２はヨーク、３はティース、４は第１のコイル、５,５´は第２のコイル、６は継鉄部、７は継鉄支持部、８はバンド（冶具）、９,９´は締付け部、１０は試料支持部、１１は緩衝材、１２は補強板、１３は固定板（冶具）を示す。
本発明のステータコアの磁気測定装置は、ヨーク２とティース３からなるステータコア１を、実際にモータを駆動させない静的な状態で磁気測定を行う装置である。
図１において、ヨーク２およびティース３からなるステータコア１は、試料支持部１０に載置され、ステータコア１の中心に、鉄心にコイルを巻き付けた第１のコイル４を設け、この第１のコイル４とティース３とを継鉄部４によって接続して閉磁気回路を形成している。
このティース３と継鉄部４との接続部は、密着していることが好ましいが、ステータコア１を回転させる必要性があることから、継鉄部４の表面の加工精度を数μｍ以下に高めることによって、空隙による鉄損を小さくすることが好ましい。
図１に示すように、ステータコア１の中心に第１のコイル４を設置し、この第１のコイル４に電圧を印加して磁束を発生させ、この磁束を、継鉄部４を介してティース３に流し、このティース３に巻かれた第２のコイル５における電圧を検出することによって、ステータコア１の鉄損を測定することができる。
【００１１】
本発明は、ヨーク２とティース３からなるステータコア１の磁気測定装置であって、前記ステータコア１の中心に設置する第１のコイル４と、該第１のコイル４と前記ティースと３を接続して閉磁気回路を形成する継鉄部６と、前記ティース３に巻かれた第２のコイル５とを有することを特徴とする。
従来における磁気測定装置は、ヨーク２を構成する鋼板の磁気測定を行って、ステータコア１の磁気測定を評価していたが、本発明によれば、ティース３に接続して閉磁気回路を構成する継鉄部６と該ティース３に巻かれる第２のコイル５とを設けることによってティース３の形状や接合方法と磁気特性の関係を適正に評価でできるうえ、モータを駆動させない静的な状態で磁気測定を行うので、モータ回転軸の機械損失や磁気波形の歪みに起因する制御損失などの外乱要因が含まれることがない。
また、図２に示すように、例えば、ステータコア１をネジなどの締付け部９´によって締め付けて固定することによって、この締付け部９´を緩めることによって、ステータコア１を外力で周方向に回転できる構造として、磁気測定を行う部分を順次移動させることができるので、ステータコア全体の磁気測定を行うことができる。
【００１２】
本実施形態においては、ステータコア１の径方向（図１の矢印方向）に圧縮力を働かせるバンド（冶具）８を設けており、例えば、ネジからなる締付け部９を動かすことによって、ステータコア１を内側に締付けることができ、実際のモータにおいて、ステータコアを焼嵌めした場合と同じ径方向に圧縮された状態における磁気特性を測定することができる。
さらに、本実施形態においては、ステータコア１の中心に設置した第１のコイル５に電圧を印加しているが、ティース３に巻き付けた一方の第２のコイル５´に電圧を印加して励磁コイルとし、他方の第２のコイル５を検出コイルとして電圧を測定することによって、ステータコア１の一部を取り出した部分的な磁気特性を測定することができる。
なお、第２のコイル５、５´は、糸巻き状のボビンに巻き付けることにより、ティース３への着脱を容易に行うことができる。
また、第２のコイル５、５´は同一ティース上に設置してもよい。
さらに、第２のコイル５、５´はそれぞれのティースの複数個（含む全ティース）あってもよい。
【００１３】
図２は、図１のＡ矢視図を示しており、磁気測定装置に大きな振動が伝わらないように、例えばウレタンゴムなどの緩衝材１１を介して補強板１２を設けることが好ましい。
また、図２に示すように、ステータコア１の軸方向（図２の矢印方向）に圧縮力を働かせる固定板（冶具）１３およびネジなどの締付け部９´を設けることにより、ステータコア１を軸方向に締付けることができ、実際のモータにおいて、ステータコアを焼嵌めした場合と同じ軸方向に圧縮された状態における磁気特性を測定することができる。
【００１４】
図３は、本発明の磁気測定装置を用いる場合の鉄損測定回路を例示する図である。
図３において、ｆは周波数計、Ａは実効電流計、Ｖｆは磁束電圧計、Ｖは実効電圧計、Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3は開閉器、Ｗは電力計を示す。
図３の一次コイルとして本発明の第１のコイル４を用い、二次コイルとして本発明の第２のコイル５を用い、まず、開閉器Ｓ2を閉じて、試料（ステータコア１）を交流消磁した後、開閉器Ｓ1およびＳ3を閉じ、開閉器Ｓ2を開き、磁束電圧計の読みＥｆが予め定めた磁束密度の高波値になるように電流電圧を調整する。周波数は規定の値に保つ。
磁束電圧計の読みＥｆを式（Ａ）によって求める。
Ｅｆ＝４．４４×ｆ×Ｎ2×Ｂ×Ａ・・・・（Ａ）
ここに、ｆ：周波数（Ｈｚ）
Ｎ2：二次コイルの巻数
Ｂ：磁束密度の高波値（Ｔ）
Ａ：試料の断面積（ｍ2）
次に、そのままの状態で電力計の読みＰと実効電圧計の読みＥを求め、鉄損を式（Ｂ）および式（Ｃ）によって計算することができる。
Ｗc＝Ｗ×１００／[ｈ＋（Ｅ/Ｅｆ）2×ｅ]
＝[Ｐ-（Ｅ2／Ｒ）]×１００／[ｈ＋（Ｅ/Ｅｆ）2×ｅ]・・・（Ｂ）
Ｗs＝Ｗc／ｍ1・・・（Ｃ）
ここに、Ｗc：正弦波での値に換算した鉄損（Ｗ）
Ｗ：鉄損の測定値（Ｗ）
Ｅ：二次コイル誘起電圧による実効値電圧計の読み（Ｖ）
Ｅｆ：二次コイル誘起電圧による磁束電圧計の読み（Ｖ）
ｈ、ｅ：波形が正弦波から外れる場合に用いる補正係数
Ｐ：電力計の読み（Ｗ）
Ｒ：実効値電圧計、磁束電圧計および電力計電圧コイルの合成抵抗（Ω）
Ｗｓ：１ｋｇ当たりの鉄損（Ｗ/ｋｇ）
ｍ1：試料の実効質量（ｋｇ）＝ｍｌ1／４ｌ
ｍ：試料の質量
ｌ1：実効磁路長（ｍ）＝０．９４
ｌ：試料の長さ（ｍ）
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明におけるステータコアの磁気測定装置の実施形態を例示する正面図である。
【図２】本発明におけるステータコアの磁気測定装置の実施形態を例示する図１のＡ矢視図である。
【図３】本発明の磁気測定装置を用いる場合の鉄損測定回路を例示する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  ステータコア
２  ヨーク
３  ティース
４  第１のコイル
５  第２のコイル
６  継鉄部
７  継鉄支持部
８  バンド
９、９´  締付け部
１０  試料支持部
１１  緩衝材
１２  強板
１３  固定板（冶具）
ｆ  周波数計
Ａ  実効電流計
Ｖｆ  磁束電圧計
Ｖ  実効電圧計
Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3 開閉器
Ｗ  電力計
【図１】
0004660110.tif 000002
【図２】
0004660110.tif 000003
【図３】
0004660110.tif 000004