本发明专利技术提供一种使用了磁场分析模拟装置的电感元件的直流叠加特性的分析方法，其分析方法具有：第一工序，对于由与电感元件相同的磁性材料构成的环形铁心，求取从初磁化状态到饱和磁化为止的初磁化曲线及动作点不同的多个子环路，且从各动作点的增量导磁率获得表示磁通密度或磁场强度与增量导磁率的关系的点列数据；第二工序，对于通过电感元件网状分割而成的分析模型的各要素，利用磁场分析模拟装置基于环形铁心的初磁化曲线求取与规定的直流施加电流所对应的动作点，且基于动作点从所述点列数据分配增量导磁率，对由各要素的增量导磁率所获得的电感值进行积分求取电感元件整体的电感值；第三工序，通过以不同的直流施加电流重复第二工序，由此获得直流叠加特性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在例如DC-DC转换器等所使用的电感元件的直流叠加特性的求取的 方法及电磁场模拟装置。
技术介绍
电感元件具有由磁性材料构成的铁心、向铁心供给励磁电流的线圈，且励磁的铁 心根据磁性磁滞曲线(也称为B-H曲线、磁化曲线)追循非线形的履历进行动作。在电感 元件的设计中，应用了计算机的电磁场的数值分析，不仅在研究开发中被使用并且在日常 的设计业务中也被广泛使用。但是，近年来，伴随DC-DC转换器等设备的大电流化，为了缓 和铁心的磁性饱和，在磁路中设置多个磁隙等，该磁性回路复杂化，其结果就产生了分析值 和实测值大大背离的问题。作为在这种数值分析所使用的方法之一，特开平05-099963号公开了一种装置， 其对由叠加有直流电流的交流电流所励磁的磁性部件的电感进行计算，其具备第一磁通 密度计算机构，基于以与所述磁性部件同一材质制成反磁场系数极小的形状的磁性材料的 初磁化特性，计算与所述磁性部件的直流电流成分所对应的磁通密度；决定材料常数的机 构，基于所述第一磁通密度计算机构计算的磁通密度和所述磁性材料的增量导磁率，来决 定材料常数；第二磁通密度计算机构，基于所述材料常数计算与所述磁性部件的交流电流 成分所对应的磁通密度；计算电感的机构，基于所述第二磁通密度计算机构计算的磁通密 度来计算所述磁性部件的电感。就所述增量导磁率而言，从通过使用环状的试样对直流叠 加特性进行评价所得到的电感值、试样的磁路长度及截面积、线圈的圈数等，而被计算出。 另外，求取与所叠加的直流成分所对应的试样的磁场强度，且基于初磁化特性求取磁通密 度及增量导磁率。在特开平05-099963号记载的电感的计算方法中，通过使用环状的试样的直流叠 加特性的评价来决定材料常数，因此，即使不试制磁性部件也能够高精度地计算电感。但 是，由于需要直流叠加特性的评价，由此是繁杂的；并且由于在由直流叠加特性和初磁化特 性获得的动作点(磁场强度及磁通密度)中没有考虑基于交流电流的子环路，由此存在进 一步提高数值分析的精度的余地。另外，电感元件的磁性特性有时因使用温度、应力、直流电流等而变化，但是，在特 开平05-099963号中没有任何考虑。没有考虑入这些要素时，作为电感元件的磁性特性分 析方法是不充分的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种在考虑使用环境的同时通过使用磁场分析模拟装 置以比现有技术更简单且高精度对电感元件的直流叠加特性进行分析的方法、及其所使用 的电磁场模拟装置。—种使用磁场分析模拟装置对电感元件的直流叠加特性进行分析的本专利技术的方法，其特征在于，具有第一工序，对于由与电感元件相同的磁性材料构成的环形铁心，求取从初磁化状 态到饱和磁化的初磁化曲线，且求取所述初磁化曲线上的动作点不同的多个子环路，并且 从各动作点及其对应的所述子环路的斜度所定义的增量导磁率，获得表示磁通密度或磁场 强度和增量导磁率的关系的点列数据；第二工序，对于通过所述电感元件网状分割而成的分析模型的各要素，利用磁场 分析模拟装置基于所述环形铁心的初磁化曲线求取与规定的直流施加电流所对应的动作 点，且基于所述动作点从所述点列数据分配增量导磁率，对由各要素的增量导磁率所获得 的电感值进行积分求取所述电感元件整体的电感值；第三工序，通过以不同的直流施加电流重复所述第二工序，由此获得直流叠加特 性。将所述磁性体(铁心)预先磁化后，能够对在被磁化的情况下的直流叠加特性进 行分析。基于对于所述分析模型所预先求取的应力分析结果，在第一工序求取在所述环形 磁性体施加了应力的状态下的点列数据，在第二工序使用与各要素的应力状态对应的点列 数据，由此即使作用于磁性体的应力不均勻，也能够精度良好地分析磁性体的直流叠加特 性。基于对于所述分析模型所预先求取的热分析结果，在第一工序求取在规定温度的 点列数据，在第二工序使用与各要素的温度状态对应的点列数据，由此即使由于涡电流损 失等产生的热而使磁性体的温度不均一，也能够精度良好地分析磁性体的直流叠加特性。一种电磁场模拟装置，对电感元件的直流叠加特性进行分析，其特征在于，具有储存机构，储存对于由与电感元件相同的磁性材料构成的环形铁心所求取的从初 磁化状态到饱和磁化的初磁化曲线的数据、和储存对于所述初磁化曲线上的动作点不同的 多个子环路所得到的磁通密度或磁场强度和增量导磁率的关系得以表示的点列数据；输入机构，输入所述电感元件的分析模型；计算机构，对于所述分析模型的网状分割的各要素，基于所述环形铁心的初磁化 曲线求取与规定的直流施加电流所对应的动作点，且基于所述动作点从所述点列数据分配 增量导磁率，对由各要素的增量导磁率所获得的电感值进行积分，由此获得所述电感元件 的电感值。根据利用从初磁化曲线上的动作点不同的多个子环路所求取的各动作点的增量 导磁率由磁场分析模拟装置进行分析的本专利技术的方法，能够以比现有技术更简单且高精度 进行电感元件的直流叠加特性的分析。另外，也能够在分析中加上温度及应力的影响。因 此，能够将需要极多时间及費用的制品的试制及评价的工序削减，并且能够以低成本设计 电感元件。附图说明图1是表示用于说明本专利技术的分析方法的磁化曲线的图表；图2是表示用于说明本专利技术的分析方法的子环路的图表；图3是表示一边施加应力一边计测环形铁心的磁性特性的装置的概略图4是表示本专利技术的分析方法所使用的环形铁心的磁化曲线的图表；图5是表示本专利技术的分析方法所使用的电感元件的分析模型的一例的立体图；图6是表示本专利技术的方法的直流叠加特性的分析值和实测值的图表；图7是表示本专利技术的分析方法所使用的电感元件的分析模型的其它的例的立体 图；图8是图7的分析模型的纵断面图；图9是表示在有应力下及无应力下由本专利技术的方法所获得的初磁化曲线的图表；图10是表示在有应力下及无应力下由本专利技术的方法所获得的磁场强度和增量导 磁率的关系的图表；图11是表示在有应力下由本专利技术的方法所获得的直流叠加特性的分析值和实测 值的图表。具体实施例方式在对电感元件的直流叠加特性进行分析的本专利技术的方法中，在直流电流的动作点 的分析中使用自初磁化状态到初饱和磁化的磁化曲线，在交流电流的距动作点的磁通密度 的变化分析中使用子环路的斜度(增量导磁率)。在这种本专利技术的分析方法中反映上述两 根磁化曲线的特征。本专利技术的电感元件的直流叠加特性的分析方法具有如下的三个工序。第一工序在第一工序中，对于由与电感元件相同的磁性材料构成的环形铁心测定自初磁化 状态到饱和磁化为止的初磁化曲线的主环路、所述初磁化曲线上的动作点不同的多个子环 路。再测定它们的应力依存性及温度依存性之后，能够分析电感元件内的应力分布、与周边 环境温度或自己发热对应的电感元件的直流叠加特性。参照图1，利用下述的具体例说明初磁化曲线及子环路的测定方法，但是，本专利技术 不限于此。在由外径30mmX内径20mmX厚度7. 5mm磁性材构成的消磁状态的环形铁心中， 一次线圈及二次线圈分别卷绕80圈。圈数可以根据环形铁心的导磁率及尺寸适当增减。一 次线圈经由电阻器与电源连接。将所述电阻器的两端电压表示为数字示波器的横轴，将二 次线圈的输出表示为数字示波器的纵轴。使B-H分析器的电源电压(与磁场成比例)从初磁化状态慢慢上升到饱和磁通密 度(Bmax)后，慢慢返本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种使用了磁场分析模拟装置的电感元件的直流叠加特性的分析方法，其特征在于，具有：第一工序，对于由与电感元件相同的磁性材料构成的环形铁心，求取从初磁化状态到饱和磁化的初磁化曲线，且求取所述初磁化曲线上的动作点不同的多个子环路，并且从各动作点及其对应的所述子环路的斜度所定义的增量导磁率，获得表示磁通密度或磁场强度和增量导磁率的关系的点列数据；第二工序，对于通过所述电感元件网状分割而成的分析模型的各要素，利用磁场分析模拟装置基于所述环形铁心的初磁化曲线求取与规定的直流施加电流所对应的动作点，且基于所述动作点从所述点列数据分配增量导磁率，对由各要素的增量导磁率所获得的电感值进行积分求取所述电感元件整体的电感值；第三工序，通过以不同的直流施加电流重复所述第二工序，由此获得直流叠加特性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：橘武司，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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