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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】P2023123087
(43)【公開日】2023-09-05
(54)【発明の名称】試験装置および試験方法
(51)【国際特許分類】
G01R 31/34 20200101AFI20230829BHJP
【ＦＩ】
G01R31/34 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022026961
(22)【出願日】2022-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】000227180
【氏名又は名称】日置電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(74)【代理人】
【識別番号】100176371
【弁理士】
【氏名又は名称】笹田 健
(72)【発明者】
【氏名】飯島 匡史
【テーマコード（参考）】
2G116
【Ｆターム（参考）】
2G116BA00
2G116BB01
2G116BC02
2G116BD06
2G116BD08
(57)【要約】
【課題】磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線の特性の変化を解析できるようにする。
【解決手段】試験装置１は、一端が外部端子Ｔ２に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタＣｓと、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの他端と外部端子Ｔ１との間に直列に接続されたスイッチＳＷおよび電流制限抵抗Ｒｓと、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間の電圧Ｖｃｄとインパルス電圧印加用キャパシタの両端の電圧Ｖｃｓとを測定する測定部４と、パラメータ算出部５とを有する。パラメータ算出部５は、巻線１１を等価的に表した等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄおよび等価抵抗Ｒｄの少なくとも一つの値の時間的な変化を、測定部４によって測定した電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの測定値に基づいて、算出する。
【選択図】図１
【解決手段】試験装置１は、一端が外部端子Ｔ２に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタＣｓと、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの他端と外部端子Ｔ１との間に直列に接続されたスイッチＳＷおよび電流制限抵抗Ｒｓと、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間の電圧Ｖｃｄとインパルス電圧印加用キャパシタの両端の電圧Ｖｃｓとを測定する測定部４と、パラメータ算出部５とを有する。パラメータ算出部５は、巻線１１を等価的に表した等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄおよび等価抵抗Ｒｄの少なくとも一つの値の時間的な変化を、測定部４によって測定した電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの測定値に基づいて、算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試験対象の巻線の一方の端子が接続される第１外部端子と、前記巻線の他方の端子が接続される第２外部端子と、
一端が前記第２外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、
前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に接続されたスイッチと、
前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗と、
試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部と、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧とを測定する測定部と、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価インダクタ、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価キャパシタ、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部と、
前記測定部によって測定された、前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値とを記憶する記憶部と、を有し、
前記パラメータ算出部は、
前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出する
試験装置。
一端が前記第２外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、
前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に接続されたスイッチと、
前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗と、
試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部と、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧とを測定する測定部と、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価インダクタ、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価キャパシタ、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部と、
前記測定部によって測定された、前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値とを記憶する記憶部と、を有し、
前記パラメータ算出部は、
前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出する
試験装置。
【請求項2】
請求項１に記載の試験装置において、
前記等価インダクタの値をＬｄ、前記等価キャパシタの値をＣｄ、前記等価抵抗の値をＲｄ、前記インパルス電圧印加用キャパシタの値をＣｓ、前記電流制限抵抗の値をＲｓ、前記第１電圧をＶｃｄ、前記第２電圧をＶｃｓ、時間をｔとしたとき、前記第１電圧の過渡応答の方程式は、下記式（１）で表され、前記第２電圧の過渡応答の方程式は、下記式（２）で表される
試験装置。
前記等価インダクタの値をＬｄ、前記等価キャパシタの値をＣｄ、前記等価抵抗の値をＲｄ、前記インパルス電圧印加用キャパシタの値をＣｓ、前記電流制限抵抗の値をＲｓ、前記第１電圧をＶｃｄ、前記第２電圧をＶｃｓ、時間をｔとしたとき、前記第１電圧の過渡応答の方程式は、下記式（１）で表され、前記第２電圧の過渡応答の方程式は、下記式（２）で表される
試験装置。
【数1】
【数2】
【請求項3】
請求項１または２の何れか一項に記載の試験装置において、
前記パラメータ算出部は、
前記スイッチがオンした直後の前記第１電圧が上昇している期間のうち前記等価インダクタに流れる電流がゼロであるとみなせる第１期間における、前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とに基づいて、前記等価キャパシタの値を算出し、前記記憶部に記憶する
試験装置。
前記パラメータ算出部は、
前記スイッチがオンした直後の前記第１電圧が上昇している期間のうち前記等価インダクタに流れる電流がゼロであるとみなせる第１期間における、前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とに基づいて、前記等価キャパシタの値を算出し、前記記憶部に記憶する
試験装置。
【請求項4】
請求項３に記載の試験装置において、
前記パラメータ算出部は、前記単位時間における前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とによって表される、前記単位時間における前記等価キャパシタの電荷の変化量と前記単位時間における前記第１電圧の変化量との関係式に基づいて、前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
前記パラメータ算出部は、前記単位時間における前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とによって表される、前記単位時間における前記等価キャパシタの電荷の変化量と前記単位時間における前記第１電圧の変化量との関係式に基づいて、前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
【請求項5】
請求項４に記載の試験装置において、
前記第１期間における時刻ａにおける前記第２電圧の測定値をＶｃｓ｜ｔ＝ａ、前記時刻ａにおける前記第１電圧の測定値をＶｃｄ｜ｔ＝ａ、前記時刻ａよりも前記単位時間ｈだけ進んだ時刻ａ＋ｈにおける前記第２電圧の測定値をＶｃｓ｜ｔ＝ａ＋ｈ、前記時刻ａ＋ｈにおける前記第１電圧の測定値をＶｃｄ｜ｔ＝ａ＋ｈ、前記電流制限抵抗の値をＲｓ、前記等価キャパシタの値をＣｄとしたとき、
前記パラメータ算出部は、下記式（３）に基づいて単位時間毎の前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
前記第１期間における時刻ａにおける前記第２電圧の測定値をＶｃｓ｜ｔ＝ａ、前記時刻ａにおける前記第１電圧の測定値をＶｃｄ｜ｔ＝ａ、前記時刻ａよりも前記単位時間ｈだけ進んだ時刻ａ＋ｈにおける前記第２電圧の測定値をＶｃｓ｜ｔ＝ａ＋ｈ、前記時刻ａ＋ｈにおける前記第１電圧の測定値をＶｃｄ｜ｔ＝ａ＋ｈ、前記電流制限抵抗の値をＲｓ、前記等価キャパシタの値をＣｄとしたとき、
前記パラメータ算出部は、下記式（３）に基づいて単位時間毎の前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
【数3】
【請求項6】
請求項３乃至５の何れか一項に記載の試験装置において、
前記測定部は、前記単位時間毎に前記第１電圧と前記第２電圧とをサンプリングし、
前記パラメータ算出部は、前記測定部によってサンプリングされた前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う２つのサンプリングポイントの前記サンプリングデータを一組とするデータ対毎に、前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
前記測定部は、前記単位時間毎に前記第１電圧と前記第２電圧とをサンプリングし、
前記パラメータ算出部は、前記測定部によってサンプリングされた前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う２つのサンプリングポイントの前記サンプリングデータを一組とするデータ対毎に、前記等価キャパシタの値を算出する
試験装置。
【請求項7】
請求項３乃至６の何れか一項に記載の試験装置において、
前記第１期間は、前記第１電圧が上昇している期間のうち、前記スイッチをオンした直後の所定の期間と、前記第１電圧が前記第１電圧の最大値に到達する直前の所定の期間とを除いた期間である
試験装置。
前記第１期間は、前記第１電圧が上昇している期間のうち、前記スイッチをオンした直後の所定の期間と、前記第１電圧が前記第１電圧の最大値に到達する直前の所定の期間とを除いた期間である
試験装置。
【請求項8】
請求項７に記載の試験装置において、
前記第１期間は、前記第１電圧の測定値が前記第１電圧の最大値のα（０≦α＜１００）％となる時刻から、前記第１電圧の測定値が前記第１電圧の最大値のβ（α＜β≦１００）％となる時刻までの期間である
試験装置。
前記第１期間は、前記第１電圧の測定値が前記第１電圧の最大値のα（０≦α＜１００）％となる時刻から、前記第１電圧の測定値が前記第１電圧の最大値のβ（α＜β≦１００）％となる時刻までの期間である
試験装置。
【請求項9】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の試験装置において、
前記パラメータ算出部によって算出された前記等価キャパシタ、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形データを生成する波形生成部と、前記波形データに基づく波形を表示する表示部と、を更に有する
試験装置。
前記パラメータ算出部によって算出された前記等価キャパシタ、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形データを生成する波形生成部と、前記波形データに基づく波形を表示する表示部と、を更に有する
試験装置。
【請求項10】
請求項９に記載の試験装置において、
前記表示部は、前記等価インダクタの値の逆数の時間的な変化を示す波形を表示する
試験装置。
前記表示部は、前記等価インダクタの値の逆数の時間的な変化を示す波形を表示する
試験装置。
【請求項11】
請求項９または１０に記載の試験装置において、
前記表示部は、前記等価抵抗の値を前記等価インダクタの値で除算した値の時間的な変化を示す波形を表示する
試験装置。
前記表示部は、前記等価抵抗の値を前記等価インダクタの値で除算した値の時間的な変化を示す波形を表示する
試験装置。
【請求項12】
試験対象の巻線の一方の端子が接続される第１外部端子と、前記巻線の他方の端子が接続される第２外部端子と、一端が前記第２外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に接続されたスイッチと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗とを備えた試験装置を用いた試験方法であって、
前記スイッチをオンする第１ステップと、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧と前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧とを測定する第２ステップと、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価インダクタ、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価キャパシタ、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記第２ステップにおいて測定した前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値に基づいて算出する第３ステップと、を含み、
前記第３ステップは、
前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値と、前記試験装置に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出する
試験方法。
前記スイッチをオンする第１ステップと、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧と前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧とを測定する第２ステップと、
前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価インダクタ、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価キャパシタ、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記第２ステップにおいて測定した前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値に基づいて算出する第３ステップと、を含み、
前記第３ステップは、
前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値と、前記試験装置に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出する
試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試験装置および試験方法に関し、例えば、電動機および発電機等の回転機や変圧器等の、巻線（コイル）により構成される製品および部品の巻線の特性を測定するための試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電動機および発電機等の回転機の巻線の特性を測定するための試験装置として、試験対象の巻線にインパルス電圧を印加したときの電圧の変化に基づいて、当該巻線と試験装置の内部回路とから構成される等価回路におけるインダクタンスＬとキャパシタンスＣの乗算値ＬＣ（ＬＣ値）とレジスタンス（抵抗値）ＲおよびキャパシタンスＣの乗算値ＲＣ（ＲＣ値）を算出するインパルス巻線試験装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第４５０８２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に代表される従来のインパルス巻線試験装置は、試験対象の巻線に関する各パラメータ（インダクタンスＬ、キャパシタンスＣ、および抵抗値Ｒ）の乗算値であるＬＣ値およびＲＣ値を算出できるが、各パラメータを個別に算出することはできない。
【0005】
また、一般に、試験対象の巻線に磁気飽和が発生した場合、巻線のインダクタンス等のパラメータが変化する。しかしながら、従来のインパルス巻線試験装置は、磁気飽和が発生した場合に、巻線に関するパラメータを正確に算出できない。
【0006】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線の特性の変化を解析できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の代表的な実施の形態に係る試験装置は、試験対象の巻線の一方の端子が接続される第１外部端子と、前記巻線の他方の端子が接続される第２外部端子と、一端が前記第２外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に接続されたスイッチと、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗と、試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部と、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧とを測定する測定部と、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続されたインダクタ、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続されたキャパシタ、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された抵抗によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第１電圧および前記第２電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部と、前記測定部よって測定された、前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値を記憶する記憶部と、を有し、前記パラメータ算出部は、前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る試験装置によれば、磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線の特性の変化を解析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態に係る試験装置の構成を示す図である。
【図2】試験装置に試験対象の巻線を接続したときの等価回路を示す図である。
【図3】試験装置に巻線が接続された状態において外部端子間にインパルス電圧を印加したときの巻線の両端の電圧Ｖｃｄの特性の一例を示す図である。
【図4】巻線の等価キャパシタＣｄの算出方法を説明するための図である。
【図5】試験装置による巻線の等価キャパシタＣｄの解析結果の一例を示す図である。
【図6】試験装置による巻線の等価キャパシタＣｄの解析結果の一例を示す図である。
【図7】試験装置による巻線の等価キャパシタＣｄの解析結果の一例を示す図である。
【図8】巻線に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置による巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【図9】巻線に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置による巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【図10】巻線に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置による巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【図11】巻線に磁気飽和が発生した場合における、試験装置による巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【図12】巻線に磁気飽和が発生した場合における、試験装置による巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【図13】巻線に磁気飽和が発生した場合における、試験装置による巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【図14】試験装置によって算出された巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を別形式で表した波形の一例を示す図である。
【図15】試験装置によって算出された巻線の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を別形式で表した波形の一例を示す図である。
【図16】試験装置の表示画面の一例を示す図である。
【図17】試験装置を用いた巻線の解析方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
【0011】
〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る試験装置（１）は、試験対象の巻線（１１）の一方の端子が接続される第１外部端子（Ｔ１）と、前記巻線の他方の端子が接続される第２外部端子（Ｔ２）と、一端が前記第２外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタ（Ｃｓ）と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に接続されたスイッチ（ＳＷ）と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗（Ｒｓ）と、試験開始の指示に応じて前記スイッチをオンする指示入力部（３）と、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧（Ｖｃｄ）と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧（Ｖｃｓ）とを測定する測定部（４）と、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価インダクタ（Ｌｄ）、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価キャパシタ（Ｃｄ）、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗（Ｒｄ）によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記測定部によって測定した前記第１電圧および前記第２電圧の測定値に基づいて算出するパラメータ算出部（５）と、前記測定部によって測定された、前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値を含む測定値情報と前記等価キャパシタの値とを記憶する記憶部と、を有し、前記パラメータ算出部は、前記記憶部に記憶されている、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間（Ｔａ）における単位時間毎の前記第１電圧（Ｖｃｄ）の測定値および前記第２電圧（Ｖｃｓ）の測定値と、前記記憶部に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と前記インパルス電圧印加用キャパシタおよび前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出することを特徴とする。
【0012】
〔２〕上記〔１〕に記載の試験装置において、前記等価インダクタの値をＬｄ、前記等価キャパシタの値をＣｄ、前記等価抵抗の値をＲｄ、前記インパルス電圧印加用キャパシタの値をＣｓ、前記電流制限抵抗の値をＲｓ、前記第１電圧をＶｃｄ、前記第２電圧をＶｃｓ、時間をｔとしたとき、前記第１電圧の過渡応答の方程式は、後述する式（９）で表され、前記第２電圧の過渡応答の方程式は、後述する式（１０）で表されてもよい。
【0013】
〔３〕上記〔１〕または〔２〕に記載の試験装置において、前記パラメータ算出部は、前記スイッチがオンした直後の前記第１電圧が上昇している期間のうち前記等価インダクタに流れる電流がゼロであるとみなせる第１期間（Ｔｂ）における、前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とに基づいて、前記等価キャパシタの値を算出し、前記記憶部に記憶してもよい。
【0014】
〔４〕上記〔３〕に記載の試験装置において、前記パラメータ算出部は、単位時間（ｈ）における前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とによって表される、前記単位時間における前記等価キャパシタの電荷の変化量（Ｑｄ）と前記単位時間における前記第１電圧の変化量（Ｖｄ）との関係式に基づいて、前記等価キャパシタの値を算出してもよい。
【0015】
〔５〕上記〔４〕に記載の試験装置において、前記第１期間における時刻ａにおける前記第２電圧の測定値をＶｃｓ｜ｔ＝ａ、前記時刻ａにおける前記第１電圧の測定値をＶｃｄ｜ｔ＝ａ、前記時刻ａよりも前記単位時間ｈだけ進んだ時刻ａ＋ｈにおける前記第２電圧の測定値をＶｃｓ｜ｔ＝ａ＋ｈ、前記時刻ａ＋ｈにおける前記第１電圧の測定値をＶｃｄ｜ｔ＝ａ＋ｈ、前記電流制限抵抗の値をＲｓ、前記等価キャパシタの値をＣｄとしたとき、前記パラメータ算出部は、下記式（８）に基づいて前記単位時間毎の前記等価キャパシタの値を算出してもよい。
【0016】
〔６〕上記〔３〕乃至〔５〕の何れかに記載の試験装置において、前記測定部は、前記単位時間（ｈ）毎に前記第１電圧と前記第２電圧とをサンプリングし、前記パラメータ算出部は、前記測定部によってサンプリングされた前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う２つのサンプリングポイントの前記サンプリングデータを一組とするデータ対毎に、前記等価キャパシタの値を算出してもよい。
【0017】
〔７〕上記〔３〕乃至〔６〕の何れかに記載の試験装置において、前記第１期間（Ｔｂ）は、前記第１電圧が上昇している期間のうち、前記スイッチをオンした直後の所定の期間（Ｔｘ１）と、前記第１電圧が前記第１電圧の最大値に到達する直前の所定の期間（Ｔｘ２）とを除いた期間であってもよい。
【0018】
〔８〕上記〔７〕に記載の試験装置において、前記第１期間（Ｔｂ）は、前記第１電圧の測定値が前記第１電圧の最大値のα（０≦α＜１００）％となる時刻から、前記第１電圧の測定値が前記第１電圧の最大値のβ（α＜β≦１００）％となる時刻までの期間であってもよい。
【0019】
〔９〕上記〔１〕乃至〔８〕の何れかに記載の試験装置において、前記パラメータ算出部によって算出された前記等価キャパシタ、前記等価インダクタ、および前記等価抵抗の少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形データを生成する波形生成部（６）と、前記波形データに基づく波形を表示する表示部（７）と、を更に有していてもよい。
【0020】
〔１０〕上記〔９〕に記載の試験装置において、前記表示部は、前記等価インダクタの値の逆数（１／Ｌｄ）の時間的な変化を示す波形を表示してもよい。
【0021】
〔１１〕上記〔９〕または〔１０〕に記載の試験装置において、前記表示部は、前記等価抵抗の値を前記等価インダクタの値で除算した値（Ｒｄ／Ｌｄ）の時間的な変化を示す波形を表示してもよい。
【0022】
〔１２〕本発明の代表的な実施の形態に係る方法は、試験対象の巻線（１１）の一方の端子が接続される第１外部端子（Ｔ１）と、前記巻線の他方の端子が接続される第２外部端子（Ｔ２）と、一端が前記第２外部端子に接続されたインパルス電圧印加用キャパシタ（Ｃｓ）と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に接続されたスイッチ（ＳＷ）と、前記インパルス電圧印加用キャパシタの他端と前記第１外部端子との間に前記スイッチと直列に接続された電流制限抵抗（Ｒｓ）とを備えた試験装置（１）を用いた試験方法である。当該試験方法は、前記スイッチをオンする第１ステップ（Ｓ４）と、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間の第１電圧（Ｖｃｄ）および前記インパルス電圧印加用キャパシタの両端の第２電圧（Ｖｃｓ）を測定する第２ステップ（Ｓ５）と、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価インダクタ（Ｌｄ）、前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に接続された等価キャパシタ（Ｃｄ）、および前記第１外部端子と前記第２外部端子との間に前記等価インダクタと直列に接続された等価抵抗（Ｒｄ）によって前記巻線を等価的に表したときの、前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗の少なくとも一つの値の時間的な変化を、前記第２ステップにおいて測定した前記第１電圧の測定値と前記第２電圧の測定値とに基づいて算出する第３ステップ（Ｓ７，Ｓ８）と、を含み、前記第３ステップは、前記スイッチがオンしてから前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗に基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の前記第１電圧の測定値および前記第２電圧の測定値と、前記試験装置に記憶されている前記等価キャパシタの値とを用いて、前記所定の期間における、前記巻線の前記等価インダクタ、前記等価キャパシタ、および前記等価抵抗と、前記インパルス電圧印加用キャパシタと、前記電流制限抵抗とによって構成される等価回路における前記第１電圧の過渡応答の方程式および前記第２電圧の過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、前記等価インダクタおよび前記等価抵抗の少なくとも一つの前記単位時間毎の値を算出することを特徴とする。
【0023】
２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。
【0024】
図１は、本発明の実施の形態に係る試験装置１の構成を示す図である。
図１に示す試験装置１は、例えば、電動機および発電機等の回転機や変圧器等の電気機器を構成する巻線（コイル）の特性を測定する装置である。例えば、試験装置１は、試験対象の巻線にインパルス電圧を印加したときの電圧の変化に基づいて、試験対象の巻線に関するパラメータであるインダクタ、キャパシタ、および抵抗の夫々の値を算出するインパルス巻線試験装置である。
図１に示す試験装置１は、例えば、電動機および発電機等の回転機や変圧器等の電気機器を構成する巻線（コイル）の特性を測定する装置である。例えば、試験装置１は、試験対象の巻線にインパルス電圧を印加したときの電圧の変化に基づいて、試験対象の巻線に関するパラメータであるインダクタ、キャパシタ、および抵抗の夫々の値を算出するインパルス巻線試験装置である。
【0025】
図１に示すように、試験装置１は、外部端子Ｔ１，Ｔ２、インパルス電圧発生回路２、指示入力部３、測定部４、パラメータ算出部５、波形生成部６、表示部７、および記憶部８を有する。
【0026】
外部端子Ｔ１，Ｔ２は、試験対象物（ＤＵＴ：Device Under Test）としての巻線１１を接続するための端子である。例えば、外部端子Ｔ１には、巻線１１の一方の端子が接続され、外部端子Ｔ２には、巻線１１の他方の端子が接続される。
【0027】
インパルス電圧発生回路２は、外部端子Ｔ１，Ｔ２間に接続された試験対象の巻線１１に対して所望のインパルス電圧を印加するための回路である。インパルス電圧発生回路２は、例えば、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓ、スイッチＳＷ、電流制限抵抗Ｒｓ、および整流素子Ｄを有する。
【0028】
インパルス電圧印加用キャパシタＣｓは、インパルス電圧Ｅを発生させるための電荷を充電するキャパシタである。インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの一端は、外部端子Ｔ２に接続されている。
【0029】
スイッチＳＷは、インパルス電圧Ｅの出力の可否を切り替えるための素子である。スイッチＳＷは、例えば、パワートランジスタやサイリスタ等の半導体素子によって実現されている。スイッチＳＷは、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの他端と外部端子Ｔ１との間に接続されている。
【0030】
電流制限抵抗Ｒｓは、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓを放電したときに、外部端子Ｔ１から試験対象の巻線１１に流れる電流を制限するための素子である。電流制限抵抗Ｒｓは、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの他端と外部端子Ｔ１との間にスイッチＳＷと直列に接続されている。
【0031】
整流素子Ｄは、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓ側から外部端子Ｔ１側への電流を通過させ、外部端子Ｔ１側からインパルス電圧印加用キャパシタＣｓ側への電流を遮断する素子である。整流素子Ｄは、例えば、ダイオードである。なお、以下の説明において、整流素子Ｄを「逆流防止ダイオードＤ」とも表記する。
【0032】
逆流防止ダイオードＤは、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの他端と外部端子Ｔ１との間にスイッチＳＷおよび電流制限抵抗Ｒｓと直列に接続されている。例えば、逆流防止ダイオードＤのアノード電極が電流制限抵抗Ｒｓの一端に接続され、逆流防止ダイオードＤのカソード電極が外部端子Ｔ１に接続されている。
【0033】
インパルス電圧発生回路２は、指示入力部３からの指示に応じて、インパルス電圧Ｅを、スイッチＳＷを介して電流制限抵抗Ｒｓの一端と外部端子Ｔ２との間に出力する。
例えば、先ず、インパルス電圧発生回路２は、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの電圧がインパルス電圧Ｅとなるように、図示されていない直流電源によってインパルス電圧印加用キャパシタＣｓを充電する。次に、インパルス電圧発生回路２は、指示入力部３からの指示に応じて、スイッチＳＷをオンさせる。これにより、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓに充電されていた電荷が電流制限抵抗Ｒｓおよび逆流防止ダイオードＤを通って放電され、外部端子Ｔ１，Ｔ２間に電圧Ｖｃｄが発生する。
例えば、先ず、インパルス電圧発生回路２は、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの電圧がインパルス電圧Ｅとなるように、図示されていない直流電源によってインパルス電圧印加用キャパシタＣｓを充電する。次に、インパルス電圧発生回路２は、指示入力部３からの指示に応じて、スイッチＳＷをオンさせる。これにより、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓに充電されていた電荷が電流制限抵抗Ｒｓおよび逆流防止ダイオードＤを通って放電され、外部端子Ｔ１，Ｔ２間に電圧Ｖｃｄが発生する。
【0034】
指示入力部３は、試験装置１に対する指示を受け付ける機能部である。指示入力部３は、例えば、ユーザによる試験装置１への操作を受け付ける操作ボタン、タッチパネル等の入力インターフェース装置と、ＣＰＵによるプログラム処理とによって実現されている。指示入力部３は、ユーザによってインパルス電圧Ｅの値や後述する測定部４のサンプリング周波数等の試験条件が入力された場合に、それらの入力値を記憶部８に記憶することにより、試験装置１に試験条件を設定する。また、指示入力部３は、ユーザによる試験開始の指示の入力に応じて、インパルス電圧発生回路２のスイッチＳＷをオンする。
【0035】
測定部４は、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続された巻線１１に電圧を印加したときの電圧等の物理量を測定する機能部である。具体的に、測定部４は、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間の電圧Ｖｃｄ（第１電圧）と、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの両端の電圧Ｖｃｓ（第２電圧）とを測定する。例えば、測定部４は、スイッチＳＷと電流制限抵抗Ｒｓとが接続されるノードと外部端子Ｔ２との間の電圧を、電圧Ｖｃｓとして測定する。
【0036】
例えば、測定部４は、公知の電圧検出回路および電流検出回路と、電圧検出回路および電流検出回路によって検出された電圧および電流を所定のサンプリング周期でサンプリングし、デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含む。
【0037】
測定部４は、電圧Ｖｃｄの測定値および電圧Ｖｃｓの測定値を含む測定値情報８１を記憶部８に記憶する。例えば、測定部４は、電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓを所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの測定値（サンプリングデータ）の時系列データを取得し、測定値情報８１として記憶部８に記憶する。
【0038】
なお、測定部４による電圧Ｖｃｓの測定方法は、スイッチＳＷと電流制限抵抗Ｒｓが接続されるノードと外部端子Ｔ２との間の電圧を電圧検出回路によって直接測定する方法に限定されない。例えば、測定部４は、外部端子Ｔ１に流れる電流、すなわち電流制限抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉｒｓを電流検出回路によって検出し、電流Ｉｒｓの測定値と電圧Ｖｃｄの測定値に基づいて、電圧Ｖｃｓの測定値を算出してもよい（Ｖｃｓ＝Ｖｃｄ＋Ｒｓ×Ｉｒｓ）。あるいは、測定部４は、電流制限抵抗Ｒｓの両端の電圧Ｖｒｓを電圧検出回路によって測定し、電圧Ｖｒｓの測定値と電圧Ｖｃｄの測定値とに基づいて、電圧Ｖｃｓの測定値を算出してもよい（Ｖｃｓ＝Ｖｃｄ＋Ｖｒｓ）。
【0039】
パラメータ算出部５は、試験対象の巻線１１に関するパラメータとしての等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄの夫々の値を算出する機能部である。波形生成部６は、試験対象の巻線１１に関する電圧および電流等の特性を示す各種波形のデータを生成するための機能部である。なお、パラメータ算出部５および波形生成部６の詳細な機能については後述する。
【0040】
記憶部８は、試験装置１がインパルス巻線試験装置として機能するためのプログラムや各種パラメータ、試験対象の巻線１１の試験結果等を記憶するための機能部である。
【0041】
ここで、パラメータ算出部５、波形生成部６、および記憶部８は、例えば、プログラム処理装置によって実現されている。プログラム処理装置は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の各種記憶装置と、カウンタ（タイマ）、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、クロック発生回路、および入出力Ｉ／Ｆ回路等の周辺回路とがバスや専用線を介して互いに接続された構成を有するマイクロコントローラである。例えば、プログラム処理装置において、ＣＰＵがメモリに記憶されているプログラムに従って各種演算処理を実行し、その演算結果をＲＡＭ等の記憶装置に記憶するとともに、カウンタや入出力インターフェース回路等の周辺回路を制御することによって、上述したパラメータ算出部５、波形生成部６、および記憶部８が実現される。
【0042】
表示部７は、試験条件を設定するための情報や試験結果の情報等を表示する機能部である。表示部７は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置によって実現されている。
【0043】
上述したように、試験装置１は、試験対象の巻線１１の特性の解析として、巻線１１に関するパラメータを算出する。具体的には、試験装置１は、外部端子Ｔ１，Ｔ２に間に接続された巻線１１にインパルス電圧Ｅを印加したときの外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧Ｖｃｄおよびインパルス電圧印加用キャパシタＣｓの両端の電圧Ｖｃｓの過渡応答特性に基づいて、巻線１１に関するパラメータである等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄの夫々の値を算出する。
【0044】
図２は、試験装置１に試験対象の巻線１１を接続したときの等価回路を示す図である。
図３は、試験装置１に巻線１１が接続された状態において外部端子Ｔ１，Ｔ２間にインパルス電圧を印加したときの巻線１１の両端の電圧Ｖｃｄの特性の一例を示す図である。
図３は、試験装置１に巻線１１が接続された状態において外部端子Ｔ１，Ｔ２間にインパルス電圧を印加したときの巻線１１の両端の電圧Ｖｃｄの特性の一例を示す図である。
【0045】
図３において、横軸は時間〔μｓ〕を表し、縦軸は電圧〔Ｖ〕を表している。参照符号１１０に示す波形は、インパルス電圧Ｅが１０００Ｖになるようにインパルス電圧印加用キャパシタＣｓを充電し、スイッチＳＷをオンした後の電圧Ｖｃｄの時間的な変化を示している。
【0046】
図２に示すように、巻線１１は、等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄによって等価的に表される。具体的には、外部端子Ｔ１，Ｔ２から巻線１１側を見たときの回路は、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続された等価インダクタＬｄと、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続された等価キャパシタＣｄと、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に等価インダクタＬｄと直列に接続された等価抵抗Ｒｄとによって等価的に表される。
【0047】
図３に示すように、インパルス電圧発生回路２のスイッチＳＷがオンしたとき、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの電荷が電流制限抵抗Ｒｓおよび逆流防止ダイオードＤを通って移動し、巻線１１の等価キャパシタＣｄが充電される。
【0048】
時刻ｔ＝０ｓにおいてスイッチＳＷをオンした場合、スイッチＳＷがオンした直後においては、等価インダクタＬｄの性質から、電流は巻線１１の等価インダクタＬｄに流れず、等価キャパシタＣｄに流れ込む。そのため、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧Ｖｃｄは、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの充電電圧（インパルス電圧Ｅ）である１０００Ｖ程度まで上昇する。ただし、電圧Ｖｃｄの上昇する程度は、巻線１１の特性により変化する。
【0049】
その後、等価抵抗Ｒｄを経由して等価インダクタＬｄに電流が流れ始め、電圧Ｖｃｄが低下する。電圧Ｖｃｄが－１０００Ｖ程度まで低下したとき、逆流防止ダイオードＤによりインパルス電圧発生回路２と巻線１１側の回路とが電気的に分離する。これにより、図３の時刻ｔ＝１０μｓ付近において、巻線１１の等価インダクタＬｄ，等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄの共振が始まり、電圧Ｖｃｄが減衰振動する。その後、電圧Ｖｃｄは、最終的に０Ｖになる。ただし、電圧Ｖｃｄの低下する程度とその時刻は、巻線１１の特性により大幅に変化する。
【0050】
本実施の形態１に係る試験装置１は、図３に示すように、スイッチＳＷがオンしてから巻線側の等価インダクタＬｄ，等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄによる共振が開始されるまでの所定の期間Ｔａを解析期間とし、解析期間Ｔａにおける電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの測定値と、解析期間Ｔａにおける等価回路に基づく電圧ＶｃｄおよびＶｃｓの過渡応答の方程式とに基づいて、等価インダクタＬｄ，等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄの少なくとも一つの値の時間的な変化を算出する。
【0051】
従来のインパルス巻線試験機（測定装置）は、巻線１１の等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄによる共振時の電圧Ｖｃｄの方程式および測定値を用いるので、ＬＣ値およびＲＣ値等の各パラメータの乗算値しか算出することができない。これに対し、本実施の形態に係る試験装置１は、共振が始まる前の等価回路における電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの過渡応答の方程式に基づいた演算を行う。これにより、後述するように、等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄのそれぞれの値の時間的な変化を個別に算出することができる上に、より短時間に解析を完了することが可能となる。
以下、試験装置１による巻線１１に関する各パラメータの具体的な算出方法について説明する。
以下、試験装置１による巻線１１に関する各パラメータの具体的な算出方法について説明する。
【0052】
（１）等価キャパシタＣｄの算出方法
先ず、巻線１１の等価キャパシタＣｄの算出方法について説明する。
本実施の形態に係る試験装置１は、スイッチＳＷをオンした直後の電圧Ｖｃｄが上昇している期間のうち、等価インダクタＬｄに流れる電流が無視できる期間の電圧Ｖｃｄの測定値に基づいて、単位時間毎の等価キャパシタＣｄの値を算出し、解析結果情報８３として記憶部８に記憶する。
先ず、巻線１１の等価キャパシタＣｄの算出方法について説明する。
本実施の形態に係る試験装置１は、スイッチＳＷをオンした直後の電圧Ｖｃｄが上昇している期間のうち、等価インダクタＬｄに流れる電流が無視できる期間の電圧Ｖｃｄの測定値に基づいて、単位時間毎の等価キャパシタＣｄの値を算出し、解析結果情報８３として記憶部８に記憶する。
【0053】
【0054】
上述したように、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓを充電した状態でスイッチＳＷをオンした場合、スイッチＳＷがオンした直後においては、電圧Ｖｃｄは、図４の参照符号１１０Ａのように０Ｖから最大値Ｖｍａｘ（例えば、９８０Ｖ）まで上昇する。
【0055】
ここで、インパルス電圧発生回路２の電流制限抵抗Ｒｓを通って外部端子Ｔ１に流れる電流をＩｒｓ、巻線１１の等価キャパシタＣｄに流れる電流をＩｃｄ、巻線１１の等価抵抗Ｒｄを通って等価インダクタＬｄに流れる電流をＩｌｄとしたとき、Ｉｒｓ＝Ｉｃｄ＋Ｉｌｄとなる。
【0056】
上述したように、スイッチＳＷをオンした直後においては、巻線１１の等価インダクタＬｄ側に電流が流れないので、Ｉｌｄ＝０とみなすことができる。Ｉｌｄ＝０とみなした場合、等価キャパシタＣｄに流れる電流Ｉｃｄが電流制限抵抗Ｒｓから外部端子Ｔ１に流れる電流Ｉｒｓと等しいと考えることができ、図２に示した等価回路において等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄを無視することができる。
【0057】
そこで、パラメータ算出部５は、スイッチＳＷがオンした直後の電圧Ｖｃｄが上昇している期間のうち等価インダクタＬｄに流れる電流Ｉｌｄがゼロであるとみなせる解析期間Ｔｂにおける、電圧Ｖｃｄの測定値と電圧Ｖｃｓの測定値とに基づいて、等価キャパシタＣｄの値を算出する。
【0058】
ここで、等価キャパシタＣｄのための解析期間Ｔｂは、図４に示すように、電圧Ｖｃｄが上昇している期間のうち、スイッチＳＷをオンした直後の所定の期間Ｔｘ１と、電圧Ｖｃｄが電圧Ｖｃｄの最大値Ｖｍａｘに到達する直前の所定の期間Ｔｘ２とを除いた期間とすることが好ましい。
【0059】
例えば、解析期間Ｔｂは、電圧Ｖｃｄの測定値が電圧Ｖｃｄの最大値Ｖｍａｘのα（０≦α＜１００）％となる時刻ｔαから、電圧Ｖｃｄの測定値が電圧の最大値Ｖｍａｘのβ（α＜β≦１００）％となる時刻ｔβまでの期間である。ここで、例えば、α＝２５％であり、β＝７５％である。
【0060】
期間Ｔｘ１は、スイッチＳＷがオンしたか否かが明確でない期間が含まれている上に、スイッチＳＷをオンした直後に、寄生容量や寄生インダクタンスに起因するリンギングや図示されない制御回路の影響に起因する波形の歪が発生する可能性の高い期間である。また、期間Ｔｘ２は、巻線１１の等価インダクタＬｄに電流が徐々に流れ始めることにより、Ｉｌｄ＝０とした前提条件を満たさなくなる上に、期間Ｔｘ１と同様に寄生容量や寄生インダクタンスに起因するリンギングが発生する可能性が高い期間である。
【0061】
したがって、このような期間Ｔｘ１，Ｔｘ２を除外した期間Ｔｂを等価キャパシタＣｄの解析期間とすることにより、上述したリンギング等が等価キャパシタＣｄの解析結果に与える影響を低減できる。
【0062】
以下、等価キャパシタＣｄの算出方法について詳述する。
解析期間Ｔｂの時刻ｔ＝ａにおける電圧ＶｃｓをＶｃｓ｜ｔ＝ａ，時刻ｔ＝ａにおける電圧ＶｃｄをＶｃｄ｜ｔ＝ａとした場合、Ｉｒｓ＝Ｉｃｄより、時刻ｔ＝ａにおける電流Ｉｃｄは、下記式（１）によって表される。
解析期間Ｔｂの時刻ｔ＝ａにおける電圧ＶｃｓをＶｃｓ｜ｔ＝ａ，時刻ｔ＝ａにおける電圧ＶｃｄをＶｃｄ｜ｔ＝ａとした場合、Ｉｒｓ＝Ｉｃｄより、時刻ｔ＝ａにおける電流Ｉｃｄは、下記式（１）によって表される。
【0063】
【数1】
【0064】
解析期間Ｔｂの時刻ｔ＝ａ＋ｈ（ｈは単位時間）での電圧ＶｃｓをＶｃｓ｜ｔ＝ａ＋ｈ，時刻ｔ＝ａ＋ｈにおける電圧ＶｃｄをＶｃｄ｜ｔ＝ａ＋ｈとした場合、Ｉｒｓ＝Ｉｃｄより、時刻ｔ＝ａ＋ｈにおける電流Ｉｃｄは、下記式（2）によって表される。
【0065】
ここで、単位時間ｈは、例えば、上述した測定部４を構成するＡ／Ｄ変換回路のサンプリング周期に相当する時間である。
【0066】
【数2】
【0067】
ここで、時刻ｔ＝ａから時刻ｔ＝ａ＋ｈまでの期間における電流Ｉｃｄの平均値Ｉａｖｅは、下記式（３）によって表される。
【0068】
【数3】
【0069】
時刻ｔ＝ａから時刻ｔ＝ａ＋ｈまでの期間に巻線１１の等価キャパシタＣｄに流れ込んだ電流による電荷の変化量Ｑｄは、電流Ｉｃｄの平均値Ｉａｖｅを用いて下記式（４）によって表される。
【0070】
【数4】
【0071】
また、時刻ｔ＝ａから時刻ｔ＝ａ＋ｈまでの期間における等価キャパシタＣｄの両端の電圧の変化量Ｖｄは、下記式（５）によって表される。
【0072】
【数5】
【0073】
また、等価キャパシタＣｄにおける電圧の変化量Ｖｄと電荷量の変化量Ｑｄとの関係は、下記式（６）によって表される。
【0074】
【数6】
【0075】
ここで、上記式（６）に式（４），（５）を代入すると、下記式（７）が得られる。
【0076】
【数7】
【0077】
上記式（６），式（７）から理解されるように、等価キャパシタＣｄの値は、単位時間ｈにおける等価キャパシタＣｄの電荷の変化量と等価キャパシタＣｄの電圧Ｖｃｄの変化量とによって表される。
【0078】
ここで、上記式（７）に上記式（１）乃至（３）を代入してＣｄについて解くと、等価キャパシタＣｄは、下記式（８）によって表すことができる。
【0079】
【数8】
【0080】
上記式（８）から理解されるように、等価キャパシタＣｄは、解析期間Ｔｂにおける２つのサンプリングポイント（時刻）の電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓと電流制限抵抗Ｒｓとによって表すことができる。
【0081】
そこで、パラメータ算出部５は、単位時間ｈにおける電圧Ｖｃｄの測定値と電圧Ｖｃｓの測定値とによって表される、単位時間ｈにおける等価キャパシタＣｄの電荷の変化量Ｑｄと電圧Ｖｃｄの変化量Ｖｄとの関係式（上記式（８））に基づいて、単位時間毎の等価キャパシタＣｄの値を算出する。
【0082】
具体的には、パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｂの時刻ｔ＝ａにおける電圧Ｖｃｓの測定値Ｖｃｓ｜ｔ＝ａおよびＶｃｄの測定値Ｖｃｄ｜ｔ＝ａと、解析期間Ｔｂの時刻ｔ＝ａ＋ｈでの電圧Ｖｃｓの測定値Ｖｃｓ｜ｔ＝ａ＋ｈおよびＶｃｄの測定値Ｖｃｄ｜ｔ＝ａ＋ｈと、既知である電流制限抵抗Ｒｓの値とを上記式（８）に代入することにより、等価キャパシタＣｄの値を算出する。
【0083】
パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｂにおける電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの複数のサンプリングデータを用いて、等価キャパシタＣｄの値を複数算出する。具体的には、パラメータ算出部５は、測定部４によってサンプリングされた電圧Ｖｃｄの測定値および電圧Ｖｃｓの測定値を含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う２つのサンプリングポイントのサンプリングデータを一組とするデータ対毎に、等価キャパシタＣｄの値を算出する。
【0084】
例えば、図４に示した時刻ｔαから時刻ｔβまでの解析期間Ｔｂにおいて、測定部４が単位時間ｈ毎に電圧Ｖｃｓ，Ｖｃｄをサンプリングし、２１組のサンプリングデータを取得したとする。この場合、パラメータ算出部５は、互いに隣り合う２つのサンプリングポイントのサンプリングデータを一組とした合計２０組のデータ対を上記式（８）にそれぞれ代入することにより、２０組の等価キャパシタＣｄの値を算出する。
これによれば、解析期間Ｔｂにおける等価キャパシタＣｄの時間的な変化を知ることができる。
これによれば、解析期間Ｔｂにおける等価キャパシタＣｄの時間的な変化を知ることができる。
【0085】
パラメータ算出部５は、上述したデータ対毎に算出した複数（上記例の場合２０個）の等価キャパシタＣｄの値の平均値または中央値を算出することにより、一つの等価キャパシタＣｄの値（固定値）を算出してもよい。ここで、等価キャパシタＣｄの平均値の算出方法は、特に限定されず、例えば、算術平均やトリム平均等の種々の手法を採用することができる。
【0086】
パラメータ算出部５は、上述の手法により算出した等価キャパシタＣｄの時系列データおよび等価キャパシタＣｄの平均値等を解析結果情報８３として記憶部８に記憶する。
【0087】
【0088】
図５乃至図７には、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓが１００Ｖになるように充電した後にスイッチＳＷをオンして試験対象の巻線１１に電圧を印加したときの、電圧Ｖｃｄの波形１２０、電流Ｉｃｄの波形１２１、および等価キャパシタＣｄの値の波形１２２がそれぞれ示されている。
【0089】
時刻ｔ＝０においてスイッチＳＷをオンした後の、巻線１１の等価インダクタＬｄに流れる電流Ｉｌｄ＝０とみなすことができる解析期間Ｔｂにおいて、図５に示すように、等価キャパシタＣｄの電圧Ｖｃｄは直線的に上昇する一方で、図６に示すように、等価キャパシタＣｄに流れる電流Ｉｃｄは振動しながら減少していく。このとき、図７に示すように、解析期間Ｔｂにおける等価キャパシタＣｄの値は、変動しつつも他の期間に比べて安定した値となる。
【0090】
（２）等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの算出方法
次に、巻線１１の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの算出方法について説明する。
次に、巻線１１の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの算出方法について説明する。
【0091】
パラメータ算出部５は、記憶部８に記憶されている、スイッチＳＷがオンしてから巻線１１の等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄに基づく共振が開始されるまでの間の所定の期間における単位時間毎の電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値（測定値情報８１）と、記憶部８に記憶されている等価キャパシタＣｄの値（解析結果情報８３）とを用いて、上記所定の期間における、巻線１１の等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄと、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓと、電流制限抵抗Ｒｓとによって構成される等価回路に基づく電圧Ｖｃｄの過渡応答の方程式および電圧Ｖｃｓの過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの少なくとも一つの単位時間毎の値を算出する。
【0092】
パラメータ算出部５は、上記所定の期間、すなわち等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析期間として、スイッチＳＷがオンしてから巻線１１の等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄに基づく共振が開始されるまでの期間Ｔａを解析期間とする（図３参照）。
【0093】
より好ましくは、パラメータ算出部５は、スイッチＳＷをオンしてから電圧Ｖｃｄが最大値Ｖｍａｘとなった後の所定の時刻から、電圧Ｖｃｄが最小値となる前の所定の時刻までの期間を解析期間とする。例えば、図３に示すように、電圧Ｖｃｄが正のピーク値の９０％となる時刻ｔ１から、電圧Ｖｃｄが負のピーク値の９０％となる時刻ｔ２までの期間Ｔｃを、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析のための期間とする。
【0094】
時刻ｔ１までの期間を解析期間から除外することにより、スイッチＳＷをオンした直後の電圧Ｖｃｄが立ち上がる期間が除外されるので、寄生容量や寄生インダクタンスによる電圧Ｖｃｄのリンギング等が等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果に与える影響を低減できる。また、時刻ｔ２から整流素子Ｄが電流を遮断する時点までの期間を解析期間から除外することによっても同様に、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果に与える影響を低減できる。
【0095】
パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｃにおける電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値を用いて、電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値の時間的な変化を算出する。以下、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの算出方法について詳述する。
【0096】
図２の等価回路においてスイッチＳＷをオンしてからの経過時間をｔとしたとき、解析期間Ｔｃにおける電圧Ｖｃｄの過渡応答の方程式は、下記式（９）によって表される。また、解析期間Ｔｃにおける電圧Ｖｃｓの過渡応答の方程式は、下記式（１０）によって表される。
【0097】
【数9】
【0098】
【数10】
【0099】
上記式（９）および上記式（１０）から、下記式（１１）および下記式（１２）を導出することができる。下記式（１１）は、上記式（９）を、Ｌｄを含む項と、Ｒｄを含む項と、それ以外の項とにまとめた式である。また、下記式（１２）は、上記式（１０）から上記式（９）を減算した式を、Ｌｄを含む項と、Ｒｄを含む項と、それ以外の項とにまとめた式である。
【0100】
【数11】
【0101】
【数12】
【0102】
ここで、下記式（１３）乃至（１８）に示すように、上記式（１１）および上記式（１２）の各項の一部をａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆにそれぞれ置き換えた場合、上記式（１１）および上記式（１２）は、下記式（１９）および式（２０）によってそれぞれ表すことができる。
【0103】
【数13】
【0104】
【数14】
【0105】
【数15】
【0106】
【数16】
【0107】
【数17】
【0108】
【数18】
【0109】
【数19】
【0110】
【数20】
【0111】
ここで、上記式（１９）および上記式（２０）をＬｄおよびＲｄについてそれぞれ解くと、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄは、下記式（２１）および下記式（２２）によってそれぞれ表すことができる。
【0112】
【数21】
【0113】
【数22】
【0114】
上記式（２１），（２２）から理解されるように、上記ａ～ｆの値は電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの波形の任意の時刻（サンプリングポイント）において求めることができるので、電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの波形の任意の時刻（サンプリングポイント）における等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値をそれぞれ算出することが可能となる。具体的には、パラメータ算出部５は、以下の手法により等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を算出する。
【0115】
パラメータ算出部５は、電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値と上記式（１３）乃至（１８）とに基づいてａ～ｆを算出し、算出したａ～ｆと式（２１），（２２）に基づいて、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を算出する。
例えば、先ず、パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｃを決定する。例えば、図３に示すように、パラメータ算出部５は、電圧Ｖｃｄが正のピーク値（最大値Ｖｍａｘ）の９０％となるサンプリングポイント（時刻）ｔ１と、電圧Ｖｃｄが負のピーク値（最小値Ｖｍｉｎ）の９０％となるサンプリングポイント（時刻）ｔ２とをそれぞれ検出する。パラメータ算出部５は、サンプリングポイントｔ１とサンプリングポイントｔ２との間の期間を解析期間Ｔｃとするともに、スイッチＳＷをオンした時刻をｔ＝０とする。
例えば、先ず、パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｃを決定する。例えば、図３に示すように、パラメータ算出部５は、電圧Ｖｃｄが正のピーク値（最大値Ｖｍａｘ）の９０％となるサンプリングポイント（時刻）ｔ１と、電圧Ｖｃｄが負のピーク値（最小値Ｖｍｉｎ）の９０％となるサンプリングポイント（時刻）ｔ２とをそれぞれ検出する。パラメータ算出部５は、サンプリングポイントｔ１とサンプリングポイントｔ２との間の期間を解析期間Ｔｃとするともに、スイッチＳＷをオンした時刻をｔ＝０とする。
【0116】
次に、パラメータ算出部５は、例えば、解析期間Ｔｃにおける電圧Ｖｃｄの測定値の時系列データと電圧Ｖｃｓの測定値の時系列データに対して公知の平滑化処理を行う。例えば、パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｃにおける電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値の時系列データの移動平均をそれぞれ算出することにより、平滑化した電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値を得る。
【0117】
次に、パラメータ算出部５は、平滑化した電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値を用いて、
を夫々算出する。例えば、パラメータ算出部５は、隣り合う２つのサンプリングポイントのＶｃｄ，Ｖｃｓの測定値を用いて、Ｖｃｓを時間ｔによって一階微分した値、Ｖｃｓを時間ｔによって二階微分した値、Ｖｃｓを時間ｔによって三階微分した値、Ｖｃｄを時間ｔによって一階微分した値、Ｖｃｄを時間ｔによって二階微分した値、およびＶｃｄを時間ｔによって三階微分した値をそれぞれ算出する。
【0118】
ここで、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓおよび電流制限抵抗Ｒｓの値はそれぞれ既知である。また、巻線１１の等価キャパシタＣｄの値は、上述した手法により推定され、記憶部８に記憶されている。
【0119】
パラメータ算出部５は、記憶部８に記憶されている、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓ、電流制限抵抗Ｒｓの値、および等価キャパシタＣｄの値と、算出した
とを、上記式（１３）乃至（１８）に代入することにより、任意の時刻（サンプリングポイント）におけるａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆをそれぞれ算出する。
【0120】
次に、パラメータ算出部５は、上記式（２１），（２２）に、算出したａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの値を代入することにより、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値をそれぞれ算出する。
【0121】
パラメータ算出部５は、上述の計算を、解析期間Ｔｃにおけるサンプリングポイント（単位時間）毎に行うことにより、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を単位五時間（サンプリングポイント）毎に算出する。パラメータ算出部５は、算出した単位時間毎の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を解析結果情報８３として記憶部８に記憶する。
これにより、解析期間Ｔｃにおける等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの時間的な変化を算出することができる。
これにより、解析期間Ｔｃにおける等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの時間的な変化を算出することができる。
【0122】
ここで、等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄを算出するために必要な情報は、予め記憶部８に記憶しておけばよい。例えば、上記式（８）、上記式（１３）乃至（１８）、上記式（２１）、および上記式（２２）の情報と、電流制限抵抗Ｒｓの値と、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの値とを数式情報８２として予め記憶部８に記憶しておけばよい。また、試験開始時にユーザによって設定されたインパルス電圧Ｅの値も数式情報８２として記憶部８に合わせて記憶しておく。
【0123】
パラメータ算出部５は、記憶部８に記憶されている数式情報８２および測定値情報８１を読み出して上述の計算を行うことにより、巻線１１の等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄの夫々の値を算出することができる。
【0124】
図８乃至図１０は、巻線１１に磁気飽和が発生していない場合における、試験装置１による巻線１１の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
図１１乃至図１３は、巻線１１に磁気飽和が発生した場合における、試験装置１による巻線１１の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
図１１乃至図１３は、巻線１１に磁気飽和が発生した場合における、試験装置１による巻線１１の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの解析結果の一例を示す図である。
【0125】
図８乃至図１０には、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓが１００Ｖになるように充電した後に、時刻ｔ＝０においてスイッチＳＷをオンして試験対象の巻線１１に電圧を印加することにより、巻線１１に磁気飽和が発生しなかった場合の電圧Ｖｃｄの波形２１０、等価インダクタＬｄの波形２１１、および等価抵抗Ｒｄの波形２１２がそれぞれ示されている。
【0126】
また、図１１乃至図１３には、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓが３００Ｖになるように充電した後に、時刻ｔ＝０においてスイッチＳＷをオンして試験対象の巻線１１に電圧を印加することにより、巻線１１に磁気飽和が発生した場合の電圧Ｖｃｄの波形２２０、等価インダクタＬｄの波形２２１、および等価抵抗Ｒｄの波形２２２がそれぞれ示されている。
【0127】
図８乃至図１３において、横軸は、測定部４による単位時間ｈ毎のサンプリング数（サンプリングポイント）、すなわち経過時間を表している。図８および図１１において、縦軸は電圧〔Ｖ〕を表している。図９および図１２において、縦軸はインダクタンス〔Ｈ〕を表している。図１０および図１３において、縦軸はレジスタンス〔Ω〕を表している。
【0128】
巻線１１に磁気飽和が発生していない場合、図９に示すように、等価インダクタＬｄの値は、約１ｍＨとなり、安定している。また、図１０に示すように、等価抵抗Ｒｄの値は、ばらついているが、平均すると約４３Ωとなる。なお、等価抵抗Ｒｄのばらつきを更に抑えるために、上述したように電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値の時系列データに対して移動平均処理を行うのではなく、他の既知の平滑化処理を行ってもよい。
【0129】
巻線１１に磁気飽和が発生した場合、図１２および図１３に示すように、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値は、磁気飽和が発生していない場合に比べて大きく変動し、一部のサンプリングポイントにおいて発散する。巻線１１に磁気飽和が発生した場合の等価インダクタＬｄの平均値は、磁気飽和が発生していない場合に比べて約十分の一となり、等価抵抗Ｒｄの平均値は２０～３０Ωとなる。
【0130】
上述したように、磁気飽和が発生した場合には、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値が一部のサンプリングポイントにおいて発散する場合がある。そこで、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの波形を別の形式で表してもよい。
【0131】
【0132】
図１４には、等価インダクタＬｄの値の逆数である“１／Ｌｄ”の時間的な変化を示す波形２３０が示されている。図１５には、等価抵抗Ｒｄの値を等価インダクタＬｄの値で除算した値“Ｒｄ／Ｌｄ”の時間的な変化を示す波形２３１が示されている。図１４において、横軸は、測定部４による単位時間ｈ毎のサンプリングポイント（経過時間）を表し、縦軸は１／Ｌｄ〔１／Ｈ〕を表している。図１５において、横軸は、測定部４による単位時間ｈ毎のサンプリングポイント（経過時間）を表し、縦軸はＲｄ／Ｌｄ〔Ω／Ｈ〕を表している。
【0133】
図１４および図１５に示すように、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄを別形式の波形によって表すことにより、磁気飽和が発生した場合であっても波形が発散しないので、ユーザによる巻線１１の特性の解析が容易となる。
【0134】
試験装置１は、上述した検査対象の巻線１１に関する等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄの値を個別に算出する機能に加えて、算出した等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄの時間的な変化を示す波形を表示する波形表示機能を有している。以下、波形表示機能について詳細に説明する。
【0135】
図１に示す試験装置１において、波形生成部６は、パラメータ算出部５によって算出された等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄの少なくとも１つの値の時間的な変化を示す波形データ８４を生成する。例えば、波形生成部６は、記憶部８に記憶されている解析結果情報８３および測定値情報８１に基づいて、例えば、Ｖｃｄ，Ｉｃｄ，Ｃｄ，Ｌｄ，およびＲｄの時間的な変化を示す波形データ８４を生成し、記憶部８に記憶する。
【0136】
表示部７は、波形生成部６によって生成された波形データ８４に基づく波形を画面に表示する。
【0137】
図１６は、試験装置１の表示画面の一例を示す図である。
図１６に示すように、試験装置１は、表示部７としての機能を実現するための一手段としてディスプレイ７０を備えている。試験装置１は、ディスプレイ７０の画面上に、試験条件を設定するための情報や試験結果の情報等を表示する。例えば、ディスプレイ７０は、タッチパネルを搭載しており、ディスプレイ７０によって指示入力部３の一部の機能が実現されている。例えば、ユーザは、ディスプレイ７０の画面に触れることにより、試験条件等を設定することが可能となっている。
図１６に示すように、試験装置１は、表示部７としての機能を実現するための一手段としてディスプレイ７０を備えている。試験装置１は、ディスプレイ７０の画面上に、試験条件を設定するための情報や試験結果の情報等を表示する。例えば、ディスプレイ７０は、タッチパネルを搭載しており、ディスプレイ７０によって指示入力部３の一部の機能が実現されている。例えば、ユーザは、ディスプレイ７０の画面に触れることにより、試験条件等を設定することが可能となっている。
【0138】
また、試験装置１は、指示入力部３の一部の機能を実現するための手段として、各種の物理ボタンを有していてもよい。例えば、図１６に示すように、試験装置１は、試験装置１を起動させるための電源ボタン３０、試験を開始するための開始ボタン３１、試験を停止するための停止ボタン３２等を有していてもよい。
【0139】
例えば、ユーザが指示入力部３を操作することによって特定の物理量の波形の表示を指示した場合、表示部７は、ユーザによって指定された物理量の波形データ８４を記憶部８から読み出して、ディスプレイ７０に表示する。例えば、前述の図５乃至図１５に示した波形１２０～１２２、２１０～２１２、２２０～２２２、２３０、および２３１の少なくとも一つをディスプレイ７０に表示する。なお、図１６には、電圧Ｖｃｄの波形３００がディスプレイ７０に表示された場合が示されている。
【0140】
表示部７は、複数の波形を同時に表示してもよい。例えば、等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄの波形を、ディスプレイ７０の画面の上下方向または左右方向に並べて表示してもよい。
【0141】
また、表示部７は、上述したように、ユーザによる指示入力部３の操作に応じて測定波形をディスプレイ７０に表示してもよいし、試験対象の巻線１１のパラメータ（Ｌｄ，Ｃｄ，Ｒｄ）の算出後、ユーザからの指示の有無に関わらず、測定波形をディスプレイ７０に表示してもよい。
【0142】
次に、試験装置１を用いた試験対象の巻線１１の解析方法の流れを説明する。
【0143】
図１７は、本実施の形態に係る試験装置１を用いた巻線１１の解析方法の流れを示すフローチャートである。
【0144】
例えば、ユーザが電源ボタン３０を操作して試験装置１を起動した後、ユーザが指示入力部３としてのディスプレイ７０をタッチ操作することにより、試験条件等を試験装置１に設定する（ステップＳ１）。例えば、ユーザが、インパルス電圧Ｅの値や、電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓを測定するためのサンプリング周期（サンプリング周波数）等を試験装置１に設定する。
【0145】
なお、試験装置１の起動後の初期状態において、インパルス電圧発生回路２のスイッチＳＷはオフ状態である。
【0146】
次に、ユーザが、試験対象の巻線１１を試験装置１の外部端子Ｔ１，Ｔ２間に接続する（ステップＳ２）。なお、巻線１１の試験装置１への接続は、ステップＳ１の前に行われていてもよい。
【0147】
次に、試験装置１が、ユーザによって試験の実行指示が入力されたか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、ユーザによって開始ボタン３１が操作されていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、試験装置１は、開始ボタン３１が操作されるまで待機する。
【0148】
開始ボタン３１が操作された場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、試験装置１は、インパルス電圧Ｅを、スイッチＳＷを介して電流制限抵抗Ｒｓの一端と外部端子Ｔ２との間に出力する（ステップＳ４）。具体的には、指示入力部３からの指示に応じて、インパルス電圧発生回路２が、インパルス電圧印加用キャパシタの電圧がステップＳ１で設定されたインパルス電圧Ｅとなるように、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓを図示されない直流電源によって充電する。次に、インパルス電圧発生回路２がスイッチＳＷをオンする。これにより、外部端子Ｔ１，Ｔ２間に電圧が印加される。
【0149】
また、試験装置１は、例えばステップＳ４と同時に、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧Ｖｃｄおよびインパルス電圧印加用キャパシタＣｓの電圧Ｖｃｓの測定を開始する（ステップＳ５）。具体的には、上述したように、測定部４が、外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧Ｖｃｄおよびインパルス電圧印加用キャパシタＣｓの両端の電圧ＶｃｓをステップＳ１で設定されたサンプリング周期に基づいて測定し、電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値の時系列データを記憶部８に測定値情報８１として記憶する。
【0150】
なお、上述したように、測定部４は、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの電圧Ｖｃｓを測定することに代えて、電流制限抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉｒｓまたは電流制限抵抗Ｒｓの電圧Ｖｒｓを測定し、その測定値に基づいて電圧Ｖｃｓの測定値を算出してもよい。
【0151】
次に、パラメータ算出部５が、上述した手法により、巻線１１の等価キャパシタＣｄを解析するための解析期間Ｔｂと、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を解析するための解析期間Ｔｃをそれぞれ決定する（ステップＳ６）。
【0152】
次に、パラメータ算出部５が、ステップＳ６において設定した解析期間Ｔｂにおける電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値と記憶部８に記憶されている数式情報８２とを用いて、上述した手法により、巻線１１に関する等価キャパシタＣｄの値を算出する（ステップＳ７）。
【0153】
次に、パラメータ算出部５が、ステップＳ６において設定した解析期間Ｔｃにおける電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値と記憶部８に記憶されている数式情報８２とを用いて、上述した手法により、巻線１１に関する等価インダクタＬｄの値および等価抵抗Ｒｄの値をそれぞれ算出する（ステップＳ８）。
【0154】
次に、波形生成部６が、上述した手法により、ステップＳ５において取得された電圧Ｖｃｄ，Ｖｃｓの測定値およびステップＳ７，Ｓ８において算出された巻線１１に関する等価インダクタＬｄ，等価キャパシタＣｄ，および等価抵抗Ｒｄの値に基づいて、波形データ８４を生成する（ステップＳ９）。
【0155】
次に、表示部７が、ステップＳ９において生成された波形データ８４に基づいて、試験装置１のディスプレイ７０の画面に波形を表示させる（ステップＳ１０）。
【0156】
なお、上述した波形データの生成処理（ステップＳ９）と波形の表示処理（ステップＳ１０）は、例えば、ユーザが試験装置１を操作し、指示入力部３がユーザからの波形表示の指示を受け付けた場合にのみ、実行されるようにしてもよい。
【0157】
以上、本実施の形態に係る試験装置１は、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続された検査対象の巻線１１を、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続された等価インダクタＬｄと、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に接続された等価キャパシタＣｄと、外部端子Ｔ１と外部端子Ｔ２との間に等価インダクタＬｄと直列に接続された等価抵抗Ｒｄとによって等価的に表したときの、等価インダクタＬｄの値、等価キャパシタＣｄの値、および等価抵抗Ｒｄの少なくとも一つの値の時間的な変化を、測定部４によって測定した外部端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧Ｖｃｄおよびインパルス電圧印加用キャパシタＣｓの両端の電圧Ｖｃｓの測定値に基づいて算出するパラメータ算出部５を有している。
【0158】
具体的には、パラメータ算出部５は、スイッチＳＷがオンしてから巻線１１の等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄに基づく共振が開始されるまでの期間（解析期間Ｔｃ）における電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの測定値を用いて、解析期間Ｔｃにおける巻線１１に関する等価インダクタＬｄ、等価キャパシタＣｄ、および等価抵抗Ｒｄとインパルス電圧印加用キャパシタＣｓおよび電流制限抵抗Ｒｓとによって構成される等価回路における電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの過渡応答の方程式に基づく回帰分析を行うことにより、巻線１１に関する等価インダクタＬｄの値および等価抵抗Ｒｄの値の少なくとも一つの単位時間毎の値を算出する。
【0159】
このような構成を有する試験装置１によれば、従来の試験装置のように、電圧Ｖｃｄの過渡応答だけでなく、インパルス電圧印加用キャパシタＣｓの両端の電圧Ｖｃｓの過渡応答も測定して等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を算出するので、測定部４による測定のサンプリングポイント（単位時間）毎に等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を算出することができる。すなわち、試験装置１によれば、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値の時間的な変化を算出することができる。これにより、ユーザは、試験対象の巻線１１に磁気飽和が発生した場合における巻線１１の特性の変化を解析することが可能となる。
【0160】
また、試験装置１において、第１電圧としての電圧Ｖｃｄの過渡応答の方程式は、上記式（９）で表され、第２電圧としての電圧Ｖｃｓの過渡応答の方程式は、上記式（１０）で表される。
これによれば、単位時間毎の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を、より正確、且つ容易に算出することができる。
これによれば、単位時間毎の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を、より正確、且つ容易に算出することができる。
【0161】
また、パラメータ算出部５は、スイッチＳＷがオンしてから電圧Ｖｃｄが上昇している期間のうち等価インダクタＬｄに流れる電流がゼロであるとみなせる第１期間（解析期間Ｔｂ）における、電圧Ｖｃｄおよび電圧Ｖｃｓの測定値に基づいて、等価キャパシタＣｄの値を算出する。
これによれば、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄを無視した等価回路に基づく簡単な方程式を用いて、等価キャパシタＣｄの値を容易に算出することができる。
これによれば、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄを無視した等価回路に基づく簡単な方程式を用いて、等価キャパシタＣｄの値を容易に算出することができる。
【0162】
また、パラメータ算出部５は、単位時間ｈにおける電圧Ｖｃｄの測定値と電圧Ｖｃｓの測定値とによって表される、単位時間ｈにおける等価キャパシタＣｄの電荷の変化量と単位時間ｈにおける電圧Ｖｃｄの変化量との関係式に基づいて、等価キャパシタＣｄの値を算出する。より具体的には、パラメータ算出部５は、上記式（８）に基づいて、等価キャパシタＣｄの値を算出する。
これによれば、より簡単な方程式を用いて、等価キャパシタＣｄの値を正確に算出することができる。
これによれば、より簡単な方程式を用いて、等価キャパシタＣｄの値を正確に算出することができる。
【0163】
また、パラメータ算出部５は、測定部４によって単位時間ｈ毎にサンプリングされた電圧Ｖｃｄの測定値と電圧Ｖｃｓの測定値とを含むサンプリングデータを取得し、互いに隣り合う２つのサンプリングポイントのサンプリングデータを一組とするデータ対毎に、等価キャパシタＣｄの値を算出する。
これによれば、単位時間ｈ毎の等価キャパシタＣｄの値が得られるので、等価キャパシタＣｄの値の時間的な変化を算出することができる。また、単位時間ｈ毎の等価キャパシタＣｄの値の平均値または中央値を算出することにより、巻線１１の等価キャパシタＣｄの値（固定値）を推定することができる。
これによれば、単位時間ｈ毎の等価キャパシタＣｄの値が得られるので、等価キャパシタＣｄの値の時間的な変化を算出することができる。また、単位時間ｈ毎の等価キャパシタＣｄの値の平均値または中央値を算出することにより、巻線１１の等価キャパシタＣｄの値（固定値）を推定することができる。
【0164】
このように、本実施の形態に係る試験装置１によれば、磁気飽和が発生した場合であっても試験対象の巻線に関するパラメータを正確に算出することが可能となる。
【0165】
また、等価キャパシタＣｄのための解析期間Ｔｂは、スイッチＳＷをオンした直後の期間である。これによれば、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄを算出する前に等価キャパシタＣｄの値を得ることができるので、その後の等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄのための解析処理を速やかに行うことができる。
【0166】
また、パラメータ算出部５は、等価キャパシタＣｄのための解析期間Ｔｂを、図４に示したように、電圧Ｖｃｄが上昇している期間のうち、スイッチＳＷをオンした直後の所定の期間Ｔｘ１と、電圧Ｖｃｄが電圧Ｖｃｄの最大値Ｖｍａｘに到達する直前の所定の期間Ｔｘ２とを除いた期間とする。
【0167】
これによれば、上述したように、寄生容量や寄生インダクタンスに起因するリンギングや図示されない制御回路の影響に起因する波形の歪等の影響を抑えることができるので、巻線１１に関連する各パラメータを、より高精度に算出することができる。
【0168】
また、解析期間Ｔｂを、図４に示したように、電圧Ｖｃｄの測定値が電圧Ｖｃｄの最大値Ｖｍａｘのα（０≦α＜１００）％となる時刻ｔαから、電圧Ｖｃｄの測定値が電圧Ｖｃｄの最大値Ｖｍａｘのβ（α＜β≦１００）％となる時刻ｔβまでの期間とすることにより、パラメータ算出部５は、解析期間Ｔｂを容易に決定することができる。
【0169】
また、本実施の形態に係る試験装置１において、表示部７は、パラメータ算出部５によって算出された試験対象の巻線１１に関する等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄの少なくとも1つの値の時間的な変化を示す波形を表示する。
【0170】
これによれば、ユーザが、磁気飽和の発生の有無を判断し、磁気飽和に起因する等価キャパシタＣｄ、等価インダクタＬｄ、および等価抵抗Ｒｄの変化を解析することが容易となる。
【0171】
また、表示部７は、算出した各パラメータに関する波形を表示する場合に、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値の時間的な変化を示す波形だけでなく、等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を時間的な変化を別の形式の波形として表示することが可能となっている。例えば、上述したように、等価インダクタＬｄの値の逆数（１／Ｌｄ）の時間的な変化を示す波形や、等価抵抗Ｒｄの値を等価インダクタＬｄの値で除算した値（Ｒｄ／Ｌｄ）の時間的な変化を示す波形を表示することが可能となっている。
これによれば、磁気飽和の発生に起因して等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値が発散する期間が存在する場合であっても、図１４および図１５に示したように、数値が発散しない波形に変更して表示することができるので、ユーザによる巻線１１の特性の解析が更に容易となる。
これによれば、磁気飽和の発生に起因して等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値が発散する期間が存在する場合であっても、図１４および図１５に示したように、数値が発散しない波形に変更して表示することができるので、ユーザによる巻線１１の特性の解析が更に容易となる。
【0172】
≪実施の形態の拡張≫
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【0173】
例えば、上記実施の形態では、等価キャパシタＣｄの値を上述の手法により算出して記憶部８に記憶し、記憶部８に記憶されている等価キャパシタＣの値を用いて等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値を算出する場合を例示したが、これに限られない。
例えば、試験対象の巻線１１の等価キャパシタＣｄの値がインパルス電圧印加用キャパシタＣｓの値よりも十分に小さいことがわかっている場合には、Ｃｄ＝Ｃｓ／１００のように等価キャパシタＣｄの値を仮定し、その仮定した値を予め記憶部８に記憶しておく。例えば、ユーザが指示入力部３を操作して等価キャパシタＣｄの値を入力し、パラメータ算出部５が、ユーザによって入力された値を記憶部８に記憶する。そして、パラメータ算出部５が、記憶部８に記憶されている等価キャパシタの値を用いて、上述した手法により等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値をそれぞれ算出してもよい。これによれば、試験装置１が等価キャパシタＣｄの解析を行う必要がないので、より短時間に巻線１１の解析を完了することができる。
例えば、試験対象の巻線１１の等価キャパシタＣｄの値がインパルス電圧印加用キャパシタＣｓの値よりも十分に小さいことがわかっている場合には、Ｃｄ＝Ｃｓ／１００のように等価キャパシタＣｄの値を仮定し、その仮定した値を予め記憶部８に記憶しておく。例えば、ユーザが指示入力部３を操作して等価キャパシタＣｄの値を入力し、パラメータ算出部５が、ユーザによって入力された値を記憶部８に記憶する。そして、パラメータ算出部５が、記憶部８に記憶されている等価キャパシタの値を用いて、上述した手法により等価インダクタＬｄおよび等価抵抗Ｒｄの値をそれぞれ算出してもよい。これによれば、試験装置１が等価キャパシタＣｄの解析を行う必要がないので、より短時間に巻線１１の解析を完了することができる。
【0174】
また、上記実施の形態では、単位時間ｈが測定部４による１サンプリング周期に相当する時間であるとして説明したが、これに限られない。例えば、単位時間ｈが２サンプリング周期や３サンプリング周期など、サンプリング周期に基づく時間であればよい。
【0175】
また、上記実施の形態において、時刻ｔ＝ａから時刻ｔ＝ａ＋ｈまでの期間における電流Ｉｃｄの平均値Ｉａｖｅを、２つのサンプリングポイントの電流Ｉｃｄの平均値とする場合（式（３）参照）を例示したが、これに限られない。例えば、平均値Ｉａｖｅを、３つ以上のサンプリングポイントの電流Ｉｃｄの平均値としてもよい。
【0176】
また、上記実施の形態では、試験装置１が逆流防止ダイオードＤを備える場合を例示したが、試験装置１は、逆流防止ダイオードＤを備えていなくてもよい。また、試験装置１に波形表示機能が求められていない場合には、試験装置１は、波形生成部６および表示部７を有していなくてもよい。
【0177】
また、上述のフローチャートは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部の処理の順番が変更されてもよいし、各処理間に他の処理が挿入されてもよいし、一部の処理が並列に行われてもよい。
【符号の説明】
【0178】
１…試験装置、２…インパルス電圧発生回路、３…指示入力部、４…測定部、５…パラメータ算出部、６…波形生成部、７…表示部、８…記憶部、８１…測定値情報、８２…数式情報、８３…解析結果情報、８４…波形データ、Ｃｓ…インパルス電圧印加用キャパシタ、Ｃｄ…巻線１１の等価キャパシタ、Ｌｄ…巻線１１の等価インダクタ、Ｒｄ…巻線１１の等価抵抗、Ｒｓ…電流制限抵抗、Ｄ…整流素子（逆流防止用ダイオード）、Ｅ…インパルス電圧、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ…解析期間、Ｖｍａｘ…電圧Ｖｃｄの最大値、Ｖｍｉｎ…電圧Ｖｃｄの最小値、Ｔ１…外部端子（第１外部端子）、Ｔ２…外部端子（第２外部端子）、７０…ディスプレイ。
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】