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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022114769
(43)【公開日】2022-08-08
(54)【発明の名称】磁石損失測定システム及び磁石損失測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/72 20060101AFI20220801BHJP
H01F 7/02 20060101ALI20220801BHJP
H01F 41/00 20060101ALI20220801BHJP
【ＦＩ】
G01N27/72
H01F7/02 Z
H01F41/00 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021011193
(22)【出願日】2021-01-27
(71)【出願人】
【識別番号】591006298
【氏名又は名称】ＪＦＥテクノリサーチ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100165696
【弁理士】
【氏名又は名称】川原 敬祐
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼▲崎▼ 亜希
(72)【発明者】
【氏名】中田 崇寛
【テーマコード（参考）】
2G053
【Ｆターム（参考）】
2G053AB01
2G053BA03
2G053BB16
2G053BC02
2G053BC14
2G053CA03
2G053DA01
2G053DA09
2G053DA10
2G053DB01
(57)【要約】
【課題】高周波の交流磁界条件下でも磁石損失を測定することができ、かつ、高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することが可能な磁石損失測定システムを提供する。
【解決手段】本発明の磁石損失測定システム１００は、測定対象の磁石１０と、その外周に取り付けられた同軸２重コイル２０と、これらを内部に配置させた励磁コイル３０と、この励磁コイル３０の両端から挿入され、磁石１０及び同軸２重コイル２０を両側から挟むカットコアから構成されるヨーク４０と、を有し、同軸２重コイル２０から取得された、磁石の磁束密度Ｂ及び交流磁界強度Ｈに基づいて、磁石１０の磁石損失を測定する。本発明では、同軸２重コイルのボビンは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなり、ヨーク４０を構成するカットコアは、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板を積層させてなることを特徴とする。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】本発明の磁石損失測定システム１００は、測定対象の磁石１０と、その外周に取り付けられた同軸２重コイル２０と、これらを内部に配置させた励磁コイル３０と、この励磁コイル３０の両端から挿入され、磁石１０及び同軸２重コイル２０を両側から挟むカットコアから構成されるヨーク４０と、を有し、同軸２重コイル２０から取得された、磁石の磁束密度Ｂ及び交流磁界強度Ｈに基づいて、磁石１０の磁石損失を測定する。本発明では、同軸２重コイルのボビンは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなり、ヨーク４０を構成するカットコアは、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板を積層させてなることを特徴とする。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
評価対象の磁石と、
前記磁石の外周に取り付けられた同軸２重コイルであって、
前記磁石に直接巻き付けられた第１導線を含み、前記磁石の磁束密度Ｂを検出するか、又は、前記磁石の外周に位置する第１ボビンと、該第１ボビンに巻き付けられた第１導線と、を含み、前記磁石の磁気分極Ｊを検出する第１コイルと、
前記第１導線の外周に位置する第２ボビンと、該第２ボビンに巻き付けられた第２導線と、を含み、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する第２コイルと、
を有する同軸２重コイルと、
前記磁石及び前記同軸２重コイルを内部に配置させた第３ボビンと、該第３ボビンに巻き付けられた第３導線と、を含み、交流磁界を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルの前記第３ボビンの両端から挿入され、前記磁石及び前記同軸２重コイルを両側から挟む一対のストレート部を含むカットコアから構成され、前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させるヨークと、
を有し、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する磁石損失測定システムであって、
前記第１ボビン及び前記第２ボビンは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなり、
前記カットコアは、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板を積層させてなる
ことを特徴とする磁石損失測定システム。
前記磁石の外周に取り付けられた同軸２重コイルであって、
前記磁石に直接巻き付けられた第１導線を含み、前記磁石の磁束密度Ｂを検出するか、又は、前記磁石の外周に位置する第１ボビンと、該第１ボビンに巻き付けられた第１導線と、を含み、前記磁石の磁気分極Ｊを検出する第１コイルと、
前記第１導線の外周に位置する第２ボビンと、該第２ボビンに巻き付けられた第２導線と、を含み、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する第２コイルと、
を有する同軸２重コイルと、
前記磁石及び前記同軸２重コイルを内部に配置させた第３ボビンと、該第３ボビンに巻き付けられた第３導線と、を含み、交流磁界を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルの前記第３ボビンの両端から挿入され、前記磁石及び前記同軸２重コイルを両側から挟む一対のストレート部を含むカットコアから構成され、前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させるヨークと、
を有し、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する磁石損失測定システムであって、
前記第１ボビン及び前記第２ボビンは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなり、
前記カットコアは、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板を積層させてなる
ことを特徴とする磁石損失測定システム。
【請求項2】
前記カットコアは、前記磁石に前記磁束を誘導する円環状誘導路が２つ存在する形状を有する、請求項１に記載の磁石損失測定システム。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の磁石損失測定システムを用いて、
前記励磁コイルにより交流磁界を発生させつつ、前記ヨークにより前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させた状態で、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって、前記磁石の磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊを検出し、かつ、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出し、
前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する、磁石損失測定方法。
前記励磁コイルにより交流磁界を発生させつつ、前記ヨークにより前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させた状態で、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって、前記磁石の磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊを検出し、かつ、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出し、
前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する、磁石損失測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁石損失測定システム及び磁石損失測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、二酸化炭素削減の観点から電気自動車（ＥＶ）や、ハイブリット電気自動車（ＨＥＶ）が普及しつつある。これら電気自動車に使われるモータの中でも、永久磁石モータは銅損が小さく、燃費が良いため、主流になりつつある。モータでは、ステータの励磁電流がつくる磁束の高調波成分、又は、ステータコアのスロットによるリプル磁束が、ロータに流れる現象がある。永久磁石モータでは、ロータ内の永久磁石が、この磁束の高調波成分やリプル磁束による磁界の変化を受けることで、永久磁石においてエネルギー損失（磁石損失）が発生する。この磁石損失により、磁石は発熱し、熱減磁を起こすため、磁石損失はモータ性能の低下につながる。永久磁石モータには、エネルギー積の大きな希土類永久磁石が近年用いられるようになったが、電気抵抗率が小さい希土類永久磁石では、大きな渦電流が発生するため、その磁石損失は、フェライト磁石などの他の磁石より大きくなる。
【0003】
そこで、磁石損失を低減化した磁石の研究開発や、ロータ内における磁石の配置や磁石の分割構造の設計、及び、モータ形状を最適化する設計の研究が行われている。
【0004】
磁石損失を低減化した磁石の開発に際し、試作した磁石のテストピースの磁石損失を評価する必要がある。また、ロータ内の磁石の配置や分割構造の設計や、モータ形状の設計においては、磁石損失による磁石の発熱量を知る必要がある。そのため、磁石損失を実測し、評価する必要がある。
【0005】
非特許文献１（特に、非特許文献１の図１～３参照）には、以下のような、同軸２重コイルを用いたネオジム磁石の交流磁気損失の測定システム及び測定方法が記載されている。測定対象の磁石の外周に同軸２重コイルを取り付ける。そして、励磁コイルの内部に磁石及び同軸２重コイルを配置させる。２つのコの字型カットコア（ＳＣ型）のカット面同士を対向させ、片方の対向部では、一対のカットコア先端部を励磁コイルの両端から挿入して、磁石及び同軸２重コイルを挟む。他方の対向部では、一対のカットコア先端部の間に積層ケイ素鋼板を挟む。２つのＳＣ型カットコア及び積層ケイ素鋼板は、励磁コイルが発生させる磁束を外界へ漏らさず、磁石に集中させるためのヨーク（Ｃ型ヨーク）として機能する。そして、励磁コイルにより交流磁界を発生させつつ、同軸２重コイルによって、磁石の磁束密度Ｂと磁石に印加される交流磁界強度Ｈを検出し、Ｂ－Ｈ曲線（交流ヒステリシス曲線）を得る。そして、交流ヒステリシス曲線の面積から磁石の磁石損失を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【非特許文献1】金澤真一、高橋則雄、久保武春、「ネオジム焼結磁石の交流磁気損失の測定並びに解析との比較」、電学論Ａ、１２４巻、１０号、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
インバータ駆動によるモータでは、そのキャリア周波数が２０ｋＨｚ程度に及ぶことから、時間的高調波を考慮した場合の磁石損失測定においては、２０ｋＨｚ程度の高周波までの交流磁界にて行う必要がある。つまり、磁石損失の測定は、モータのロータ内にある磁石に実際に印加される交流磁界の周波数と同等の、２０ｋＨｚといった高い周波数の交流磁界条件下で行う要請がある。
【0008】
しかしながら、非特許文献１では３０～１５０Ｈｚという低周波の交流磁界を印加した環境下で磁石損失を評価しているに過ぎない。そして、本発明者らの検討によると、非特許文献１の技術では、１０ｋＨｚを超えるような高周波の交流磁界を印加した環境下では、磁石損失を測定することができないことが判明した。
【0009】
また、モータ駆動時のモータ環境温度は高温にあり、モータ内の磁石も高温にある。このため、モータ設計は室温から高温の範囲に及び、モータ部材の環境試験温度は、最大２００℃に及ぶ。このため、磁石損失の評価は、最大２００℃までの高温下で行う要請があり、室温だけではなく高温でも磁石損失を評価することが可能な実測手法が求められている。
【0010】
しかしながら、非特許文献１では常温で磁石損失を評価しているに過ぎない。そして、本発明者らの検討によると、非特許文献１の技術では、高温環境下で高精度に磁石損失を測定することができないことが判明した。
【0011】
そこで本発明は、上記課題に鑑み、高周波の交流磁界条件下でも磁石損失を測定することができ、かつ、高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することが可能な磁石損失測定システム及び磁石損失測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決すべく、本発明者らは鋭意検討し、以下の知見を得た。まず、本発明者らは、カットコアを構成する軟磁性材料板の厚さに着目した。非特許文献１では、カットコアは、２３Ｐ１４０（厚さが０．２３ｍｍ、鉄損Ｗ１７／５０が１．４０Ｗ／ｋｇ以下の方向性電磁鋼板）を積層させてなる。このように、積層鋼板が０．２３ｍｍと厚いため、励磁コイルで高周波の交流磁界を発生させても、カットコアにて発生する渦電流が大きくなることによって磁石へ印加される磁束が大きく減衰し、コアの中を流れる磁束がほとんど消失し、その結果、磁石に磁束を印加することができないのではないかと考えた。そこで、本発明者らは、カットコアを構成する軟磁性材料板の厚さを０．１０ｍｍ以下とすることによって、１０ｋＨｚを超えるような高周波の交流磁界条件下でも磁石損失を測定することができることを見出した。
【0013】
次に、本発明者らは、同軸２重コイルのボビン材質に着目した。非特許文献１では、同軸２重コイルの導線を巻き付けるボビンの材質は、ガラスエポキシである。ガラスエポキシは、ガラス繊維をエポキシ樹脂で固めたものであるため、そのガラス転移点はエポキシ樹脂よりやや高い１３０～１５０℃となる。その結果、ガラスエポキシの熱変形率は、１００℃以降で急激に大きくなる。このため、同軸２重コイルのボビンの材質がガラスエポキシであると、温度変化に伴う同軸２重コイルのコイル定数の変化が大きくなる。つまり、高温におけるコイル定数は、室温で校正した値とは解離する。そのため、高温環境下では高精度に磁石損失を測定することができないと考えられる。そこで、本発明者らは、同軸２重コイルの導線を巻き付けるボビンを、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなるものとすることによって、最大２００℃までの高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することができることを見出した。
【0014】
以上の知見に基づいて完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
［１］評価対象の磁石と、
前記磁石の外周に取り付けられた同軸２重コイルであって、
前記磁石に直接巻き付けられた第１導線を含み、前記磁石の磁束密度Ｂを検出するか、又は、前記磁石の外周に位置する第１ボビンと、該第１ボビンに巻き付けられた第１導線と、を含み、前記磁石の磁気分極Ｊを検出する第１コイルと、
前記第１導線の外周に位置する第２ボビンと、該第２ボビンに巻き付けられた第２導線と、を含み、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する第２コイルと、
を有する同軸２重コイルと、
前記磁石及び前記同軸２重コイルを内部に配置させた第３ボビンと、該第３ボビンに巻き付けられた第３導線と、を含み、交流磁界を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルの前記第３ボビンの両端から挿入され、前記磁石及び前記同軸２重コイルを両側から挟む一対のストレート部を含むカットコアから構成され、前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させるヨークと、
を有し、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する磁石損失測定システムであって、
前記第１ボビン及び前記第２ボビンは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなり、
前記カットコアは、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板を積層させてなる
ことを特徴とする磁石損失測定システム。
［１］評価対象の磁石と、
前記磁石の外周に取り付けられた同軸２重コイルであって、
前記磁石に直接巻き付けられた第１導線を含み、前記磁石の磁束密度Ｂを検出するか、又は、前記磁石の外周に位置する第１ボビンと、該第１ボビンに巻き付けられた第１導線と、を含み、前記磁石の磁気分極Ｊを検出する第１コイルと、
前記第１導線の外周に位置する第２ボビンと、該第２ボビンに巻き付けられた第２導線と、を含み、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する第２コイルと、
を有する同軸２重コイルと、
前記磁石及び前記同軸２重コイルを内部に配置させた第３ボビンと、該第３ボビンに巻き付けられた第３導線と、を含み、交流磁界を発生させる励磁コイルと、
前記励磁コイルの前記第３ボビンの両端から挿入され、前記磁石及び前記同軸２重コイルを両側から挟む一対のストレート部を含むカットコアから構成され、前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させるヨークと、
を有し、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する磁石損失測定システムであって、
前記第１ボビン及び前記第２ボビンは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなり、
前記カットコアは、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板を積層させてなる
ことを特徴とする磁石損失測定システム。
【0015】
［２］前記カットコアは、前記磁石に前記磁束を誘導する円環状誘導路が２つ存在する形状を有する、上記［１］に記載の磁石損失測定システム。
【0016】
［３］上記［１］又は［２］に記載の磁石損失測定システムを用いて、
前記励磁コイルにより交流磁界を発生させつつ、前記ヨークにより前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させた状態で、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって、前記磁石の磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊを検出し、かつ、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出し、
前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する、磁石損失測定方法。
前記励磁コイルにより交流磁界を発生させつつ、前記ヨークにより前記励磁コイルが発生させる磁束を前記磁石に集中させた状態で、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって、前記磁石の磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊを検出し、かつ、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって、前記磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出し、
前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁束密度Ｂ、又は、前記同軸２重コイルの前記第１コイルによって検出された前記磁石の磁気分極Ｊから換算された前記磁石の磁束密度Ｂと、前記同軸２重コイルの前記第２コイルによって検出された前記交流磁界強度Ｈとに基づいて、前記磁石の磁石損失を測定する、磁石損失測定方法。
【発明の効果】
【0017】
本発明の磁石損失測定システム及び磁石損失測定方法によれば、高周波の交流磁界条件下でも磁石損失を測定することができ、かつ、高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1A】本発明の一実施形態による磁石損失測定システム１００の斜視図である。
【図2A】磁石損失測定システム１００に用いる同軸２重コイル２０の第一例を示す正面図である。
【図2B】磁石損失測定システム１００に用いる同軸２重コイル２０の第一例を示す側面図である。
【図3A】磁石損失測定システム１００に用いる同軸２重コイル２０の第二例を示す正面図である。
【図3B】磁石損失測定システム１００に用いる同軸２重コイル２０の第二例を示す側面図である。
【図4A】磁石１０及び同軸２重コイル２０が励磁コイル３０内に配置された状態を示す上面図である。
【図4B】磁石１０及び同軸２重コイル２０が視認可能な励磁コイル３０の斜視図である。
【図5】磁石損失測定システム１００を電気炉７０内に配置した状態を示す斜視図である。
【図6】ヨーク４０を構成するカットコアの斜視図である。
【図7】ヨーク形状の変形例としての、ヨーク５０の正面図である。
【図8】ヨーク形状の変形例としての、ヨーク６０の正面図である。
【図9】交流ヒステリシス曲線を模式的に示したグラフである。
【図10】実施例２において、磁石損失測定温度と磁石損失の測定誤差との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
図１Ａを参照して、本発明の一実施形態による磁石損失測定システム１００は、評価対象の磁石１０と、同軸２重コイル２０と、励磁コイル３０と、ヨーク４０と、を有する。以下、これら各要素について詳細に説明する。
【0020】
［磁石］
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して、磁石１０は、本実施形態において磁石損失を測定する対象の試料である。磁石１０の種類は、永久磁石であれば特に限定されず、例えば、合金磁石、フェライト磁石、及び希土類焼結磁石などを例示することができる。磁石１０の形状は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように直方体であることが好ましいが、これに限定されることはなく、後述の同軸２重コイル２０の軸方向（図中のｚ軸）に垂直な一対の平面を有していればよく、例えば、ｚ軸に垂直な一対の同一形状・同一サイズの多角形平面を有する角柱や、ｚ軸に垂直な一対の同一直径の円形平面を有する円柱を例示することができる。角柱は、四角柱（すなわち直方体及び立方体）であり得る。磁石１０の寸法は特に限定されないが、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように直方体である場合、ｚ軸に垂直な平面は、同軸２重コイル２０の幅を踏まえて、一辺の長さが１～３０ｍｍの範囲とすることができ、ｚ軸に沿った長さは１～２０ｍｍの範囲とすることができる。磁石１０の形状が円柱の場合、ｚ軸に垂直な平面は、直径が１．４～４２ｍｍの範囲とすることができ、ｚ軸に沿った長さは、直方体の場合と同じく１～２０ｍｍの範囲とすることができる。図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、磁石１０は、ｚ軸に沿った長さが同軸２重コイル２０よりも長く、同軸２重コイル２０の両側から飛び出ている。よって、図１Ｂに示すように、ヨーク４０の第１カットコア４２Ａ及び第２カットコア４２Ｂは、磁石１０のｚ軸に垂直な一対の平面と直接接触する。すなわち、ヨーク４０に直接挟まれるのは、磁石１０である。
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して、磁石１０は、本実施形態において磁石損失を測定する対象の試料である。磁石１０の種類は、永久磁石であれば特に限定されず、例えば、合金磁石、フェライト磁石、及び希土類焼結磁石などを例示することができる。磁石１０の形状は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように直方体であることが好ましいが、これに限定されることはなく、後述の同軸２重コイル２０の軸方向（図中のｚ軸）に垂直な一対の平面を有していればよく、例えば、ｚ軸に垂直な一対の同一形状・同一サイズの多角形平面を有する角柱や、ｚ軸に垂直な一対の同一直径の円形平面を有する円柱を例示することができる。角柱は、四角柱（すなわち直方体及び立方体）であり得る。磁石１０の寸法は特に限定されないが、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように直方体である場合、ｚ軸に垂直な平面は、同軸２重コイル２０の幅を踏まえて、一辺の長さが１～３０ｍｍの範囲とすることができ、ｚ軸に沿った長さは１～２０ｍｍの範囲とすることができる。磁石１０の形状が円柱の場合、ｚ軸に垂直な平面は、直径が１．４～４２ｍｍの範囲とすることができ、ｚ軸に沿った長さは、直方体の場合と同じく１～２０ｍｍの範囲とすることができる。図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、磁石１０は、ｚ軸に沿った長さが同軸２重コイル２０よりも長く、同軸２重コイル２０の両側から飛び出ている。よって、図１Ｂに示すように、ヨーク４０の第１カットコア４２Ａ及び第２カットコア４２Ｂは、磁石１０のｚ軸に垂直な一対の平面と直接接触する。すなわち、ヨーク４０に直接挟まれるのは、磁石１０である。
【0021】
［同軸２重コイル］
図２Ａ及び図２Ｂに、同軸２重コイル２０の第一例を示す。図２Ａ及び図２Ｂに示す同軸２重コイル２０は、第１コイル２２及び第２コイル２４を有する。第１コイル２２は、磁石１０に直接巻き付けられた第１導線２２Ｂを含む。第２コイル２４は、第１導線２２Ｂの外周に位置する第２ボビン２４Ａと、この第２ボビン２４Ａに巻き付けられた第２導線２４Ｂと、を含む。このように、第一例の同軸２重コイル２０では、第１コイル２２において、第１導線２２Ｂを磁石１０に直接巻き付けるタイプである。
図２Ａ及び図２Ｂに、同軸２重コイル２０の第一例を示す。図２Ａ及び図２Ｂに示す同軸２重コイル２０は、第１コイル２２及び第２コイル２４を有する。第１コイル２２は、磁石１０に直接巻き付けられた第１導線２２Ｂを含む。第２コイル２４は、第１導線２２Ｂの外周に位置する第２ボビン２４Ａと、この第２ボビン２４Ａに巻き付けられた第２導線２４Ｂと、を含む。このように、第一例の同軸２重コイル２０では、第１コイル２２において、第１導線２２Ｂを磁石１０に直接巻き付けるタイプである。
【0022】
図３Ａ及び図３Ｂに、同軸２重コイル２０の第二例を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示す同軸２重コイル２０は、第１コイル２２及び第２コイル２４を有する。第１コイル２２は、
磁石１０の外周に位置する第１ボビン２２Ａと、この第１ボビン２２Ａに巻き付けられた第１導線２２Ｂと、を含む。第２コイル２４は、第１導線２２Ｂの外周に位置する第２ボビン２４Ａと、この第２ボビン２４Ａに巻き付けられた第２導線２４Ｂと、を含む。このように、第二例の同軸２重コイル２０では、第１コイル２２において、第１導線２２Ｂを第１ボビン２２Ａに巻き付けるタイプである。
磁石１０の外周に位置する第１ボビン２２Ａと、この第１ボビン２２Ａに巻き付けられた第１導線２２Ｂと、を含む。第２コイル２４は、第１導線２２Ｂの外周に位置する第２ボビン２４Ａと、この第２ボビン２４Ａに巻き付けられた第２導線２４Ｂと、を含む。このように、第二例の同軸２重コイル２０では、第１コイル２２において、第１導線２２Ｂを第１ボビン２２Ａに巻き付けるタイプである。
【0023】
第一例及び第二例の同軸２重コイル２０ともに、磁石１０の外周に取り付けられている。第１コイル２２の軸方向と第２コイル２４の軸方向とは同軸であり、図中のｚ軸である。第１コイル２２は、磁石の磁束密度Ｂを直接検出する又は取得することができる。第２コイル２４は、磁石に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する。第一例の同軸２重コイル２０では、第１コイル２２が磁石の磁束密度Ｂを直接検出するのに対して、第二例の同軸２重コイル２０では、第１コイル２２は磁石の磁気分極Ｊを直接検出し、その後、Ｂ＝μ０Ｈ＋Ｊの式に従って、Ｂを算出し取得する。ここで、μ０は真空の透磁率である。そのため、第一例の同軸２重コイル２０は「Ｂ－Ｈコイル」とも称され、第二例の同軸２重コイル２０は「Ｊ－Ｈコイル」とも称される。このようにして、第一例及び第二例の同軸２重コイル２０によって、図９に例示するような交流ヒステリシス曲線（Ｂ－Ｈ曲線）を取得することができる。なお、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂでは、各コイル２２，２４から引き出した配線と、その配線を取り付ける端子は省略している。前記端子を中継して各コイル２２，２４は、電磁誘導現象によって第１コイル２２と第２コイル２４に誘起される電圧を積分計測する機器に接続される。前記機器にて各コイル２２，２４に誘起される電圧を計測し、この機器が前記電圧から磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊと、交流磁界強度Ｈを自動換算する。Ｊ－Ｈコイルを用いる場合には、前記機器が磁気分極Ｊから磁束密度Ｂを算出する。
【0024】
第１ボビン２２Ａの形状及び寸法は、特に限定されず、磁石１０及びヨーク４０の形状に応じて適宜選定すればよく、第１ボビン２２Ａの内壁面が磁石１０の外周面と接触するようにすればよい。第１ボビン２２Ａのｚ軸に沿った長さは、磁石１０とヨーク４０が直接接触することを妨げないものであればよい。また、第２ボビン２４Ａの形状及び寸法は、特に限定されず、磁石１０、第１コイル２２、及びヨーク４０の形状に応じて適宜選定すればよく、第２ボビン２４Ａの内壁面に、磁石１０を取り付けた第１コイル２２が収まればよい。第２ボビン２２Ｂのｚ軸に沿った長さは、磁石１０とヨーク４０が直接接触することを妨げないものであればよい。
【0025】
第１導線２２Ｂは特に限定されず、公知又は任意の導線を用いることができる。第１導線２２Ｂの巻幅、巻き数、及び層数も特に限定されない。巻幅は、磁石１０の厚みに応じて適宜設定すればよいが、例えば２～１９ｍｍ程度とすることができる。巻き数は、巻幅と使用する導線の線径によって制限されるが、例えば５～２００程度とすることができる。層数は１層でよい。
【0026】
第２導線２４Ｂは特に限定されず、公知又は任意の導線を用いることができる。第２導線２４Ｂの巻幅、巻き数、及び層数も特に限定されない。巻幅は、磁石１０の厚みに応じて適宜設定すればよいが、例えば２～１９ｍｍ程度とすることができる。巻き数は、巻幅と使用する導線の線径によって制限されるが、例えば５～２００程度とすることができる。層数は１層でよい。
【0027】
［励磁コイル］
図１Ａに加えて図４Ａ及び図４Ｂも参照して、励磁コイル３０は、第３ボビン３２と、この第３ボビン３２に巻き付けられた第３導線３４と、を含む。第３ボビン３２の内部には、帯状台座９０が貫通しており、この帯状台座９０上に固定されたサンプル保持具９２に、磁石１０及び同軸２重コイル２０の組立体がセットされる。よって、磁石１０及び同軸２重コイル２０の組立体は、励磁コイル３０の第３ボビン３２の内部に配置される。このとき、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、励磁コイル３０の軸方向が同軸２重コイル２０の軸方向と一致するように、磁石１０及び同軸２重コイル２０を配置する。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、励磁コイル３０から引き出した配線と、配線を接続する電源装置は省略しているが、電源装置によって励磁コイル３０に交流の電流を流すことによって、励磁コイル３０は交流磁界を発生させる。
図１Ａに加えて図４Ａ及び図４Ｂも参照して、励磁コイル３０は、第３ボビン３２と、この第３ボビン３２に巻き付けられた第３導線３４と、を含む。第３ボビン３２の内部には、帯状台座９０が貫通しており、この帯状台座９０上に固定されたサンプル保持具９２に、磁石１０及び同軸２重コイル２０の組立体がセットされる。よって、磁石１０及び同軸２重コイル２０の組立体は、励磁コイル３０の第３ボビン３２の内部に配置される。このとき、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、励磁コイル３０の軸方向が同軸２重コイル２０の軸方向と一致するように、磁石１０及び同軸２重コイル２０を配置する。なお、図４Ａ及び図４Ｂでは、励磁コイル３０から引き出した配線と、配線を接続する電源装置は省略しているが、電源装置によって励磁コイル３０に交流の電流を流すことによって、励磁コイル３０は交流磁界を発生させる。
【0028】
第３ボビン３２の形状及び寸法は、特に限定されず、内部に磁石１０及び同軸２重コイル２０を配置する空間を十分に有し、かつ、後述のヨーク４０が挿入可能なように、適宜決定すればよい。例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第３ボビン３２は四角筒形状とすることができるが、これに限定されず、円筒形状などであってもよい。第３ボビン３２が四角筒形状の場合、軸に垂直な内壁面形状（長方形又は正方形）の一辺の長さが５０～９０ｍｍの範囲とすることができる。また、第３ボビン３２が円筒形状の場合、軸に垂直な内壁面形状（円）の直径が７０～１１２ｍｍの範囲とすることができる。また、第３ボビン３２の軸方向長さは、特に限定されないが、５０～３５０ｍｍの範囲とすることができる。第３ボビン３２の材質は、耐熱性を有する非磁性体であればよく、例えば、窒化アルミニウムなどのセラミックスを挙げることができる。
【0029】
第３導線３４は特に限定されず、公知又は任意の導線を用いることができる。第３導線３４の巻き数、巻幅、及び層数も特に限定されないが、巻き数は１００～４００程度とすることができ、巻幅は上記第３ボビン３２の軸方向長さの範囲内であればよく、層数は１層でよい。
【0030】
［ヨーク］
図１Ａ及び図１Ｂを参照して、ヨーク４０は、複数のカットコアから構成され、本実施形態では、ヨーク４０は、一対のストレート部である直方体の第１カットコア４２Ａ及び第２カットコア４２Ｂと、一対のコの字型カットコア（ＳＣ型）である第３カットコア４４Ａ及び第４カットコア４４Ｂと、の計４つのカットコアから構成される。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一対のストレート部である直方体の第１カットコア４２Ａ及び第２カットコア４２Ｂは、励磁コイル３０の第３ボビンの３２両端から挿入され、同軸２重コイル２０が取り付けられた磁石１０を両側から挟む。第３カットコア４４Ａ及び第４カットコア４４Ｂは、互いにカット面同士が対向しており、片方の対向部では、一対のカットコア先端部間で第１カットコア４２Ａを挟み、他方の対向部では、一対のカットコア先端部間で第２カットコア４２Ｂを挟む。このようにして、ヨーク４０は、励磁コイル３０が発生させる磁束を磁石１０に集中させる機能を有する。そのため、磁石１０に印加する磁束密度Ｂを、モータ内で実際に磁石に印加される磁束密度と同等に調整することができる。本実施形態では、ヨーク４０は、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路が２つ存在する形状を有する、いわゆる「ダブルヨーク」であり、励磁コイル３０が発生させる磁束が外界に漏れることを抑え、磁石１０に集中させる機能を十分に発揮することができる。ヨーク４０の形状は、前記ダブルヨークであることが好ましいが、これに限定されることはなく、一対のコアの先端部で磁石１０を挟んだ時に、コアが閉じた環を形成し、円環状誘導路を有していればよく、例えば、円形などもあり得る。
図１Ａ及び図１Ｂを参照して、ヨーク４０は、複数のカットコアから構成され、本実施形態では、ヨーク４０は、一対のストレート部である直方体の第１カットコア４２Ａ及び第２カットコア４２Ｂと、一対のコの字型カットコア（ＳＣ型）である第３カットコア４４Ａ及び第４カットコア４４Ｂと、の計４つのカットコアから構成される。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、一対のストレート部である直方体の第１カットコア４２Ａ及び第２カットコア４２Ｂは、励磁コイル３０の第３ボビンの３２両端から挿入され、同軸２重コイル２０が取り付けられた磁石１０を両側から挟む。第３カットコア４４Ａ及び第４カットコア４４Ｂは、互いにカット面同士が対向しており、片方の対向部では、一対のカットコア先端部間で第１カットコア４２Ａを挟み、他方の対向部では、一対のカットコア先端部間で第２カットコア４２Ｂを挟む。このようにして、ヨーク４０は、励磁コイル３０が発生させる磁束を磁石１０に集中させる機能を有する。そのため、磁石１０に印加する磁束密度Ｂを、モータ内で実際に磁石に印加される磁束密度と同等に調整することができる。本実施形態では、ヨーク４０は、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路が２つ存在する形状を有する、いわゆる「ダブルヨーク」であり、励磁コイル３０が発生させる磁束が外界に漏れることを抑え、磁石１０に集中させる機能を十分に発揮することができる。ヨーク４０の形状は、前記ダブルヨークであることが好ましいが、これに限定されることはなく、一対のコアの先端部で磁石１０を挟んだ時に、コアが閉じた環を形成し、円環状誘導路を有していればよく、例えば、円形などもあり得る。
【0031】
ヨーク４０の寸法は特に限定されないが、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路の方向に垂直な断面（長方形又は正方形）における一辺の長さは４０～６０ｍｍの範囲とすることができる。また、ヨーク４０の全体の縦、横、及び高さも特に限定されず、励磁コイル３０の寸法に合わせて適宜決定すればよい。
【0032】
［磁石損失の測定原理］
以上の構成を有する磁石損失測定システム１００を用いて、励磁コイル３０により交流磁界を発生させつつ、ヨーク４０により励磁コイル３０が発生させる磁束を磁石１０に集中させた状態で、同軸２重コイル２０の第１コイル２２によって、磁石１０の磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊを検出し、かつ、同軸２重コイル２０の第２コイル２４によって、磁石１０に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する。磁気分極Ｊを検出した場合は、前記Ｂ＝μ０Ｈ＋Ｊの式に従ってＢを算出し取得する。このように直接検出又は取得された磁石１０の磁束密度Ｂと、同軸２重コイル２０の第２コイル２４によって検出された交流磁界強度Ｈとに基づいて、磁石１０の磁石損失を測定する。
以上の構成を有する磁石損失測定システム１００を用いて、励磁コイル３０により交流磁界を発生させつつ、ヨーク４０により励磁コイル３０が発生させる磁束を磁石１０に集中させた状態で、同軸２重コイル２０の第１コイル２２によって、磁石１０の磁束密度Ｂ又は磁気分極Ｊを検出し、かつ、同軸２重コイル２０の第２コイル２４によって、磁石１０に印加される交流磁界の強度Ｈを検出する。磁気分極Ｊを検出した場合は、前記Ｂ＝μ０Ｈ＋Ｊの式に従ってＢを算出し取得する。このように直接検出又は取得された磁石１０の磁束密度Ｂと、同軸２重コイル２０の第２コイル２４によって検出された交流磁界強度Ｈとに基づいて、磁石１０の磁石損失を測定する。
【0033】
具体的には、磁束密度Ｂ及び交流磁界強度Ｈに基づいて、図９に例示するような交流ヒステリシス曲線（Ｂ－Ｈ曲線）を取得し、このＢ－Ｈ曲線を積分して得られる面積から、以下の式に基づいて磁石損失を算出することができる。
Ｗ＝ｆ・∫ＨｄＢ／ρ
ここで、
Ｗ：磁石損失［Ｗ／ｋｇ］
ｆ：交流磁界の周波数［Ｈｚ］
Ｂ：磁石の磁束密度［Ｔ］
Ｈ：交流磁界の強度［Ａ／ｍ］
ρ：磁石の密度［ｋｇ／ｍ３］
である。
Ｗ＝ｆ・∫ＨｄＢ／ρ
ここで、
Ｗ：磁石損失［Ｗ／ｋｇ］
ｆ：交流磁界の周波数［Ｈｚ］
Ｂ：磁石の磁束密度［Ｔ］
Ｈ：交流磁界の強度［Ａ／ｍ］
ρ：磁石の密度［ｋｇ／ｍ３］
である。
【0034】
［同軸２重コイル２０のボビン材質］
本実施形態では、同軸２重コイル２０のボビン材質が重要である。樹脂を含む材料の場合、そのガラス転移点は、樹脂に依存し、１００～２００℃となるため、１００～２００℃における熱変形率は大きく、不適当である。このため、２００℃以上にガラス転移点を持つ材料であるガラスが適しており、その中でも非磁性の性質を有するものである必要がある。ガラスの中でも、熱変形率の大きいリン酸ガラスは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％であることから、ボビンの材質として適している材料は、当該熱変形率が０．２２％以下のものである。また、ガラス転移点をもたないセラミックスはより好適である。ただし、そのセラミックスは非磁性の性質を有するものである必要がある。すなわち、図２Ａ及び図２Ｂに示すＢ－Ｈコイルの場合は第２ボビン２４Ａが、２５℃から２００℃温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなることが重要であり、図３Ａ及び図３Ｂに示すＪ－Ｈコイルの場合には第１ボビン２２Ａ及び第２ボビン２４Ａが、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなることが重要である。同軸２重コイル２０のボビン材質の２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下であることにより、高温環境下でボビンが変形してボビンの内部面積が増大することを十分に抑制することができ、すなわち、コイル定数の変化を十分に抑制することができる。その結果、最大２００℃までの高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することができる。ここで、２００℃における熱変形率に着目したのは、モータ部材の環境試験温度が概ね２００℃程度までであり、磁石損失測定で求められる温度も概ね２００℃までであるためである。ボビン材質の熱変形率は小さいほど好ましいため、下限は特に限定されないが、ボビン材質の制約上、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は０．０１％以上となる。これは、低膨張のコージライトやチタン酸アルミニウムなどの熱変形率の小さいセラミックスを用いた場合である。高温環境下における磁石損失測定は、図５に示すように、磁石損失測定システム１００を電気炉７０内に配置し、炉内の雰囲気を所望の温度に設定して行うことができる。
本実施形態では、同軸２重コイル２０のボビン材質が重要である。樹脂を含む材料の場合、そのガラス転移点は、樹脂に依存し、１００～２００℃となるため、１００～２００℃における熱変形率は大きく、不適当である。このため、２００℃以上にガラス転移点を持つ材料であるガラスが適しており、その中でも非磁性の性質を有するものである必要がある。ガラスの中でも、熱変形率の大きいリン酸ガラスは、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％であることから、ボビンの材質として適している材料は、当該熱変形率が０．２２％以下のものである。また、ガラス転移点をもたないセラミックスはより好適である。ただし、そのセラミックスは非磁性の性質を有するものである必要がある。すなわち、図２Ａ及び図２Ｂに示すＢ－Ｈコイルの場合は第２ボビン２４Ａが、２５℃から２００℃温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなることが重要であり、図３Ａ及び図３Ｂに示すＪ－Ｈコイルの場合には第１ボビン２２Ａ及び第２ボビン２４Ａが、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料からなることが重要である。同軸２重コイル２０のボビン材質の２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下であることにより、高温環境下でボビンが変形してボビンの内部面積が増大することを十分に抑制することができ、すなわち、コイル定数の変化を十分に抑制することができる。その結果、最大２００℃までの高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することができる。ここで、２００℃における熱変形率に着目したのは、モータ部材の環境試験温度が概ね２００℃程度までであり、磁石損失測定で求められる温度も概ね２００℃までであるためである。ボビン材質の熱変形率は小さいほど好ましいため、下限は特に限定されないが、ボビン材質の制約上、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は０．０１％以上となる。これは、低膨張のコージライトやチタン酸アルミニウムなどの熱変形率の小さいセラミックスを用いた場合である。高温環境下における磁石損失測定は、図５に示すように、磁石損失測定システム１００を電気炉７０内に配置し、炉内の雰囲気を所望の温度に設定して行うことができる。
【0035】
本発明において「２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率」は、以下の式及び方法によって決定する。
熱変形率＝１００×α２００×（２００℃－２５℃）
上記式の線熱膨張率α２００は、熱機械測定装置によって室温２５℃から２１０℃程度まで熱機械測定を行って取得する。なお、熱機械測定を２１０℃程度まで行うこととした理由は、温度を上昇させながら伸びを測定する熱機械測定装置の特性を踏まえると、２００℃までの測定では、２００℃の測定点の精度を十分に得られない懸念があるためである。後述の実施例においては、熱機械測定装置（株式会社Ｒｉｇａｋｕ製、ＴＭＡ８３１１）を使用した。
熱変形率＝１００×α２００×（２００℃－２５℃）
上記式の線熱膨張率α２００は、熱機械測定装置によって室温２５℃から２１０℃程度まで熱機械測定を行って取得する。なお、熱機械測定を２１０℃程度まで行うこととした理由は、温度を上昇させながら伸びを測定する熱機械測定装置の特性を踏まえると、２００℃までの測定では、２００℃の測定点の精度を十分に得られない懸念があるためである。後述の実施例においては、熱機械測定装置（株式会社Ｒｉｇａｋｕ製、ＴＭＡ８３１１）を使用した。
【0036】
２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率が０．２２％以下である材料は、ガラスやセラミックスなど、２００℃以下にガラス転移点を持たず、かつ非磁性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、ガラスである場合は、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸ガラスなどを挙げることができ、セラミックスであれば、窒化アルミニウム、チタン酸アルミニウム、コージライトなどを挙げることができる。この材料を変更することによって熱変形率を調整することができる。
【0037】
［ヨークのカットコアを構成する軟磁性材料板］
図６を参照して、ヨーク４０を構成するカットコアは、複数の軟磁性材料板４６を積層させてなるものである。具体的には、複数の軟磁性材料板４６を巻加工などで積層させ、歪取り焼鈍、接着、切断、研磨などの加工を施したものである。軟磁性材料板４６の種類は特に限定されないが、例えば、方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板、純鉄（α－Ｆｅ）、パーマロイなどを挙げることができる。この中でも、透磁率が比較的高く、安価である方向性電磁鋼板は好適である。本実施形態では、ヨーク４０を構成するカットコア（具体的には、第１カットコア４２Ａ、第２カットコア４２Ｂ、第３カットコア４４Ａ、及び第４カットコア４４Ｂ）は、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板４６を積層させてなるものであることが肝要である。積層させる軟磁性材料板４６の厚さを０．１０ｍｍ以下とすることによって、カットコアにて発生する渦電流を十分に小さくすることができ、その結果、磁石に１０ｋＨｚを超えるような高周波の交流磁界を印加することができるようになり、高周波の交流磁界を印加した環境下でも磁石損失を測定することができる。ただし、ヨーク４０の透磁率を高くし、印加できる磁束の密度を大きくする観点から、積層させる軟磁性材料板４６の厚さは０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。なお、磁束を磁石１０に集中させるためには、第１カットコア４２Ａ、第２カットコア４２Ｂ、第３カットコア４４Ａ、及び第４カットコア４４Ｂにおいて、軟磁性材料板の厚さ方向が、各カットコアを流れる磁束の向きと垂直になるように、軟磁性材料板を積層させる必要がある。
図６を参照して、ヨーク４０を構成するカットコアは、複数の軟磁性材料板４６を積層させてなるものである。具体的には、複数の軟磁性材料板４６を巻加工などで積層させ、歪取り焼鈍、接着、切断、研磨などの加工を施したものである。軟磁性材料板４６の種類は特に限定されないが、例えば、方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板、純鉄（α－Ｆｅ）、パーマロイなどを挙げることができる。この中でも、透磁率が比較的高く、安価である方向性電磁鋼板は好適である。本実施形態では、ヨーク４０を構成するカットコア（具体的には、第１カットコア４２Ａ、第２カットコア４２Ｂ、第３カットコア４４Ａ、及び第４カットコア４４Ｂ）は、厚さが０．１０ｍｍ以下の軟磁性材料板４６を積層させてなるものであることが肝要である。積層させる軟磁性材料板４６の厚さを０．１０ｍｍ以下とすることによって、カットコアにて発生する渦電流を十分に小さくすることができ、その結果、磁石に１０ｋＨｚを超えるような高周波の交流磁界を印加することができるようになり、高周波の交流磁界を印加した環境下でも磁石損失を測定することができる。ただし、ヨーク４０の透磁率を高くし、印加できる磁束の密度を大きくする観点から、積層させる軟磁性材料板４６の厚さは０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。なお、磁束を磁石１０に集中させるためには、第１カットコア４２Ａ、第２カットコア４２Ｂ、第３カットコア４４Ａ、及び第４カットコア４４Ｂにおいて、軟磁性材料板の厚さ方向が、各カットコアを流れる磁束の向きと垂直になるように、軟磁性材料板を積層させる必要がある。
【0038】
［ヨーク形状の変形例］
ヨークの形状は、図１Ａに示すヨーク４０の形状には限定されない。図７を参照して、ヨーク５０は、一対のコの字型カットコア（ＳＣ型）である第１カットコア５２Ａ及び第２カットコア５２Ｂから構成される。図７に示すように、一対の第１カットコア５２Ａ及び第２カットコア５２Ｂのカット面同士を対向させ、片方の対向部では一対のカットコア先端部間で、同軸２重コイル２０を取り付けた磁石１０を挟み、他方の対向部では、一対のカットコアのカット面同士が突き合わされる。このヨーク５０は、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路が１つ存在する形状を有する、いわゆる「Ｃ型ヨーク」である。
ヨークの形状は、図１Ａに示すヨーク４０の形状には限定されない。図７を参照して、ヨーク５０は、一対のコの字型カットコア（ＳＣ型）である第１カットコア５２Ａ及び第２カットコア５２Ｂから構成される。図７に示すように、一対の第１カットコア５２Ａ及び第２カットコア５２Ｂのカット面同士を対向させ、片方の対向部では一対のカットコア先端部間で、同軸２重コイル２０を取り付けた磁石１０を挟み、他方の対向部では、一対のカットコアのカット面同士が突き合わされる。このヨーク５０は、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路が１つ存在する形状を有する、いわゆる「Ｃ型ヨーク」である。
【0039】
図８を参照して、ヨーク６０は、一対のＥ型カットコア（ＥＣ型）である第１カットコア６２Ａ及び第２カットコア６２Ｂから構成される。図８に示すように、一対の第１カットコア６２Ａ及び第２カットコア６２Ｂのカット面同士を対向させ、中央の対向部では、一対のカットコア先端部間で、同軸２重コイル２０を取り付けた磁石１０を挟み、両側の対向部では、それぞれ一対のカットコアのカット面同士が突き合わされる。ヨーク６０は、ヨーク４０と同様に、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路が２つ存在する形状を有する、いわゆる「ダブルヨーク」であり、励磁コイル３０が発生させる磁束を磁石１０に集中させる機能を十分に発揮することができる。
【0040】
ヨーク５０及びヨーク６０の寸法は特に限定されないが、ヨーク４０と同様に、磁石１０に磁束を誘導する円環状誘導路の方向に垂直な断面（長方形又は正方形）における一辺の長さは４０～６０ｍｍの範囲とすることができる。また、ヨーク５０及びヨーク６０の全体の縦、横、及び高さも特に限定されず、励磁コイル３０の寸法に合わせて適宜決定すればよい。
【0041】
これらヨーク５０及びヨーク６０を構成するカットコアも、既述のヨーク４０と同様に、複数の軟磁性材料板を積層させてなるものであり、その厚さを０．１０ｍｍ以下とし、好ましくは０．０５ｍｍ以上とする。ヨーク５０及びヨーク６０を構成するカットコアにおいても、軟磁性材料板の厚さ方向が、各カットコアを流れる磁束の向きと垂直になるように、軟磁性材料板を積層させる必要がある。
【実施例0042】
（実施例１）
図１Ａに示す構成の磁石損失測定システムを用いて、以下のとおり磁石損失測定試験を行った。一辺が１０ｍｍ×１０ｍｍ角で厚さが５ｍｍの角柱体の磁石を測定対象とした。同軸２重コイルとしては、図３Ａ及び図３Ｂに示すＪ－Ｈコイルを用いた。第１ボビンは、軸に垂直な内壁面形状が１１ｍｍ×１１ｍｍの正方形であり、軸方向に沿った長さは４ｍｍである。第１導線は、巻き数２０、巻幅２ｍｍ、層数は１層である。第２ボビンは、その内壁面に第１ボビンが入る寸法を有し、軸方向に沿った長さは４ｍｍである。第２導線は、巻き数２０、巻幅２ｍｍ、層数は１層である。第１ボビン及び第２ボビンの材質はリン酸ガラスであり、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は、表１に示すように０．２２％であった。
図１Ａに示す構成の磁石損失測定システムを用いて、以下のとおり磁石損失測定試験を行った。一辺が１０ｍｍ×１０ｍｍ角で厚さが５ｍｍの角柱体の磁石を測定対象とした。同軸２重コイルとしては、図３Ａ及び図３Ｂに示すＪ－Ｈコイルを用いた。第１ボビンは、軸に垂直な内壁面形状が１１ｍｍ×１１ｍｍの正方形であり、軸方向に沿った長さは４ｍｍである。第１導線は、巻き数２０、巻幅２ｍｍ、層数は１層である。第２ボビンは、その内壁面に第１ボビンが入る寸法を有し、軸方向に沿った長さは４ｍｍである。第２導線は、巻き数２０、巻幅２ｍｍ、層数は１層である。第１ボビン及び第２ボビンの材質はリン酸ガラスであり、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は、表１に示すように０．２２％であった。
【0043】
励磁コイルにおいて、四角筒形状の第３ボビンの、軸に垂直な内壁面形状の一辺の長さは７０ｍｍ×７０ｍｍとし、軸方向長さ（第３導線を巻いた部分）は、１００ｍｍとした。第２導線は、巻き数１００、層数は１層である。
【0044】
ヨークの寸法に関して、磁石に磁束を誘導する円環状誘導路の方向に垂直な断面における一辺の長さは４０ｍｍ×４０ｍｍとした。また、ヨーク４０の全体の縦、横、及び高さは、それぞれ１９５ｍｍ、１６５ｍｍ、及び４０ｍｍとした。ヨークを構成するカットコアは、表１に示す厚さ及び規格の方向性電磁鋼板を積層させてなる。
【0045】
表１に示す交流磁界周波数、かつ、雰囲気温度：２００℃の条件下で、Ｂコイルが０．０１Ｔになるまで励磁コイルに通電し、磁石損失を測定した。結果を表１に示す。
【0046】
【表1】
【0047】
表１に示すように、比較例であるＮｏ．３－７では、励磁コイルに２０ｋＨｚの交流電流を通電し、磁石損失の測定を試みたものの、カットコアにて発生する渦電流が大きくなり、その結果、磁石に所定の磁束密度を印加することができず、磁石損失の測定ができなかった。これに対して、発明例であるＮｏ．１－２では、２０ｋＨｚという高周波の交流磁界条件下で０．０１Ｔの磁束密度を印加することができ、磁石損失を測定することができた。
【0048】
（実施例２）
表２に示すように、ヨークを構成するカットコアは、厚さ０．１０ｍｍの方向性電磁鋼板を積層させてなるものに固定し、他方で、第１ボビン及び第２ボビンの２５℃から、５０℃、１５０℃、及び２００℃にそれぞれ温度上昇した際の熱変形率を表２に示すように種々変更して、実施例１と同様の磁石損失測定試験を行った。比較例Ｎｏ．１－２では、ボビン材質はガラスエポキシとしたため、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は、表２に示すとおり高い。発明例Ｎｏ．３ではボビン材質はリン酸ガラスとし、発明例Ｎｏ．４ではボビン材質は低膨張コージライトとしたため、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は、表２に示すように０．２２％以下であった。
表２に示すように、ヨークを構成するカットコアは、厚さ０．１０ｍｍの方向性電磁鋼板を積層させてなるものに固定し、他方で、第１ボビン及び第２ボビンの２５℃から、５０℃、１５０℃、及び２００℃にそれぞれ温度上昇した際の熱変形率を表２に示すように種々変更して、実施例１と同様の磁石損失測定試験を行った。比較例Ｎｏ．１－２では、ボビン材質はガラスエポキシとしたため、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は、表２に示すとおり高い。発明例Ｎｏ．３ではボビン材質はリン酸ガラスとし、発明例Ｎｏ．４ではボビン材質は低膨張コージライトとしたため、２５℃から２００℃に温度上昇した際の熱変形率は、表２に示すように０．２２％以下であった。
【0049】
印加磁束強度：０．０１Ｔ、交流磁界周波数：２０ｋＨｚ、かつ、雰囲気温度：５０℃、１５０℃、２００℃の条件下で、磁石損失を測定した。次いで、この測定における熱変形により発生する磁石損失の測定誤差を求め、図２に記載した。なお、測定誤差は、ボビンに熱膨張がない場合の損失値を計算によりあらかじめ求め、熱膨張がない場合の損失値と測定した損失値との差である。比較例であるＮｏ．１－２は、ボビンの熱変形率が本発明範囲外のため、１５０℃以上で、測定誤差は急激に大きくなっている。これに対して、本発明例であるＮｏ．３では、熱変形率が本発明範囲内のため、１００℃以上の測定誤差の増加を抑えることができている。さらに、より熱変形率の低い本発明例Ｎｏ．４では、測定誤差は０％に近い。以上より、高温環境下でも高精度に磁石損失を測定できた。
【0050】
【表2】
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明によれば、高周波の交流磁界条件下でも磁石損失を測定することができ、かつ、高温環境下でも高精度に磁石損失を測定することが可能である。そのため、モータ実機の様々な環境を模擬した磁石損失評価を精度良く行うことができ、低損失磁石の開発やモータ設計の最適化に貢献する。
【符号の説明】
【0052】
１００ 磁石損失測定システム
１０ 磁石
２０ 同軸２重コイル
２２ 第１コイル
２２Ａ 第１ボビン
２２Ｂ 第１導線
２４ 第２コイル
２４Ａ 第２ボビン
２４Ｂ 第２導線
３０ 励磁コイル
３２ 第３ボビン
３４ 第３導線
４０ ヨーク（ダブルヨーク）
４２Ａ 第１カットコア（ストレート部）
４２Ｂ 第２カットコア（ストレート部）
４４Ａ 第３カットコア
４４Ｂ 第４カットコア
４６ 軟磁性材料板
５０ ヨーク（Ｃ型ヨーク）
５２Ａ 第１カットコア
５２Ｂ 第２カットコア
６０ ヨーク（ダブルヨーク）
６２Ａ 第１カットコア
６２Ｂ 第２カットコア
７０ 電気炉
９０ 帯状台座
９２ サンプル保持具
１０ 磁石
２０ 同軸２重コイル
２２ 第１コイル
２２Ａ 第１ボビン
２２Ｂ 第１導線
２４ 第２コイル
２４Ａ 第２ボビン
２４Ｂ 第２導線
３０ 励磁コイル
３２ 第３ボビン
３４ 第３導線
４０ ヨーク（ダブルヨーク）
４２Ａ 第１カットコア（ストレート部）
４２Ｂ 第２カットコア（ストレート部）
４４Ａ 第３カットコア
４４Ｂ 第４カットコア
４６ 軟磁性材料板
５０ ヨーク（Ｃ型ヨーク）
５２Ａ 第１カットコア
５２Ｂ 第２カットコア
６０ ヨーク（ダブルヨーク）
６２Ａ 第１カットコア
６２Ｂ 第２カットコア
７０ 電気炉
９０ 帯状台座
９２ サンプル保持具
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】