JP7067403B2 - Iron loss measuring device and measurement control device - Google Patents
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Description
この明細書による開示は、鉄損測定装置及び測定制御装置に関する。 The disclosure by this specification relates to an iron loss measuring device and a measuring control device.
測定対象の鉄損を測定する鉄損測定装置として、例えば特許文献1には、電動機を作動させた状態でこの電動機の固定子鉄心を測定対象として鉄損を測定する測定装置が開示されている。この測定装置は、電動機に取り付けられる検出器と、リード線を介して検出器に接続される信号処理装置とを有している。この信号処理装置は、検出器から入力される信号を用いて磁界強度及び磁束密度の各時間波形を算出し、これら時間波形のそれぞれを基準波形と比較して固定子鉄心の鉄損などを算出する。 As an iron loss measuring device for measuring iron loss of a measurement target, for example, Patent Document 1 discloses a measuring device for measuring iron loss with a stator core of the motor as a measurement target in a state where the motor is operated. .. This measuring device has a detector attached to an electric motor and a signal processing device connected to the detector via a lead wire. This signal processing device calculates each time waveform of magnetic field strength and magnetic flux density using the signal input from the detector, and compares each of these time waveforms with the reference waveform to calculate the iron loss of the stator core. do.
ところで、出荷後の電動機は、磁界強度や磁束密度の時間波形が高周波になる条件で使用されることが想定される。これに対して、上記特許文献1では、出荷後の使用条件を想定して電動機を作動させることで、この使用条件での固定子鉄心の鉄損を測定することができると考えられる。しかしながら、磁界強度や磁束密度の時間波形が高周波化するほど、リード線での応答遅れ等により信号処理装置への入力信号に誤差が生じ、鉄損の検出精度が低下することが懸念される。 By the way, it is assumed that the motor after shipment is used under the condition that the time waveform of the magnetic field strength and the magnetic flux density becomes high frequency. On the other hand, in Patent Document 1, it is considered that the iron loss of the stator core under these usage conditions can be measured by operating the motor assuming the usage conditions after shipment. However, as the time waveform of the magnetic field strength and the magnetic flux density becomes higher in frequency, there is a concern that an error occurs in the input signal to the signal processing device due to a response delay in the lead wire and the like, and the detection accuracy of iron loss decreases.
本開示の主な目的は、鉄損の測定精度を高めることができる鉄損測定装置及び測定制御装置を提供することにある。 A main object of the present disclosure is to provide an iron loss measuring device and a measurement control device capable of improving the measurement accuracy of iron loss.
上記目的を達成するため、開示された第1の態様は、
測定対象(M)の鉄損を測定する鉄損測定装置(10)であって、
所定周期で向きが変化する磁束を発生させ、磁束を測定対象に付与する励磁部(26)と、
測定対象に装着され、励磁部での磁束の発生に伴って測定対象にて発生する熱流に応じた検出信号を出力する熱流センサ(30)と、
を備えている鉄損測定装置である。
In order to achieve the above object, the disclosed first aspect is
An iron loss measuring device (10) for measuring the iron loss of the measurement target (M).
An exciting unit (26) that generates a magnetic flux whose direction changes in a predetermined cycle and applies the magnetic flux to the measurement target.
A heat flow sensor (30) that is attached to the measurement target and outputs a detection signal according to the heat flow generated in the measurement target due to the generation of magnetic flux in the excitation section.
It is an iron loss measuring device equipped with.
第1の態様によれば、測定対象への磁束の付与に伴ってこの測定対象にて発生した熱流が熱流センサにより検出される。この構成では、測定対象にて生じる鉄損と熱流とに相関があることを利用して、熱流センサの検出信号を用いて鉄損を測定することができる。しかも、測定対象にて発生する熱流は、測定対象に付与される磁束の周期に影響を受けにくい。このため、鉄損の測定に熱流を用いることで鉄損の測定精度を高めることができる。 According to the first aspect, the heat flow generated in the measurement target due to the application of the magnetic flux to the measurement target is detected by the heat flow sensor. In this configuration, the iron loss can be measured by using the detection signal of the heat flow sensor by utilizing the correlation between the iron loss generated in the measurement target and the heat flow. Moreover, the heat flow generated in the measurement target is not easily affected by the period of the magnetic flux applied to the measurement target. Therefore, the accuracy of iron loss measurement can be improved by using a heat flow for iron loss measurement.
第2の態様は、
所定周期で向きが変化する磁束を発生させ、磁束を測定対象(M)に付与する励磁部(26)と、
測定対象に装着された状態で、励磁部での磁束の発生に伴って測定対象にて発生する熱流に応じた検出信号を出力する熱流センサ(30)と、
を備えている鉄損測定装置(10)の制御を行う測定制御装置(16)であって、
熱流センサの検出信号を用いて測定対象の鉄損(P)を算出する鉄損算出部(S109,S110)を備えている測定制御装置である。
The second aspect is
An exciting unit (26) that generates a magnetic flux whose direction changes in a predetermined cycle and applies the magnetic flux to the measurement target (M).
A heat flow sensor (30) that outputs a detection signal according to the heat flow generated in the measurement target due to the generation of magnetic flux in the excitation part while attached to the measurement target.
It is a measurement control device (16) that controls the iron loss measurement device (10) provided with the above.
It is a measurement control device including an iron loss calculation unit (S109, S110) that calculates an iron loss (P) to be measured by using a detection signal of a heat flow sensor.
第2の態様によれば、測定対象にて生じた鉄損と測定対象から放出される熱流とに相関があることを利用して、熱流センサの検出信号を用いて測定対象の鉄損が算出される。したがって、上記第1の態様と同様に、鉄損の測定に熱流を用いることで鉄損の測定精度を高めることができる。 According to the second aspect, the iron loss of the measurement target is calculated by using the detection signal of the heat flow sensor by utilizing the correlation between the iron loss generated in the measurement target and the heat flow emitted from the measurement target. Will be done. Therefore, similarly to the first aspect, the accuracy of iron loss measurement can be improved by using a heat flow for iron loss measurement.
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものにすぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 It should be noted that the scope of claims and the reference numerals in parentheses described in this section merely indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and do not limit the technical scope of the present disclosure. not.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施例の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. By assigning the same reference numerals to the corresponding components in each embodiment, duplicate description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, not only the combination of the configurations specified in the description of each embodiment but also the configurations of a plurality of embodiments can be partially combined even if the combination is not specified. Further, an unspecified combination of the configurations described in the plurality of embodiments and modifications is also disclosed by the following description.
(第1実施形態)
図1に示す鉄損測定装置10は、鉄等の磁性体により形成された被測定体Mを測定対象として、この被測定体Mの鉄損を測定する。被測定体Mは、回転電機において固定子コアや回転子コアといった鉄心を形成する部材である。被測定体Mは、固定子コアや回転子コアの形状には成形されておらず、これら固定子コアや回転子コアとは形状が異なる測定専用の部材である。被測定体Mは、例えば電磁鋼板により矩形板状に形成されている。回転電機は、例えば車両において発電機や電動機として用いられる。
(First Embodiment)
The iron
鉄損測定装置10は、測定ユニット11、電源部13、熱流計14、磁束計15、コントローラ16を有している。
The iron
測定ユニット11は、継鉄部21、励磁コイル26、磁束検出コイル27、熱流センサ30を有している。継鉄部21は、鉄等の磁性体により形成されている。継鉄部21は、中心線CLの周りを囲むようにC字状に延びている。中心線CLは継鉄部21の中心線になっている。なお、継鉄部21を継鉄やヨークと称することもできる。
The
本実施形態では、図2、図3に示すように、中心線CLが延びる方向を軸方向αと称し、軸方向αに直交する方向を径方向βと称し、中心線CLの周りに沿って延びる方向を周方向γと称する。中心線CLを通って径方向βに延びる直線状の仮想線を想定すると、この仮想線上の仮想点においては、軸方向αと径方向βと周方向γとが互いに直交することになる。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the direction in which the center line CL extends is referred to as the axial direction α, and the direction orthogonal to the axial direction α is referred to as the radial direction β, along the circumference of the center line CL. The extending direction is called the circumferential direction γ. Assuming a linear virtual line extending in the radial direction β through the center line CL, the axial direction α, the radial direction β, and the circumferential direction γ are orthogonal to each other at the virtual points on this virtual line.
図1に示すように、継鉄部21は、周方向γに延びており、この周方向γに磁束を通過させる。継鉄部21は、完全な環状にはなっておらず、一対の端面22a,22bを有している。一対の端面22a,22bは、周方向γにおいて互いに離間した状態で対向している。継鉄部21においては、一対の端面22a,22bが互いに離間した部分がギャップ23になっている。一対の端面22a,22bは互いに平行に延びている。
As shown in FIG. 1, the
励磁コイル26は、励磁コイル26への通電に伴って磁束を発生させ、磁界を形成する。励磁コイル26は、電気配線が継鉄部21に巻きつけられることで形成されている。この電気配線は、長尺状の導体と、この導体の外周面を被覆する絶縁被覆とを有している。励磁コイル26は、継鉄部21において中心線CLを挟んでギャップ23とは反対側の部分に巻きつけられている。なお、励磁コイル26が励磁部に相当する。また、励磁コイル26を励磁巻線と称することもできる。
The
磁束検出コイル27は、電気配線が継鉄部21に巻きつけられることで形成されている。この電気配線は、長尺状の導体と、この導体の外周面を被覆する絶縁被覆とを有している。励磁コイル26への通電に伴って磁界が発生した場合、電磁誘導による誘導電流が磁束検出コイル27を流れる。磁束検出コイル27では、継鉄部21や熱流センサ30、被測定体Mを通る磁束に応じた電圧や電流が生じる。磁束検出コイル27は、熱流センサ30に付与される磁束を検出する磁束センサに相当する。磁束検出コイル27を磁束検出部と称することもできる。
The magnetic
継鉄部21は、径方向βに直交する方向に真っ直ぐに延びた一対の真っ直ぐ部24a,24bを有している。真っ直ぐ部24a,24bは周方向γにおいて互いに離間した位置に設けられている。これら真っ直ぐ部24a,24bの間に中心線CLが配置されている。一方の真っ直ぐ部24aに励磁コイル26が巻きつけられており、他方の真っ直ぐ部24bに磁束検出コイル27が巻きつけられている。他方の真っ直ぐ部24bは、周方向γに2つに分割されており、ギャップ23は、これら2つの部分の離間空間である。
The
熱流センサ30は、被測定体Mの発熱に伴って被測定体Mにて発生する熱流を検出する熱流検出部である。熱流センサ30は、被測定体Mからの熱流に応じた検出信号を出力する。熱流センサ30の検出信号には、被測定体Mでの熱流に応じた電圧値を示す情報が含まれている。熱流センサ30は、磁束を通しやすくなっている。換言すれば、熱流センサ30は、磁束を遮断しにくくなっている。なお、熱流を熱流束と称することができ、熱流センサ30を熱流束センサや熱流束検出部と称することができる。
The
熱流センサ30の内部には、被測定体Mを収容する収容空間30aが設けられている。収容空間30aは、熱流センサ30の外部に開放されておらず、熱流センサ30により閉鎖された閉鎖空間になっている。収容空間30aに被測定体Mが収容された状態では、被測定体M全体が熱流センサ30により覆われた状態になっている。収容空間30aの形状は、被測定体Mの形状に合わせて矩形板状になっている。熱流センサ30の内面は被測定体Mの外面に沿って延びており、これら内面と外面とが対向している部分では、これら内面と外面とが互いに平行になっている。熱流センサ30の内面と被測定体Mの外面との離間距離は、熱流センサ30において最も薄い部分の厚み寸法よりも小さくなっている。
Inside the
熱流センサ30は、収容空間30aにおいて被測定体Mを支持する支持部を有している。この支持部は、熱流センサ30から収容空間30aに向けて延びている。この支持部が被測定体Mを支持した状態では、被測定体Mが熱流センサ30から離間した位置で保持される。
The
熱流センサ30は、被測定体Mを収容した状態でギャップ23に設置される。すなわち、被測定体Mがギャップ23に設置される。被測定体Mは、ギャップ23からはみ出さない状態でギャップ23に収容されている。この場合、被測定体Mは、周方向γに直交する方向において、継鉄部21の端面22a,22bの各周縁部よりも外側にはみ出していない。熱流センサ30は、継鉄部21に装着される装着部を有している。この装着部は、熱流センサ30から外側に向けて延びている。この装着部が継鉄部21に装着された状態では、熱流センサ30が継鉄部21の端面22a,22bから離間した位置で保持される。なお、装着部は、継鉄部21に設けられていてもよい。
The
図1、図2に示すように、熱流センサ30は、第1センサ部材31及び第2センサ部材41を有している。これらセンサ部材31,41は周方向γに並べられており、これらセンサ部材31,41の間に収容空間30aが形成されている。第1センサ部材31は、第2センサ部材41とは反対側に向けて凹んだセンサ凹部32を有している。第2センサ部材41は、第1センサ部材31とは反対側に向けて凹んだセンサ凹部42を有している。これら第1センサ部材31と第2センサ部材41とがセンサ凹部32,42を対向させた状態で組み付けられることで、これらセンサ凹部32,42により収容空間30aが形成されている。第1センサ部材31と第2センサ部材41とは、互いに接触していることで電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2、図3に示すように、センサ部材31,41は、センサ底部33,43、センサ壁部34,44及びセンサ接続部35,45を有している。センサ底部33,43は、センサ凹部32,42の底面を形成しており、センサ壁部34,44は、センサ凹部32,42の内壁面を形成している。センサ壁部34,44は、センサ底部33,43の周縁部に沿って延びており、環状になっている。センサ壁部34,44は、軸方向αにおいてセンサ底部33,43から互いに近付く向きに延びている。センサ壁部34,44は、センサ底部33,43の周縁部に設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
センサ接続部35,45は、周方向γに直交する方向α,βにおいてセンサ壁部34,44から外側に向けて延びている。センサ接続部35,45は、センサ壁部34,44の開放端部である先端部に沿って延びており、環状になっている。センサ接続部35,45は、センサ壁部34,44の先端部に設けられている。センサ底部33,43は矩形状に形成され、センサ壁部34,44及びセンサ接続部35,45は、矩形枠状に形成されている。
The
センサ部材31,41が互いに組み付けられた状態では、第1センサ部材31のセンサ接続部35と第2センサ部材41のセンサ接続部45とが互いに接続されている。この場合、これらセンサ接続部35,45は、互いに重ねられており、固定具で挟み込まれた状態で互いに固定されている。
In a state where the
センサ部材31,41においては、センサ底部33,43及びセンサ壁部34,44が収容空間30aを形成している。この場合、センサ底部33,43及びセンサ壁部34,44がセンサベース部に相当する。また、センサ接続部35,45が、周方向γに直交する方向α,βにおいてセンサベース部から外側に向けて延出したセンサ延出部に相当する。なお、周方向γがセンサ部材31,41の並んだ方向に相当する。なお、図1、図2においては、測定ユニット11のうち被測定体M及び熱流センサ30について、断面図を示している。また、図2においては、磁束検出コイル27の図示を省略している。
In the
図1の説明に戻り、電源部13は、電気配線を介して励磁コイル26に接続されている。電源部13は、交流電圧を励磁コイル26に印加する電圧印加部になっている。励磁コイル26への交流電圧の印加によって発生する磁束は交流磁束になっている。交流磁束は、所定周期で向きが変化する磁束であり、交流磁束を変動磁束と称することもできる。交流磁束の磁束密度は、正の値と負の値とに所定周期で変化する。電源部13においては、励磁コイル26に供給する交流電力について、電圧値、電流値、周波数を個別に調整可能になっている。
Returning to the description of FIG. 1, the
熱流計14は、電気配線を介して熱流センサ30に接続されている。熱流計14は、熱流センサ30の検出信号を用いて電圧を計測する電圧計である。熱流計14は一対の端子を有しており、一方の端子は熱流計14の出力端子に接続され、他方の端子はグランドGNDに接地されている。熱流計14により計測された電圧値は、被測定体Mにて発生した熱流に応じた値になっている。なお、熱流計14を熱流束計と称することもできる。
The
磁束計15は、電気配線を介して磁束検出コイル27に接続されている。磁束計15は、電磁誘導によって磁束検出コイル27に生じた電力について、磁束検出コイル27の検出信号を用いて電圧を計測する電圧計である。磁束計15により計測された電圧や電圧の変化態様は、磁束検出コイル27や継鉄部21を通る磁束の磁束密度や周波数に応じた値になっている。
The
コントローラ16は、鉄損測定装置10の動作制御を行い、測定制御装置に相当する。コントローラ16は、電源部13、熱流計14及び磁束計15に電気的に接続されている。コントローラ16は、指令信号を出力することで電源部13の動作制御を行う。熱流計14及び磁束計15の各計測信号がコントローラ16に入力される。コントローラ16は、被測定体Mの鉄損を測定する鉄損測定処理を行う。
The
コントローラ16は、ECU(Engine Control Unit)等の電子制御装置であり、制御システムの一部を提供する。コントローラ16は、少なくとも1つのプロセッサを有している。プロセッサは、実体的なメモリ装置に記憶されたソフトウェアとこのソフトウェアを実行するコンピュータとにより提供されている。なお、プロセッサは、ソフトウェアのみで提供されていてもよく、ハードウェアのみで提供されていてもよく、コンピュータとソフトウェアとハードウェアとが組み合わされて提供されていてもよい。例えば、プロセッサは、if-then-else形式と呼ばれるロジック、または機械学習によってチューニングされたニューラルネットワーク等の学習済みモデルによって提供することができる。プロセッサは、CPU等の演算処理装置と、プログラム及びデータを記憶する記憶媒体としての少なくとも1つのメモリ装置とを有していてもよい。プロセッサは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるコンピュータによって提供されてもよい。
The
記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されてもよい。プログラムは、制御システムによって実行されることによって、制御システムをこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御システムを機能させる。 The storage medium is a non-transitional substantive storage medium that stores a computer-readable program non-temporarily. The storage medium may be provided by a semiconductor memory, a magnetic disk, or the like. By being executed by the control system, the program causes the control system to function as a device described herein and to perform the methods described herein.
プロセッサは、ハードウェアである電子回路によって提供されてもよい。この場合、プロセッサは、多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。 The processor may be provided by electronic circuits that are hardware. In this case, the processor can be provided by a digital circuit including a large number of logic circuits, or an analog circuit.
制御システムは、1つのプロセッサ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のプロセッサによって提供されてもよい。制御システムが提供する手段や機能の一部は、それら機能を達成するように構成されたプロセッサによって提供される。「機能を達成するように構成されたプロセッサ」には、ソフトウェアにより上記機能を達成する場合と、ハードウェアによって上記機能を達成する場合と、ソフトウェアとハードウェアとの両方により上記機能を達成する場合とを含む。 The control system may be provided by one processor, or a set of processors linked by a data communication device. Some of the means and functions provided by the control system are provided by processors configured to achieve those functions. A "processor configured to achieve a function" includes a case where the above function is achieved by software, a case where the above function is achieved by hardware, and a case where the above function is achieved by both software and hardware. And include.
制御システムに含まれる制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するためのブロックと呼ぶことができる。別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるモジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、その機能を実現する手段とも呼ぶことができる。 The control device, signal source, and controlled object included in the control system provide various elements. At least some of those elements can be called blocks for performing functions. From another point of view, at least some of those elements can be referred to as modules or sections that are interpreted as a configuration. Further, the elements included in the control system can also be called means for realizing the function only when it is intentional.
次に、被測定体Mについて鉄損を測定する鉄損測定方法について説明する。まず、被測定体Mに測定ユニット11を装着する装着方法について説明する。ここでは、励磁コイル26や磁束検出コイル27を巻きつけた状態の継鉄部21を作業台等の上にセットする。磁性体を所定の形状及び大きさに加工して被測定体Mを形成しておき、この被測定体Mに熱流センサ30を装着する。具体的には、第1センサ部材31と第2センサ部材41との間に被測定体Mを収容し、これらセンサ部材31,41を固定する。そして、被測定体Mがギャップ23に設置されるように熱流センサ30を継鉄部21に装着する。励磁コイル26に電源部13を接続し、磁束検出コイル27に磁束計15を接続し、熱流センサ30に熱流計14を接続する。また、電源部13、熱流計14及び磁束計15をコントローラ16に接続する。
Next, an iron loss measuring method for measuring the iron loss of the object M to be measured will be described. First, a mounting method for mounting the
その後、コントローラ16に鉄損測定処理を実行させる。この鉄損測定処理について、図4を参照しつつ説明する。
After that, the
図4において、ステップS101では、電源部13から励磁コイル26への給電態様を設定する。ここでは、電源部13から励磁コイル26に供給される電力について、電圧値、電流値及び周波数を設定する。ステップS102では、電源部13の動作制御を行うことで、電源部13から励磁コイル26への電力供給を行う。ステップS103では、励磁コイル26への通電に伴って熱流センサ30及び被測定体Mに付与される磁束の磁束密度[T]を取得する。ここでは、磁束計15の計測信号を取得し、磁束計15の計測信号を用いて、磁束検出コイル27に生じた電力について電圧値及び周波数を算出する。これら電圧値及び周波数を用いて、熱流センサ30及び被測定体Mに付与される磁束の磁束密度を算出する。
In FIG. 4, in step S101, the feeding mode from the
ステップS104では、ステップS103にて取得した磁束密度が許容範囲に含まれているか否かを判定する。ここでは、磁束密度についてあらかじめ定められた基準値をコントローラ16の記憶媒体から読み出し、磁束密度の取得値と基準値との差異があらかじめ定められた許容範囲に含まれているか否かを判定する。例えば、磁束密度の取得値が基準値と同じ場合には、この取得値が許容範囲に含まれていると判断し、取得値と基準値との差異が許容範囲に含まれていない場合は、この取得値が許容範囲に含まれていないと判断する。
In step S104, it is determined whether or not the magnetic flux density acquired in step S103 is included in the allowable range. Here, a predetermined reference value for the magnetic flux density is read out from the storage medium of the
磁束密度の取得値が許容範囲に含まれていない場合、ステップS101に戻り、再び給電態様を設定する。ここでは、取得値と基準値との差異などに基づいて、磁束密度と基準値との差異が小さくなるように、電圧値、電流値及び周波数を設定する。具体的には、電圧値、電流値及び周波数のうち、少なくとも電流値を磁束密度に応じて変更する。例えば、取得値が許容範囲を大きい側に超えている場合、電流値が小さくなるように供給電力を設定する。 If the acquired value of the magnetic flux density is not included in the allowable range, the process returns to step S101, and the feeding mode is set again. Here, the voltage value, the current value, and the frequency are set so that the difference between the magnetic flux density and the reference value becomes small based on the difference between the acquired value and the reference value. Specifically, at least the current value among the voltage value, the current value and the frequency is changed according to the magnetic flux density. For example, when the acquired value exceeds the allowable range on the larger side, the supply power is set so that the current value becomes smaller.
磁束密度の取得値が許容範囲に含まれている場合、ステップS105に進み、センサ感度Aを取得する。センサ感度Aは、被測定体Mからの熱流と熱流センサ30での電圧との関係を示す係数であり、熱流センサ30の固有値である。センサ感度Aは、熱流センサ30について試験等により取得され、記憶媒体にあらかじめ記憶されている。センサ感度Aの単位は[W/m2V]である。
If the acquisition value of the magnetic flux density is included in the allowable range, the process proceeds to step S105 to acquire the sensor sensitivity A. The sensor sensitivity A is a coefficient indicating the relationship between the heat flow from the object M to be measured and the voltage at the
ステップS106では、熱流センサ30の表面積Sを取得する。表面積Sは、熱流センサ30の内面全体の面積であり、記憶媒体にあらかじめ記憶されている。なお、熱流センサ30の内面は平坦面や滑らかな曲面になっている。熱流センサ30は、その収容空間30aの体積に対して表面積Sが過剰に大きくならないような形状になっている。
In step S106, the surface area S of the
ステップS107では、熱流センサ30の検出信号を取得し、この検出信号を用いて、熱流センサ30により検出された電圧をセンサ電圧Vとして算出する。そして、取得したセンサ電圧Vを記憶媒体に記憶する。センサ電圧Vの単位は[V]である。
In step S107, the detection signal of the
ステップS108では、記憶媒体に記憶された過去のセンサ電圧Vを用いてセンサ電圧Vの変化態様を取得し、センサ電圧Vが定常状態に達したか否かを判定する。センサ電圧Vは、励磁コイル26への通電開始に伴って増加し始め、やがて被測定体Mにて発生した単位時間当たりの熱流が飽和する。この場合、被測定体Mでの熱流が飽和状態に達することで、熱流センサ30でのセンサ電圧Vが飽和状態に達する。
In step S108, the change mode of the sensor voltage V is acquired by using the past sensor voltage V stored in the storage medium, and it is determined whether or not the sensor voltage V has reached a steady state. The sensor voltage V begins to increase with the start of energization of the
ここでは、前回のステップS107での処理にて取得したセンサ電圧V(t-1)と、今回のステップS107での処理にて取得したセンサ電圧V(t)との差を増加電圧ΔVとして算出する。そして、この増加電圧ΔVがあらかじめ定められた判定値以下になったか否かを判定する。増加電圧ΔVが判定値以下の場合、センサ電圧Vが定常状態になったと判断し、増加電圧ΔVが判定値以下でない場合、センサ電圧Vが定常状態になっていないと判定する。なお、例えば判定値はゼロやゼロに近い値に設定されている。 Here, the difference between the sensor voltage V (t-1) acquired in the previous process in step S107 and the sensor voltage V (t) acquired in the process in this step S107 is calculated as the increased voltage ΔV. do. Then, it is determined whether or not the increased voltage ΔV is equal to or less than a predetermined determination value. When the increasing voltage ΔV is equal to or less than the determination value, it is determined that the sensor voltage V is in the steady state, and when the increasing voltage ΔV is not equal to or less than the determination value, it is determined that the sensor voltage V is not in the steady state. For example, the determination value is set to zero or a value close to zero.
センサ電圧Vが定常状態になった場合、被測定体Mでの熱流が定常状態になったとして、ステップS109に進み、センサ感度A及びセンサ電圧Vを用いて被測定体Mからの熱流Qを取得する。ここでは、センサ感度Aとセンサ電圧Vとを掛けて熱流Qを算出する。熱流Qの単位は[W/m2]である。熱流Qについては、Q[W/m2]=A[W/Vm2]×V[V]の関係が成り立つ。 When the sensor voltage V becomes a steady state, assuming that the heat flow in the measured body M has become a steady state, the process proceeds to step S109, and the heat flow Q from the measured body M is calculated using the sensor sensitivity A and the sensor voltage V. get. Here, the heat flow Q is calculated by multiplying the sensor sensitivity A and the sensor voltage V. The unit of heat flow Q is [W / m 2 ]. For the heat flow Q, the relationship of Q [W / m 2 ] = A [W / Vm 2 ] × V [V] is established.
ステップS110では、熱流Q及び表面積Sを用いて被測定体Mでの鉄損Pを算出する。鉄損Pの単位は[W]である。鉄損Pについては、P[W]=熱流Q[W/m2]×表面積S[m2]の関係が成り立つ。 In step S110, the iron loss P in the object to be measured M is calculated using the heat flow Q and the surface area S. The unit of iron loss P is [W]. For the iron loss P, the relationship of P [W] = heat flow Q [W / m 2 ] × surface area S [m 2 ] is established.
コントローラ16は、鉄損測定処理の各ステップを実行する機能を有している。ステップS101の処理を実行する機能が電流設定部に相当する。ステップS103の処理を実行する機能が磁束取得部に相当する。ステップS107の処理を実行する機能が電圧取得部に相当する。ステップS108の処理を実行する機能が定常判定部に相当する。ステップS109,S110の処理を実行する機能が鉄損算出部に相当する。
The
複数の被測定体Mを測定対象として、鉄損測定装置10を用いて鉄損Pの測定を行う場合、被測定体Mについての測定を1つずつ順番に行う。各被測定体Mについては、それぞれの形状及び大きさを均一に揃えておく。これにより、複数の被測定体Mについて鉄損Pの測定を行う場合、収容空間30aにおいては、各被測定体Mと熱流センサ30との位置関係が均一になる。このため、鉄損測定の条件が複数の被測定体Mで異なるということが生じにくくなっている。
When the iron loss P is measured by using the iron
ここまで説明した本実施形態によれば、被測定体Mに磁束が付与された場合に、この被測定体Mにて発生した熱流が熱流センサ30により検出される。この構成では、被測定体Mにて生じる鉄損と熱流とに相関があることを利用して、熱流センサ30の検出信号を用いて鉄損を測定することができる。しかも、被測定体Mに付与される磁束の周期が変化しても、被測定体Mにて発生する熱流が変化しにくい。すなわち、被測定体Mにて発生する熱流は、被測定体Mに付与される磁束の周期に影響を受けにくい。このため、鉄損の測定に熱流を用いることで鉄損の測定精度を高めることができる。
According to the present embodiment described so far, when the magnetic flux is applied to the measured body M, the heat flow generated by the measured body M is detected by the
本実施形態によれば、熱流センサ30の内部には、被測定体Mを収容する収容空間30aが設けられている。被測定体Mは、収容空間30aに収容されることで熱流センサ30により覆われた状態になる。この構成では、被測定体Mにて発生する全ての熱流を熱流センサ30にて検出可能になるため、熱流の検出精度を高めることができる。
According to the present embodiment, an
本実施形態によれば、熱流センサ30においては、収容空間30aを挟んで第1センサ部材31とは反対側に第2センサ部材41が設けられている。この構成では、単に第1センサ部材31と第2センサ部材41との間に被測定体Mを配置することで、収容空間30aに被測定体Mを収容させることができる。これにより、熱流センサ30を被測定体Mに装着する際の作業負担を低減できる。
According to the present embodiment, in the
本実施形態によれば、熱流センサ30においては、第1センサ部材31のセンサ接続部35と第2センサ部材41のセンサ接続部45とが互いに重なった状態になっている。この構成では、単に固定具でセンサ接続部35,45を挟み付けることで、これらセンサ接続部35,45を互いに固定することができる。このため、第1センサ部材31と第2センサ部材41とを互いに固定する際の作業負担を低減できる。
According to the present embodiment, in the
本実施形態によれば、励磁コイル26への通電に伴って発生した磁束が被測定体Mに付与される。この構成では、単に励磁コイル26への通電を行うことで、被測定体Mにて熱流を発生させることができる。このため、被測定体Mにて熱流を発生させるための作業負担を低減できる。
According to the present embodiment, the magnetic flux generated by energizing the
本実施形態によれば、継鉄部21のギャップ23に熱流センサ30が設けられ、この継鉄部21に励磁コイル26が巻きつけられている。この構成では、被測定体Mや熱流センサ30に励磁コイル26を巻きつける必要がないため、被測定体Mに装着した熱流センサ30を単にギャップ23に設置することで、被測定体Mに磁束を付与することが可能になる。このように、電気配線を継鉄部21に巻きつけることで励磁コイル26を作ってしまえば、複数の被測定体Mについて鉄損を測定する場合でも、被測定体Mのそれぞれに対して励磁コイル26を作成する必要がない。この場合、励磁コイル26を作るための作業負担を低減できる。本実施形態とは異なり、例えば、被測定体Mや熱流センサ30に励磁コイル26が巻きつけられた構成では、複数の被測定体Mについて鉄損を測定する場合に、被測定体Mのそれぞれに対して励磁コイル26を巻きつける必要が生じる。このため、励磁コイル26を作るための作業負担が増加してしまう。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、被測定体Mに付与される磁束が磁束検出コイル27により検出される。この構成では、複数の被測定体Mについて鉄損を測定する場合に、それぞれの被測定体Mに付与される磁束の磁束密度を取得できる。この場合、複数の被測定体Mに付与される磁束の磁束密度が同じになるように、励磁コイル26に供給する電力の電流値などを調整することができる。ここで、被測定体Mにて発生する熱流が磁束密度に影響を受けることが考えられる。このため、被測定体Mに付与される磁束の磁束密度を均一化することで、被測定体Mについて熱流の検出精度を高めることができ、その結果、鉄損の測定精度を高めることができる。
According to this embodiment, the magnetic flux applied to the object to be measured M is detected by the magnetic
本実施形態によれば、コントローラ16が熱流センサ30の検出信号を用いて被測定体Mの鉄損を測定する。このため、単に被測定体Mにて熱流を発生させることで、被測定体Mについて熱流の検出や鉄損の測定を容易に行うことができる。このため、被測定体Mの鉄損を測定する際の作業負担を低減できる。
According to this embodiment, the
本実施形態によれば、熱流センサ30の検出信号が定常状態になった場合に、この検出信号を用いて鉄損が算出される。例えば検出信号が定常状態になる前のタイミングで検出信号を用いて鉄損が算出された場合、この算出値は真の鉄損に比べて小さい可能性が高い。これに対して、本実施形態のように、定常状態になった検出信号を用いて鉄損が算出されると、この算出値が真の鉄損と同じ又はそれの近似値になっていると考えられる。このため、定常状態の検出信号を用いて定常状態の熱流を算出し、この算出値を用いて定常状態の鉄損を算出することで、鉄損の測定精度を高めることができる。
According to the present embodiment, when the detection signal of the
本実施形態によれば、熱流センサ30の検出信号を電圧として取得し、この電圧を用いて鉄損が算出される。この構成では、熱流センサ30の形状や大きさなどの特性に応じて設定したセンサ感度Aなどを用いることで、電圧から熱流や鉄損を算出することができる。このため、熱流や鉄損の算出精度を高めることができる。
According to this embodiment, the detection signal of the
本実施形態によれば、被測定体Mに付与される磁束密度が取得され、この磁束密度を用いて励磁コイル26への通電電流値が設定される。この構成では、複数の被測定体Mについて鉄損を測定する場合に、各被測定体Mに付与される磁束の磁束密度を均一化することができる。この場合、被測定体Mにて発生する熱流が磁束密度に応じて変化しやすかったとしても、磁束密度が均一化されることで熱流の測定精度を高めることができる。
According to the present embodiment, the magnetic flux density applied to the object M to be measured is acquired, and the energization current value to the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、励磁コイル26が継鉄部21に巻きつけられていたが、第2実施形態では、励磁コイル26が熱流センサ30に巻きつけられている。本実施形態では、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
図5に示すように、被測定体Mは、円環状の板材になっている。例えば、複数積層されることで固定子コアや回転子コアを形成する円環状の電磁鋼板が、被測定体Mになっている。この場合、被測定体Mを測定専用の形状に加工する必要がない。熱流センサ30は、被測定体Mの形状に合わせて周方向γに延びた円環状になっている。熱流センサ30においては、収容空間30aも円環状になっている。収容空間30aに被測定体Mが収容された状態では、熱流センサ30、収容空間30a及び被測定体Mが同軸になっており、それぞれの中心線が一致している。本実施形態では、熱流センサ30の中心線を中心線CLと称する。なお、被測定体Mは、環状であれば円環状でなくてもよい。
As shown in FIG. 5, the object to be measured M is an annular plate material. For example, an annular electromagnetic steel sheet that forms a stator core and a rotor core by being laminated in plurality is the object M to be measured. In this case, it is not necessary to process the object to be measured M into a shape dedicated to measurement. The
励磁コイル26は、上記第1実施形態と同様に、電気配線が熱流センサ30に巻きつけられることで形成されている。励磁コイル26は、周方向γにおいて熱流センサ30の一部に巻きつけられている。周方向γにおいては、熱流センサ30のうち熱流センサ30が巻きつけられていない領域の方が、熱流センサ30が巻きつけられた領域よりも長くなっている。例えば、熱流センサ30において、周方向γに延び、且つ中心線CLに対する中心角が例えば120度などの所定値に含まれる部分が、励磁コイル26が巻きつけられた部分になっている。
The
磁束検出コイル27は、励磁コイル26と同様に、熱流センサ30に巻きつけられている。なお、図5においては、磁束検出コイル27及び磁束計15の図示を省略している。
The magnetic
図6、図7に示すように、熱流センサ30においては、上記第1実施形態とは異なり、第1センサ部材31と第2センサ部材41とが軸方向αに並べられている。センサ部材31,41のセンサ凹部32,42は、いずれも軸方向αにおいて互いに反対側に向けて凹んでいる。センサ部材31,41では、径方向βにおいてセンサ底部33,43よりも内周側及び外周側のそれぞれにセンサ壁部34,44が設けられている。熱流センサ30において内周側のセンサ接続部35,45は、互いに重ねられた状態で固定具により互いに固定されている。同様に、外周側のセンサ接続部35,45は、互いに重ねられた状態で固定具により互いに固定されている。なお、図7では、励磁コイル26の図示を省略している。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the
次に、被測定体Mへの測定ユニット11の装着方法について説明する。ここでは、センサ凹部32,42の内部に被測定体Mを入り込ませるようにして、第1センサ部材31と第2センサ部材41とを互いに組み付ける。そして、収容空間30aに被測定体Mを収容した状態でセンサ部材31,41を互いに固定して熱流センサ30を組み立てる。その後、熱流センサ30に励磁コイル26を巻きつけ、励磁コイル26に熱流計14を接続する。
Next, a method of mounting the
上記第1実施形態では、熱流センサ30に励磁コイル26が巻きつけられていないため、被測定体Mでの損失である鉄損が熱流センサ30の検出信号に含まれる一方で、励磁コイル26での損失である銅損は熱流センサ30の検出信号に含まれない。これに対して、本実施形態では、熱流センサ30に励磁コイル26が巻きつけられているため、被測定体Mでの損失である鉄損と、励磁コイル26での損失である銅損との両方が、熱流センサ30の検出信号に含まれる。
In the first embodiment, since the
図8に示すように、被測定体M及び励磁コイル26については、熱に関する等価回路ECが成立する。この等価回路ECにおいては、被測定体Mが熱流源AS及び蓄熱部ACを有している。被測定体Mにおいては、鉄損によって熱を発生させる機能が熱流源ASであり、熱流源ASにて生じる鉄損を鉄損Pcoreと称する。また、熱流源ASにて発生した熱を蓄える機能が蓄熱部ACであり、蓄熱部ACの熱容量を熱容量Ccoreと称する。また、励磁コイル26においては、銅損によって熱を発生させる機能が熱流源26Sであり、熱流源26Sにて生じる銅損を銅損Pcoilと称する。また、熱流源26Sにて発生した熱を蓄える機能が蓄熱部26Cであり、蓄熱部26Cでの熱容量を熱容量Ccoilと称する。
As shown in FIG. 8, the equivalent circuit EC regarding heat is established for the object to be measured M and the
等価回路ECには、被測定体Mと空気との間の熱抵抗R1と、被測定体Mと励磁コイル26との間の熱抵抗R2と、励磁コイル26と空気との間の熱抵抗R3とが含まれている。熱抵抗R1を流れる熱流は、被測定体Mから熱流センサ30を介して空気に達する熱流Q1である。熱抵抗R2を流れる熱流は、被測定体Mから熱流センサ30を介して励磁コイル26に達する熱流Q2である。このように、等価回路ECにおいては、鉄損Pcoreによって熱流Q1,Q2が生じる。そして、被測定体Mにて生じる熱流が定常状態に達した場合には、熱流Q1,Q2の合計と鉄損Pcoreとが同じ値になる。
The equivalent circuit EC includes the thermal resistance R1 between the object M and the air, the thermal resistance R2 between the object M and the
励磁コイル26への通電に伴って被測定体Mに磁束の付与が開始された場合、被測定体Mでの鉄損Pcoreによる熱流と、励磁コイル26での銅損Pcoilによる熱流との両方が熱流センサ30により検出される。熱流センサ30においては、被測定体Mからの熱流である内側からの熱流が正の値として出力され、励磁コイル26からの熱流である外側からの熱流が負の値として出力される。また、励磁コイル26への通電が開始された場合、銅損Pcoilによる熱流の方が、鉄損Pcoreによる熱流よりも短時間で増加する。
When magnetic flux is started to be applied to the object M to be measured by energizing the
図9に示すように、タイミングt0で励磁コイル26への通電が開始された場合、励磁コイル26での銅損Pcoilによる熱流が急激に増加するため、熱流センサ30によるセンサ電圧Vは、ゼロから減少し始めることで負の値になる。その後、被測定体Mでの鉄損Pcoreによる熱流の増加率が、銅損Pcoilによる熱流の増加率を上回ることで、センサ電圧Vは、増加し始める。そして、ゼロを越えて正の値になった後に、センサ電圧Vが所定の値で定常状態になる。定常状態になっているセンサ電圧Vを定常電圧Vsと称する。
As shown in FIG. 9, when the energization of the
コントローラ16は、鉄損測定処理のうち、上記第1実施形態のステップS109に相当する処理において、定常電圧Vsを用いて熱流Q1,Q2の合計値を算出する。また、上記第1実施形態のステップS110に相当する処理において、熱流Q1,Q2の合計値を用いて鉄損Pcoreを算出する。ここで、定常電圧Vsには、上述したように、鉄損Pcoreによる熱流と銅損Pcoilによる熱流との両方の情報が含まれている。そこで、定常電圧Vsから鉄損Pcoreによる熱流の情報を取り出すように、センサ感度Aに相当する係数を用いて定常電圧Vsから鉄損Pcoreを算出する。
The
本実施形態によれば、励磁コイル26が熱流センサ30に巻きつけられている。この構成では、励磁コイル26にて発生した磁束の全てが被測定体Mに付与されやすくなっているため、被測定体Mにて極力大きな熱流を発生させることができる。この場合、仮に、被測定体Mにて発生した熱流とセンサ電圧Vとの間に誤差が生じたとしても、熱流と共にセンサ電圧Vが極力大きくなっていることに起因して、センサ電圧Vに対する誤差の割合が小さくなる。したがって、センサ電圧Vや熱流、鉄損の算出精度を高めることができる。
According to this embodiment, the
また、励磁コイル26が熱流センサ30に巻きつけられているため、励磁コイル26を継鉄部21に巻きつける必要がない。すなわち、被測定体Mの鉄損を測定する際に継鉄部21を用いる必要がない。このため、継鉄部21の分だけ鉄損測定装置10の製造コストを低減できる。
Further, since the
(第3実施形態)
上記第2実施形態では、電気配線が熱流センサ30に巻きつけられることで励磁コイル26が形成されていたが、第3実施形態では、複数の部材が熱流センサ30に装着されることで励磁コイル26が形成されている。本実施形態では、上記第2実施形態との相違点を中心に説明する。
(Third Embodiment)
In the second embodiment, the
図10、図11に示すように、励磁コイル26は、周方向γにおいて熱流センサ30の全体に対して巻きつけられている。このため、上記第2実施形態とは異なり、熱流センサ30には、励磁コイル26が巻きつけられていない領域がほとんど存在していない。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
励磁コイル26は、第1コイル部材51及び第2コイル部材61を有している。これらコイル部材51,61は周方向γに並べられており、これらコイル部材51,61の間に熱流センサ30が設けられている。第1コイル部材51は、第2コイル部材61とは反対側に向けて凹んだコイル凹部52を有している。第2コイル部材61は、第1コイル部材51とは反対側に向けて凹んだコイル凹部62を有している。コイル部材51,61は、それぞれのコイル凹部52,62に熱流センサ30を入り込ませた状態でその熱流センサ30に装着されている。軸方向αにおいて、第1コイル部材51は第1センサ部材31側に設けられ、第2コイル部材61は第2センサ部材41側に設けられている。
The
コイル部材51,61は、周方向γにおいて熱流センサ30の全域にわたって所定間隔で複数ずつ並べられている。各コイル部材51,61は、熱流センサ30を径方向βに跨いだ向きで、コイル凹部52,62を対向させた状態で組み付けられることで、励磁コイル26を形成している。複数の第1コイル部材51と複数の第2コイル部材61とは、電流が流れる経路において交互に直列に着脱可能に接続されている。1つの第1コイル部材51においては、その内周端部が、周方向γに隣り合う第2コイル部材61のうち一方の第2コイル部材61の内周端部に接続され、外周端部が、他方の第2コイル部材61の外周端部に接続されている。なお、複数の第1コイル部材51は互いに連結されることなどによりユニット化されていてもよい。また、複数の第2コイル部材61は互いに連結されることなどによりユニット化されていてもよい。
A plurality of
コイル部材51,61は、コイルベース部53,63、コイル起立部54,64及びコイル接続部55,65を有している。コイルベース部53,63は、コイル凹部52,62の底面を形成しており、コイル起立部54,64は、コイル凹部52,62の内壁面を形成している。コイル起立部54,64は、軸方向αにおいてコイルベース部53,63から互いに近付く向きに延びている。コイル起立部54,64は、コイルベース部53,63の両端のそれぞれに設けられている。
The
コイル接続部55,65は、コイル起立部54,64の先端部に設けられている。コイル接続部55,65は互いに接続される形状及び大きさになっている。例えば、第1コイル部材51のコイル接続部55は、コイル起立部54の先端面から突出した凸部であり、第2コイル部材61のコイル接続部65は、コイル起立部54の先端面が凹んだ凹部である。そして、コイル接続部55である凸部がコイル接続部65である凹部に嵌め込まれることで、コイル接続部55,65が着脱可能に接続されている。
The
次に、熱流センサ30にコイル部材51,61を装着する装着方法について説明する。図12、図13に示すように、熱流センサ30の収容空間30aに被測定体Mを収容した後、第1コイル部材51と第2コイル部材61とを、熱流センサ30を挟んで互いに反対側に配置する。そして、複数の第1コイル部材51と複数の第2コイル部材61とが交互に直列に並ぶように、第1コイル部材51と第2コイル部材61とを接続して励磁コイル26を形成する。例えば、周方向γに隣り合う第1コイル部材51を1つの第2コイル部材61で接続するように、内周側のコイル接続部55,65を互いに接続し、外周側のコイル接続部55,65を互いに接続する。
Next, a mounting method for mounting the
本実施形態によれば、第1コイル部材51と第2コイル部材61とが着脱可能に接続されることで励磁コイル26が形成されている。この構成では、第1コイル部材51と第2コイル部材61との間に熱流センサ30を配置した状態で、単にこれら第1コイル部材51と第2コイル部材61とを接続することで、励磁コイル26を環状の熱流センサ30に巻きつけることができる。これにより、励磁コイル26を熱流センサ30に装着する際の作業負担を低減できる。これに対して、例えば電気配線を環状の熱流センサ30に巻きつけることで励磁コイル26を形成する構成では、電気配線を熱流センサ30の内側に通す作業を繰り返し行う必要があり、作業負担が大きくなることが懸念される。
According to the present embodiment, the
本実施形態によれば、第1コイル部材51及び第2コイル部材61が複数ずつ熱流センサ30に装着されている。この構成では、励磁コイル26の形成に用いるコイル部材51,61の数を均一にすることにより、複数の被測定体Mについて鉄損を測定する場合に、励磁コイル26の巻き数が被測定体Mごとにばらつくということを回避できる。これに対して、例えば電気配線を熱流センサ30に巻きつける場合、電気配線の巻きつけ状態がばらつくと励磁コイル26の巻き数がばらつくことが懸念される。
According to the present embodiment, a plurality of
(他の実施形態)
以上、本開示による複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although the plurality of embodiments according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not construed as being limited to the above embodiments, and is applied to various embodiments and combinations within the scope of the gist of the present disclosure. can do.
変形例1として、熱流センサ30は3つ以上の部材が組み付けられて形成されていてもよい。例えば、図14に示すように、上記第1実施形態において、熱流センサ30が板状のセンサ部材71を少なくとも4つ有する構成とする。この構成では、被測定体Mを挟んで対向する一対のセンサ部材71が少なくとも2組設けられている。2組のうち一方の組のセンサ部材71は周方向γに並べられており、他方の組のセンサ部材71は径方向βに並べられている。これら4つのセンサ部材71は被測定体Mの四方を囲んだ状態になっている。
As a modification 1, the
変形例2として、熱流センサ30の内面と被測定体Mの外面とは平行に延びていなくてもよい。例えば、図15に示すように、上記第1実施形態において、収容空間30aがほぼ直方体状になっている一方で、被測定体Mが球体になっている構成とする。この構成では、上記変形例1と同様に、熱流センサ30が板状のセンサ部材71を4つ有している。センサ部材71の内面は周方向γに直交する方向に延びている一方で、被測定体Mの外面は球面になっている。また、被測定体Mの外面は継鉄部21の端面22a,22bと平行になっていない。この場合、継鉄部21と被測定体Mとの間で磁束が歪みやすくなるが、被測定体Mに磁束が付与されることには変わりがない。このため、被測定体Mにて生じた熱流を熱流センサ30により検出することができる。
As a modification 2, the inner surface of the
変形例3として、熱流センサ30の内面と被測定体Mの外面との離間距離は、熱流センサ30の厚み寸法に比べて大きくなっていてもよい。例えば、図16に示すように、上記第1実施形態において、被測定体Mが直方体状に形成された構成とする。この構成では、上記変形例1と同様に、熱流センサ30が板状のセンサ部材71を4つ有しており、被測定体Mに対する各センサ部材71の離間距離は同じになっている。また、複数の被測定体Mについて、鉄損の測定を1つずつ順番に行う場合、各被測定体Mと熱流センサ30との位置関係が均一にすることで、測定条件を均一化することができる。
As a modification 3, the separation distance between the inner surface of the
変形例4として、熱流センサ30は被測定体Mの外面全体を覆っていなくてもよい。例えば、図17に示すように、上記第1実施形態において、熱流センサ30が被測定体Mの外面の一部に対向する位置に設けられた構成とする。この構成では、上記変形例1と同様に、熱流センサ30が板状のセンサ部材71を複数有している。1つのセンサ部材71は、被測定体Mの1つの面のうち一部に対向している。この構成でも、被測定体Mの外面のうち、センサ部材71と対向した部分からの熱流がセンサ部材71により検出される。このため、被測定体Mにて生じた全ての熱流に対するセンサ部材71での検出熱流の割合を取得することで、被測定体Mでの鉄損を測定することができる。
As a modification 4, the
熱流センサ30が被測定体Mの外面全体を覆っていない構成としては、熱流センサ30がセンサ部材を1つだけ有している構成や、熱流センサ30の外面が有する複数の面のうち少なくとも1つの面に対してはセンサ部材が設けられていない構成が挙げられる。
As a configuration in which the
変形例5として、熱流センサ30が複数のセンサ部材を有している構成では、これらセンサ部材が互いに離間していてもよい。この場合、各センサ部材には熱流計14が個別に接続されていることが好ましい。また、各センサ部材が導体を介して電気的に接続されていれば、1つのセンサ部材にだけ熱流計14が接続されていればよい。
As a modification 5, in a configuration in which the
変形例6として、被測定体Mは磁束が通る領域からはみ出した状態で測定ユニット11に設置されていてもよい。例えば、上記第1実施形態において、周方向γに直交する方向において、被測定体Mの端部が継鉄部21の端面22a,22bの各周縁部よりも外側にはみ出していてもよい(例えば図14参照)。この場合でも、被測定体Mの少なくとも一部に磁束が付与されることで熱流が生じるため、被測定体Mでの鉄損を測定することができる。
As a modification 6, the measured body M may be installed in the measuring
変形例7として、励磁コイル26が発生させる変動磁束は交流磁束でなくてもよい。変動磁束としては、正の値と負の値とに所定周期で変化せず、正の値のまま所定周期で変動する磁束や、負の値のまま所定周期で変動する磁束などが挙げられる。例えば、電源部13から励磁コイル26に供給される電力を、交流電力ではなく直流電力としてもよい。この場合、電源部13から励磁コイル26に印加される電圧が、正の値のまま所定周期で増減する電圧や、負の値のまま所定周期で増減する電圧とされていてもよい。
As a modification 7, the fluctuating magnetic flux generated by the
変形例8として、鉄損測定装置10は磁束検出コイル27を有していなくてもよい。例えば、磁束検出コイル27が継鉄部21や熱流センサ30に巻きつけられていない構成とする。この構成では、コントローラ16が実行する鉄損測定処理において、被測定体Mに付与される磁束の磁束密度に応じて励磁コイル26への通電電流値など給電態様を設定する、という処理を行わないことになる。
As a modification 8, the iron
変形例9として、励磁コイル26は、継鉄部21、熱流センサ30及び被測定体Mの少なくとも1つに巻きつけられていればよい。同様に、磁束検出コイル27も、継鉄部21、熱流センサ30及び被測定体Mの少なくとも1つに巻きつけられていればよい。
As a modification 9, the
変形例10として、鉄損測定装置10が励磁部として永久磁石を有していてもよい。例えば、継鉄部21に対して永久磁石を回転させることで、被測定体Mに交流磁束等の変動磁束が付与される構成とする。
As a
変形例11として、鉄損測定処理において、熱流センサ30により検出された熱流が定常状態になっていない状態でその熱流を用いて鉄損を算出してもよい。この場合でも、定常状態になった場合の熱流の値を推定してこの推定値を用いて鉄損を算出することなどにより、鉄損の測定精度を高めることができる。
As a
変形例12として、鉄損測定処理において、熱流センサ30の検出信号を用いて直接的に鉄損を算出してもよい。すなわち、熱流センサ30の検出信号から熱流を算出せずに鉄損を算出してもよい。例えば、上記第1実施形態の鉄損測定処理において、ステップS109及びステップS110の各処理に代えて、センサ電圧Vを用いて鉄損Pを算出するという処理を1つのステップとして実行する。
As a modification 12, the iron loss may be calculated directly by using the detection signal of the
変形例13として、熱流センサ30の検出信号が熱流計14を介さずにコントローラ16に直接入力されてもよい。この構成は、コントローラ16に熱流計14の機能を付与することで実現できる。また、磁束検出コイル27の検出信号が磁束計15を介さずにコントローラ16に直接入力されてもよい。この構成は、コントローラ16に磁束計15の機能を付与することで実現できる。
As a
10…鉄損測定装置、16…測定制御装置としてのコントローラ、21…継鉄部、22a…端面、22b…端面、23…ギャップ、26…励磁部としての励磁コイル、27…磁束センサとしての磁束検出コイル、30…熱流センサ、30a…収容空間、31…第1センサ部材、33…センサベース部としてのセンサ底部、34…センサベース部としてのセンサ壁部、35…センサ延出部としてのセンサ接続部、41…第2センサ部材、43…センサベース部としてのセンサ底部、44…センサベース部としてのセンサ壁部、45…センサ延出部としてのセンサ接続部、51…第1コイル部材、61…第2コイル部材、M…測定対象としての被測定体、P…鉄損、V…電圧、α…直交する方向としての軸方向、β…直交する方向としての径方向、γ…並んだ方向としての周方向、S101…電流設定部、S103…磁束取得部、S107…電圧取得部、S108…定常判定部、S109…鉄損算出部、S110…鉄損算出部。 10 ... Iron loss measuring device, 16 ... Controller as measurement control device, 21 ... Joint iron part, 22a ... End face, 22b ... End face, 23 ... Gap, 26 ... Exciting coil as exciting part, 27 ... Magnetic current as magnetic flux sensor Detection coil, 30 ... heat flow sensor, 30a ... accommodation space, 31 ... first sensor member, 33 ... sensor bottom as sensor base, 34 ... sensor wall as sensor base, 35 ... sensor as sensor extension Connection part, 41 ... Second sensor member, 43 ... Sensor bottom part as sensor base part, 44 ... Sensor wall part as sensor base part, 45 ... Sensor connection part as sensor extension part, 51 ... First coil member, 61 ... 2nd coil member, M ... object to be measured, P ... iron loss, V ... voltage, α ... axial direction as orthogonal direction, β ... radial direction as orthogonal direction, γ ... lined up Circumferential direction as a direction, S101 ... current setting unit, S103 ... magnetic flux acquisition unit, S107 ... voltage acquisition unit, S108 ... steady determination unit, S109 ... iron loss calculation unit, S110 ... iron loss calculation unit.
Claims (14)
所定周期で向きが変化する磁束を発生させ、前記磁束を前記測定対象に付与する励磁部(26)と、
前記測定対象に装着され、前記励磁部での前記磁束の発生に伴って前記測定対象にて発生する熱流に応じた検出信号を出力する熱流センサ(30)と、
を備えている鉄損測定装置。 An iron loss measuring device (10) for measuring the iron loss of the measurement target (M).
An exciting unit (26) that generates a magnetic flux whose direction changes in a predetermined cycle and applies the magnetic flux to the measurement target.
A heat flow sensor (30) that is attached to the measurement target and outputs a detection signal according to the heat flow generated in the measurement target when the magnetic flux is generated in the excitation unit.
The iron loss measuring device is equipped with.
第1センサ部材(31)と、
前記収容空間を挟んで前記第1センサ部材とは反対側に設けられ、前記第1センサ部材に着脱可能に取り付けられる第2センサ部材(41)と、
を有している、請求項2に記載の鉄損測定装置。 The heat flow sensor is
The first sensor member (31) and
A second sensor member (41) provided on the side opposite to the first sensor member across the accommodation space and detachably attached to the first sensor member.
2. The iron loss measuring device according to claim 2.
前記収容空間を形成するセンサベース部(33,34,43,44)と、
前記第1センサ部材と前記第2センサ部材とが並んだ方向(γ)に直交する方向(α,β)において、前記センサベース部から外側に向けて延出したセンサ延出部(35,45)と、
をそれぞれ有しており、それぞれの前記センサ延出部を互いに重ね合わせた状態で互いに固定される、請求項3に記載の鉄損測定装置。 The first sensor member and the second sensor member are
The sensor base portion (33, 34, 43, 44) forming the accommodation space and
A sensor extension portion (35, 45) extending outward from the sensor base portion in a direction (α, β) orthogonal to the direction (γ) in which the first sensor member and the second sensor member are arranged side by side. )When,
3. The iron loss measuring device according to claim 3, wherein the sensor extending portions are fixed to each other in a state of being overlapped with each other.
前記熱流センサは、前記測定対象に装着された状態で、一対の前記端面の間の空間であるギャップ(23)に設けられ、
前記励磁コイルは前記継鉄部に巻きつけられている、請求項5に記載の鉄損測定装置。 It has a pair of end faces (22a, 22b) that are separated from each other in a state of facing each other, and includes a joint iron portion (21) through which the magnetic flux is passed.
The heat flow sensor is provided in a gap (23) which is a space between the pair of end faces in a state of being attached to the measurement target.
The iron loss measuring device according to claim 5, wherein the exciting coil is wound around the joint iron portion.
第1コイル部材(51)と、
前記熱流センサを挟んで前記第1コイル部材とは反対側に設けられる第2コイル部材(61)と、
を有しており、前記第1コイル部材と前記第2コイル部材とが互いに着脱可能に接続されることで前記熱流センサに巻きつけられる、請求項5~7のいずれか1つに記載の鉄損測定装置。 The excitation coil is
The first coil member (51) and
A second coil member (61) provided on the side opposite to the first coil member with the heat flow sensor interposed therebetween.
The iron according to any one of claims 5 to 7, wherein the first coil member and the second coil member are detachably connected to each other and wound around the heat flow sensor. Loss measuring device.
前記測定対象に装着された状態で、前記励磁部での前記磁束の発生に伴って前記測定対象にて発生する熱流に応じた検出信号を出力する熱流センサ(30)と、
を備えている鉄損測定装置(10)の制御を行う測定制御装置(16)であって、
前記熱流センサの前記検出信号を用いて前記測定対象の鉄損(P)を算出する鉄損算出部(S109,S110)を備えている測定制御装置。 An exciting portion (26) that generates a magnetic flux whose direction changes in a predetermined cycle and applies the magnetic flux to the measurement target (M).
A heat flow sensor (30) that outputs a detection signal according to the heat flow generated in the measurement target due to the generation of the magnetic flux in the excitation unit while being mounted on the measurement target.
It is a measurement control device (16) that controls the iron loss measurement device (10) provided with the above.
A measurement control device including an iron loss calculation unit (S109, S110) that calculates an iron loss (P) to be measured by using the detection signal of the heat flow sensor.
前記鉄損算出部は、前記定常判定部により前記定常状態だと判定された前記検出信号を用いて前記鉄損を算出する、請求項11に記載の測定制御装置。 A steady-state determination unit (S108) for determining whether or not the detection signal of the heat flow sensor has reached a steady state is provided.
The measurement control device according to claim 11, wherein the iron loss calculation unit calculates the iron loss using the detection signal determined by the steady state determination unit to be in the steady state.
前記鉄損算出部は、前記電圧取得部により取得された前記電圧を用いて前記鉄損を算出する、請求項11又は12に記載の測定制御装置。 A voltage acquisition unit (S107) that acquires the detection signal of the heat flow sensor as a voltage (V) is provided.
The measurement control device according to claim 11, wherein the iron loss calculation unit calculates the iron loss using the voltage acquired by the voltage acquisition unit.
前記磁束取得部により取得された前記磁束密度を用いて、前記励磁部に流す電流値を設定する電流設定部(S101)と、
を備えている請求項11~13のいずれか1つに記載の測定制御装置。 A magnetic flux acquisition unit (S103) that acquires the magnetic flux density applied to the measurement target, and
Using the magnetic flux density acquired by the magnetic flux acquisition unit, a current setting unit (S101) for setting a current value to be passed through the excitation unit, and a current setting unit (S101).
The measurement control device according to any one of claims 11 to 13.
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