(57)【要約】【課題】板状軟質磁性材料を使用する電磁機器や電磁設備の性能を算定する算定方法を提供する。【解決手段】端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性を算定する方法において、励磁磁界Ｈにおける磁路幅Ａ1の磁化曲線Ｂ1（Ｈ）と鉄損Ｗ1（Ｈ）、及び、磁路幅Ａ1と異なる磁路幅Ａ2の磁化曲線Ｂ2（Ｈ）と鉄損Ｗ2（Ｈ）を用いて、次式で、軟質磁性材料の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。    Ｂ（Ｈ）＝｛Ａ1Ｂ1（Ｈ）−Ａ2Ｂ2（Ｈ）｝／（Ａ1−Ａ2）  …（１）    Ｗ（Ｈ）＝｛Ａ1Ｗ1（Ｈ）−Ａ2Ｗ2（Ｈ）｝／（Ａ1−Ａ2）  …（２）【選択図】図１
2009076554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性を算定する算定方法において、励磁磁界Ｈにおける磁路幅Ａ1の磁化曲線Ｂ1（Ｈ）と鉄損Ｗ1（Ｈ）、及び、磁路幅Ａ1と異なる磁路幅Ａ2の磁化曲線Ｂ2（Ｈ）と鉄損Ｗ2（Ｈ）を用いて、次式で、軟質磁性材料の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。
Ｂ（Ｈ）＝｛Ａ1Ｂ1（Ｈ）−Ａ2Ｂ2（Ｈ）｝／（Ａ1−Ａ2）  …（１）
Ｗ（Ｈ）＝｛Ａ1Ｗ1（Ｈ）−Ａ2Ｗ2（Ｈ）｝／（Ａ1−Ａ2）  …（２）
【請求項２】
端部が加工された板状軟質磁性材料の端部加工部の長手方向に平行な磁気特性を算定する算定方法であって、励磁磁界Ｈにおける磁気特性劣化を請求項１記載の式を用い、次式より、加工部の軟質磁性材料の長手平行方向の加工端片方の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。
ΦP（Ｈ）＝Ａ1｛Ｂ（Ｈ）−Ｂ1（Ｈ）｝ｔ／２  …（３）
ｗP（Ｈ）＝Ａ1｛Ｗ（Ｈ）−Ｗ1（Ｈ）｝ｔ／２  …（４）
Ｗ（Ｈ）−Ｗ1（Ｈ）の単位：Ｗ／ｍ3
ΦP（Ｈ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の長手平行方向の劣化磁束［Ｗｂ］
ｗP（Ｈ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の長手平行方向の変化鉄損［Ｗ／ｍ］
ｔ：板状軟質磁性材料の板厚［ｍ］
【請求項３】
端部が加工された板状軟質磁性材料の端部加工部の長手方向に直角な方向の磁気特性を算定する算定方法であって、励磁磁界Ｈにおける磁気特性を請求項２記載の式を用い、次式より、加工部の軟質磁性材料の長手直角方向の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。
ＢV（Ｈ）＝Ｂ（Ｈ）−ΦP（Ｈ）／（Ｎｔ2）                …（５）
ＷV（Ｂ）＝Ｗ（ＨV（Ｂ））−ｗP（ＨV（Ｂ））／（Ｎｔ2）  …（６）
ＢV（Ｈ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の直角方向の磁化曲線［Ｗｂ］
ｗV（Ｂ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の直角方向の鉄損［Ｗ／ｍ3］
ＨV（Ｂ）：ＢV（Ｈ）の逆関数
Ｎ：加工部の加工劣化有効幅の板厚に対する比率
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状軟質磁性材料を使用する電磁機器や電磁設備の性能を算定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機、アクチュエータ、発電機や、変圧器、リアクトルなどの電磁機器は、電磁鋼板を打ち抜いたり、剪断したりして製造した鉄心を使用する。これらの電磁機器は、高性能化が必要であり、電磁機器の性能の正確な算定が必要である。しかし、鉄心材料の電磁鋼板は、加工されると磁気特性が変化し、磁気特性を正確に算定することができない。磁気シールドにおいても、同様な問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、板状軟質磁性材料を使用する電磁機器や電磁設備の性能を算定する算定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【０００５】
（１）  端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性を算定する算定方法において、励磁磁界Ｈにおける磁路幅Ａ1の磁化曲線Ｂ1（Ｈ）と鉄損Ｗ1（Ｈ）、及び、磁路幅Ａ1と異なる磁路幅Ａ2の磁化曲線Ｂ2（Ｈ）と鉄損Ｗ2（Ｈ）を用いて、次式で、軟質磁性材料の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。
Ｂ（Ｈ）＝｛Ａ1Ｂ1（Ｈ）−Ａ2Ｂ2（Ｈ）｝／（Ａ1−Ａ2）  …（１）
Ｗ（Ｈ）＝｛Ａ1Ｗ1（Ｈ）−Ａ2Ｗ2（Ｈ）｝／（Ａ1−Ａ2）  …（２）
【０００６】
（２）  端部が加工された板状軟質磁性材料の端部加工部の長手方向に平行な磁気特性を算定する算定方法であって、励磁磁界Ｈにおける磁気特性劣化を請求項１記載の式を用い、次式より、加工部の軟質磁性材料の長手平行方向の加工端片方の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。
ΦP（Ｈ）＝Ａ1｛Ｂ（Ｈ）−Ｂ1（Ｈ）｝ｔ／２  …（３）
ｗP（Ｈ）＝Ａ1｛Ｗ（Ｈ）−Ｗ1（Ｈ）｝ｔ／２  …（４）
Ｗ（Ｈ）−Ｗ1（Ｈ）の単位：Ｗ／ｍ3
ΦP（Ｈ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の長手平行方向の劣化磁束［Ｗｂ］
ｗP（Ｈ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の長手平行方向の変化鉄損［Ｗ／ｍ］
ｔ：板状軟質磁性材料の板厚［ｍ］
【０００７】
（３）  端部が加工された板状軟質磁性材料の端部加工部の長手方向に直角な方向の磁気特性を算定する算定方法であって、励磁磁界Ｈにおける磁気特性を請求項２記載の式を用い、次式より、加工部の軟質磁性材料の長手直角方向の磁気特性を算定することを特徴とする端部が加工された板状軟質磁性材料の磁気特性の算定方法。
ＢV（Ｈ）＝Ｂ（Ｈ）−ΦP（Ｈ）／（Ｎｔ2）                …（５）
ＷV（Ｂ）＝Ｗ（ＨV（Ｂ））−ｗP（ＨV（Ｂ））／（Ｎｔ2）  …（６）
ＢV（Ｈ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の直角方向の磁化曲線［Ｗｂ］
ｗV（Ｂ）：端部加工部の板状軟質磁性材料の直角方向の鉄損［Ｗ／ｍ3］
ＨV（Ｂ）：ＢV（Ｈ）の逆関数
Ｎ：加工部の加工劣化有効幅の板厚に対する比率
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エプスタイン試験方法や単板試験法で得られる磁気特性値より、軟質磁性材料の真の磁気特性を求めることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、端部加工部の磁気特性を考慮した電磁機器や電磁設備の解析を、より正確に行うことができる。これらのことから、高性能の電磁機器や電磁設備を設計することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明における板状軟質磁性材料は、電磁鋼板、板状パーマロイ、アモルファスなどである。磁気回路とは、エプスタイン試験法や単板試験法などにおける試験片であり、電磁機器や電磁設備においても、磁路幅が一定である場合は適用することができる。電磁機器は、電動機、アクチュエータ、発電機や変圧器、リアクトルなどであり、電磁設備は、磁気シールド、電磁石などである。
【００１１】
本発明での磁路幅は、加工された板状軟質磁性材料の両端が他方の加工応力歪の影響を受けない幅であることが必要であり、板厚の６倍以上、好ましくは１２倍以上である。これは、加工部の磁区を観察した結果、加工の影響が、板厚の２〜３倍まで達していることが判明したため、両端の影響を考慮したものである。
【００１２】
本発明の磁化曲線は、初磁化曲線、交流磁化曲線、ヒステリシス曲線などであり、マイナーループ特性における上昇曲線や下降曲線も含まれる。磁化曲線からは、透磁率やヒステリシス損が求められる。鉄損は、本発明では、単位体積当りの鉄損であるが、単位質量当りにしてもよい。鉄損は、渦電流損やヒステリシス損に分離でき、これらに適用してもよい。
【００１３】
本発明において、磁化曲線や鉄損は、励磁磁界で表す。これは、磁気回路において、加工された板状軟質磁性材料における加工部の磁気回路と、加工部の影響を受けない部分の磁気回路が並列であるため、磁界が一定か、又は、ほぼ一定で測定されるためである。
【００１４】
したがって、磁気回路は、直線状であることが必要であるが、エプスタイン試験法やその他のリング試験法のように、直線ではないが、磁気回路の両端磁路長が小さいことが必要であり、平均磁路長に対して、両端の磁路長差が１０％以内であることが好ましい。
【００１５】
本発明の磁気特性の測定法は、原理的に問題なければ、いかなる測定法でもよく、エプスタイン試験法、単版磁気測定法、ソレノイドコイルを使用した方法、リング試験法などを使用することができる。
【実施例】
【００１６】
［実施例１］
エプスタイン試験法において、無方向性電磁鋼板５０Ａ２９０の圧延方向磁気特性をエプスタイン試験法で測定し、真の磁化曲線と加工部の磁化曲線、及び、真の鉄損と加工部の鉄損を求めた。ここで、真の磁気特性を求める手法を、図１を用いて説明する。
【００１７】
図１（ａ）に示す端部において、磁路幅Ａ1の両端には、加工歪Ｚが入っているので、真の磁気特性を測定することはできない。図１（ｂ）に示す、磁路幅Ａ1の半分の磁路幅Ａ2の試料も、磁路幅Ａ1と同様に、両端部には加工歪Ｚが入っている。ところが、磁路幅Ａ1−Ａ2としてやると、両端部の加工歪部分は除かれることとなる。よって、真の磁気特性を測定することができる。
【００１８】
エプスタイン試験片として、本来の３０ｍｍ（Ａ1）幅のもの（図１（ａ））と、それを二分した１５ｍｍ（Ａ2）幅を、元の状態に並べたもの（図１（ｂ））の二つを用いた。その結果、得られる磁化曲線及びヒステリシス損、それぞれを図２及び図３に示す。
【００１９】
３０ｍｍ幅のエプスタイン試験片では、加工歪が残存しているため、本発明の算定法で算定した磁界とヒステリシス損（図中、２、参照）は、エプスタイン試験法による値（図中、１、参照）より小さい値となっている。
【００２０】
図３には、歪みによるヒステリシス損の増加量を併記した。
【００２１】
［実施例２］
実施例１と同じ測定により、長手平行方向の加工端片方における磁気特性の劣化を算定した。その結果を、図４と図５に示す。加工部単位長さあたりの劣化磁束［Ｗｂ］と変化ヒステリシス損［Ｊ／ｍ］で示した。図４に示すように、低磁界では、劣化の影響が磁界とともに大きくなるが、磁界が飽和すると、劣化磁束は小さくなる。図５には、磁界に対して劣化磁束が増加する領域の鉄損変化を示した。
【００２２】
［実施例３］
実施例２の結果より、長手直角方向の磁気特性を算定した。加工部の劣化幅は、磁区観察より、約３倍であることが解ったので、板厚の３倍として計算した。その結果を、図６と図７に示す。
【００２３】
［実施例４］
エプスタイン試験法において、無方向性電磁鋼板５０Ａ２９０の圧延方向の真のヒステリシスループを、エプスタイン試験法での測定値より求めた。エプスタイン試験片として、本来の３０ｍｍ（Ａ1）幅のものと、それを二分した１５ｍｍ（Ａ2）幅のものを元の状態に並べたものの二つを用いた。得られた結果を、図８に示す。本算定法による値２は、エプスタイン試験法による値１より、磁化し易いことを示している。
【００２４】
［実施例５］
請求項１の算定方法を測定装置にて実現する方法として、エプスタインフレーム二台を用いた。
【００２５】
３０ｍｍ（Ａ1）幅の試料を挿入した主エプスタインフレームと、３０ｍｍ（Ａ1）幅を１５ｍｍ（Ａ2）幅に二分し、元のように並べて組んだ試料を挿入した副エプスタインフレームの励磁巻線（一次巻線）を、直列に結線する。この二つのフレームの励磁巻線の巻数Ｎ1は、励磁磁界を同じにするため、同数とする。
【００２６】
二次巻線も直列に結線するが、一次巻線とは異なり、片方を逆方向にし、更に、主エプスタインフレームの巻数Ｎ2に対して、副エプスタインフレームの巻数はＮ2／２として、式（１）を実現した。磁界は励磁電流とＮ1より算出し、磁束密度は、主フレームの重量と二次巻き線の巻数Ｎ2／２より算出した。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】真の磁気特性を求める手法を説明する図である。（ａ）は、磁路幅Ａ1の両端に加工歪が入っている場合を示し、（ｂ）は、磁路幅Ａ1／２の両端に加工歪が入っている場合を示す。
【図２】磁化曲線を示す図である。
【図３】鉄損特性を示す図である。
【図４】長手平行方向の磁化曲線を示す図である。
【図５】長手平行方向の鉄損変化を示す図である。
【図６】長手直角方向の磁化曲線を示す図である。
【図７】長手直角方向のヒステリシス損の磁束密度依存性を示す図である。
【図８】長手直角方向のヒステリシスループを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    エプスタイン試験法で測定した値
２    本発明の算定法で算定した値
３    歪によるヒステリシス損
Ｚ    歪加工導入部（端部）
【図１】
2009076554.tif 000003
【図２】
2009076554.tif 000004
【図３】
2009076554.tif 000005
【図４】
2009076554.tif 000006
【図５】
2009076554.tif 000007
【図６】
2009076554.tif 000008
【図７】
2009076554.tif 000009
【図８】
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