コアロス測定装置の試料台、コアロス測定装置
【課題】試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０は、非磁性金属で形成された筐体１１と、絶縁性を有する材料で形成され、筐体１１の上面に配置される試料テーブル１２とを備え、筐体１１は、試料テーブル１２が配置される領域に凹部１７が形成されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０は、非磁性金属で形成された筐体１１と、絶縁性を有する材料で形成され、筐体１１の上面に配置される試料テーブル１２とを備え、筐体１１は、試料テーブル１２が配置される領域に凹部１７が形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル部品のコア材のコアロスを測定するコアロス測定装置、該コアロス測定装置に用いられる試料台に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器や家電機器の基幹部品である電源トランス、モーター、チョークコイルなどのコイル部品は、コア材として軟磁性体等の磁性体が用いられている（例えば特許文献１を参照）。このようなコイル部品においては、電力損失であるコアロスが問題となる場合がある。ここでコアロスとは、磁性材料からなるコア材そのもので失われる電気エネルギーであり、ヒステリシス損、渦電流損、残留損を含む。したがって上記のようなコイル部品においてコアロスは、可能な限り小さい方が良いのは言うまでもない。そして近年は、軟磁性体コア材のコアロスを低減する技術が進歩するのに伴い、微小なコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置のニーズが高まりつつある。
【０００３】
以下、コアロス測定装置の従来技術の一例とその課題について、図１１、図１２を参照しながら説明する。
図１１は、従来技術のコアロス測定装置１００の試料台１０Ｐの斜視図である。図１２は、従来技術のコアロス測定装置１００の要部を図示した概略構成図である。
【０００４】
コアロスの被測定対象である公知のトロイダルコイル５０は、軟磁性体コア５１、一次巻線５２及び二次巻線５３を含む。測定試料としての軟磁性体コア５１は、軟磁性材料を所謂トロイダル形状に加工して形成したものである。一次巻線５２は巻線数Ｎ１で軟磁性体コア５１に巻かれている。二次巻線５３は巻線数Ｎ２で軟磁性体コア５１に巻かれている。
【０００５】
コアロス測定装置１００は、試料台１０Ｐ、信号発生器２０、第１電圧測定回路３０、第２電圧測定回路４０及びシャント抵抗３１を備える。
【０００６】
コアロス測定装置１００の試料台１０Ｐは、トロイダルコイル５０を支持する台であり、筐体１１、試料テーブル１２、４つの端子１３〜１６を含む。筐体１１は、略直方体形状をなし、電磁放射及び磁化による測定値への影響を防止するため非磁性金属で形成されている。筐体１１の上面に配置される試料テーブル１２は、トロイダルコイル５０を載置する薄板状の部材であり、トロイダルコイル５０の巻線と筐体１１との電気的絶縁を確実にするため樹脂等の絶縁性を有する材料で形成されている。４つの端子１３〜１６は、トロイダルコイル５０の一次巻線５２及び二次巻線５３の端部を信号発生器２０、第１電圧測定回路３０及び第２電圧測定回路４０に電気的に接続するために設けられている。より具体的には端子１３、１４には、一次巻線５２の両端が接続され、端子１５、１６には、二次巻線５３の両端が接続される。
【０００７】
信号発生器２０は、シャント抵抗３１を介して端子１３、１４に接続されており、トロイダルコイル５０の一次巻線５２に周期Ｔの正弦波の励磁電流（交流電流）Ｉ１を流す。シャント抵抗３１は、抵抗値Ｒｓの抵抗器であり、一次巻線５２に流れる励磁電流Ｉ１を電圧Ｖｓに変換する。第１電圧測定回路３０は、その電圧Ｖｓ（シャント抵抗３１の両端の電位差）を測定する回路であり、シャント抵抗３１の両端に接続されている。第２電圧測定回路４０は、端子１５、１６に接続されており、トロイダルコイル５０の二次巻線５３に生ずる誘起電圧Ｖ２を測定する回路である。
【０００８】
上記説明した構成のコアロス測定装置１００において、トロイダルコイル５０のコアロスは以下のようにして測定することができる。
【０００９】
まず信号発生器２０から周期Ｔの正弦波の励磁信号を発生させる。そして電圧Ｖｓを第１電圧測定回路３０で測定し、測定した電圧Ｖｓから以下の式（１）により、一次巻線５２に流れる励磁電流Ｉ１を算出する。
Ｉ１＝Ｖｓ／Ｒｓ …（１）
また二次巻線５３の両端に生じる誘起電圧Ｖ２を第２電圧測定回路４０で測定し、測定した誘起電圧Ｖ２、一次巻線５２の巻線数Ｎ１、二次巻線５３の巻線数Ｎ２から以下の式（２）により、一次巻線５２のインダクタンス分に加わる電圧Ｖ１を算出する。
Ｖ１＝（Ｎ１／Ｎ２）Ｖ２ …（２）
トロイダルコイル５０のコアロスＰｃは、軟磁性体コア５１の電力損失であるから、上記の電圧Ｖ１、励磁電流Ｉ１及び励磁電流Ｉ１の周期Ｔを用いて以下の式（３）により算出することができる。
【数１】
またトロイダルコイル５０のコアロスＰｃは、上記の式（１）及び式（２）を式（３）に代入して得られる以下の式（４）から求めることもできる。
【数２】
このようにして求めたトロイダルコイル５０のコアロスＰｃは、前記の通り、ヒステリシス損、渦電流損、残留損を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
出願人は、コアロス測定装置の研究開発を鋭意行う過程で、従来技術のコアロス測定装置は、試料テーブルに対するコイル部品の配置が僅かに異なるだけでコアロスの測定値が大きく変動してしまう場合があるという課題を発見した。さらに出願人は、このコアロスの測定値の変動は、特にコアロスが小さいコイル部品において顕著となることも突き止めた。このようなコアロスの測定値の変動は、コアロス測定装置の測定精度を低下させる要因となり、特にコアロスが小さいコイル部品においては無視できない測定誤差を生じさせることになる。
【００１２】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、非磁性金属で形成された筐体と、絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備え、前記筐体は、前記試料テーブルが配置される領域に凹部が形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台である。
このような特徴によれば、非磁性金属の筐体で発生する寄生渦電流損（後述）を低減することができるので、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定することができる。
【００１４】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記筐体の凹部は、試料となるトロイダルコイルの直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさで、かつ前記試料テーブルの上面から底面までの長さが１５ｍｍ以上となる深さで形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台である。
このような特徴によれば、非磁性金属の筐体で発生する寄生渦電流損（後述）をさらに低減することができるので、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスをより高精度に測定することができる。
【００１５】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、絶縁性を有する材料で形成された筐体と、絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備えるコアロス測定装置の試料台である。
本発明の第３の態様によれば、筐体で発生する寄生渦電流損（後述）を低減することができるので、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定することができる。
【００１６】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記筐体に設けられた四つの端子をさらに備える、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台である。
このような特徴によれば、試料台に載置された試料とコアロス測定装置との電気的接続を容易に行うことができるので、コアロス測定装置の操作性を向上させることができる。
【００１７】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかに記載のコアロス測定装置の試料台と、試料となるトロイダルコイルの一次巻線にシャント抵抗を介して正弦波の励磁電流を流す信号発生器と、前記シャント抵抗の両端の電位差を測定する第１電圧測定回路と、試料となるトロイダルコイルの二次巻線に生ずる誘起電圧を測定する第２電圧測定回路と、を備えるコアロス測定装置である。
本発明の第５の態様によれば、コアロス測定装置において、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るコアロス測定装置の試料台の外観斜視図。
【図２】本発明に係るコアロス測定装置の試料台の筐体の側面図。
【図３】トロイダルコイルの巻線方向の磁束を図示した斜視図。
【図４】トロイダルコイルの巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図。
【図５】１ターンコイルの巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図。
【図６】第３実験に用いたコアロス測定装置の試料台の外観斜視図。
【図７】第３実験の測定結果のグラフ。
【図８】第４実験に用いたコアロス測定装置の試料台の外観斜視図。
【図９】第４実験の測定結果のグラフ。
【図１０】本発明に係るコアロス測定装置の試料台の変形例の外観斜視図。
【図１１】従来技術のコアロス測定装置の試料台の斜視図。
【図１２】従来技術のコアロス測定装置の要部を図示した概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
＜コアロス測定装置の試料台の構成＞
本発明に係るコアロス測定装置の試料台の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０の外観斜視図である。図２は、本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０の筐体１１の側面図である。
【００２２】
本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０（以下、単に「試料台１０」という。）は、「コイル部品」としてのトロイダルコイル５０を支持する台であり、筐体１１、試料テーブル１２、４つの端子１３〜１６を含む。ここで試料テーブル１２、４つの端子１３〜１６については、図１１に図示した従来技術のコアロス測定装置の試料台１０Ｐと同じ構成であるため、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２３】
本発明に係る試料台１０の筐体１１は、略直方体形状をなし、電磁放射及び磁化による測定値への影響を防止するため非磁性金属で形成されている点は、従来と同様である。そして本発明に係る試料台１０の筐体１１は、試料テーブル１２が配置される領域に凹部１７が形成されている点に従来にない特徴がある。凹部１７は、直径Ｄの大きさの円形開口を有する円形凹部である。また凹部１７は、筐体１１の上面から底面までの長さ（深さ）がＨに設定されている（以下、「深さＨ」という。）。
尚、コアロス測定装置の全体構成については、試料台１０の構成以外は図１２に図示した従来技術のコアロス測定装置１００と同じであるため、図示及び説明を省略する。
【００２４】
以下、本発明の技術的意義について、図３〜図９を参照しながら説明する。
図３は、トロイダルコイル５０の巻線方向の磁束を図示した斜視図である。図４は、トロイダルコイル５０の巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図である。図５は、１ターンコイルＬの巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図である。
【００２５】
出願人は、鋭意研究を重ねた結果、試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置が僅かに異なるだけでコアロスの測定値が大きく変動してしまう原因を解明した。以下、詳細に説明する。
【００２６】
コアロス測定装置１００（図１２）は、コアロス測定時にコイル部品から漏れ磁束があると、コアロス測定装置１００を含む周辺の金属に渦電流を発生させ、その渦電流損がコアロスに含まれて測定されてしまう。この渦電流損（以下、「寄生渦電流損」という。）は、コアの渦電流損ではないから、コアロスの測定値に含まれてはならない。そのためコアロス測定装置１００で測定する試料として一般的にトロイダルコイル５０が採用されている。トロイダルコイル５０は、磁路が閉じているため、一次巻線５２に流れる電流によって巻線方向の磁束Ａが生じ、漏れ磁束はほとんど生じないと従来考えられていたからである（図３）。
【００２７】
ところが漏れ磁束が生じないと従来考えられていたトロイダルコイルにおいて、出願人は、巻線方向と直交する方向の漏れ磁束Ｂ（以下、「垂直漏れ磁束Ｂ」という。）が発生する可能性があるとの知見を得るに至った（図４）。トロイダルコイル５０は、巻線方向に対して直交する方向から見ると、一次巻線５２及び二次巻線５３がそれぞれ１ターンだけ巻かれたコイルＬ（以下、「１ターンコイルＬ」という。）とみなすことができるからである（図５）。これは例えば軟磁性体コア５１の断面を無限小にしていくことを考えると理解しやすい。つまり従来技術の試料台１０Ｐ（図１１）を用いたコアロス測定装置１００は、トロイダルコイル５０の一次巻線５２に電流が流れた時にトロイダルコイル５０に発生する垂直漏れ磁束Ｂによって、試料テーブル１２の直下の非磁性金属の筐体１１で寄生渦電流損が生じ、この寄生渦電流損も含めてコアロスとして測定されてしまうことになる。
【００２８】
上記の仮説を検証するため、出願人は、平均直径（外径と内径の和の１／２の長さ。以下、同じ。）を３９ｍｍとし、コアロスＰｃが極めて小さいトロイダルコイル５０（具体的には、後述する実験用のトロイダルコイルＴＣ）及び１ターンコイルＬをそれぞれ作製した。そして従来技術の試料台１０Ｐとコアロス測定装置１００を用いて、両者のコアロスＰｃをそれぞれ測定して対比する実験を行った。具体的には、信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流してトロイダルコイル５０と１ターンコイルＬのコアロスＰｃをそれぞれ測定した。また両者の測定条件を同じにするため、１ターンコイルＬのコアロスＰｃの測定は、トロイダルコイル５０の平均高さ（高さの１／２の長さ。以下、同じ。）である５ｍｍだけ、試料テーブル１２から浮かせた状態で行った。
【００２９】
測定結果は、トロイダルコイル５０のコアロスＰｃは1.30×10-4 Wであり、１ターンコイルＬのコアロスＰｃは1.35×10-4Wであった。つまり両者のコアロスＰｃは略同じ値であった。この測定結果は、垂直漏れ磁束Ｂだけに注目すれば、トロイダルコイル５０は１ターンコイルＬとみなせるという上記仮説が正しいことを意味する。つまり前記の通り、漏れ磁束がないと従来考えられていたトロイダルコイル５０においても実は垂直漏れ磁束Ｂが発生しているということである。
【００３０】
このようなことから従来技術の試料台１０Ｐにおいては、試料テーブル１２に対するコイル部品の配置が異なると、トロイダルコイル５０から試料テーブル１２直下の非磁性金属の筐体１１までの距離が変わるため、筐体１１を貫く垂直漏れ磁束Ｂの大きさが変化し、それに従って寄生渦電流損も変化することになる。すなわち試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置が僅かに異なるだけでコアロスＰｃの測定値が大きく変動するという従来技術の試料台１０Ｐの課題は、そのトロイダルコイル５０の配置が異なることによって筐体１１を貫く垂直漏れ磁束Ｂに起因する寄生渦電流損が変化するために生ずるという結論に至る。また寄生渦電流損は、コアロスが大きいトロイダルコイル５０であるほど、トロイダルコイル５０のコアロスに対して相対的に小さくなる。したがって上記結論は、試料テーブル１２に対するコイル部品の配置が異なることによるコアロスの測定値の変動が、特にコアロスが小さいコイル部品において顕著になるという現象とも整合することになる。
【００３１】
本発明に係る試料台１０は、筐体１１の試料テーブル１２が配置される領域に凹部１７が形成されているので、非磁性金属の筐体１１から一定以上の間隔をもって離れた位置にトロイダルコイル５０を支持することができる。それによって非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を大幅に低減することができる。すなわち本発明に係る試料台１０によれば、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を低減することができるので、試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置に左右されることなくトロイダルコイル５０のコアロスを高精度に測定することができる。
【００３２】
本発明の効果を検証するため出願人は、以下説明する第１実験及び第２実験を行った。
【００３３】
以下、第１実験について説明する。
実験用の試料としては、平均直径、高さ、コア材質及び巻線の巻数が異なる三種類のトロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを作製した（表１）。
【表１】
第１実験は、まず信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを本発明に係る試料台１０（図１）の試料テーブル１２の上に載置し、それぞれのコアロスをコアロス測定装置１００で測定した。また同じ条件で、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを従来技術の試料台１０Ｐ（図１１）の試料テーブル１２の上に載置し、それぞれのコアロスをコアロス測定装置１００で測定した。
【００３４】
表２は、第１実験の測定結果である。
【表２】
表２からは、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、いずれにおいても本発明に係る試料台１０で測定したコアロスの方が大幅に減少していることが容易に読み取れる。これは本発明に係る試料台１０において寄生渦電流損が大幅に減少していることを意味する。また表２からは、特に平均高さが小さいトロイダルコイルほど、より顕著にコアロスが減少していることが分かる。これは従来技術の試料台１０Ｐでは、平均高さが小さいトロイダルコイルほど非磁性金属の筐体１１との間の距離が短いため、それによって寄生渦電流損が大きくなって寄生渦電流損に起因するコアロスの増加が顕著になるためと考えられる。
【００３５】
以下、第２実験について説明する。
実験用の試料としては、上記のトロイダルコイルＴＣを用いた。第２実験では、まず信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、本発明に係る試料台１０（図１）の試料テーブル１２の上にトロイダルコイルＴＣを載置し、コアロス測定装置１００でコアロスを測定した。つづいて本発明に係る試料台１０において試料テーブル１２から２０ｍｍだけ上方へトロイダルコイルＴＣを浮かせた状態でコアロスを測定した。また同じ条件で、従来技術の試料台１０Ｐ（図１１）の試料テーブル１２の上にトロイダルコイルＴＣを載置し、コアロス測定装置１００でコアロスを測定した。つづいて従来技術の試料台１０Ｐにおいて試料テーブル１２から２０ｍｍだけ上方へトロイダルコイルＴＣを浮かせた状態でコアロスを測定した。
【００３６】
表３は、第２実験の測定結果である。
【表３】
従来技術の試料台１０Ｐでは、試料テーブル１２の上にトロイダルコイルＴＣを載置した状態と、試料テーブル１２から２０ｍｍだけ上方へトロイダルコイルＴＣを浮かせた状態とで、約２０％ものコアロス変化率が生じた。それに対して本発明に係る試料台１０では、コアロス変化率が僅か２．８％だった。すなわち本発明に係る試料台１０は、試料テーブル１２に対するトロイダルコイルの配置に左右されることなくトロイダルコイルのコアロスを高精度に測定できることが第２実験によって裏付けられた。
【００３７】
本発明に係る試料台１０の筐体１１の凹部１７は、試料となるトロイダルコイル５０の直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさで、かつ試料テーブル１２の上面から底面までの長さが１５ｍｍ以上となる深さで形成されているのが好ましい。例えば当該実施例において、トロイダルコイル５０の平均直径は３９ｍｍであり、筐体１１の凹部１７は、直径Ｄが５９ｍｍ、深さＨが１５ｍｍに設定されている。このような特徴によれば、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損をさらに低減することができるので、試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置に左右されることなくトロイダルコイル５０のコアロスをより高精度に測定することができる。これは以下説明する出願人が行った第３実験及び第４実験の結果に基づくものである。
【００３８】
以下、第３実験について図６及び図７を参照しながら説明する。
図６は、第３実験に用いたコアロス測定装置の試料台１０Ａの外観斜視図である。
出願人は、従来技術の試料台１０Ｐの試料テーブル１２を非磁性金属からなる第３実験用の試料テーブル１２Ａに置き換えた第３実験用の試料台１０Ａを用いて第３実験を行った（図６）。試料としては、前記の実験用のトロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを用いた。具体的には、試料テーブル１２Ａの上にトロイダルコイルを載置し、信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、試料テーブル１２Ａの上面（導体面）からトロイダルコイルの平均高さまでの距離ｈを変えながらコアロス測定装置１００でコアロスを順次測定していった。
【００３９】
図７は、第３実験の測定結果のグラフであり、縦軸が相対コアロス、横軸が距離ｈである。ここで相対コアロスは、上記の距離ｈが最も短いときのコアロスを１として相対換算したものであり、以下、同様とする。
第３実験の測定結果のグラフからは、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、いずれにおいても距離ｈが１５ｍｍ以上で相対コアロスＰｃが０．１以下になることを容易に読み取ることできる。そして第３実験における距離ｈは、本発明に係る試料台１０における筐体１１の凹部１７の深さＨに相当する。よって第３実験の測定結果からは、本発明に係る試料台１０において筐体１１の凹部１７の深さＨを１５ｍｍ以上に設定することによって、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を効果的に低減できることが理解できる。
【００４０】
以下、第４実験について図８及び図９を参照しながら説明する。
図８は、第４実験に用いたコアロス測定装置の試料台１０Ｂの外観斜視図である。
さらに出願人は、上記の第３実験用の試料テーブル１２Ａ（非磁性金属）の中央にさらに円形開口部１８を形成した第４実験用の試料テーブル１２Ｂを作製した。また従来技術の試料台１０Ｐの筐体１１の上面には、充分な大きさで深さが約４０ｍｍの凹部を形成した（図示省略）。そして上記の実験用の三種類のトロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを用いて、上記の筐体１１と試料テーブル１２Ｂで第４実験用の試料台１０Ｂを構成して第４実験を行った（図８）。具体的には、第４実験用の試料テーブル１２Ｂの上に、図示の如くトロイダルコイルの中心に円形開口部１８が位置するようにトロイダルコイルを載置する。そして信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、第４実験用の試料テーブル１２Ｂの円形開口部１８の直径を変更しながらコアロス測定装置１００でコアロスを順次測定していった。
【００４１】
図９は、第４実験の測定結果のグラフであり、縦軸が相対コアロス、横軸が直径差ΔＤである。ここで直径差ΔＤは、円形開口部１８の直径からトロイダルコイルの平均直径を減算した値であり、以下、同様とする。
第４実験の測定結果のグラフからは、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、いずれにおいても直径差ΔＤ２０ｍｍ以上で相対コアロスＰｃが０．１以下になることを容易に読み取ることできる。そして第４実験における直径差ΔＤは、本発明に係る試料台１０（図１）における筐体１１の凹部１７の直径Ｄとトロイダルコイル５０の平均直径との差に相当する。よって第４実験の測定結果からは、本発明に係る試料台１０において筐体１１の凹部１７をトロイダルコイル５０の平均直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさとすることによって、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を効果的に低減できることが理解できる。
【００４２】
＜他の実施例、変形例＞
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
【００４３】
図１０は、本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０の変形例を図示した外観斜視図である。
この変形例の試料台１０は、凹部１７が略矩形の開口形状を有している以外は、前述した実施例（図１）と同じ構成である。すなわち本発明に係る試料台１０の凹部１７は、特に前述した実施のように円形の開口形状を有するものに限定されないのであり、どのような形状であってもよい。
【００４４】
また本発明に係る試料台１０は、コアロスの測定において寄生渦電流損を無視できる程に低減できればよいので、例えば筐体１１を非磁性金属ではなく樹脂等の絶縁性を有する材料で形成することによっても目的を達成することができる。この場合は、筐体１１の上面に凹部１７を設けなくてよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 試料台
１１ 筐体
１２ 試料テーブル
１３〜１６ 端子
１７ 凹部
２０ 信号発生器
３０ 第１電圧測定回路
３１ シャント抵抗
４０ 第２電圧測定回路
５０ トロイダルコイル
１００ コアロス測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル部品のコア材のコアロスを測定するコアロス測定装置、該コアロス測定装置に用いられる試料台に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機器や家電機器の基幹部品である電源トランス、モーター、チョークコイルなどのコイル部品は、コア材として軟磁性体等の磁性体が用いられている（例えば特許文献１を参照）。このようなコイル部品においては、電力損失であるコアロスが問題となる場合がある。ここでコアロスとは、磁性材料からなるコア材そのもので失われる電気エネルギーであり、ヒステリシス損、渦電流損、残留損を含む。したがって上記のようなコイル部品においてコアロスは、可能な限り小さい方が良いのは言うまでもない。そして近年は、軟磁性体コア材のコアロスを低減する技術が進歩するのに伴い、微小なコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置のニーズが高まりつつある。
【０００３】
以下、コアロス測定装置の従来技術の一例とその課題について、図１１、図１２を参照しながら説明する。
図１１は、従来技術のコアロス測定装置１００の試料台１０Ｐの斜視図である。図１２は、従来技術のコアロス測定装置１００の要部を図示した概略構成図である。
【０００４】
コアロスの被測定対象である公知のトロイダルコイル５０は、軟磁性体コア５１、一次巻線５２及び二次巻線５３を含む。測定試料としての軟磁性体コア５１は、軟磁性材料を所謂トロイダル形状に加工して形成したものである。一次巻線５２は巻線数Ｎ１で軟磁性体コア５１に巻かれている。二次巻線５３は巻線数Ｎ２で軟磁性体コア５１に巻かれている。
【０００５】
コアロス測定装置１００は、試料台１０Ｐ、信号発生器２０、第１電圧測定回路３０、第２電圧測定回路４０及びシャント抵抗３１を備える。
【０００６】
コアロス測定装置１００の試料台１０Ｐは、トロイダルコイル５０を支持する台であり、筐体１１、試料テーブル１２、４つの端子１３〜１６を含む。筐体１１は、略直方体形状をなし、電磁放射及び磁化による測定値への影響を防止するため非磁性金属で形成されている。筐体１１の上面に配置される試料テーブル１２は、トロイダルコイル５０を載置する薄板状の部材であり、トロイダルコイル５０の巻線と筐体１１との電気的絶縁を確実にするため樹脂等の絶縁性を有する材料で形成されている。４つの端子１３〜１６は、トロイダルコイル５０の一次巻線５２及び二次巻線５３の端部を信号発生器２０、第１電圧測定回路３０及び第２電圧測定回路４０に電気的に接続するために設けられている。より具体的には端子１３、１４には、一次巻線５２の両端が接続され、端子１５、１６には、二次巻線５３の両端が接続される。
【０００７】
信号発生器２０は、シャント抵抗３１を介して端子１３、１４に接続されており、トロイダルコイル５０の一次巻線５２に周期Ｔの正弦波の励磁電流（交流電流）Ｉ１を流す。シャント抵抗３１は、抵抗値Ｒｓの抵抗器であり、一次巻線５２に流れる励磁電流Ｉ１を電圧Ｖｓに変換する。第１電圧測定回路３０は、その電圧Ｖｓ（シャント抵抗３１の両端の電位差）を測定する回路であり、シャント抵抗３１の両端に接続されている。第２電圧測定回路４０は、端子１５、１６に接続されており、トロイダルコイル５０の二次巻線５３に生ずる誘起電圧Ｖ２を測定する回路である。
【０００８】
上記説明した構成のコアロス測定装置１００において、トロイダルコイル５０のコアロスは以下のようにして測定することができる。
【０００９】
まず信号発生器２０から周期Ｔの正弦波の励磁信号を発生させる。そして電圧Ｖｓを第１電圧測定回路３０で測定し、測定した電圧Ｖｓから以下の式（１）により、一次巻線５２に流れる励磁電流Ｉ１を算出する。
Ｉ１＝Ｖｓ／Ｒｓ …（１）
また二次巻線５３の両端に生じる誘起電圧Ｖ２を第２電圧測定回路４０で測定し、測定した誘起電圧Ｖ２、一次巻線５２の巻線数Ｎ１、二次巻線５３の巻線数Ｎ２から以下の式（２）により、一次巻線５２のインダクタンス分に加わる電圧Ｖ１を算出する。
Ｖ１＝（Ｎ１／Ｎ２）Ｖ２ …（２）
トロイダルコイル５０のコアロスＰｃは、軟磁性体コア５１の電力損失であるから、上記の電圧Ｖ１、励磁電流Ｉ１及び励磁電流Ｉ１の周期Ｔを用いて以下の式（３）により算出することができる。
【数１】
またトロイダルコイル５０のコアロスＰｃは、上記の式（１）及び式（２）を式（３）に代入して得られる以下の式（４）から求めることもできる。
【数２】
このようにして求めたトロイダルコイル５０のコアロスＰｃは、前記の通り、ヒステリシス損、渦電流損、残留損を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１７６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
出願人は、コアロス測定装置の研究開発を鋭意行う過程で、従来技術のコアロス測定装置は、試料テーブルに対するコイル部品の配置が僅かに異なるだけでコアロスの測定値が大きく変動してしまう場合があるという課題を発見した。さらに出願人は、このコアロスの測定値の変動は、特にコアロスが小さいコイル部品において顕著となることも突き止めた。このようなコアロスの測定値の変動は、コアロス測定装置の測定精度を低下させる要因となり、特にコアロスが小さいコイル部品においては無視できない測定誤差を生じさせることになる。
【００１２】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、非磁性金属で形成された筐体と、絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備え、前記筐体は、前記試料テーブルが配置される領域に凹部が形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台である。
このような特徴によれば、非磁性金属の筐体で発生する寄生渦電流損（後述）を低減することができるので、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定することができる。
【００１４】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記筐体の凹部は、試料となるトロイダルコイルの直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさで、かつ前記試料テーブルの上面から底面までの長さが１５ｍｍ以上となる深さで形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台である。
このような特徴によれば、非磁性金属の筐体で発生する寄生渦電流損（後述）をさらに低減することができるので、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスをより高精度に測定することができる。
【００１５】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、絶縁性を有する材料で形成された筐体と、絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備えるコアロス測定装置の試料台である。
本発明の第３の態様によれば、筐体で発生する寄生渦電流損（後述）を低減することができるので、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定することができる。
【００１６】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記筐体に設けられた四つの端子をさらに備える、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台である。
このような特徴によれば、試料台に載置された試料とコアロス測定装置との電気的接続を容易に行うことができるので、コアロス測定装置の操作性を向上させることができる。
【００１７】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかに記載のコアロス測定装置の試料台と、試料となるトロイダルコイルの一次巻線にシャント抵抗を介して正弦波の励磁電流を流す信号発生器と、前記シャント抵抗の両端の電位差を測定する第１電圧測定回路と、試料となるトロイダルコイルの二次巻線に生ずる誘起電圧を測定する第２電圧測定回路と、を備えるコアロス測定装置である。
本発明の第５の態様によれば、コアロス測定装置において、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、試料テーブルに対するコイル部品の配置に左右されることなくコイル部品のコアロスを高精度に測定可能なコアロス測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るコアロス測定装置の試料台の外観斜視図。
【図２】本発明に係るコアロス測定装置の試料台の筐体の側面図。
【図３】トロイダルコイルの巻線方向の磁束を図示した斜視図。
【図４】トロイダルコイルの巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図。
【図５】１ターンコイルの巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図。
【図６】第３実験に用いたコアロス測定装置の試料台の外観斜視図。
【図７】第３実験の測定結果のグラフ。
【図８】第４実験に用いたコアロス測定装置の試料台の外観斜視図。
【図９】第４実験の測定結果のグラフ。
【図１０】本発明に係るコアロス測定装置の試料台の変形例の外観斜視図。
【図１１】従来技術のコアロス測定装置の試料台の斜視図。
【図１２】従来技術のコアロス測定装置の要部を図示した概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
＜コアロス測定装置の試料台の構成＞
本発明に係るコアロス測定装置の試料台の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０の外観斜視図である。図２は、本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０の筐体１１の側面図である。
【００２２】
本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０（以下、単に「試料台１０」という。）は、「コイル部品」としてのトロイダルコイル５０を支持する台であり、筐体１１、試料テーブル１２、４つの端子１３〜１６を含む。ここで試料テーブル１２、４つの端子１３〜１６については、図１１に図示した従来技術のコアロス測定装置の試料台１０Ｐと同じ構成であるため、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２３】
本発明に係る試料台１０の筐体１１は、略直方体形状をなし、電磁放射及び磁化による測定値への影響を防止するため非磁性金属で形成されている点は、従来と同様である。そして本発明に係る試料台１０の筐体１１は、試料テーブル１２が配置される領域に凹部１７が形成されている点に従来にない特徴がある。凹部１７は、直径Ｄの大きさの円形開口を有する円形凹部である。また凹部１７は、筐体１１の上面から底面までの長さ（深さ）がＨに設定されている（以下、「深さＨ」という。）。
尚、コアロス測定装置の全体構成については、試料台１０の構成以外は図１２に図示した従来技術のコアロス測定装置１００と同じであるため、図示及び説明を省略する。
【００２４】
以下、本発明の技術的意義について、図３〜図９を参照しながら説明する。
図３は、トロイダルコイル５０の巻線方向の磁束を図示した斜視図である。図４は、トロイダルコイル５０の巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図である。図５は、１ターンコイルＬの巻線方向に直交する方向の磁束を図示した斜視図である。
【００２５】
出願人は、鋭意研究を重ねた結果、試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置が僅かに異なるだけでコアロスの測定値が大きく変動してしまう原因を解明した。以下、詳細に説明する。
【００２６】
コアロス測定装置１００（図１２）は、コアロス測定時にコイル部品から漏れ磁束があると、コアロス測定装置１００を含む周辺の金属に渦電流を発生させ、その渦電流損がコアロスに含まれて測定されてしまう。この渦電流損（以下、「寄生渦電流損」という。）は、コアの渦電流損ではないから、コアロスの測定値に含まれてはならない。そのためコアロス測定装置１００で測定する試料として一般的にトロイダルコイル５０が採用されている。トロイダルコイル５０は、磁路が閉じているため、一次巻線５２に流れる電流によって巻線方向の磁束Ａが生じ、漏れ磁束はほとんど生じないと従来考えられていたからである（図３）。
【００２７】
ところが漏れ磁束が生じないと従来考えられていたトロイダルコイルにおいて、出願人は、巻線方向と直交する方向の漏れ磁束Ｂ（以下、「垂直漏れ磁束Ｂ」という。）が発生する可能性があるとの知見を得るに至った（図４）。トロイダルコイル５０は、巻線方向に対して直交する方向から見ると、一次巻線５２及び二次巻線５３がそれぞれ１ターンだけ巻かれたコイルＬ（以下、「１ターンコイルＬ」という。）とみなすことができるからである（図５）。これは例えば軟磁性体コア５１の断面を無限小にしていくことを考えると理解しやすい。つまり従来技術の試料台１０Ｐ（図１１）を用いたコアロス測定装置１００は、トロイダルコイル５０の一次巻線５２に電流が流れた時にトロイダルコイル５０に発生する垂直漏れ磁束Ｂによって、試料テーブル１２の直下の非磁性金属の筐体１１で寄生渦電流損が生じ、この寄生渦電流損も含めてコアロスとして測定されてしまうことになる。
【００２８】
上記の仮説を検証するため、出願人は、平均直径（外径と内径の和の１／２の長さ。以下、同じ。）を３９ｍｍとし、コアロスＰｃが極めて小さいトロイダルコイル５０（具体的には、後述する実験用のトロイダルコイルＴＣ）及び１ターンコイルＬをそれぞれ作製した。そして従来技術の試料台１０Ｐとコアロス測定装置１００を用いて、両者のコアロスＰｃをそれぞれ測定して対比する実験を行った。具体的には、信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流してトロイダルコイル５０と１ターンコイルＬのコアロスＰｃをそれぞれ測定した。また両者の測定条件を同じにするため、１ターンコイルＬのコアロスＰｃの測定は、トロイダルコイル５０の平均高さ（高さの１／２の長さ。以下、同じ。）である５ｍｍだけ、試料テーブル１２から浮かせた状態で行った。
【００２９】
測定結果は、トロイダルコイル５０のコアロスＰｃは1.30×10-4 Wであり、１ターンコイルＬのコアロスＰｃは1.35×10-4Wであった。つまり両者のコアロスＰｃは略同じ値であった。この測定結果は、垂直漏れ磁束Ｂだけに注目すれば、トロイダルコイル５０は１ターンコイルＬとみなせるという上記仮説が正しいことを意味する。つまり前記の通り、漏れ磁束がないと従来考えられていたトロイダルコイル５０においても実は垂直漏れ磁束Ｂが発生しているということである。
【００３０】
このようなことから従来技術の試料台１０Ｐにおいては、試料テーブル１２に対するコイル部品の配置が異なると、トロイダルコイル５０から試料テーブル１２直下の非磁性金属の筐体１１までの距離が変わるため、筐体１１を貫く垂直漏れ磁束Ｂの大きさが変化し、それに従って寄生渦電流損も変化することになる。すなわち試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置が僅かに異なるだけでコアロスＰｃの測定値が大きく変動するという従来技術の試料台１０Ｐの課題は、そのトロイダルコイル５０の配置が異なることによって筐体１１を貫く垂直漏れ磁束Ｂに起因する寄生渦電流損が変化するために生ずるという結論に至る。また寄生渦電流損は、コアロスが大きいトロイダルコイル５０であるほど、トロイダルコイル５０のコアロスに対して相対的に小さくなる。したがって上記結論は、試料テーブル１２に対するコイル部品の配置が異なることによるコアロスの測定値の変動が、特にコアロスが小さいコイル部品において顕著になるという現象とも整合することになる。
【００３１】
本発明に係る試料台１０は、筐体１１の試料テーブル１２が配置される領域に凹部１７が形成されているので、非磁性金属の筐体１１から一定以上の間隔をもって離れた位置にトロイダルコイル５０を支持することができる。それによって非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を大幅に低減することができる。すなわち本発明に係る試料台１０によれば、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を低減することができるので、試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置に左右されることなくトロイダルコイル５０のコアロスを高精度に測定することができる。
【００３２】
本発明の効果を検証するため出願人は、以下説明する第１実験及び第２実験を行った。
【００３３】
以下、第１実験について説明する。
実験用の試料としては、平均直径、高さ、コア材質及び巻線の巻数が異なる三種類のトロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを作製した（表１）。
【表１】
第１実験は、まず信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを本発明に係る試料台１０（図１）の試料テーブル１２の上に載置し、それぞれのコアロスをコアロス測定装置１００で測定した。また同じ条件で、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを従来技術の試料台１０Ｐ（図１１）の試料テーブル１２の上に載置し、それぞれのコアロスをコアロス測定装置１００で測定した。
【００３４】
表２は、第１実験の測定結果である。
【表２】
表２からは、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、いずれにおいても本発明に係る試料台１０で測定したコアロスの方が大幅に減少していることが容易に読み取れる。これは本発明に係る試料台１０において寄生渦電流損が大幅に減少していることを意味する。また表２からは、特に平均高さが小さいトロイダルコイルほど、より顕著にコアロスが減少していることが分かる。これは従来技術の試料台１０Ｐでは、平均高さが小さいトロイダルコイルほど非磁性金属の筐体１１との間の距離が短いため、それによって寄生渦電流損が大きくなって寄生渦電流損に起因するコアロスの増加が顕著になるためと考えられる。
【００３５】
以下、第２実験について説明する。
実験用の試料としては、上記のトロイダルコイルＴＣを用いた。第２実験では、まず信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、本発明に係る試料台１０（図１）の試料テーブル１２の上にトロイダルコイルＴＣを載置し、コアロス測定装置１００でコアロスを測定した。つづいて本発明に係る試料台１０において試料テーブル１２から２０ｍｍだけ上方へトロイダルコイルＴＣを浮かせた状態でコアロスを測定した。また同じ条件で、従来技術の試料台１０Ｐ（図１１）の試料テーブル１２の上にトロイダルコイルＴＣを載置し、コアロス測定装置１００でコアロスを測定した。つづいて従来技術の試料台１０Ｐにおいて試料テーブル１２から２０ｍｍだけ上方へトロイダルコイルＴＣを浮かせた状態でコアロスを測定した。
【００３６】
表３は、第２実験の測定結果である。
【表３】
従来技術の試料台１０Ｐでは、試料テーブル１２の上にトロイダルコイルＴＣを載置した状態と、試料テーブル１２から２０ｍｍだけ上方へトロイダルコイルＴＣを浮かせた状態とで、約２０％ものコアロス変化率が生じた。それに対して本発明に係る試料台１０では、コアロス変化率が僅か２．８％だった。すなわち本発明に係る試料台１０は、試料テーブル１２に対するトロイダルコイルの配置に左右されることなくトロイダルコイルのコアロスを高精度に測定できることが第２実験によって裏付けられた。
【００３７】
本発明に係る試料台１０の筐体１１の凹部１７は、試料となるトロイダルコイル５０の直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさで、かつ試料テーブル１２の上面から底面までの長さが１５ｍｍ以上となる深さで形成されているのが好ましい。例えば当該実施例において、トロイダルコイル５０の平均直径は３９ｍｍであり、筐体１１の凹部１７は、直径Ｄが５９ｍｍ、深さＨが１５ｍｍに設定されている。このような特徴によれば、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損をさらに低減することができるので、試料テーブル１２に対するトロイダルコイル５０の配置に左右されることなくトロイダルコイル５０のコアロスをより高精度に測定することができる。これは以下説明する出願人が行った第３実験及び第４実験の結果に基づくものである。
【００３８】
以下、第３実験について図６及び図７を参照しながら説明する。
図６は、第３実験に用いたコアロス測定装置の試料台１０Ａの外観斜視図である。
出願人は、従来技術の試料台１０Ｐの試料テーブル１２を非磁性金属からなる第３実験用の試料テーブル１２Ａに置き換えた第３実験用の試料台１０Ａを用いて第３実験を行った（図６）。試料としては、前記の実験用のトロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを用いた。具体的には、試料テーブル１２Ａの上にトロイダルコイルを載置し、信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、試料テーブル１２Ａの上面（導体面）からトロイダルコイルの平均高さまでの距離ｈを変えながらコアロス測定装置１００でコアロスを順次測定していった。
【００３９】
図７は、第３実験の測定結果のグラフであり、縦軸が相対コアロス、横軸が距離ｈである。ここで相対コアロスは、上記の距離ｈが最も短いときのコアロスを１として相対換算したものであり、以下、同様とする。
第３実験の測定結果のグラフからは、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、いずれにおいても距離ｈが１５ｍｍ以上で相対コアロスＰｃが０．１以下になることを容易に読み取ることできる。そして第３実験における距離ｈは、本発明に係る試料台１０における筐体１１の凹部１７の深さＨに相当する。よって第３実験の測定結果からは、本発明に係る試料台１０において筐体１１の凹部１７の深さＨを１５ｍｍ以上に設定することによって、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を効果的に低減できることが理解できる。
【００４０】
以下、第４実験について図８及び図９を参照しながら説明する。
図８は、第４実験に用いたコアロス測定装置の試料台１０Ｂの外観斜視図である。
さらに出願人は、上記の第３実験用の試料テーブル１２Ａ（非磁性金属）の中央にさらに円形開口部１８を形成した第４実験用の試料テーブル１２Ｂを作製した。また従来技術の試料台１０Ｐの筐体１１の上面には、充分な大きさで深さが約４０ｍｍの凹部を形成した（図示省略）。そして上記の実験用の三種類のトロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣを用いて、上記の筐体１１と試料テーブル１２Ｂで第４実験用の試料台１０Ｂを構成して第４実験を行った（図８）。具体的には、第４実験用の試料テーブル１２Ｂの上に、図示の如くトロイダルコイルの中心に円形開口部１８が位置するようにトロイダルコイルを載置する。そして信号発生器２０から一次巻線５２に周波数１００ＫＨｚの正弦波の励磁電流０．５Ａを流した状態で、第４実験用の試料テーブル１２Ｂの円形開口部１８の直径を変更しながらコアロス測定装置１００でコアロスを順次測定していった。
【００４１】
図９は、第４実験の測定結果のグラフであり、縦軸が相対コアロス、横軸が直径差ΔＤである。ここで直径差ΔＤは、円形開口部１８の直径からトロイダルコイルの平均直径を減算した値であり、以下、同様とする。
第４実験の測定結果のグラフからは、トロイダルコイルＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、いずれにおいても直径差ΔＤ２０ｍｍ以上で相対コアロスＰｃが０．１以下になることを容易に読み取ることできる。そして第４実験における直径差ΔＤは、本発明に係る試料台１０（図１）における筐体１１の凹部１７の直径Ｄとトロイダルコイル５０の平均直径との差に相当する。よって第４実験の測定結果からは、本発明に係る試料台１０において筐体１１の凹部１７をトロイダルコイル５０の平均直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさとすることによって、非磁性金属の筐体１１で発生する寄生渦電流損を効果的に低減できることが理解できる。
【００４２】
＜他の実施例、変形例＞
本発明は、上記説明した実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であること言うまでもない。
【００４３】
図１０は、本発明に係るコアロス測定装置の試料台１０の変形例を図示した外観斜視図である。
この変形例の試料台１０は、凹部１７が略矩形の開口形状を有している以外は、前述した実施例（図１）と同じ構成である。すなわち本発明に係る試料台１０の凹部１７は、特に前述した実施のように円形の開口形状を有するものに限定されないのであり、どのような形状であってもよい。
【００４４】
また本発明に係る試料台１０は、コアロスの測定において寄生渦電流損を無視できる程に低減できればよいので、例えば筐体１１を非磁性金属ではなく樹脂等の絶縁性を有する材料で形成することによっても目的を達成することができる。この場合は、筐体１１の上面に凹部１７を設けなくてよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 試料台
１１ 筐体
１２ 試料テーブル
１３〜１６ 端子
１７ 凹部
２０ 信号発生器
３０ 第１電圧測定回路
３１ シャント抵抗
４０ 第２電圧測定回路
５０ トロイダルコイル
１００ コアロス測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性金属で形成された筐体と、
絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備え、
前記筐体は、前記試料テーブルが配置される領域に凹部が形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台。
【請求項２】
請求項１に記載のコアロス測定装置の試料台において、前記筐体の凹部は、試料となるトロイダルコイルの直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさで、かつ前記試料テーブルの上面から底面までの長さが１５ｍｍ以上となる深さで形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台。
【請求項３】
絶縁性を有する材料で形成された筐体と、
絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備えるコアロス測定装置の試料台。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコアロス測定装置の試料台において、前記筐体に設けられた四つの端子をさらに備える、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のコアロス測定装置の試料台と、
試料となるトロイダルコイルの一次巻線にシャント抵抗を介して正弦波の励磁電流を流す信号発生器と、
前記シャント抵抗の両端の電位差を測定する第１電圧測定回路と、
試料となるトロイダルコイルの二次巻線に生ずる誘起電圧を測定する第２電圧測定回路と、を備えるコアロス測定装置。
【請求項１】
非磁性金属で形成された筐体と、
絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備え、
前記筐体は、前記試料テーブルが配置される領域に凹部が形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台。
【請求項２】
請求項１に記載のコアロス測定装置の試料台において、前記筐体の凹部は、試料となるトロイダルコイルの直径より２０ｍｍ以上長い直径の円を包含する大きさで、かつ前記試料テーブルの上面から底面までの長さが１５ｍｍ以上となる深さで形成されている、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台。
【請求項３】
絶縁性を有する材料で形成された筐体と、
絶縁性を有する材料で形成され、前記筐体の上面に配置される試料テーブルと、を備えるコアロス測定装置の試料台。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコアロス測定装置の試料台において、前記筐体に設けられた四つの端子をさらに備える、ことを特徴とするコアロス測定装置の試料台。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のコアロス測定装置の試料台と、
試料となるトロイダルコイルの一次巻線にシャント抵抗を介して正弦波の励磁電流を流す信号発生器と、
前記シャント抵抗の両端の電位差を測定する第１電圧測定回路と、
試料となるトロイダルコイルの二次巻線に生ずる誘起電圧を測定する第２電圧測定回路と、を備えるコアロス測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
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【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１００９９５（Ｐ２０１３−１００９９５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３５５４（Ｐ２０１１−２４３５５４）
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（５０３１０３１０９）岩通計測株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月７日（２０１１．１１．７）
【出願人】（５０３１０３１０９）岩通計測株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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