特許 7216266 測定装置、解析装置、解析方法及び解析プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-24

(45)【発行日】2023-02-01

(54)【発明の名称】測定装置、解析装置、解析方法及び解析プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/72 20060101AFI20230125BHJP

   G01R 33/14 20060101ALI20230125BHJP

【ＦＩ】

G01N27/72

G01R33/14

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018108028

(22)【出願日】2018-06-05

(65)【公開番号】P2019211351

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-03-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002918

【氏名又は名称】弁理士法人扶桑国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大島 弘敬

(72)【発明者】

【氏名】上原 裕二

【審査官】越柴 洋哉

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２３９４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１０／０３８７９９（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０５８３２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／７２ － Ｇ０１Ｎ ２７／９０９３

Ｇ０１Ｒ ３３／００ － Ｇ０１Ｒ ３３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性材料が用いられた試料の、直流重畳された入力の磁界と出力の磁束密度との関係を表すヒステリシス曲線を測定する測定部と、
前記測定部によって前記ヒステリシス曲線を測定する際に、前記試料から出力される前記磁束密度の振幅方向に非対称の波形が、振幅方向に対称となるように、前記試料に入力される前記磁界の波形を制御する制御部と
を含むことを特徴とする測定装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記試料に入力される前記磁界の波形が振幅方向に対称であって前記試料から出力される前記磁束密度の波形が振幅方向に非対称となる場合に、前記試料に入力される前記磁界の波形を振幅方向に非対称とすることにより前記試料から出力される前記磁束密度の波形が振幅方向に対称となるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記試料から出力される振幅方向に対称の前記磁束密度の波形における振幅方向の中心を、前記ヒステリシス曲線の原点として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。

【請求項4】

磁性材料が用いられた試料に対応するモデルの、直流重畳された入力の第１磁界と出力の第１磁束密度との関係を表す第１ヒステリシス曲線を生成する処理部と、
前記処理部によって前記第１ヒステリシス曲線を生成する際に、前記モデルから出力される前記第１磁束密度の振幅方向に非対称の波形が、振幅方向に対称となるように、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形を制御する第１制御部と
を含むことを特徴とする解析装置。

【請求項5】

前記第１制御部は、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形が振幅方向に対称であって前記モデルから出力される前記第１磁束密度の波形が振幅方向に非対称となる場合に、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形を振幅方向に非対称とすることにより前記モデルから出力される前記第１磁束密度の波形が振幅方向に対称となるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の解析装置。

【請求項6】

前記試料の、直流重畳された入力の第２磁界と出力の第２磁束密度との関係を表し、前記試料から出力される前記第２磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記試料に入力される前記第２磁界の波形を制御して測定された第２ヒステリシス曲線を取得する取得部と、
前記第１ヒステリシス曲線と前記第２ヒステリシス曲線との比較に基づき、前記モデルのパラメータを同定する同定部と
を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の解析装置。

【請求項7】

前記第１制御部は、前記第２磁束密度の波形が振幅方向に対称となる前記第２磁界の波形を、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形として設定し、
前記処理部は、前記第１制御部によって設定された前記第１磁界の波形を用いて前記第１ヒステリシス曲線を生成する
ことを特徴とする請求項６に記載の解析装置。

【請求項8】

磁性材料が用いられた試料に対応するモデルの、直流重畳された入力の第１磁界と出力の第１磁束密度との関係を表し、前記モデルから出力される前記第１磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形を制御して生成された第１ヒステリシス曲線と、
前記試料の、直流重畳された入力の第２磁界と出力の第２磁束密度との関係を表し、前記試料から出力される前記第２磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記試料に入力される前記第２磁界の波形を制御して測定された第２ヒステリシス曲線と
の比較に基づき、前記モデルのパラメータを同定することを特徴とする解析方法。

【請求項9】

磁性材料が用いられた試料に対応するモデルの、直流重畳された入力の第１磁界と出力の第１磁束密度との関係を表し、前記モデルから出力される前記第１磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形を制御して生成された第１ヒステリシス曲線と、
前記試料の、直流重畳された入力の第２磁界と出力の第２磁束密度との関係を表し、前記試料から出力される前記第２磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記試料に入力される前記第２磁界の波形を制御して測定された第２ヒステリシス曲線と
の比較に基づき、前記モデルのパラメータを同定する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする解析プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置、解析装置、解析方法及び解析プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＣ－ＤＣコンバータ等におけるインダクタは、交流電流に直流電流が重畳された状態で動作する。一般に、インダクタの特性は、直流重畳によって変化する。そのため、インダクタの設計には、それに用いられる磁性材料の直流重畳特性の指標の１つであるヒステリシス曲線（ＢＨ曲線等とも称される）が重要となる。従来、インダクタに用いられる磁性材料の直流重畳特性を、磁界シミュレータを用いて解析する手法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１０／０３８７９９号パンフレット

【非特許文献】

【0004】

【文献】ジャーナル・オブ・ザ・ジャパン・ソサイエティ・オブ・パウダー・アンド・パウダー・メタラージー（Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy），２０１４年３月，第６１巻，第Ｓ１号，ｐ．Ｓ２３８～Ｓ２４１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、磁性材料の直流重畳特性の解析においては、磁性材料の測定により得られるヒステリシス曲線を、磁性材料の磁界シミュレーションにより得られるヒステリシス曲線と適正に比較できないために、高精度な解析を行うことができない場合があった。

【0006】

１つの側面では、本発明は、磁性材料のヒステリシス曲線の適正な比較を可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの態様では、磁性材料が用いられた試料の、直流重畳された入力の磁界と出力の磁束密度との関係を表すヒステリシス曲線を測定する測定部と、前記測定部によって前記ヒステリシス曲線を測定する際に、前記試料から出力される前記磁束密度の振幅方向に非対称の波形が、振幅方向に対称となるように、前記試料に入力される前記磁界の波形を制御する制御部とを含む測定装置が提供される。

【0008】

また、１つの態様では、磁性材料が用いられた試料に対応するモデルの、直流重畳された入力の第１磁界と出力の第１磁束密度との関係を表す第１ヒステリシス曲線を生成する処理部と、前記処理部によって前記第１ヒステリシス曲線を生成する際に、前記モデルから出力される前記第１磁束密度の振幅方向に非対称の波形が、振幅方向に対称となるように、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形を制御する第１制御部とを含む解析装置が提供される。

【0009】

また、１つの態様では、磁性材料が用いられた試料に対応するモデルの、直流重畳された入力の第１磁界と出力の第１磁束密度との関係を表し、前記モデルから出力される前記第１磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記モデルに入力される前記第１磁界の波形を制御して生成された第１ヒステリシス曲線と、前記試料の、直流重畳された入力の第２磁界と出力の第２磁束密度との関係を表し、前記試料から出力される前記第２磁束密度の波形が振幅方向に対称となるように、前記試料に入力される前記第２磁界の波形を制御して測定された第２ヒステリシス曲線との比較に基づき、前記モデルのパラメータを同定する解析方法、並びに、そのような処理をコンピュータに実行させる解析プログラムが提供される。

【発明の効果】

【0010】

１つの側面では、磁性材料のヒステリシス曲線の適正な比較が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】ＢＨ曲線について説明する図である。

【図2】ＢＨ曲線の測定について説明する図である。

【図3】直流重畳なしの入力で得られた測定結果の一例を示す図である。

【図4】直流重畳ありの入力で得られた測定結果の一例を示す図である。

【図5】直流重畳ありの場合に生じる問題点について説明する図である。

【図6】第１の実施の形態に係る磁性材料の直流重畳特性の測定及び解析における入出力波形について説明する図である。

【図7】第１の実施の形態に係る磁性材料の直流重畳特性の測定及び解析について説明する図である。

【図8】第２の実施の形態に係る測定装置が有する機能の一例を示す図である。

【図9】第２の実施の形態に係る解析装置が有する機能の一例を示す図である。

【図10】解析装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図11】磁性材料の測定及び解析のフローの一例を示す図である。

【図12】測定装置の処理フローの一例を示す図である。

【図13】解析装置の処理フローの一例を示す図である。

【図14】解析装置の処理フローの別例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

はじめに、磁性材料の直流重畳特性について説明する。
例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ等に用いられるインダクタは、交流電流に直流電流が重畳された、いわゆる直流重畳の条件下で動作する。このような直流重畳の条件下で動作する、インダクタ等、磁性材料が用いられた素子では、直流重畳によってその性能が変化し得る。そのため、磁性材料が用いられた素子及びそれを用いたデバイスの設計には、素子に用いられる磁性材料の直流重畳特性、例えば、磁界Ｈと磁束密度Ｂとの関係を示すヒステリシス曲線（以下、ＢＨ曲線とも言う）が重要な情報となってくる。磁性材料が用いられた素子及びそれを用いたデバイスの、シミュレーションを利用した設計を実現するためには、素子に用いられる磁性材料のＢＨ曲線等の直流重畳特性が適正に予測できることが望ましい。

【0013】

ここで、図１はＢＨ曲線について説明する図である。
磁性材料（強磁性体）は、例えば、図１に示すように、磁化されていない状態（磁界Ｈ＝０，磁束密度Ｂ＝０）から、印加する磁界Ｈを増加させていくと、初磁化曲線１３０に沿って磁束密度Ｂが増加していき、やがて飽和する（飽和磁束密度ａ）。磁束密度Ｂの飽和後、印加する磁界Ｈを減少させ（飽和磁束密度ｂ）、再び増加させていくと（飽和磁束密度ａ）、図１に示すようなヒステリシス曲線（メジャーループ）１００Ａに沿って磁束密度Ｂが変化する。その際、印加する磁界Ｈを０にしても磁性材料には磁束密度Ｂが残り（残留磁束密度ｃ，ｄ）、また、磁束密度Ｂは一定の磁界Ｈで０になる（保磁力ｅ）。直流重畳下で用いられる磁性材料の磁束密度Ｂは、交流磁界振幅ｈの範囲で、直流磁界Ｈ_ｄｃの位置をＨ座標の原点とする、初磁化曲線１３０上の比較的小さなヒステリシス曲線（マイナーループ）１００に沿って変化する。

【0014】

磁性材料の磁気特性を再現するために、磁気ヒステリシスモデルを用いた磁界シミュレーションが研究されている。磁界シミュレーションによって適正なＢＨ曲線を得て、得られたＢＨ曲線に基づいて磁性材料及びそれを用いた素子の高精度な解析、性能予測を行うためには、磁界シミュレーションに適正なパラメータを用いることが重要となってくる。磁界シミュレーションに用いるパラメータとしては、例えば、飽和磁束密度、異方性磁界、磁気損失、ダンピング定数、及びこれら各パラメータの平均や分散等が挙げられる。磁界シミュレーションに用いる適正なパラメータを得るため、例えば、磁性材料モデルの磁界シミュレーションの結果と、磁性材料について実際に測定（実測）を行った結果との比較に基づき、磁界シミュレーションに用いるパラメータの同定が行われる。

【0015】

ここで、図２はＢＨ曲線の測定について説明する図である。
ＢＨ曲線の測定には、例えば、図２に示すような、１次側巻線２１０及び２次側巻線２２０が施されたトロイダルコア２００が用いられる。１次側巻線２１０には、直流重畳電流源２３０が接続される。直流重畳電流源２３０から１次側巻線２１０に電流Ｉが流されると磁界Ｈ（∝Ｉ）が発生し、それによって２次側巻線２２０に誘導起電力（∝ｄＢ／ｄｔ）が発生する。この誘導起電力を検出し、時間積分することで、磁束密度Ｂが得られる。このような、電流Ｉ及びそれによって発生する磁界Ｈを入力とし、磁界Ｈによって発生する誘導起電力及びそれを時間積分して得られる磁束密度Ｂを出力とする測定方法を用い、磁界Ｈと磁束密度Ｂとの関係をプロットすることで、ＢＨ曲線が得られる。

【0016】

ＢＨ曲線の測定時に、交流電流に加えて直流電流を印加する、即ち交流磁界に加えて直流磁界を印加する直流重畳では、得られるＢＨ曲線（マイナーループ）が非対称となる。前述の通り、磁束密度Ｂ（その波形）は、２次側巻線２２０で検出される誘導起電力を時間積分して得られるため、このように直流重畳でマイナーループが非対称であると、その原点を明確に定めることができない。そのため、シミュレーション結果と測定結果との適正な比較が行えず、磁界シミュレーションに用いる適正なパラメータを得ることができない場合がある。この点について、更に図３～図５を参照して説明する。

【0017】

図３は直流重畳なしの入力で得られた測定結果の一例を示す図である。図３（Ａ）には、マイナーループの一例を示し、図３（Ｂ）には、磁束密度Ｂの波形の一例を示している。また、図４は直流重畳ありの入力で得られた測定結果の一例を示す図である。図４（Ａ）には、マイナーループの一例を示し、図４（Ｂ）には、磁束密度Ｂの波形の一例を示している。但し、図３及び図４においては、暫定的に平均値がゼロになるようにプロットしている。

【0018】

また、図５は直流重畳ありの場合に生じる問題点について説明する図である。図５（Ａ）には、磁束密度Ｂの波形の原点について説明する図を示し、図５（Ｂ）には、マイナーループ内の原点について説明する図を示し、図５（Ｃ）には、測定結果とシミュレーション結果との比較について説明する図を示している。

【0019】

図３（Ａ）に示すように、直流重畳なしの入力に対して得られるマイナーループ（ＢＨ曲線）３００ａは、対称形となる。図３（Ｂ）に示すように、直流重畳なしの入力に対して出力される誘導起電力を時間積分して得られる磁束密度Ｂの波形（Ｂ波形）３１０ａは、上下対称の波形となる。ここで、上下対称とは、波形の周期をＴとして、時刻０から時刻Ｔ／２までの波形と、時刻Ｔ／２から時刻Ｔまでの波形とを比較した時に、それらが上下対称、即ち正負の符号のみが逆転した状態となっていることを言う。図３（Ｂ）の例では、Ｂ波形３１０ａが上下対称となるため、そのＢ波形３１０ａの上下の中心を原点（Ｂ波形３１０ａ及びマイナーループ３００ａ内の原点）に設定することができる。

【0020】

一方、図４（Ａ）に示すように、直流重畳ありの入力に対して得られるマイナーループ（ＢＨ曲線）３００ｂは、非対称形となる。図４（Ｂ）に示すように、直流重畳ありの入力に対して出力される誘導起電力を時間積分して得られるＢ波形３１０ｂは、上下非対称の波形となる。そのため、図４（Ｂ）（及び図５（Ａ））に示すように、非対称のＢ波形３１０ｂでは、その上下の中心が定まらず、原点（Ｂ＝０の位置）が不明となる。

【0021】

図５（Ａ）（及び図４（Ｂ））に示すように、Ｂ波形３１０ｂの原点が不明であると、図５（Ｂ）の左図に示すように、マイナーループ３００ｂ内の原点が不明となる。ここで、メジャーループ内（ＢＨ座標系内）におけるマイナーループ３００ｂの原点は、磁性材料の初磁化曲線及び印加される直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいて決まる。即ち、マイナーループ３００ｂの原点は、ＢＨ座標系内において、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとによって決まる位置（点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））となる。しかし、図５（Ｂ）の左図に示すように、マイナーループ３００ｂ内の原点３２０ｂが不明であると、マイナーループ３００ｂ内の原点３２０ｂがどこにあるかによって、図５（Ｂ）の右図に示すように、ＢＨ座標系内でのマイナーループ３００ｂの位置が変動する。

【0022】

ここで、例えば図５（Ｃ）の左図に示すように、磁界シミュレーションにより、初磁化曲線３３０ｃ及び直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいて決まる点を原点３２０ｃとするマイナーループ３００ｃが得られたとする。

【0023】

しかし、図５（Ｃ）の左図に示すようなシミュレーション結果のマイナーループ３００ｃと、図５（Ｃ）の右図に示すような、ＢＨ座標系内での位置が定まらない測定結果のマイナーループ３００ｂとの間では、適正に比較を行うことができない。シミュレーション結果のマイナーループ３００ｃと、測定結果のマイナーループ３００ｂとの比較が適正に行えないと、磁界シミュレーションに用いるパラメータを同定することができず、適正なパラメータを得ることができないことが起こり得る。

【0024】

このように、これまでの手法では、磁性材料の測定及び磁界シミュレーションによって得られるヒステリシス曲線を適正に比較することができないために、その直流重畳特性の高精度な解析を実現することができない場合があった。

【0025】

以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような手法を採用する。
［第１の実施の形態］
図６は第１の実施の形態に係る磁性材料の直流重畳特性の測定及び解析における入出力波形について説明する図である。図６（Ａ）には比較のため、従来の直流重畳特性の測定及び解析において入力される磁界Ｈの波形及び出力される磁束密度Ｂの波形の一例を示している。図６（Ｂ）には、第１の実施の形態の直流重畳特性の測定及び解析において入力される磁界Ｈの波形及び出力される磁束密度Ｂの波形の一例を示している。

【0026】

上記図２で述べたように、直流重畳下のマイナーループ（ＢＨ曲線）の測定では、直流重畳電流源２３０から１次側巻線２１０に電流Ｉを流して磁界Ｈを発生させ（入力）、それによって２次側巻線２２０に発生する誘導起電力を時間積分して磁束密度Ｂを得る（出力）。このように直流重畳下でマイナーループを測定する際の入力として、例えば、図６（Ａ）に示すような、上下対称の磁界Ｈの波形（Ｈ波形）３４０ｂが用いられると、出力として、上記のような、原点が不明となる上下非対称のＢ波形３１０ｂが得られる。

【0027】

そこで、図６（Ｂ）に示すように、直流重畳下でマイナーループを測定する際の入力として、上下対称のＢ波形４１０が出力として得られるようなＨ波形４４０を用いる。このようにすると、出力のＢ波形４１０が上下対称となるため、その上下の中心４１１を原点として設定することができる。

【0028】

直流重畳下のマイナーループの磁界シミュレーションにおいても、測定の際と同様に、上下対称のＢ波形４１０が出力として得られるようなＨ波形４４０を入力に用いる。
このように、入力のＨ波形４４０及び出力のＢ波形４１０を制御することで、磁性材料の直流重畳特性の測定結果、更にその磁性材料（モデル）の直流重畳特性のシミュレーション結果の、高精度な解析を実現することが可能になる。

【0029】

図７は第１の実施の形態に係る磁性材料の直流重畳特性の測定及び解析について説明する図である。図７（Ａ）には、磁束密度Ｂの波形の原点について説明する図を示し、図７（Ｂ）には、マイナーループ内の原点について説明する図を示し、図７（Ｃ）には、測定結果とシミュレーション結果との比較について説明する図を示している。

【0030】

上記のように、直流重畳下で磁性材料のマイナーループを測定する際の入力として、上下対称のＢ波形４１０が出力として得られるようなＨ波形４４０を用いると、図７（Ａ）に示すように、出力となるＢ波形４１０の上下の中心４１１を原点として設定することができる。これにより、図７（Ｂ）に示すように、そのＢ波形４１０に対応するマイナーループ４００内の原点４２０が定まる。マイナーループ４００内の原点４２０が定まることで、図７（Ｃ）の右図に示すように、初磁化曲線４３０及び直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいて決まる、メジャーループ内（ＢＨ座標系内）でのマイナーループ４００の位置が定まる。即ち、マイナーループ４００が、初磁化曲線４３０上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとによって決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点４２０とする位置に定まる。

【0031】

磁性材料についてのこのような測定により、得られるヒステリシス曲線を他のヒステリシス曲線と適正に比較することが可能になり、その直流重畳特性の高精度な解析を実現することが可能になる。

【0032】

直流重畳下の磁性材料のマイナーループの磁界シミュレーションにおいても、上記測定の場合と同様に、上下対称のＢ波形４１０が出力として得られるようなＨ波形４４０を入力に用いる。このようにすると、磁界シミュレーションにおいても、出力となるＢ波形４１０の上下の中心４１１を原点として設定することができる。これにより、図７（Ｃ）の左図に示すように、磁界シミュレーションで得られる、そのＢ波形４１０に対応するマイナーループ４００ｃ内の原点４２０ｃが定まる。マイナーループ４００ｃ内の原点４２０ｃが定まることで、図７（Ｃ）の左図に示すように、初磁化曲線４３０ｃ及び直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいてＢＨ座標系内でのマイナーループ４００ｃの位置が定まる。即ち、マイナーループ４００が、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとによって決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点４２０ｃとする位置に定まる。

【0033】

磁性材料についてのこのような磁界シミュレーションにより、得られるヒステリシス曲線を他のヒステリシス曲線と適正に比較することが可能になり、その直流重畳特性の高精度な解析を実現することが可能になる。

【0034】

測定で得られる、ＢＨ座標系内での位置が定まったマイナーループ４００（図７（Ｃ）の右図）と、磁界シミュレーションで得られる、ＢＨ座標系内での位置が定まったマイナーループ４００ｃ（図７（Ｃ）の左図）とは、適正に比較が行える。測定で得られるマイナーループ４００と、磁界シミュレーションで得られるマイナーループ４００ｃとの比較に基づき、マイナーループ４００ｃを得る磁界シミュレーションで用いられるパラメータの同定を適正に行うことが可能になる。

【0035】

上記手法によれば、磁性材料についての直流重畳下の測定及び磁界シミュレーションによって得られるヒステリシス曲線同士を適正に比較することが可能になり、その磁性材料の直流重畳特性の高精度な解析を実現することが可能になる。

【0036】

［第２の実施の形態］
ここでは、上記第１の実施の形態で述べたような測定を実現する測定装置の例、及び上記第１の実施の形態で述べたような解析を実現する解析装置の例、並びに、それらを用いた磁性材料の測定及び解析の例を、第２の実施の形態として説明する。

【0037】

まず、測定装置について説明する。
図８は第２の実施の形態に係る測定装置が有する機能の一例を示す図である。
図８に示す測定装置５００は、磁性材料の磁気特性であるＢＨ曲線を測定する装置の一例である。測定装置５００は、測定部５１０、記憶部５２０及び出力部５３０を備える。測定装置５００が有する機能は、例えば、コンピュータを用いて実現される。

【0038】

測定部５１０は、磁性材料を用いた試料１０の直流重畳特性の測定（直流重測定）を行う。試料１０には、上記図２に示したような、磁性材料を用いたトロイダルコア２００に１次側巻線２１０及び２次側巻線２２０を施したものが用いられる。試料１０（そのトロイダルコア２００に用いられている磁性材料）の磁気特性を測定する測定部５１０は、入力信号発生部５１１、出力信号検出部５１２及び処理部５１３を有する。

【0039】

入力信号発生部５１１は、試料１０に入力される信号（電流Ｉ及び磁界Ｈ）を発生する。入力信号発生部５１１は、交流電流を発生する交流波形発生部５１１ａ、及び直流電流を発生する直流波形発生部５１１ｂを含む。入力信号発生部５１１は、交流波形発生部５１１ａで発生した交流電流に、直流波形発生部５１１ｂで発生した直流電流を重畳した電流Ｉを生成し、生成された電流Ｉを試料１０（その１次側巻線２１０）に入力し、磁界Ｈを発生させる。

【0040】

出力信号検出部５１２は、試料１０から出力される信号（誘導起電力及び磁束密度Ｂ）を検出する。出力信号検出部５１２は、試料１０に電流Ｉが入力され、それによって試料１０（その２次側巻線２２０）に発生する誘導起電力を検出し、これを時間積分して磁束密度Ｂを得る。

【0041】

処理部５１３は、試料１０からの出力に基づいて試料１０への入力を制御（フィードバック制御）する入出力波形制御部５１３ａ、及び入力及び出力に基づきＢＨ曲線としてマイナーループを生成するＢＨ曲線生成部５１３ｂを含む。

【0042】

入出力波形制御部５１３ａは、出力信号検出部５１２によって検出される信号に基づき、入力信号発生部５１１によって試料１０に入力される信号をフィードバック制御する。入出力波形制御部５１３ａは、試料１０からの出力であるＢ波形が上下対称となるように、入力信号発生部５１１の交流波形発生部５１１ａ及び直流波形発生部５１１ｂを制御し、試料１０への入力であるＨ波形をフィードバック制御する。例えば、入出力波形制御部５１３ａは、Ｂ波形を正弦波にするのであれば、まず、各時刻ｔにおける所望の正弦波の値Ｂ_０（ｔ）と、測定されたＢ波形の値Ｂ（ｔ）の差（ΔＢ（ｔ）＝Ｂ_０（ｔ）－Ｂ（ｔ））を算出する。そして、入出力波形制御部５１３ａは、算出された差に比例する形で、Ｈ波形にフィードバック量ΔＨ（ｔ）を与える（ΔＨ（ｔ）＝α×ΔＢ（ｔ），αは比例定数）。

【0043】

入出力波形制御部５１３ａは、出力信号検出部５１２によって検出される出力のＢ波形が上下対称であるか否かを判定する。入出力波形制御部５１３ａは、出力のＢ波形が上下対称である場合には、そのＢ波形の情報と、それが得られた入力のＨ波形の情報とを、ＢＨ曲線生成部５１３ｂに送る。入出力波形制御部５１３ａは、出力信号検出部５１２によって検出される出力のＢ波形が上下対称でない場合には、上記のようなフィードバック制御を行い、出力のＢ波形が上下対称となるまでフィードバック制御を繰り返す。

【0044】

ＢＨ曲線生成部５１３ｂは、入出力波形制御部５１３ａによって生成される、上下対称の出力のＢ波形と、それが得られた入力のＨ波形とを用い、入力の磁界Ｈと出力の磁束密度Ｂとの関係を表すマイナーループを生成する。ＢＨ曲線生成部５１３ｂは、上下対称のＢ波形の上下の中心を原点に設定し、そのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定する。ＢＨ曲線生成部５１３ｂは、このようにマイナーループ内の原点を設定し、初磁化曲線及び直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいてＢＨ座標系内での位置を設定したマイナーループを生成する。即ち、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとによって決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点とするマイナーループを生成する。

【0045】

上記のような測定部５１０の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサにより実現される。プロセッサには、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が含まれてもよい。プロセッサは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリや記憶部５２０に記憶されたプログラムを実行し、上記のような測定部５１０の機能を実現する。

【0046】

記憶部５２０は、測定に用いられるプログラムや各種データの情報、試料１０に用いられる磁性材料の初磁化曲線の情報、測定部５１０により得られるＨ波形、Ｂ波形及びマイナーループの情報等を記憶する。記憶部５２０は、ＲＡＭ等の揮発性の半導体メモリでもよいし、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の不揮発性のストレージでもよい。

【0047】

出力部５３０は、試料１０に関する情報、測定部５１０により得られるＨ波形、Ｂ波形、マイナーループの情報等を出力する。例えば、出力部５３０は、測定部５１０により得られるＨ波形、Ｂ波形、マイナーループの情報等を、測定装置５００と有線又は無線の通信手段で接続された他の装置、例えば、後述する解析装置６００へ送信する。或いは、出力部５３０は、測定部５１０により得られるＨ波形、Ｂ波形、マイナーループの情報等を、測定装置５００が備える又は測定装置５００と接続されるディスプレイ等の表示装置に表示する。

【0048】

尚、試料１０に用いられる磁性材料の初磁化曲線は、例えば、同材料の試料を適切な形状に加工したうえで、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）やＳＱＵＩＤ（Superconducting QUantum Interface Device）等の装置によって測定することで、得られる。例えば、予めこのような装置を用いて測定された初磁化曲線の情報が、測定装置５００の記憶部５２０に記憶される。或いは、このような初磁化曲線の測定機能を測定装置５００に持たせ、その測定機能によって測定された初磁化曲線の情報が記憶部５２０に記憶されてもよい。

【0049】

次に、解析装置について説明する。
図９は第２の実施の形態に係る解析装置が有する機能の一例を示す図である。
図９に示す解析装置６００は、磁性材料モデルの磁界シミュレーションを行う装置の一例である。この解析装置６００は更に、磁界シミュレーションのシミュレーション結果と測定結果との比較、及び比較に基づく磁界シミュレーションのパラメータの同定を行う機能を有する。解析装置６００は、入力部６１０及び測定情報取得部６２０を備える。解析装置６００は更に、記憶部６３０、処理部６４０及び出力部６５０を備える。解析装置６００が有する機能は、例えば、コンピュータを用いて実現される。

【0050】

解析装置６００には、入力部６１０により、磁界シミュレーションに用いられる磁性材料モデル及びそのパラメータの情報が入力される。磁性材料モデルには、例えば、測定装置５００によって測定される試料１０に対応する（試料１０を表現する）モデルが用いられる。例えば、解析装置６００には、入力部６１０により、磁性材料の仕様、パラメータの初期値等が入力される。磁性材料の仕様としては、材質、寸法、使用される条件等が挙げられる。パラメータとしては、飽和磁束密度、異方性磁界、磁気損失、ダンピング定数、及びこれら各パラメータの平均や分散等が挙げられる。入力されたパラメータは、記憶部６３０に記憶される。

【0051】

測定情報取得部６２０は、測定装置５００（図８）によって測定されたマイナーループ（ＢＨ曲線）の情報や、測定されたマイナーループに対応したＨ波形の情報等を取得する。測定情報取得部６２０は、測定装置５００で測定された又は測定されて記憶部５２０に記憶されたマイナーループの情報や、測定されたマイナーループに対応したＨ波形の情報等を、解析装置６００と有線又は無線の通信手段で接続された測定装置５００から取得する。

【0052】

記憶部６３０は、解析に用いられるプログラムや各種データの情報、磁性材料モデル及びそのパラメータの情報、解析により得られるマイナーループ（ＢＨ曲線）のシミュレーション結果の情報、マイナーループに基づいて同定されたパラメータの情報等を記憶する。記憶部６３０は更に、測定情報取得部６２０によって取得された情報、即ち、測定装置５００によって測定されたマイナーループの情報や、測定されたマイナーループに対応したＨ波形の情報等を記憶する。記憶部６３０は、ＲＡＭ等の揮発性の半導体メモリでもよいし、ＨＤＤやフラッシュメモリ等の不揮発性のストレージでもよい。

【0053】

処理部６４０は、磁性材料モデルの直流重畳特性の磁界シミュレーション（直流重畳シミュレーション）、並びに、そのシミュレーション結果と測定結果との比較、及び比較に基づく磁界シミュレーションのパラメータの同定を行う。処理部６４０は、入出力波形制御部６４１、ＢＨ曲線生成部６４２及びＢＨ曲線比較部６４３を含む。

【0054】

入出力波形制御部６４１は、磁性材料モデルに入力する信号（直流重畳された電流Ｉ及び磁界Ｈ）に対して磁性材料モデルから出力される信号（誘導起電力及び磁束密度Ｂ）に基づき、磁性材料モデルに入力する信号を制御（フィードバック制御）する。入出力波形制御部６４１は、磁性材料モデルの出力となるＢ波形が上下対称となるように、磁性材料モデルの入力となるＨ波形をフィードバック制御する。例えば、入出力波形制御部６４１は、Ｂ波形を正弦波にするのであれば、まず、各時刻ｔにおける所望の正弦波の値Ｂ_０（ｔ）と、測定されたＢ波形の値Ｂ（ｔ）の差（ΔＢ（ｔ）＝Ｂ_０（ｔ）－Ｂ（ｔ））を算出する。そして、入出力波形制御部６４１は、算出された差ΔＢ（ｔ）に比例定数αを乗じたフィードバック量ΔＨ（ｔ）（＝α×ΔＢ（ｔ））を生成し、そのフィードバック量ΔＨ（ｔ）をＨ波形に与え、制御後のＨ波形とする。

【0055】

入出力波形制御部６４１は、磁性材料モデルから出力されるＢ波形が上下対称となっているか否かを判定する。入出力波形制御部６４１は、出力のＢ波形が上下対称となっている場合には、そのＢ波形の情報と、それが得られた入力のＨ波形の情報とを、ＢＨ曲線生成部６４２に送る。入出力波形制御部６４１は、出力のＢ波形が上下対称となっていない場合には、上記のようなフィードバック制御を行い、出力のＢ波形が上下対称となるまでフィードバック制御を繰り返す。

【0056】

ＢＨ曲線生成部６４２は、入出力波形制御部６４１によって生成される、上下対称の出力のＢ波形と、その入力のＨ波形とを用いた磁界シミュレーションにより、入力の磁界Ｈと出力の磁束密度Ｂとの関係を表すマイナーループを、初磁化曲線を含めて生成する。この場合、ＢＨ曲線生成部６４２は、上下対称のＢ波形の上下の中心を原点に設定し、そのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定する。ＢＨ曲線生成部６４２は、このようにマイナーループ内の原点を設定し、初磁化曲線及び直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいてＢＨ座標系内での位置を設定したマイナーループを生成する。即ち、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとによって決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点とするマイナーループを生成する。

【0057】

或いは、ＢＨ曲線生成部６４２は、測定装置５００でＢ波形が上下対称となるように制御されたＨ波形を入力とし、そのＨ波形とそれに対して磁界シミュレーションにより出力されるＢ波形とを用い、初磁化曲線を含めてマイナーループを生成してもよい。この場合、測定装置５００でＢ波形が上下対称となるように制御された入力のＨ波形には、測定情報取得部６２０によって取得された情報、又は測定情報取得部６２０によって取得され記憶部６３０に記憶された情報が用いられる。ＢＨ曲線生成部６４２は、磁界シミュレーションにより出力されるＢ波形の上下の中心を原点に設定し、そのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定する。ＢＨ曲線生成部６４２は、このようにマイナーループ内の原点を設定し、初磁化曲線及び直流磁界Ｈ_ｄｃに基づいてＢＨ座標系内での位置（原点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））を設定したマイナーループを生成する。

【0058】

ＢＨ曲線比較部６４３は、ＢＨ曲線生成部６４２によって生成されたシミュレーション結果のマイナーループと、測定装置５００によって測定された測定結果のマイナーループとの比較を行う。シミュレーション結果のマイナーループと比較される、測定結果のマイナーループの情報には、測定情報取得部６２０によって取得された情報、又は測定情報取得部６２０によって取得され記憶部６３０に記憶された情報が用いられる。ＢＨ曲線比較部６４３は、その比較に基づき、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの差が所定の基準を満たすか否かを判定する。例えば、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの差の基準として、同じ磁界Ｈにおける磁束密度Ｂの差が１０％以下、或いはマイナーループが描くループ面積の差が５％以下といった基準が設けられる。

【0059】

ＢＨ曲線比較部６４３は、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの所定の差が所定の基準を満たす場合には、そのシミュレーション結果が得られた磁界シミュレーションで用いられた磁性材料モデルのパラメータを同定する。

【0060】

ＢＨ曲線比較部６４３は、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの所定の差が所定の基準を満たさない場合には、そのシミュレーション結果が得られた磁界シミュレーションに用いられた磁性材料モデルのパラメータを修正する。パラメータの修正は、適当なアルゴリズムを用いて行われる。例えば、ＢＨ曲線比較部６４３は、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの差ΔＲを０に近付けるような修正量ΔＰをパラメータに与え、パラメータを修正する。一例として、ＢＨ曲線比較部６４３は、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの差ΔＲに、パラメータの種類に応じた比例定数βを乗じた修正量ΔＰ（＝β×ΔＲ）を生成し、その修正量ΔＰをパラメータに与え、パラメータを修正する。

【0061】

ＢＨ曲線比較部６４３により、パラメータが修正された場合、修正されたパラメータを適用した磁性材料モデルが用いられ、入出力波形制御部６４１及びＢＨ曲線生成部６４２による磁界シミュレーションが再度行われる。このような処理が、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの所定の差が所定の基準を満たし、磁界シミュレーションに用いられた磁性材料モデルのパラメータが同定されるまで繰り返される。

【0062】

上記のような処理部６４０の機能は、ＣＰＵやＤＳＰ等のプロセッサにより実現される。プロセッサには、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等が含まれてもよい。プロセッサは、ＲＡＭ等のメモリや記憶部６３０に記憶されたプログラムを実行し、上記のような処理部６４０の機能を実現する。

【0063】

出力部６５０は、磁界シミュレーションに用いられる情報、磁界シミュレーションにより得られるマイナーループの情報、シミュレーション結果のマイナーループと測定結果のマイナーループとの比較に関する情報等を出力する。例えば、出力部６５０は、このような情報を、解析装置６００と有線又は無線の通信手段で接続された他の装置へ送信する。或いは、出力部６５０は、このような情報を、解析装置６００が備える又は解析装置６００と接続されるディスプレイ等の表示装置に表示する。

【0064】

続いて、解析装置６００のハードウェア構成について説明する。
図１０は解析装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
解析装置６００は、プロセッサ６０１、ＲＡＭ６０２、ＨＤＤ６０３、画像信号処理部６０４、入力信号処理部６０５、読み取り装置６０６及び通信インタフェース６０７を有する。ここで、プロセッサ６０１は、上記処理部６４０の機能を実現するものの一例である。ＲＡＭ６０２又はＨＤＤ６０３は、上記記憶部６３０の機能を実現するものの一例である。

【0065】

プロセッサ６０１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ６０１は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等である。プロセッサ６０１は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等のうちの２種以上の組合せであってもよい。

【0066】

ＲＡＭ６０２は、解析装置６００の主記憶装置である。ＲＡＭ６０２は、プロセッサ６０１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部を一時的に記憶する。また、ＲＡＭ６０２は、プロセッサ６０１による処理に用いる各種データを記憶する。

【0067】

ＨＤＤ６０３は、解析装置６００の補助記憶装置である。ＨＤＤ６０３は、内蔵した磁気ディスクに対して、磁気的にデータの書き込み及び読み出しを行う。ＨＤＤ６０３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。解析装置６００は、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の他の種類の補助記憶装置を備えてもよく、複数の補助記憶装置を備えてもよい。

【0068】

画像信号処理部６０４は、プロセッサ６０１からの命令に従って、解析装置６００に接続されたディスプレイ６０４ａに画像を表示させる。ディスプレイ６０４ａとしては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等を用いることができる。

【0069】

入力信号処理部６０５は、解析装置６００に接続された入力デバイス６０５ａから入力信号を取得し、プロセッサ６０１に出力する。入力デバイス６０５ａとしては、マウスやタッチパネル等のポインティングデバイス、キーボード等を用いることができる。

【0070】

読み取り装置６０６は、記録媒体６０６ａに記録されたプログラムやデータを読み取る装置である。記録媒体６０６ａとして、例えば、フレキシブルディスク（ＦＤ：Flexible Disk）やＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto-Optical disk）を使用できる。また、記録媒体６０６ａとして、例えば、フラッシュメモリカード等の不揮発性の半導体メモリを使用することもできる。読み取り装置６０６は、例えば、プロセッサ６０１からの命令に従って、記録媒体６０６ａから読み取ったプログラムやデータをＲＡＭ６０２又はＨＤＤ６０３に格納する。

【0071】

通信インタフェース６０７は、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット等のネットワークを介して測定装置５００等の他の装置と通信を行うためのインタフェースである。

【0072】

ここでは解析装置６００のハードウェア構成について述べたが、上記測定装置５００も、図１０に示したような解析装置６００と同様のハードウェア構成を用いて実現することができる。

【0073】

続いて、上記のような測定装置５００及び解析装置６００を用いた磁性材料の測定及び解析のフローについて説明する。
図１１は磁性材料の測定及び解析のフローの一例を示す図である。

【0074】

（Ｓ１０）測定装置５００は、磁性材料を用いた試料１０の、入力されるＨ波形に対して出力されるＢ波形を上下対称とする直流重畳測定を行う。ここで、測定装置５００は、入出力波形制御部５１３ａにより、試料１０から出力されるＢ波形が上下対称となるように、試料１０へ入力するＨ波形を制御する。そして、測定装置５００は、ＢＨ曲線生成部５１３ｂにより、上下対称の出力のＢ波形の、上下の中心を原点に設定し、それによってそのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定して、ＢＨ座標系内での位置を設定した試料１０のマイナーループを得る。このステップＳ１０の測定装置５００の処理については更に後述する。

【0075】

（Ｓ１１）解析装置６００は、試料１０に対応する磁性材料モデルの、入力されるＨ波形に対して出力されるＢ波形を上下対称とする直流重畳シミュレーションを行う。ここで、解析装置６００は、例えば、入出力波形制御部６４１により、磁性材料モデルから出力されるＢ波形が上下対称となるように、磁性材料モデルへ入力するＨ波形を制御する。そして、解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２により、上下対称の出力のＢ波形の、上下の中心を原点に設定し、それによってそのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定して、ＢＨ座標系内での位置を設定した磁性材料モデルのマイナーループを得る。或いは、解析装置６００は、測定装置５００においてＢ波形が上下対称となるように制御されたＨ波形を入力とし、そのＨ波形とそれに対して出力されるＢ波形とを用いて、磁性材料モデルのマイナーループを得る。このステップＳ１１の解析装置６００の処理については更に後述する。

【0076】

（Ｓ１２）解析装置６００は、ステップＳ１０の直流重畳測定で得られたマイナーループ、及びステップＳ１１の直流重畳シミュレーションで得られたマイナーループとの比較を行う。ここで、解析装置６００は、測定装置５００の直流重畳測定で得られたマイナーループ（測定装置５００の記憶部５２０に記憶されたマイナーループ）を取得し、記憶部６３０に記憶する。解析装置６００の直流重畳シミュレーションで得られたマイナーループは、その記憶部６３０に記憶される。解析装置６００は、記憶部６３０を参照し、ＢＨ曲線比較部６４３により、測定装置５００の直流重畳測定で得られたマイナーループと、解析装置６００の直流重畳シミュレーションで得られたマイナーループとを比較する。解析装置６００は、これら直流重畳測定及び直流重畳シミュレーションで得られたマイナーループ同士を比較し、それらの所定の差、例えば、同じ磁界Ｈにおける磁束密度Ｂの差、或いはマイナーループのループ面積の差を求める。

【0077】

（Ｓ１３）解析装置６００は、ステップＳ１２で求められた所定の差が、所定の基準を満たすか否かを判定する。ここで、解析装置６００は、ＢＨ曲線比較部６４３により、例えば、同じ磁界Ｈにおける磁束密度Ｂの差が１０％以下、或いはマイナーループのループ面積の差が５％以下といった所定の基準を満たすか否かを判定する。解析装置６００は、ＢＨ曲線比較部６４３により、ステップＳ１２で求められた所定の差が所定の基準を満たすと判定された場合、処理をステップＳ１４に進め、所定の差が所定の基準を満たさないと判定された場合、処理をステップＳ１５に進める。

【0078】

（Ｓ１４）解析装置６００は、ＢＨ曲線比較部６４３により、ステップＳ１２で求められた所定の差が、ステップＳ１３において所定の基準を満たすと判定された場合、直流重畳シミュレーションに用いた磁性材料モデルのパラメータを同定する。

【0079】

（Ｓ１５）解析装置６００は、ＢＨ曲線比較部６４３により、ステップＳ１２で求められた所定の差が、ステップＳ１３において所定の基準を満たさないと判定された場合、直流重畳シミュレーションに用いた磁性材料モデルのパラメータを、有限要素法等の適当なアルゴリズムを用いて修正する。そして、解析装置６００は、修正されたパラメータを適用した磁性材料モデルを用い、ステップＳ１１の直流重畳シミュレーションを再度行う。

【0080】

解析装置６００は、ＢＨ曲線比較部６４３により、ステップＳ１２で求められた所定の差が、ステップＳ１３において所定の基準を満たすと判定されるまで、ステップＳ１１～Ｓ１３，Ｓ１５の処理を繰り返す。

【0081】

図１２は測定装置の処理フローの一例を示す図である。図１２に示す測定装置の処理は、上記ステップＳ１０で実行される処理の一例である。
（Ｓ２０）測定装置５００は、試料１０に用いられる磁性材料の初磁化曲線を取得する。試料１０に用いられる磁性材料の初磁化曲線は、例えば、同材料の試料を適切な形状に加工したうえで、ＶＳＭやＳＱＵＩＤ等の装置によって測定される。例えば、予めこのような装置を用いて測定された初磁化曲線の情報が、測定装置５００に対して入力、送信等され、その記憶部５２０に記憶される。或いは、このような初磁化曲線の測定機能が測定装置５００に設けられてもよく、その測定機能によって測定された初磁化曲線の情報が、記憶部５２０に記憶されてもよい。

【0082】

（Ｓ２１）測定装置５００は、測定部５１０によって直流重畳測定を行う。この直流重畳測定において、測定装置５００は、入力信号発生部５１１により、交流波形発生部５１１ａ及び直流波形発生部５１１ｂで発生させた直流重畳電流を試料１０に入力し、磁界Ｈを発生させる。そして、測定装置５００は、出力信号検出部５１２により、直流重畳電流の入力に対して試料１０に発生する誘導起電力を検出し、これを時間積分して磁束密度Ｂを得る。

【0083】

（Ｓ２２）測定装置５００は、入出力波形制御部５１３ａにより、出力信号検出部５１２によって検出される、試料１０からの出力である磁束密度Ｂの波形、即ちＢ波形が、上下対称であるか否かを判定する。測定装置５００は、入出力波形制御部５１３ａにより、出力のＢ波形が上下対称でないと判定された場合には、処理をステップＳ２３に進め、入出力波形制御部５１３ａにより、出力のＢ波形が上下対称であると判定された場合には、処理をステップＳ２４に進める。

【0084】

（Ｓ２３）測定装置５００は、ステップＳ２２において、入出力波形制御部５１３ａにより、出力のＢ波形が上下対称でないと判定された場合には、出力のＢ波形が上下対称となるように、入力となるＨ波形をフィードバック制御する。測定装置５００は、フィードバック制御された入出力波形制御部５１３ａ及び入力信号発生部５１１によって発生される直流重畳電流、それによって発生するＨ波形を入力とし、ステップＳ２１の直流重畳測定を再度行う。

【0085】

測定装置５００は、ステップＳ２２において、入出力波形制御部５１３ａにより、出力のＢ波形が上下対称であると判定されるまで、ステップＳ２１～Ｓ２３の処理を繰り返す。

【0086】

（Ｓ２４）測定装置５００は、ステップＳ２２において、入出力波形制御部５１３ａにより、出力のＢ波形が上下対称であると判定された場合には、次のような処理を行う。即ち、測定装置５００は、ＢＨ曲線生成部５１３ｂにより、上下対称の出力のＢ波形とそれが得られた入力のＨ波形とを用い、磁界Ｈと磁束密度Ｂとの関係を表す試料１０のマイナーループを生成する。ここで、測定装置５００は、ＢＨ曲線生成部５１３ｂにより、上下対称のＢ波形の上下の中心を原点に設定し、そのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定する。そして、測定装置５００は、ＢＨ曲線生成部５１３ｂにより、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとで決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点として、試料１０のマイナーループを生成する。

【0087】

（Ｓ２５）測定装置５００は、ＢＨ曲線生成部５１３ｂによって生成された試料１０のマイナーループを記憶部５２０に記憶する。
測定装置５００は、例えば、上記図１１のステップＳ１０において、この図１２のステップＳ２０～Ｓ２５に示すような処理を実行し、試料１０のＢＨ座標系内での位置（原点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））が定まったマイナーループを得る。

【0088】

図１３は解析装置の処理フローの一例を示す図である。図１３に示す解析装置の処理は、上記ステップＳ１１で実行される処理の一例である。
（Ｓ３０）解析装置６００は、試料１０に対応する磁性材料モデルの直流重畳シミュレーションを行う。この直流重畳シミュレーションにおいて、解析装置６００は、入出力波形制御部６４１により、磁性材料モデルに対してＨ波形を入力し、磁性材料モデルから出力されるＢ波形を得る。

【0089】

（Ｓ３１）解析装置６００は、入出力波形制御部６４１により、磁性材料モデルから出力されるＢ波形が、上下対称であるか否かを判定する。解析装置６００は、入出力波形制御部６４１により、出力のＢ波形が上下対称でないと判定された場合には、処理をステップＳ３２に進め、入出力波形制御部６４１により、出力のＢ波形が上下対称であると判定された場合には、処理をステップＳ３３に進める。

【0090】

（Ｓ３２）解析装置６００は、ステップＳ３１において、入出力波形制御部６４１により、出力のＢ波形が上下対称でないと判定された場合には、出力のＢ波形が上下対称となるように、入力となるＨ波形をフィードバック制御する。解析装置６００は、フィードバック制御されたＨ波形を入力とし、ステップＳ３０の直流重畳シミュレーションを再度行う。

【0091】

解析装置６００は、ステップＳ３１において、入出力波形制御部６４１により、出力のＢ波形が上下対称であると判定されるまで、ステップＳ３０～Ｓ３２の処理を繰り返す。
（Ｓ３３）解析装置６００は、ステップＳ３１において、入出力波形制御部６４１により、出力のＢ波形が上下対称であると判定された場合には、次のような処理を行う。即ち、解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２により、上下対称の出力のＢ波形とそれが得られた入力のＨ波形とを用い、磁界Ｈと磁束密度Ｂとの関係を表す磁性材料モデルのマイナーループを、その磁性材料の初磁化曲線を含めて生成する。ここで、解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２により、上下対称のＢ波形の上下の中心を原点に設定し、そのＢ波形に対応するマイナーループ内の原点を設定する。そして、解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２により、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとで決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点として、磁性材料モデルのマイナーループを生成する。

【0092】

（Ｓ３４）解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２によって生成された磁性材料モデルのマイナーループを記憶部６３０に記憶する。
解析装置６００は、例えば、上記図１１のステップＳ１１において、この図１３のステップＳ３０～Ｓ３４に示すような処理を実行し、試料１０に対応する磁性材料モデルのＢＨ座標系内での位置（原点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））が定まったマイナーループを得る。

【0093】

また、解析装置６００では、次の図１４に示すような処理が実行されてもよい。
図１４は解析装置の処理フローの別例を示す図である。図１４に示す解析装置の処理は、上記ステップＳ１１で実行される処理の別例である。

【0094】

（Ｓ４０）解析装置６００は、測定情報取得部６２０により、測定装置５００でＢ波形が上下対称となるように制御されたＨ波形（測定装置５００の記憶部５２０に記憶されたＨ波形）を、測定装置５００から取得する。解析装置６００は、測定装置５００から取得したＨ波形の情報を、記憶部６３０に記憶する。

【0095】

（Ｓ４１）解析装置６００は、取得したＨ波形を入力とし、ＢＨ曲線生成部６４２によって磁性材料モデルの磁界シミュレーション、即ち直流重畳シミュレーションを行い、磁性材料モデルから出力されるＢ波形を得る。

【0096】

（Ｓ４２）解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２により、入力のＨ波形と出力のＢ波形とを用い、磁界Ｈと磁束密度Ｂとの関係を表す磁性材料モデルのマイナーループを、その磁性材料の初磁化曲線を含めて生成する。ここで、解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２により、出力のＢ波形に基づいて原点を設定し、初磁化曲線上であって直流磁界Ｈ_ｄｃとそれに対応する磁束密度Ｂ_ｄｃとで決まる点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ）を原点として、磁性材料モデルのマイナーループを生成する。

【0097】

（Ｓ４３）解析装置６００は、ＢＨ曲線生成部６４２によって生成された磁性材料モデルのマイナーループを記憶部６３０に記憶する。
解析装置６００は、例えば、上記図１１のステップＳ１１において、この図１４のステップＳ４０～Ｓ４３に示すような処理を実行し、試料１０に対応する磁性材料モデルのＢＨ座標系内での位置（原点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））が定まったマイナーループを得てもよい。

【0098】

上記図１１のステップＳ１２では、図１２に示す処理で得られる試料１０のマイナーループの直流重畳測定結果と、図１３又は図１４に示す処理で得られる磁性材料モデルのマイナーループの直流重畳シミュレーション結果とが比較される。直流重畳測定では、入力のＨ波形が制御され、出力のＢ波形が上下対称となっていることで、Ｂ波形の原点が定まり、それによって試料１０のＢＨ座標系内での位置（原点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））が定まったマイナーループが得られる。直流重畳シミュレーションでも同様に、磁性材料モデルのＢＨ座標系内での位置（原点（Ｈ_ｄｃ，Ｂ_ｄｃ））が定まったマイナーループが得られる。

【0099】

このようにして直流重畳測定及び直流重畳シミュレーションでそれぞれ得られる、ＢＨ座標系内での位置が定まったマイナーループ同士は、適正に比較することができる。直流重畳シミュレーションで得られる、位置の定まった磁性材料モデルのマイナーループを、直流重畳測定で得られる、位置の定まった試料１０のマイナーループと比較することで、磁性材料モデルのパラメータを適正に同定する、又は修正し同定することが可能になる。これにより、磁性材料の磁界シミュレーションによる直流重畳特性の高精度な解析、それに基づくインダクタ等の素子及びそれを用いたデバイスの高精度な設計を実現することが可能になる。

【0100】

尚、第２の実施の形態では、磁性材料が用いられた試料１０のマイナーループの直流重畳測定結果と、その磁性材料モデルのマイナーループの直流重畳シミュレーション結果との比較を例示した。このほか、複数の試料１０の各々について上記手法を採用して得られるマイナーループの直流重畳測定結果同士を比較し、複数の試料１０に用いられる磁性材料の解析を行うこともできる。同様に、複数の試料１０の各々に対応する磁性材料モデルについて上記手法を採用して得られるマイナーループの直流重畳シミュレーション結果同士を比較し、複数の磁性材料モデルの解析を行うこともできる。

【0101】

第２の実施の形態で述べた装置の機能、例えば、測定装置５００及び解析装置６００の機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、各装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供され、そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等がある。磁気記憶装置には、ＨＤＤ、フレキシブルディスク、磁気テープ等がある。光ディスクには、ＣＤ，ＤＶＤ等がある。光磁気記録媒体には、ＭＯ等がある。

【0102】

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc-Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

【0103】

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラム又はサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。尚、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

【0104】

第２の実施の形態では、直流重畳測定を行う測定装置５００及びその機能を実現するプログラム、並びに、直流重畳シミュレーションを行う解析装置６００及びその機能を実現するプログラムについてそれぞれ説明した。第１及び第２の実施の形態で述べたような磁性材料のヒステリシス曲線の比較、それによる磁性材料の直流重畳特性の高精度な解析を実現するためには、測定装置５００と解析装置６００とを兼ね備えたシステムが提供されてもよい。或いは、測定装置５００が有する機能と解析装置６００が有する機能とを兼ね備えたシステム、測定装置５００が有する機能と解析装置６００が有する機能とを実現するプログラムが提供されてもよい。

【0105】

第１及び第２の実施の形態で述べたような手法は、例えば、ソフトウェアやクラウドで提供される磁界シミュレータによる解析に適用可能である。また、第１及び第２の実施の形態で述べたような手法は、磁界シミュレーションのパラメータの同定やそれに用いる測定データの提供サービス、デバイス設計ソリューション等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0106】

１０ 試料
１００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ，４００，４００ｃ マイナーループ
１００Ａ メジャーループ
１３０，３３０ｃ，４３０，４３０ｃ 初磁化曲線
２００ トロイダルコア
２１０ １次側巻線
２２０ ２次側巻線
２３０ 直流重畳電流源
３１０ａ，３１０ｂ，４１０ Ｂ波形
３２０ｂ，３２０ｃ，４２０，４２０ｃ 原点
４１１ 中心
３４０ｂ，４４０ Ｈ波形
５００ 測定装置
５１０ 測定部
５１１ 入力信号発生部
５１１ａ 交流波形発生部
５１１ｂ 直流波形発生部
５１２ 出力信号検出部
５１３，６４０ 処理部
５１３ａ，６４１ 入出力波形制御部
５１３ｂ，６４２ ＢＨ曲線生成部
５２０，６３０ 記憶部
５３０，６５０ 出力部
６００ 解析装置
６０１ プロセッサ
６０２ ＲＡＭ
６０３ ＨＤＤ
６０４ 画像信号処理部
６０４ａ ディスプレイ
６０５ 入力信号処理部
６０５ａ 入力デバイス
６０６ 読み取り装置
６０６ａ 記録媒体
６０７ 通信インタフェース
６１０ 入力部
６２０ 測定情報取得部
６４３ ＢＨ曲線比較部

【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】