(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピユータを用いて各要素毎に網状に分割された解析空間内でコイルを仮想的に記述するコイル形状認識方法において、
上記解析空間内で上記コイルが存在する確率を上記要素毎にそれぞれ設定する第１のステツプと、
上記各要素毎に設定された上記確率をそれぞれ所定の閾値で評価する第２のステツプと、
上記評価結果に基づいて、上記各要素のうち上記閾値よりも低い確率の要素を上記解析空間の外に除去する第３のステツプと、
上記コイルに流れる電流が満たすべき条件に基づいて、上記解析空間に残存する上記各要素の上記確率をそれぞれ決定する第４のステツプと、
上記第４のステツプにおいて決定した上記各要素の上記確率の体積平均が収束しているか否かを判断し、収束するまで上記第２、第３及び第４のステツプの処理を繰り返す第５のステツプと、
当該収束した上記各要素の確率に基づいて、上記コイルの形状を認識する第６のステツプと
を具えることを特徴とするコイル形状認識方法。
【請求項２】
上記第６のステツプにおいて、上記認識した上記コイルの形状に基づいて、当該コイルの電流分布ベクトルを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のコイル形状認識方法。
【請求項３】
各要素毎に網状に分割された解析空間内で、仮想的な記述対象となるコイルが存在する確率を上記要素毎にそれぞれ設定する第１のステツプと、
上記各要素毎に設定された上記確率をそれぞれ所定の閾値で評価する第２のステツプと、
上記評価結果に基づいて、上記各要素のうち上記閾値よりも低い確率の要素を上記解析空間の外に除去する第３のステツプと、
上記コイルに流れる電流が満たすべき条件に基づいて、上記解析空間に残存する上記各要素の上記確率をそれぞれ決定する第４のステツプと、
上記第４のステツプにおいて決定した上記各要素の上記確率の体積平均が収束しているか否かを判断し、収束するまで上記第２、第３及び第４のステツプの処理を繰り返す第５のステツプと、
当該収束した上記各要素の確率に基づいて、上記コイルの形状を認識する第６のステツプと
をコンピユータに実行させるためのプログラムを記録したコンピユータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
【０００２】
発明の属する技術分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段
発明の実施の形態（図１及び図２）
発明の効果
【０００３】
【発明の属する技術分野】
本発明はコイル形状認識方法及びその記録媒体に関し、例えばＣＡＤ（Computer Aided Design ）を用いてプログラムで記述することにより、複雑な立体構造をもつコイル部品を表したモデルを作成するコンピユータシミユレーシヨンに適用して好適なものである。
【０００４】
【従来の技術】
従来、複雑な立体構造をもつコイル部品として、コンピユータデイスプレイ内に設けられた偏向ヨークがあり、この偏向ヨークは、枠体の内側及び外側にそれぞれ水平偏向用コイル及び垂直偏向用コイルが巻き付けられた構成からなる。
【０００５】
この偏向ヨークをＣＡＤ等を用いてシミユレーシヨンする場合、３次元の解析空間内に偏向ヨークの形状を表すモデルを作成し、当該モデルを所定単位の網状に分割して測定することから、偏向ヨークの形状を定義する全ての寸法を予めコンピユータに与えておく必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが一般的に、偏向ヨークの形状は、枠体のみ詳細な寸法が与えられ、コイルの寸法は十分に与えられないため、枠体の形状を基準として偏向ヨークをシミユレーシヨンするようになされていた。
【０００７】
また同じ枠体を使用する場合においても、枠体に巻くコイルの位置及び順次が異なると、当該相違に応じてコイルの形状も変化するため、枠体の寸法からコイルの寸法を正確に導くことは非常に困難であり、シミユレーシヨン精度を向上するうえで障害となつていた。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、比較的短時間でかつ高い精度で正確にコイルの形状を認識し得るコイル形状認識方法及びその記録媒体を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、コンピユータを用いて各要素毎に網状に分割された解析空間内でコイルを仮想的に記述するコイル形状認識方法において、解析空間内でコイルが存在する確率を要素毎にそれぞれ設定する第１のステツプと、各要素毎に設定された確率をそれぞれ所定の閾値で評価する第２のステツプと、評価結果に基づいて、各要素のうち閾値よりも低い確率の要素を解析空間の外に除去する第３のステツプと、コイルに流れる電流が満たすべき条件に基づいて、解析空間に残存する各要素の確率をそれぞれ決定する第４のステツプと、第４のステツプにおいて決定した各要素の確率の体積平均が収束しているか否かを判断し、収束するまで第２、第３及び第４のステツプの処理を繰り返す第５のステツプと、当該収束した各要素の確率に基づいて、コイルの形状を認識する第６のステツプとを設けるようにした。
【００１０】
また本発明においては、各要素毎に網状に分割された解析空間内で、仮想的な記述対象となるコイルが存在する確率を要素毎にそれぞれ設定する第１のステツプと、各要素毎に設定された確率をそれぞれ所定の閾値で評価する第２のステツプと、評価結果に基づいて、各要素のうち閾値よりも低い確率の要素を解析空間の外に除去する第３のステツプと、コイルに流れる電流が満たすべき条件に基づいて、解析空間に残存する各要素の確率をそれぞれ決定する第４のステツプと、第４のステツプにおいて決定した各要素の確率の体積平均が収束しているか否かを判断し、収束するまで第２、第３及び第４のステツプの処理を繰り返す第５のステツプと、当該収束した各要素の確率に基づいて、コイルの形状を認識する第６のステツプとをコンピユータに実行させるためのプログラムを、コンピユータ読み取り可能な記録媒体に記録するようにした。
【００１１】
この結果、幾何学的観点のみならず実際にコイルに電流を流したときの電流分布の面からもコイルの存在する確率を求めることができるため、解析空間内でコイルの寸法をより一層高い精度で記述することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１３】
図１は全体としてコイル形状認識装置１を示し、ＣＰＵ２が種々の制御指令をバス３を介して入力装置４、ＲＡＭ５、コイルデータベース６及び出力部７に与え、それぞれ所定状態に制御するようになされている。また出力部７にはグラフイツク表示用のモニタ８が接続されている。
【００１４】
またコイル形状認識装置１内にはデイスク再生装置９が設けられ、予め以下に述べるコイル形状認識処理手順ＲＴ（図２）を表すデータ（以下、これを処理手順データと呼ぶ）が記録された光デイスク（図示せず）から当該処理手順データを再生し、バス３を介してＲＡＭ５に格納するようになされている。
【００１５】
この実施の形態では、３次元の解析空間を網状に分割してそれぞれ所定単位の要素からなる３次元の座標系として設定しておき、当該座標系において偏向ヨークの形状を表すモデルを作成する場合について考える。
【００１６】
まずコイル形状認識装置１内部のＣＰＵ２は、ＲＡＭ５から処理手順データを読み出すことにより図２に示すコイル形状認識処理手順ＲＴに入り、ステツプＳＰ１において各コイルが所定の順序で巻かれている偏向ヨーク（図示せず）を形状認識対象としてステツプＳＰ２に進む。このステツプＳＰ２において、ユーザが入力装置４（図１）を用いて各コイルについて電流の入力端及び出力端の位置データや基準電流値Ｊ0 を表す電流データ等（以下、これらを電流境界条件データと呼ぶ）や、各コイルの断面積及び枠体形状等、各コイルの巻く位置及び順次、並びに巻線領域内の要素リスト等（以下、これらをコイル特性データと呼ぶ）をそれぞれ設定入力すると、ＣＰＵ２はこれらのデータをＲＡＭ５に格納する。
【００１７】
続いてＣＰＵ２はステツプＳＰ３に進んで、解析空間内におけるコイルの存在する確率（以下、これをコイル存在確率と呼ぶ）をα（０≦α≦１）とするとき、コイルの巻線領域内の各要素についてα＝１（ 100〔％〕）と設定すると共に、枠体を構成する各要素及びコイルの巻線領域外の各要素について共にα＝０（０〔％〕）と設定する。さらにコイルを２重以上重ね巻きする場合には、ｋ重目（ｋは２以上の自然数）のコイルの巻線領域内の各要素のコイル存在確率βk は、１重目から（ｋ−１）重目までのコイルの計算結果から求められ、次式
【００１８】
【数１】
0003812768.tif 000002
【００１９】
で表される。
【００２０】
この後ＣＰＵ２は、ステツプＳＰ４において、コイル存在確率αに対して所定の閾値γ（例えば 0.5）を設定する。この閾値γは、解析空間内の要素のうち閾値γよりも高いコイル存在確率αの要素の体積の和が、解析空間内の各要素におけるコイル存在確率αの体積積分の総和よりも大きくなるように、すなわち次式
【００２１】
【数２】
0003812768.tif 000003
【００２２】
を満たす範囲内で決定すれば良い。
【００２３】
このときＣＰＵ２は、各要素毎のコイル存在確率αの体積平均〈αe 〉を、コイル存在確率αを要素毎に体積積分することにより、次式
【００２４】
【数３】
0003812768.tif 000004
【００２５】
として得ることができる。かくしてＣＰＵ２は、当該体積平均〈αe 〉を評価することにより、閾値γ以上のコイル存在確率αをもつ要素をコイルの巻線領域内にあると判断すると共に、閾値γ以下のコイル存在確率αの要素をコイルの巻線領域外であると判断し、この判断結果に応じて、コイル存在確率αが閾値γ以上の要素のみを解析空間内に残す一方、当該閾値γ以下の要素を解析空間外へ除去する（以下、このことをトリミングと呼ぶ）。
【００２６】
その際、コイル存在確率αの小さい要素を解析空間外へ除去した結果、計算上の過程の中で、コイルの巻線領域であるにもかかわらず当該巻線領域と離れた空間領域（以下、これを孤立領域と呼ぶ）が発生するおそれがある。このような孤立領域が発生するのを防止すべく、ＣＰＵ２は、トリミングする際に孤立領域の発生の有無を判別して、孤立領域を取り除いておくようにする。
【００２７】
続いてＣＰＵ２は、ステツプＳＰ５に移つてコイル存在確率αと、各要素当たりの電流分布ベクトルＪとを算出する。まずＣＰＵ２はＲＡＭ５から電流境界条件データを読み出し、次式
【００２８】
【数４】
0003812768.tif 000005
【００２９】
【数５】
0003812768.tif 000006
【００３０】
からコイル存在確率αと電流分布ベクトルＪとを算出する。
【００３１】
電流分布ベクトルの絶対値Ｊと基準電流値Ｊ0 とからコイル存在確率αを求める式（４）では、ｋ重目の各要素のコイル存在確率βk をも考慮してあり、式（１）からｋ＝１のときβk ＝１であることがわかる。
【００３２】
ところで、電流分布ベクトルＪの発散∇（ナブラ）・Ｊ（ベクトルを表す）は、解析空間に分布する電荷の分布密度の時間的減少の速度に等しいが、電流が直流でかつ定常状態を保つときには、導体内に電荷の蓄積が生じないため、∇・Ｊ（ベクトルを表す）＝０（以下、この方程式をコイルの電流の保存則と呼ぶ）となる。解析空間内における電流分布ベクトルＪとコイル存在確率αとの関係は、コイルの電流の保存則の方程式として上述の式（５）で表される。従つて、式（５）から有限要素法を用いて算出される電流分布ベクトルＪは、与えられたコイル存在確率αに対して最短経路を通るようになる。
【００３３】
このようにＣＰＵ２は、コイル存在確率α及び電流分布ベクトルＪを算出した後、ステツプＳＰ６に進んで、解析領域内の全ての要素のコイル存在確率αの体積平均〈α〉を、全ての要素のコイル存在確率αを体積積分することにより、次式
【００３４】
【数６】
0003812768.tif 000007
【００３５】
として得ることができる。次いでＣＰＵ２は、コイル存在確率αの体積平均〈α〉を評価して、当該体積平均〈α〉が十分に１に近い値（例えば0.97等) か否か、又は当該体積平均〈α〉が前回の値と変化しないか否かを判断する。
【００３６】
ステツプＳＰ６において肯定結果が得られた場合、このことは体積平均〈α〉が十分に１に近い値であるか、又は前回の値と変化しないことを表しており、このときＣＰＵ２は全てのコイル存在確率αの体積平均〈α〉が収束したものと判定する。これに対して否定結果が得られた場合、このことは体積平均〈α〉が十分１に近くない値であり、かつ前回の値と変化したことを表しており、このときＣＰＵ２は、ステツプＳＰ４に戻つて再度上述と同様の処理手順を繰り返す。
【００３７】
続いてＣＰＵ２は、ステツプＳＰ７に進んで、コイルデータベース６（図１）に各要素のコイル存在確率α及び電流分布ベクトルＪを格納する。またＣＰＵ２は、コイルデータベース６から各要素のコイル存在確率αを読み出すことにより、式（１）におけるβk の値を算出することができる。
【００３８】
続いて、ＣＰＵ２はステツプＳＰ８に進んで、読み出した各要素のコイル存在確率α及び電流分布ベクトルＪを出力部７（図１）に出力することにより、コイルの寸法を正確に測定したり、磁場シミユレーシヨンに利用することができる。さらにモニタ８（図１）に出力して偏向ヨークのコイル形状や電流分布を表示することができる。この後ＣＰＵ２はステツプＳＰ９において当該コイル形状認識処理手順ＲＴを終了する。
【００３９】
以上の構成において、ＣＡＤ等を用いたシミユレーシヨン方法によつて偏向ヨークのコイルを表すモデルを作成する際、３次元の解析空間内でコイル特性データを設定入力しておき、解析空間を網状に分割してなる各要素毎にコイル存在確率α（又はβk ）を評価することにより、当該評価結果に応じて、コイルの巻線領域内にある確率の低いものを除去しながらトリミングを行う。この結果、コイル存在確率αの体積平均〈α〉が増大して、コイルの巻線領域内の各要素にコイルが存在する確率が高くなり、かくして比較的短時間でかつ精度良くコイルの寸法を記述することができる。
【００４０】
さらに偏向ヨークのコイルの電流が満たすべき条件に基づいて、コイル存在確率α及び電流分布ベクトルＪを算出し、当該算出結果に基づいて全ての要素のコイル存在確率αの体積平均〈α〉を評価することにより、当該評価結果に応じて、コイル存在確率αが非常に高い値を示し、又は当該コイル存在確率αの値が収束したとき、当該コイル存在確率αの値を決定することにより、実際にコイルに電流を流したときの電流分布の面からコイルの存在する確率をより求めることができる。
【００４１】
このようにして偏向ヨークの形状を枠体のみならずコイルをも正確に形状認識することができることから、例えば高密度実装にも対応することができると共に、実装時に隣接して配置される他の部品に対して生じる電気的な干渉状態をもシミユレーシヨンでき、かくして実装前に電気的障害が発生するのを回避することできる。
【００４２】
以上の構成によれば、ＣＡＤ等を用いたシミユレーシヨン方法によつて偏向ヨークのコイルを表すモデルを作成する際、まず幾何学的観点から３次元の解析空間を網状に分割してなる各要素毎にコイルの巻線領域外にある確率の高いものを除去しながらトリミングを行うと共に、コイルの電流が満たすべき条件に基づいて、上述のトリミングの評価対象となるコイル存在確率αの値を決定するようにしたことにより、コイルの寸法をより一層高い精度で記述することができ、この結果、比較的短時間でかつ高い精度で正確にコイルの形状を認識することができる。
【００４３】
なお上述の実施の形態においては、コイルとして偏向ヨークを構成するコイルを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばモータ等を構成するコイルでも良く、要は磁場を利用するデバイス類を構成するコイルであれば種々の電子部品に広く適用しても良い。
【００４４】
また上述の実施の形態においては、コイル形状認識処理手順ＲＴ（図２）をデイスク再生装置９によつて光デイスクから再生した処理手順データに基づいてソフトウエア処理するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＰＵ２が順次演算処理を行いながらハードウエア処理するようにしても良い。
【００４５】
さらに上述の実施の形態においては、記録媒体として光デイスクを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光デイスク以外にも光磁気デイスク、光カード、磁気テープ、フロツピーデイスク及びメモリカード等の種々の記録媒体を用いるようにしても良い。
【００４６】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、各要素毎に網状に分割された解析空間内でコイルを仮想的に記述するコイル形状認識方法において、解析空間内でコイルが存在する確率を要素毎にそれぞれ設定するステツプと、各要素毎に設定された確率をそれぞれ所定の閾値で評価するステツプと、当該評価結果に基づいて、各要素のうち閾値よりも低い確率の要素を解析空間の外に除去するステツプと、コイルに流れる電流が満たすべき条件に基づいて、解析空間に残存する各要素の確率をそれぞれ決定するステツプと、当該決定した各要素の確率に基づいて、コイルの形状を認識するステツプとを設けるようにしたことにより、幾何学的観点のみならず実際にコイルに電流を流したときの電流分布の面からもコイルの存在する確率を求めることができ、かくして比較的短時間でかつ高い精度で正確にコイルの形状を認識し得るコイル形状認識方法を実現し得る。
【００４７】
また本発明によれば、各要素毎に網状に分割された解析空間内で、仮想的な記述対象となるコイルが存在する確率を要素毎にそれぞれ設定するステツプと、各要素毎に設定された確率をそれぞれ所定の閾値で評価するステツプと、当該評価結果に基づいて、各要素のうち閾値よりも低い確率の要素を解析空間の外に除去するステツプと、コイルに流れる電流が満たすべき条件に基づいて、解析空間に残存する各要素の確率をそれぞれ決定するステツプと、当該決定した各要素の確率に基づいて、コイルの形状を認識するステツプとを実行させるためのプログラムを記録した記録媒体から読み出して実行するようにしたことにより、幾何学的観点のみならず実際にコイルに電流を流したときの電流分布の面からもコイルの存在する確率を求めることができ、かくして比較的短時間でかつ高い精度で正確にコイルの形状を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコイル形状認識装置の構成の一実施の形態を示すブロツク図である。
【図２】本発明によるコイル形状認識処理手順を示すフローチヤートである。
【符号の説明】
１……コイル形状認識装置、２……ＣＰＵ、３……バス、４……入力装置、５……ＲＡＭ、６……コイルデータベース、７……出力部、８……モニタ。
【図１】
0003812768.tif 000008
【図２】
0003812768.tif 000009