JIS H 7153:1991 アモルファス金属磁心の高周波磁心損失試験方法

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             H 7153-1991

アモルファス金属磁心の高周波磁心損失試験方法

Measuring method for high frequency core loss in amorphous magnetic cores

1. 適用範囲 この規格は,アモルファス金属磁心を400Hz1MHzの正弦波の交流電源で励磁した場合
の磁心損失を試験する方法について規定する。
    備考 この規格の引用規格を,次に示す。
    JIS H 7004 アモルファス金属用語
2. 用語の定義 この規格で用いる主な用語の定義は,JIS H 7004による。
3. 試験条件
3.1   試験温度 試験温度は,原則として23±5℃とする
3.2   試験用電源 試験に用いる電源は,広帯域の電力増幅器で次のような特性を備えたものとする。
(1) 試験時の電源の電圧及び周波数の安定度は,それぞれ±0.2%以内でなければならない。
(2) 電源電圧の波形率は1.11±0.01以内とすることが望ましい。
    備考 電源電圧を正弦波に保つため,電源内部インピーダンスは励磁コイルのインピーダンスに比べ
          できるだけ小さくすること。
            なお,磁心の力率が低いときは大きい電源容量が必要になるので,電源の選定には十分に注
          意する。
(3) 標準測定における周波数は,1kHz, 10kHz, 100kHz及び1MHzとする。
3.3   標準測定における最大磁束密度 標準測定における最大磁束密度は,50mT, 100mT, 200mT, 500mT及
び1000mTとする。ただし,飽和磁束密度の80%以下とする。
4. 試料 試料は,次による。
(1) 磁心の形状はトロイダル形とし,巻線に際して応力を受けないようにケースに納める。
      磁心寸法は,原則として表1による。ただし,受渡当事者間の協定によって別に定める場合は,こ
    の限りではない。

――――― [JIS H 7153 pdf 1] ―――――

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H 7153-1991
                                         表1 磁心寸法
                                                           単位mm
                          番号       外径       内径        高さ
                          No.1      40±5       25±5        10
                          No.2      28±4       20±4        10
                          No.3      20±2       15±2        10
                          No.4      20±2       15±2        5
                          No.5      12±2       8±2         5
(2) 巻線は磁路に沿って一様に巻くこと。ただし,1MHz近傍で巻数が極めて少なくなった場合はこの限
    りではない。
      また,巻数は,原則として表2に示す値とする。ただし,受渡当事者間の協定によって別に定める
    場合は,この限りではない。
                                         表2 巻数の値
        周波数     磁心寸法                          最大磁束密度
                     番号        50mT       100mT       200mT       500mT      1 000mT
         1kHz       No.1          −          −          30          30          30
                    No.2          −          −          40          40          40
        10kHz       No.1          10          10          10          10          −
                    No.2          20          20          20          20          −
       100kHz       No.2           5           5           5           5          −
                    No.3           5           5           5           5          −
                    No.4          10          10          10          10          −
                    No.5          10          10          10          10          −
        1MHz        No.3           2           2           2          −          −
                    No.4           2           2           2          −          −
                    No.5           2           2          2           −          −
(3) 試料は,測定前に原則として消磁するものとし,消磁周波数は,1kHzとする。ただし,受渡当事者間
    の協定によって別に定める場合は,この限りではない。
5. 寸法及び質量の測定 磁心の実効断面積を求めるため,あらかじめ磁心の内径,外径及び質量を測定
する。寸法及び質量の測定器の精度は,それぞれ±1%及び±0.5%以内とする。平均直径Dmは,次の式(1)
によって求める。
                               Do   Di
                         Dm              (1)
                                  2
                      ここで, Dm :  トロイダル磁心の平均直径
                                Do :  トロイダル磁心の外径
                                 Di :  トロイダル磁心の内径
6. 磁心損失測定装置 磁心損失測定装置は,次の2種類の測定法に対し,それぞれ図1又は図2のよう
に結線する。
(1) 高周波電力計を用いた高周波磁心損失測定法 400Hz100kHzの周波数範囲で用い,高周波電力計を
    使って測定する。
(2) 波形記憶装置を用いた高周波磁心損失測定法 400Hz1MHzの周波数範囲で用い,波形記憶装置とコ
    ンピュータとを組み合わせて測定する。

――――― [JIS H 7153 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                                    H 7153-1991
    備考1. 図2の同軸ケーブルの長さは,原則として0.5m以下とする。
         2. 試料の2次コイル及び電流検出抵抗から同軸ケーブルまでの配線は,極力短くする。
                        図1 高周波電力計を用いた高周波磁心損失測定回路

――――― [JIS H 7153 pdf 3] ―――――

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H 7153-1991
                        図2 波形記憶装置を用いた高周波磁心損失測定回路
7. 測定方法
7.1   測定原理 励磁電源から1次コイルに流入する励磁電流i0(瞬時値)と2次コイルに発生する誘起
電圧e2(瞬時値)によって,単位体積当たりの磁心損失Pcを次の式(2)で,単位質量当たりの磁心損失Pc
を次の式(2')で求める。
                             1  N1  1   T0
                         Pc              e2 i0dt (2)
                            V0  N2 T0  0
                             m
                        V0       (3)
                             d
                             1  N1  1  T0
                         Pc              e2 i0dt (2')
                             m  N2  T0 0
                      ここに, Pc :  単位体積当たりの磁心損失 (W/m3)
                                Pc' :  単位質量当たりの磁心損失 (W/kg)
                                V0 :  磁心体積 (m3)
                                 m :  磁心の質量(kg)
                                 d :  磁心の密度 (kg/m3)
                                 T0 :  電源の周期 (s)
                                N1 :  1次コイルの巻数
                                N2 :  2次コイルの巻数
                                 e2 :  2次誘起電圧の瞬時値 (V)
                                 i0 :  励磁電流の瞬時値 (A)

――――― [JIS H 7153 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                                    H 7153-1991
7.2   高周波電力計を用いた高周波磁心損失測定法 試料を励磁し,平均値指示形電圧計の読みEBがあら
かじめ設定した最大磁束密度Bmに基づく計算値になるように,電源電圧を調整する。周波数は所定の値
に保つ。平均値指示形電圧計の読みEBは,次の式(4)によって求める。
                        EB   4 fN2AsBm  (4)
                               m
                         As          (5)
                             d Dm
                      ここで, EB :  平均値指示形電圧計の読み (V)
                                  f :  測定周波数 (Hz)
                                 N2 :  2次コイルの巻数
                                 As :  磁心の実効断面積 (m2)
                                Bm :  最大磁束密度 (T)
                                 m :  磁心の質量 (kg)
                                  d :  磁心の密度 (kg/m3)
                                Dm :  磁心の平均直径 (m)
  次に,励磁コイルに直列に挿入された電流検出抵抗Rsの端子電圧es(1)と2次コイルの誘起電圧e2を高周
波電力計のそれぞれの測定端子に入力する。このとき,電力計の指示値Qは磁心損失に比例し,次の式に
よって単位体積当たりの磁心損失Pc又は単位質量当たりの磁心損失Pc'を求める。
                              N1
                         Pc        Q   (6)
                            V0RsN2
                               N1
                         Pc '       Q   (6')
                             RsN2m
                      ここに,   Pc :  単位体積当たりの磁心損失 (W/m3)
                                 Pc' :  単位質量当たりの磁心損失 (W/kg)
                                 V0 :  磁心体積 (m3)
                                  Rs :  電流検出抵抗値 ( 圀
                                  m :  磁心の質量 (kg)
                                 N1 :  1次コイルの巻数
                                 N2 :  2次コイルの巻数
                                  Q :  電力計の指示値(二つの入力電圧の瞬時値の積の平均値を示
                                        す。)
    備考 電流検出抵抗の精度は±0.1%とする。
    注(1) 電流検出抵抗Rsの端子電圧esは,次の式で求める。
                        es=es×i0  (7)
7.3   波形記憶装置を用いた高周波磁心損失測定法 試料を励磁し所定の最大磁束密度Bmに設定した後,
2次誘起電圧e2と電流検出抵抗の電圧降下esとを検出し,A/D変換して波形記憶装置に取り込む。これら
の信号をコンピュータに転送し,式(2)に従って磁心損失を計算する。ここで,磁束密度の波高値Bmを,
次によって求める。
(1) 磁束密度の時間変化を,次の式に従って求める。
                                1   t
                         Bt          e dt
                                    02    (8)
                              N2 As
                      ここに,      B (t) :  磁束密度の瞬時値 (T)
                                      N2 :  2次コイルの巻数
                                      As :  磁心の実効断面積 (m2)

――――― [JIS H 7153 pdf 5] ―――――

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