电气设备内的铁芯的励磁系统、励磁方法、程序及变换器电源的调制动作设定装置

摘要

降低使用变换器电源而被励磁的铁芯的铁损。变换器电源的调制动作设定装置(1430)对局部磁滞回线中的磁场强度(H)的最大值(Hmax)和最小值(Hmin)进行控制，以使得系统整体的损失(铁损、铜损以及开关损失)低于用(不包含高次谐波的)目标波形使该电气设备进行了动作时的系统整体的损失。

说明书

技术领域

本发明涉及电气设备内的铁芯的励磁系统、电气设备内的铁芯的励磁方法、程序及变换器电源的调制动作设定装置。

本申请基于2018年9月21日在日本提出了申请的特愿2018-177724号主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

例如，使用变换器电源作为对电车、混合动力汽车、家电产品等的马达进行驱动的电源装置。另外，使用电抗器(reactor)作为变换器电源的滤波电路。变换器电源使用具有多个开关元件的开关电路来构成。通过开关元件进行开关动作等，从变换器电源输出的励磁电流的时间波形成为在基波重叠了高次谐波的波形。因此，有可能导致该电气设备(铁芯)的温度上升、该电气设备的效率降低。

于是，专利文献1公开了一种电抗器铁芯，其使通过包含高次谐波成分的波形进行了励磁时的铁损相对于用正弦波单独进行了励磁时的铁损之比小于1.15。

另外，专利文献2公开了如下内容：通过使与用PWM变换器对三相马达进行了驱动的情况下的励磁电流的高次谐波成分相同振幅且相反相位的电流重叠于该励磁电流，能够将铁损降低为用正弦波电流对三相马达进行了驱动的情况下的1.05倍。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平9-45534号公报

专利文献2：日本特许第4995518号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，在专利文献1所记载的技术中，容许通过包含高次谐波成分的波形进行了励磁时的铁损比用正弦波单独进行了励磁时的铁损大。另外，在专利文献2所记载的方法中，与用正弦波电流对三相马达进行了驱动的情况相比，铁损会增加。

本发明是鉴于如以上那样的问题点而完成的，目的在于降低使用变换器电源而被励磁的铁芯的铁损。

用于解决问题的技术方案

本发明的电气设备内的铁芯的励磁系统，是具有电气设备、变换器电源以及调制动作设定装置的电气设备内的铁芯的励磁系统，所述电气设备具有铁芯，所述变换器电源为了对所述铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号，所述调制动作设定装置设定所述变换器电源的调制动作，其特征在于，所述调制动作设定装置具有作为设定单元的功能，所述设定单元基于对所述铁芯的磁通密度与磁场强度的关系进行表示的磁滞回线的局部磁滞回线中的所述磁场强度的最大值与最小值的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述磁场强度的最大值与最小值的关系为被进行了调整以使得通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小的关系。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁系统，是具有电气设备、变换器电源以及调制动作设定装置的电气设备内的铁芯的励磁系统，所述电气设备具有铁芯，所述变换器电源为了对所述铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号，所述调制动作设定装置设定所述变换器电源的调制动作，其特征在于，所述调制动作设定装置，基于由通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线、和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线形成的闭合区域的面积的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是被进行了调整以使得通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小的关系。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁系统，是具有电气设备、变换器电源以及调制动作设定装置的电气设备内的铁芯的励磁系统，所述电气设备具有铁芯，所述变换器电源为了对所述铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号，所述调制动作设定装置设定所述变换器电源的调制动作，其特征在于，所述调制动作设定装置，基于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线与用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是如下关系，该关系被进行了调整以使得：在用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述磁滞回线的所述磁通密度增加的区域的至少一部分中，对于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线中的至少一个，由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度小的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积比由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度大的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积大，且通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁系统，是具有电气设备、变换器电源以及调制动作设定装置的电气设备内的铁芯的励磁系统，所述电气设备具有铁芯，所述变换器电源为了对所述铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号，所述调制动作设定装置设定所述变换器电源的调制动作，其特征在于，所述调制动作设定装置，基于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线与用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是如下关系，该关系被进行了调整以使得：在用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述磁滞回线的所述磁通密度减少的区域的至少一部分中，对于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线中的至少一个，由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度大的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积，比由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度小的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积大，且通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁方法，是与为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源有关的电气设备内的铁芯的励磁方法，其特征在于，所述电气设备内的铁芯的励磁方法包括设定步骤，所述设定步骤基于对所述铁芯的磁通密度与磁场强度的关系进行表示的磁滞回线的局部磁滞回线中的所述磁场强度的最大值与最小值的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述磁场强度的最大值与最小值的关系是被进行了调整以使得通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小的关系。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁方法，是与为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源有关的电气设备内的铁芯的励磁方法，其特征在于，在所述电气设备内的铁芯的励磁方法中，基于由通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线、和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线形成的闭合区域的面积的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是被进行了调整以使得通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小的关系。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁方法，是与为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源有关的电气设备内的铁芯的励磁方法，其特征在于，所述电气设备内的铁芯的励磁方法包括设定步骤，所述设定步骤基于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线与用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是如下关系，该关系被进行了调整以使得：在用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述磁滞回线的所述磁通密度增加的区域的至少一部分中，对于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线中的至少一个，由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度小的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积比由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度大的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积大，且通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小。

本发明的电气设备内的铁芯的励磁方法，是与为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源有关的电气设备内的铁芯的励磁方法，其特征在于，所述电气设备内的铁芯的励磁方法包括设定步骤，所述设定步骤基于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线与用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的关系，设定所述变换器电源的调制动作，

所述关系是如下关系，该关系被进行了调整以使得：在用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述磁滞回线的所述磁通密度减少的区域的至少一部分中，对于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线中的至少一个，由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度大的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积比由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度小的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积大，且通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小。

本发明的程序的特征在于使计算机作为所述电气设备内的铁芯的励磁系统的各单元发挥功能。

本发明的变换器电源的调制动作设定装置，是为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源的调制动作设定装置，其特征在于，所述变换器电源的调制动作设定装置，基于对所述铁芯的磁通密度与磁场强度的关系进行表示的磁滞回线的局部磁滞回线中的所述磁场强度的最大值与最小值的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述磁场强度的最大值与最小值的关系是被进行了调整以使得通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小的关系。

本发明的变换器电源的调制动作设定装置，是为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源的调制动作设定装置，其特征在于，所述变换器电源的调制动作设定装置，基于由通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线、和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线形成的闭合区域的面积的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是被进行了调整以使得通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小的关系。

本发明的变换器电源的调制动作设定装置，是为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源的调制动作设定装置，其特征在于，所述变换器电源的调制动作设定装置，基于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线与用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是如下关系，该关系被进行了调整以使得：在用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述磁滞回线的所述磁通密度增加的区域的至少一部分中，对于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线中的至少一个，由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度小的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积比由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度大的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积大，且通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小。

本发明的变换器电源的调制动作设定装置，是为了对电气设备的铁芯进行励磁而向所述电气设备输出包含高次谐波的励磁信号的变换器电源的调制动作设定装置，其特征在于，所述变换器电源的调制动作设定装置，基于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的局部磁滞回线与用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁场强度以及在所述铁芯内产生的磁通密度的磁滞回线的关系，设定所述变换器电源的调制动作，所述关系是如下关系，该关系被进行了调整以使得：在用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述磁滞回线的所述磁通密度减少的区域的至少一部分中，对于通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线中的至少一个，由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度大的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积比由相对于用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线而位于磁场强度小的一侧的部分和用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线形成的闭合区域的面积大，且通过所述变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损比用除去了所述高次谐波后的励磁信号对所述铁芯进行励磁的情况下的所述铁芯的铁损小。

发明效果

根据本发明，能够降低使用变换器电源而被励磁的铁芯的铁损。

附图说明

图1是对PWM变换器的动作的一个例子进行说明的图。

图2是表示用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线(hysteresis loop)和用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线的第1例的图。

图3是重叠表示图2所示的两个磁滞回线的图。

图4是表示得到了图2所示的磁滞回线时的磁通密度的时间波形的图。

图5是表示用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线和用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线的第2例的图。

图6是重叠表示图5所示的两个磁滞回线的图。

图7是放大表示图6的区域A(以及I)、B、C的部分的图。

图8是放大表示图6的区域D、E、F的部分的图。

图9是放大表示图6的区域G、H的部分的图。

图10是表示得到了图5所示的磁滞回线时的磁通密度的时间波形的图。

图11是表示图2、5～9所示的磁滞回线中的微小面积HdB的累计值(integratedvalue)的时间变化的图。

图12是表示构成铁芯的软磁性体板(电磁钢板)的相对磁导率与磁场强度的关系的一个例子的图。

图13是表示载频以及调制系数与铁损比率的关系的一个例子的图。

图14是表示电气设备内的铁芯的励磁系统的结构的一个例子的图。

图15是对电气设备内的铁芯的励磁系统的动作的一个例子进行说明的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。

＜PWM变换器的概要＞

在本实施方式中，以对电气设备的铁芯进行励磁的变换器电源通过PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)方式被进行控制的情况为例来进行说明。设为将这样的变换器称为PWM变换器。于是，首先对PWM变换器的概要进行说明。

图1是对PWM变换器的动作的一个例子进行说明的图。图1表示基波、载波(carrier)以及输出电压的时间波形。在图1中，在上部表示基波和载波的波形，在下部表示输出电压的波形。另外，在图1中，将基波101a、101b的振幅设为E

如图1所示，PWM变换器的输出电压103是根据载波102与基波101a、101b的大小关系而值成为E

＜见解＞

接着，对本发明人得到的见解进行说明。

铁芯的铁损W[W/kg]根据由磁场强度H[A/m]和产生于铁芯内的磁通密度B[T]的磁滞回线包围的面积来求出。具体而言，铁芯的铁损W如以下的(1)式那样进行求出。

其中，ρ是密度[kg/m

W＝(1/ρ)f∫∫∫

本发明人着眼于若能够减少磁滞回线的面积，则能够降低铁损。为了减少磁滞回线，不改变磁通密度B的大小，降低磁场强度H即可。

首先，本发明人对同一铁芯调查了用时间波形为不包含高次谐波的正弦波的励磁信号进行了励磁的情况下、和用时间波形为在该正弦波重叠了高次谐波的波形的励磁信号进行了励磁的情况下各自的磁滞回线。将其结果表示于图2和图3。此外，在以下的说明中，根据需要将时间波形不包含高次谐波的正弦波称为正弦波，根据需要将在正弦波重叠了高次谐波的波形称为高次谐波。

图2是表示用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线(图2的(a))和用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线(图2的(b))的一个例子的图。图3是重叠表示图2的(a)所示的用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线、和图2的(b)所示的用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线的图。图3的(a)表示磁滞回线的整体，图3的(b)放大表示图3的(a)的一部分。用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线具有如图3的(b)所示那样以短周期进行振动的局部磁滞回线(minor loop)。在此，用高次谐波进行了励磁的情况下的磁滞回线中的局部磁滞回线将如下范围作为一个局部磁滞回线，该范围是将在磁场强度H增大的方向上进行时间变化时的与用正弦波进行了励磁的情况下的磁滞回线的交点作为起点、到接着同样地在磁场强度H增大的方向上进行时间变化时与用正弦波进行了励磁的情况下的磁滞回线相交的点为止的范围。因此，在图2的(b)和图3的(a)所示的尺度中，该进行振动的线(多个局部磁滞回线)接近为无法进行判别的程度，看起来好像被涂抹那样。此外，图2(以及图3)是使PWM变换器的调制系数m为0.2、使载频(载波的频率)为100[kHz]的结果。

也即是，在图3的(b)所示的例子中，用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL的一部分由“正弦波”表示，用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线的一部分由“高次谐波(参考例)”表示。

用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线包含多个局部磁滞回线。图3的(b)所包含的多个局部磁滞回线中的一个局部磁滞回线M以点M1为起点、以点M5为终点。

点M1是在磁场强度H增大的方向(图3的(b)的右方向)上进行时间变化时的与用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL的交点。

该局部磁滞回线M中的磁场强度H的最大值相当于该局部磁滞回线M上的点M2处的磁场强度H。

该局部磁滞回线M上的点M3是在磁场强度H降低的方向(图3的(b)的左方向)上进行时间变化时的与用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL的交点。

该局部磁滞回线M中的磁场强度H的最小值相当于该局部磁滞回线M上的点M4处的磁场强度H。

如上所述，该局部磁滞回线M上的点M5相当于该局部磁滞回线M的终点。另外，点M5相当于与该局部磁滞回线M相邻的局部磁滞回线(位于比局部磁滞回线M靠图3的(b)的上侧的位置的局部磁滞回线)的起点。

在用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线产生如图3的(b)所示那样的局部磁滞回线。在图3的(b)所示的区域中，局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|超过局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|(|Hmax|＞|Hmin|)。

“局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax”是一个局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值。

“局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin”是一个局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值。

并且，在图2～图3所示的例子中，用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损、用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损分别为10.84[W/kg]、17.88[W/kg]。

图4是表示得到了图2～图3所示的磁滞回线时的磁通密度B的时间波形的图。此外，图4的横轴的时刻是使成为基准的时刻为0的情况下的时刻(即，图4的横轴的值与从时刻0起的经过时间相同)。这在后述的图10和图11中也是相同的。

用正弦波进行了励磁的情况下的磁通密度B的时间波形401的波形系数、用高次谐波进行了励磁的情况下的磁通密度B的时间波形402的波形系数分别为1.1108、1.1155，两者都与正弦波的波形系数(＝π/2√2≒1.1107)大致相同。因此，认为用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损比用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损大是起因于磁场强度H增加。

根据以上，本发明人想到了若对局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax与最小值Hmin的关系进行调整，则能够减少磁滞回线的面积，能够降低铁芯的铁损。

于是，对PWM变换器的调制系数m和载频进行了调整，以使得在图3的(b)所示的区域中，至少一部分的局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|超过该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|(|Hmax|＜|Hmin|)。将该结果表示于图5～图9。在图5～图9中例示PWM变换器的调制系数m为0.4、载波的频率为100[kHz]的情况。

图5是表示用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线(图5的(a))、和用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线(图5的(b))的一个例子的图。图6是重叠表示图5的(a)所示的用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线、和图5的(b)所示的用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的磁滞回线的图。图6表示磁滞回线的整体。图7～图9是放大表示图6的一部分的图。具体而言，图7的(a)、图7的(b)、图7的(c)、图8的(a)、图8的(b)、图8的(c)、图9的(a)、图9的(b)分别是放大表示图6所示的区域A(以及I)、B、C、D、E、F、G、H的图。

图3的(b)所示的区域对应于图7的(c)所示的区域(区域C)。在图7的(c)所示的区域C所包含的3个局部磁滞回线中，在从上起第3个局部磁滞回线MA(M1～M2～M3～M4～M5)和从上起第2个局部磁滞回线MB(M5～M6～M7～M8～M9)中，实现了使得磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|超过磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|。

在此，将被进行调整以使得满足|Hmin|＞|Hmax|的关系的局部磁滞回线(minorloop)作为权利要求2的“第1局部磁滞回线”。在图7的(c)中，从上起第3个局部磁滞回线MA(M1～M2～M3～M4～M5)和从上起第2个局部磁滞回线MB(M5～M6～M7～M8～M9)分别相当于权利要求2的“第1局部磁滞回线”。

另外，在图7的(c)所示的区域C(也即是，用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL的磁通密度增加的区域)中，当将通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线(在图7的(c)中由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线)所包含的3个局部磁滞回线中的图7的(c)的从上起第3个局部磁滞回线MA(M1～M2～M3～M4～M5)的起点M1(与磁滞回线HL的交点)作为基准点时，满足局部磁滞回线MA中的磁场强度H的最小值(也即是，局部磁滞回线MA上的点M4处的磁场强度H的值)与基准点M1处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmin]超过局部磁滞回线MA中的磁场强度H的最大值(也即是，局部磁滞回线MA上的点M2处的磁场强度H的值)与基准点M1处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmax]的关系。

在此，将被进行调整以使得满足[Hmin]＞[Hmax]的关系的局部磁滞回线作为权利要求5的“第3局部磁滞回线”。另外，将基准点(第3局部磁滞回线的起点)作为权利要求5的“第1基准点”。在图7的(c)中，局部磁滞回线MA(M1～M2～M3～M4～M5)相当于权利要求5的“第3局部磁滞回线”，点M1相当于与局部磁滞回线MA对应的权利要求5的“第1基准点”。

当将图7的(c)的从上起第2个局部磁滞回线MB(M5～M6～M7～M8～M9)的起点M5(与磁滞回线HL的交点)作为基准点时，满足局部磁滞回线MB中的磁场强度H的最小值(也即是，局部磁滞回线MB上的点M8处的磁场强度H的值)与基准点M5处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmin]超过局部磁滞回线MB中的磁场强度H的最大值(也即是，局部磁滞回线MB上的点M6处的磁场强度H的值)与基准点M5处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmax]的关系。局部磁滞回线MB(M5～M6～M7～M8～M9)相当于权利要求5的“第3局部磁滞回线”，点M5相当于与局部磁滞回线MB对应的权利要求5的“第1基准点”。

相当于“第3局部磁滞回线”的局部磁滞回线在磁滞回线的磁通密度B增加的区域的至少一部分中既可以仅存在一个，也可以存在多个。另外，与一个“第3局部磁滞回线”对应的“第1基准点”仅被决定为一个、存在多个“第3局部磁滞回线”的情况下，按各“第3局部磁滞回线”存在分别对应的“第1基准点”。由此，相当于“第1基准点”的基准点与“第3局部磁滞回线”的数量对应，在磁滞回线的磁通密度B增加的区域的至少一部分中既可以仅存在一个，也可以存在多个。例如，在图7的(c)中，分别决定作为与局部磁滞回线MA(第3局部磁滞回线)对应的“第1基准点”的点M1、作为与局部磁滞回线MB(第3局部磁滞回线)对应的“第1基准点”的点M5。

另外，有时|Hmin|＞|Hmax|和[Hmin]＞[Hmax]的关系在一个局部磁滞回线中同时被满足。在该情况下，“第1局部磁滞回线”与“第3局部磁滞回线”可能成为相同的局部磁滞回线。例如，在图7的(c)的局部磁滞回线MA和局部磁滞回线MB中，|Hmin|＞|Hmax|和[Hmin]＞[Hmax]的关系均被满足。

进一步，在图7的(c)所示的例子中，也满足下述的关系。

在图7的(c)所示的区域C中，在通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线(在图7的(c)由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线)所包含的3个局部磁滞回线中的图7的(c)的从上起第3个局部磁滞回线MA中，由相对于用不包含高次谐波的正弦波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL(在图7的(c)由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度小的一侧(图7的(c)的左侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M3～M4～M5～M3的面积S1比由相对于该磁滞回线HL(在图7的(c)由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度大的一侧(图7的(c)的右侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M1～M2～M3～M1的面积S2大。

另外，在图7的(c)所示的区域C所包含的3个局部磁滞回线中的图7的(c)的从上起第2个局部磁滞回线MB中，由相对于用不包含高次谐波的正弦波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL(在图7的(c)由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度小的一侧(图7的(c)的左侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M7～M8～M9～M7的面积S3也比由相对于该磁滞回线HL(在图7的(c)由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度大的一侧(图7的(c)的右侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M5～M6～M7～M5的面积S4大。

另外，在图8的(a)所示的区域D(也即是，用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL的磁通密度增加的区域)中，当将通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线(在图8的(a)中由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线)所包含的多个局部磁滞回线中的例如图8的(a)的从下起第2个局部磁滞回线MA(M1～M2～M3～M4～M5)的起点M1(与磁滞回线HL的交点)作为基准点时，满足局部磁滞回线MA中的磁场强度H的最小值(也即是，局部磁滞回线MA上的点M4处的磁场强度H的值)与基准点M1处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmin]超过局部磁滞回线MA中的磁场强度H的最大值(也即是，局部磁滞回线MA上的点M2处的磁场强度H的值)与基准点M1处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmax]的关系。在此，局部磁滞回线MA(M1～M2～M3～M4～M5)相当于权利要求5的“第3局部磁滞回线”，点M1相当于与局部磁滞回线MA对应的权利要求5的“第1基准点”。

当将图8的(a)的从下起第3个局部磁滞回线MB(M5～M6～M7～M8～M9)的起点M5(与磁滞回线HL的交点)作为基准点时，满足局部磁滞回线MB中的磁场强度H的最小值(也即是，局部磁滞回线MB上的点M8处的磁场强度H的值)与基准点M5处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmin]超过局部磁滞回线MB中的磁场强度H的最大值(也即是，局部磁滞回线MB上的点M6处的磁场强度H的值)与基准点M5中的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmax]的关系。局部磁滞回线MB(M5～M6～M7～M8～M9)相当于权利要求5的“第3局部磁滞回线”，点M5相当于与局部磁滞回线MB对应的权利要求5的“第1基准点”。

在图7的(c)和图8的(a)所示的例子中，在磁滞回线的磁通密度B增加的区域中存在多个相当于“第1局部磁滞回线”的局部磁滞回线，但即使是在磁滞回线的磁通密度B增加的区域中仅存在一个相当于“第1局部磁滞回线”的局部磁滞回线的情况下，也能够降低铁芯的铁损。

在图7的(c)和图8的(a)所示的例子中，在磁滞回线的磁通密度B增加的区域中存在多个相当于“第3局部磁滞回线”的局部磁滞回线，在磁滞回线的磁通密度B增加的区域存在多个相当于“第1基准点”的点，但即使是在磁滞回线的磁通密度B增加的区域仅存在一个相当于“第3局部磁滞回线”的局部磁滞回线的情况下，也能够降低铁芯的铁损。在该情况下，在磁滞回线的磁通密度B增加的区域仅存在一个相当于“第1基准点”的点。

另外，在图8的(a)所示的例子中，也满足下述的关系。

在图8的(a)所示的区域D中，在通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线(在图8的(a)中由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线)所包含的多个局部磁滞回线中的例如图8的(a)的从下起第2个局部磁滞回线MA中，由相对于用不包含高次谐波的正弦波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL(在图8的(a)中由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度小的一侧(图8的(a)的左侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M3～M4～M5～M3的面积S1比由相对于该磁滞回线HL(在图8的(a)中由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度大的一侧(图8的(a)的右侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M1～M2～M3～M1的面积S2大。

另外，即使在图8的(a)所示的区域D所包含的多个局部磁滞回线中的图8的(a)的从下起第3个局部磁滞回线MB中，由相对于用不包含高次谐波的正弦波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线HL(在图8的(a)中由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度小的一侧(图8的(a)的左侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M7～M8～M9～M7的面积S3也比由相对于该磁滞回线HL(在图8的(a)中由“正弦波”表示的磁滞回线)而位于磁场强度大的一侧(图8的(a)的右侧)的部分和磁滞回线HL形成的闭合区域M5～M6～M7～M5的面积S4大。

在进行了那样的调整的图5～图9所示的例子中，用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损、用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损分别成为10.84[W/kg]、5.47[W/kg]。这样可知：通过对局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax和最小值Hmin的关系进行调整、或者通过对在图7的(c)等中由“高次谐波(实施例)”所示的磁滞回线所包含的局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值与基准点M1处的磁场强度的值之差的绝对值[Hmin]和该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值与基准点M1处的磁场强度的值之差的绝对值[Hmax]的关系进行调整、或者通过对在图7的(c)等中由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线所包含的局部磁滞回线中的位于在图7的(c)等中由“正弦波”表示的磁滞回线的内侧的部分的面积S1、S3和位于外侧的部分的面积S2、S4的关系进行调整，能够使得用高次谐波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损比用正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损小。

图10是表示得到了图5～图9所示的磁滞回线时的磁通密度B的时间波形的图。图10所示的时刻A～I分别对应于图6所示的区域A～I(例如，图10所示的时刻A附近的磁通密度B和磁场强度H的变化成为如图6所示的区域A内那样(成为如图7的(a)所示那样))。

在用正弦波进行了励磁的情况下的磁通密度B的时间波形1001的波形系数、用高次谐波进行了励磁的情况下的磁通密度B的时间波形1002的波形系数分别为1.1108、1.1154，两者大致相同。因此，可知：即使对局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax和最小值Hmin的关系进行调整，也能够不较大地改变铁芯中的磁通密度的有效值(即磁能)地使磁场强度H减少，由此，能够使铁芯的铁损比用正弦波对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损小。

图11是表示图2、图5～图9所示的磁滞回线中的微小面积HdB的累计值的时间变化的图。微小面积HdB是磁场强度H的值与单位时间中的磁通密度B的变化量dB之积。但是，在图11中，用将通过正弦波对铁芯进行了励磁的情况下的时刻I(＝0.005[s])的值设为了1的情况下的相对值表示HdB的累计值。

具体而言，在磁滞回线中磁通密度B增加的区域(图6的区域A、B、C、D、E)中(参照图5的箭头线501)，微小面积HdB是与横轴(磁场强度H的轴)平行地切割磁滞回线的情况下的、由该区域的磁滞回线和纵轴(磁通密度B的轴)包围的长条状的区域的面积。此时的单位时间中的磁通密度B的变化量dB为正值。另外，在磁滞回线中磁通密度B减少的区域(图6的区域E、F、G、H、I)中(参照图5的箭头线502)，微小面积HdB是与横轴(磁场强度H的轴)平行地切割磁滞回线的情况下的、由该区域的磁滞回线和纵轴(磁通密度B的轴)包围的长条状的区域的面积。此时的单位时间中的磁通密度B的变化量dB为负值。

与图10同样地，图11所示的时刻A～I分别对应于图6所示的区域A～I。当对时刻A～时刻I的HdB进行累计时，能得到磁滞回线一周量的微小区域HdB的累计值。因此，能够根据时刻I的微小区域HdB的累计值，基于(1)式来通过使用密度、频率、铁芯的体积算出铁损值。

在图11中，曲线图1101(正弦波)表示用正弦波对铁芯进行了励磁的情况下的微小区域HdB的累计值。曲线图1102(高次谐波(参考例))表示用磁通密度B和磁场强度H如图2～图3所示的磁滞回线那样变化的高次谐波对铁芯进行了励磁的情况下的微小区域HdB的累计值。曲线图1103(高次谐波(实施例))表示用磁通密度B和磁场强度H如图5～图9所示的磁滞回线那样变化的高次谐波对铁芯进行了励磁的情况下的微小区域HdB的累计值。

如曲线图1101、1102所示，在用正弦波对铁芯进行了励磁的情况下、和使得区域C的一部分的局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|低于该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|(|Hmax|＞|Hmin|)的情况下(图3的(b)所示的情况下)，在磁通密度B的变化相对于磁场强度H的变化小的区域以外的区域中，微小区域HdB的累计值增大。与此相对，如曲线图1103所示可知：当使得区域C的一部分的局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|超过该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|(|Hmax|＜|Hmin|)(也即是设为如图7的(c)所示那样)时，在将时刻C附近作为中心的时间段中，微小区域HdB的累计值降低。

根据以上可知以下内容。

在磁滞回线中磁通密度B增加的区域的至少一部分(一部分或者全部)中，若使PWM变换器进行动作以使得局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|超过该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|(|Hmax|＜|Hmin|)(也即是，如图7的(c)所述的例那样)，则能够使铁芯的铁损比用正弦波对铁芯进行了励磁的情况下的铁芯的铁损低(在以下的说明中，根据需要将这样使PWM变换器进行动作称为第1动作)。在磁滞回线中磁通密度B增加的区域的至少一部分中，对一个以上的局部磁滞回线进行第1动作即可，能够降低铁芯的铁损。

另一方面，在磁滞回线中磁通密度B增加的区域、和在该磁滞回线中磁通密度B降低的区域只是磁通密度B和磁场强度H的增减关系成为相反。例如在图6的区域F、G、H(用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线的磁通密度降低的区域)中，用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线的局部磁滞回线的起点为在该局部磁滞回线的磁场强度H降低的方向(例如图9的左方向)上进行时间变化时的、与用除去了高次谐波后的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线的交点。因此，参照图5～图11说明过的内容也可应用于在磁滞回线中磁通密度B降低的区域。即，在磁滞回线中磁通密度B降低的区域的至少一部分(一部分或者全部)中，若使PWM变换器进行动作以使得局部磁滞回线(相当于权利要求3的“第2局部磁滞回线”。)中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|超过该局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|(|Hmin|＜|Hmax|)，则能够使铁芯的铁损比用正弦波对铁芯进行了励磁的情况下的铁芯的铁损低(在以下的说明中，根据需要将这样使PWM变换器进行动作称为第2动作)。相当于“第2局部磁滞回线”的局部磁滞回线在磁滞回线的磁通密度B降低的区域中既可以仅存在一个，也可以存在多个。

也即是，在图6(区域F、G、H)、图8的(c)～图9的(b)所示的例子中，未实现上述的PWM变换器的第2动作，但通过实现PWM变换器的第2动作，能够使通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损比用除去了高次谐波后的励磁信号(正弦波的励磁信号)对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损小。

在图6(区域F、G、H)、图8的(c)～图9的(b)所示的例子中，未满足通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线各自中的磁场强度H的最大值与基准点(该局部磁滞回线的起点)处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmax]超过局部磁滞回线M中的磁场强度H的最小值与基准点(该局部磁滞回线的起点)处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmin]的关系。

通过使得满足通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的磁滞回线所包含的多个局部磁滞回线(相当于权利要求6的“第4局部磁滞回线”。)各自中的磁场强度H的最大值与基准点(该局部磁滞回线的起点)(相当于权利要求6的“第2基准点”。)处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmax]超过局部磁滞回线M中的磁场强度H的最小值与基准点(该局部磁滞回线的起点)处的磁场强度H的值之差的绝对值[Hmin]([Hmin]＜[Hmax])的关系，也能够使通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损比用除去了高次谐波后的励磁信号(正弦波的励磁信号)对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损小。

相当于“第4局部磁滞回线”的局部磁滞回线在磁滞回线的磁通密度B降低的区域的至少一部分中既可以仅存在一个，也可以存在多个。另外，在与一个“第4局部磁滞回线”对应的“第2基准点”仅被决定为一个、存在多个“第4局部磁滞回线”的情况下，按各“第4局部磁滞回线”存在分别对应的“第2基准点”。由此，相当于“第2基准点”的基准点与“第4局部磁滞回线”的数量对应，在磁滞回线的磁通密度B降低的区域的至少一部分中既可以仅存在一个，也可以存在多个。另外，有时|Hmin|＜|Hmax|和[Hmin]＜[Hmax]的关系在一个局部磁滞回线中同时被满足。在该情况下，“第2局部磁滞回线”和“第4局部磁滞回线”可能成为相同的局部磁滞回线。

另外，在图6(区域F、G、H)、图8的(c)～图9的(b)所示的例子(磁滞回线的磁通密度减少的例子)中，由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线所包含的局部磁滞回线中的、位于在图8的(c)～图9的(b)中由“正弦波”表示的磁滞回线的内侧(图8的(c)～图9的(b)的右侧)的部分(闭合区域)的面积不比位于外侧(图8的(c)～图9的(b)的左侧)的部分(闭合区域)的面积大。

在磁滞回线的磁通密度减少的例子中，通过使由“高次谐波(实施例)”表示的磁滞回线所包含的局部磁滞回线中的、在图8的(c)～图9的(b)中位于由“正弦波”表示的磁滞回线的内侧(图8的(c)～图9的(b)的右侧)的部分(闭合区域)的面积比位于外侧(图8的(c)～图9的(b)的左侧)的部分(闭合区域)的面积大，也能够使通过变换器电源用包含高次谐波的励磁信号对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损比用除去了高次谐波后的励磁信号(正弦波的励磁信号)对铁芯进行励磁的情况下的铁芯的铁损小。

在此，在磁滞回线中，在磁通密度B的变化相对于磁场强度H的变化小的区域(例如图6所示的区域A、B、D、E、F、H、I)中，难以对于PWM变换器执行第1动作和第2动作(难以设为|Hmax|＜|Hmin|或者|Hmin|＜|Hmax|)。因此，如以上那样的PWM变换器的控制优选在磁场强度H的绝对值小、磁通密度B的变化相对于磁场强度H的变化大的区域(例如图6所示的区域C、G)、即磁导率大的区域中进行。

具体而言，优选在磁滞回线所包含的多个区域(例如图6所示的区域A～I)中的、用除去了高次谐波后的励磁信号(也即是，正弦波的励磁信号)对铁芯进行励磁的情况下铁芯的磁场强度H的绝对值成为100[A/m]以下的区域(在图6所示的例子中，区域C(图7的(c)所示的区域)、区域G(图9的(a)所示的区域))中，对于PWM变换器执行第1动作或者第2动作。

优选在磁场强度H的绝对值为100[A/m]以下的区域(在图6所示的例子中，区域C(图7的(c)所示的区域)、区域G(图9的(a)所示的区域))的全部中实现第1动作和第2动作中的某一方，但仅在一部分中实现第1动作和第2动作中的某一方即可。例如，若在磁滞回线中磁通密度增加的区域的一部分中存在一个以上的局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|超过该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|的区域，则在该其他的一部分中，局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|也可以不超过该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|。

图12是表示构成铁芯的软磁性体板(电磁钢板)的相对磁导率μ

在此，使用了磁场强度H为100[A/m]以下的区域中的相对磁导率μ

相对磁导率大对应于表皮深度小。表皮深度小意味着涡电流密度大。涡电流是在妨碍磁通的变化的方向上产生的，因此，磁场强度H变为容易变化，以使得妨碍励磁电流的流动(在磁滞回线中磁通密度B增加的区域中，磁场强度H变为容易降低，在磁滞回线中磁通密度B降低的区域中，磁场强度H变为容易增加)。因此，相对磁导率μ

如前述的那样，第1动作和第2动作例如通过使PWM变换器的调制系数m和载频为可变来实现。

图13是表示载频以及调制系数m与铁损比率的关系的一个例子的图。铁损比率是将用重叠了高次谐波的正弦波的波形(PWM变换器)进行了励磁的情况下的铁芯的铁损除以用不包含该高次谐波的该正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损而得到的值。在图13所示的例子中，在调制系数m处于0.4以上且1.0以下的范围、且载频处于50[kHz]以上(且100[kHz]以下)的范围的情况下，实现第1动作，能够使铁芯的铁损比用不包含高次谐波的正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损小。另外，在调制系数m为2.0、且载频处于5[kHz]以上且15[kHz]以下的范围的情况下，实现第1动作，能够使铁芯的铁损比用不包含高次谐波的正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损小。另外，在调制系数m为2.0、载频处于20[kHz]以上(且100[kHz]以下)的范围的情况下，铁芯的铁损与用不包含高次谐波的正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损成为同等。另一方面，在调制系数m和载频为那以外的情况下，不实现第1动作，无法使铁芯的铁损比用不包含高次谐波的正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损小。

因此，例如能够如以下那样实现第1动作和第2动作。

首先，准备与实际使用的电气设备和PWM变换器相同或者同等的装置。并且，对调制系数m和载频进行变更来实施对从PWM变换器向电气设备输出励磁信号来使该电气设备的铁芯进行了励磁时的磁滞回线和铁芯的铁损进行测定。另外，对将从PWM变换器所输出的励磁信号除去了高次谐波后的信号输出到该电气设备来使该电气设备的铁芯进行了励磁时的铁芯的铁损进行测定。此外，也可以代替这些测定而进行电磁场分析(数值分析)。

并且，对实现第1动作的调制系数m和载频进行搜索。此时，例如通过对(包含局部磁滞回线的)磁滞回线进行测定或者分析来获得，能够根据该磁滞回线对实现第1动作这一情况进行确认。关于第2动作也同样地对实现第2动作的调制系数m和载频进行搜索。

并且，从搜索到的调制系数m和载频中选择从PWM变换器用励磁信号使铁芯进行了励磁的情况下的铁芯的铁损低于用从该励磁信号除去了高次谐波后的信号使该铁芯进行了励磁的情况下的铁芯的铁损的调制系数m和载频。

并且，存储使实施第1动作的磁滞回线的区域与对第1动作所选择的调制系数m以及载频相互关联了的信息来作为调制信息。同样地，存储使实施第2动作的磁滞回线的区域与对第2动作所选择的调制系数m以及载频相互关联了的信息来作为调制信息。此外，调制信息中的实施第1动作(第2动作)的磁滞回线的区域是指在磁滞回线中作为磁通密度B增加(减少)的区域所设想的区域(由磁通密度B和磁场强度H确定的区域)。

此时，在电气设备是不进行恒定动作(即励磁条件被进行变更)的电气设备的情况下，作为对第1动作所选择的调制系数m和载频的组，优选存储尽可能地多的组。这是为了使得能够尽可能地选择满足电气设备的动作指令的调制系数m和载频。这关于对第2动作所选择的调制系数m和载频也是相同的。

例如若电气设备为马达，则电气设备的动作指令包括马达的运转状态的目标值(目标范围)。马达的运转状态的目标值(目标范围)包括马达的转速的目标值(目标范围)和转矩的目标值(目标范围)。

然后，在使用PWM变换器对电气设备的铁芯进行励磁时，在电气设备的铁芯的磁通密度B和磁场强度H处于实施第1动作的磁滞回线的区域内的情况下，对PWM变换器指示以与实施该第1动作的磁滞回线的区域关联地存储的调制系数m和载频进行动作。同样地，在电气设备的铁芯的磁通密度B和磁场强度H处于实施第2动作的磁滞回线的区域内的情况下，对PWM变换器指示以与实施该第2动作的磁滞回线的区域关联地存储的调制系数m和载频进行动作。

＜电气设备内的铁芯的励磁系统＞

图14是表示电气设备内的铁芯的励磁系统的结构的一个例子的图。在以下的说明中，根据需要将电气设备内的铁芯的励磁系统简称为励磁系统。

在图14中，励磁系统具有电气设备1410、PWM变换器1420以及调制动作设定装置1430。

对于电气设备1410，只要是具有铁芯的电气设备，则不被特别地限定。例如作为电气设备1410，可以使用马达、电抗器以及转换器(变压器、变流器、变量器)等。电气设备既可以是单相的电气设备，也可以是三相的电气设备。在三相马达中，当设为分布绕组(distributed winding)时，在定子芯的一个齿部(tees)卷绕多相的线圈。因此，定子芯中的磁通变得复杂，因此，有可能无法确定能够降低铁芯的铁损的调制系数m和载频的范围。因此，关于三相马达，优选使用集中卷绕的三相马达来作为电气设备1410。

PWM变换器1420是对电气设备1410的铁芯进行励磁的电源。在本实施方式中，PWM变换器1420设为能够连续地变更载波的振幅E

以下，对调制动作设定装置1430具有的功能的一个例子进行说明。此外，调制动作设定装置1430的硬件例如通过使用具备CPU、ROM、RAM、HDD以及各种接口的信息处理装置、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)来实现。调制动作设定装置1430作为设定变换器电源的调制动作的设定单元发挥功能。

调制信息存储部1431存储调制信息。调制信息是实施第1动作或者第2动作的磁滞回线的区域与确定调制动作的参数相互关联了的信息。在本实施方式中，变换器电源按PWM方式被进行控制。因此，确定调制动作的参数如用＜见解＞一项说明过的那样包括调制系数m和载频。调制信息的求出方法为如用＜见解＞一项说明过的那样。在此设为：在磁滞回线中，在磁场强度H的绝对值为100[A/m]以下的区域(详细而言，在用除去了高次谐波后的励磁信号(也即是正弦波的励磁信号)对铁芯进行励磁的情况下铁芯的磁场强度H的绝对值成为100[A/m]以下的区域)中实施第1动作和第2动作。

滞后区域判定部1432判定在调制信息存储部1431是否存储有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息。

在此，对于电气设备1410的铁芯的磁通密度B，例如配置用于对电气设备1410的铁芯的磁通进行检测的探测线圈，能够根据在探测线圈感应的电动势来基于法拉第的电磁感应定律进行导出。另外，电气设备1410的铁芯的磁场强度H例如能够根据在电气设备1410中流动的励磁电流来基于安培定律进行导出。另外，也能够在电气设备1410内设置H线圈，测定磁场强度H。

首先，滞后区域判定部1432判定在实施第1动作的磁滞回线的区域、或者实施第2动作的磁滞回线的区域内是否存在电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值。

该判定的结果，在实施第1动作的磁滞回线的区域、或者实施第2动作的磁滞回线的区域内没有电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值的情况下，滞后区域判定部1432判定为在调制信息存储部1431中未存储有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息，将表示该状况的信息输出至PWM信号生成部1433。

另一方面，在实施第1动作的磁滞回线的区域、或者实施第2动作的磁滞回线的区域内存在电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值的情况下，滞后区域判定部1432判定是否在实施第1动作的磁滞回线的区域以及实施第2动作的磁滞回线的区域中的某范围内存在电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值。

并且，滞后区域判定部1432在电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值处于实施第1动作的磁滞回线的区域内的情况下，判定在包括实施该第1动作的磁滞回线的区域的调制信息中是否存在包括满足电气设备1410的动作指令的调制系数m和载频的调制信息。

该判定的结果，若在包括实施第1动作的磁滞回线的区域的调制信息中不存在包括满足电气设备1410的动作指令的调制系数m和载频的调制信息时，滞后区域判定部1432判定为在调制信息存储部1431中未存储有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息，将表示该状况的信息输出至PWM信号生成部1433。

另一方面，若在包括实施第1动作的磁滞回线的区域的调制信息中存在包括满足电气设备1410的动作指令的调制系数m和载频的调制信息，则滞后区域判定部1432判定为在调制信息存储部1431中存储有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息。并且，滞后区域判定部1432对包括满足电气设备1410的动作指令的调制系数m和载频的调制信息中的一个进行选择，向PWM信号生成部1433输出确定所选择的调制信息的信息。

对于调制信息的选择，例如能够按照选择调制系数m最小的调制信息这样的预先设定的规则来进行。

另外，在电气设备1410是进行稳定动作(即，励磁条件不被进行变更)的电气设备的情况下，滞后区域判定部1432能够设为不判定在包括实施第1动作的磁滞回线的区域的调制信息中是否存在包括满足电气设备1410的动作指令的调制系数m和载频的调制信息。在该情况下，滞后区域判定部1432对包括实施第1动作的磁滞回线的区域的调制信息中的一个进行选择，向PWM信号生成部1433输出确定所选择的调制信息的信息。

另外，滞后区域判定部1432在电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值处于实施第2动作的磁滞回线的区域内的情况下，也与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值处于实施第1动作的磁滞回线的区域内的情况同样地，将确定调制信息的信息、或者对在调制信息存储部1431中未存储有调制信息这一状况进行表示的信息输出至PWM信号生成部1433。

PWM信号生成部1433当从滞后区域判定部1432输出对与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息进行确定的信息时，从调制信息存储部1431读出确定该调制信息所包括的调制动作的参数(调制系数m和载频)。并且，PWM信号生成部1433生成包括为了生成基波和载波所需要的信息的PWM信号，并输出至PWM变换器1420。该信息例如可以包括载波的振幅E

另一方面，PWM信号生成部1433当通过滞后区域判定部1432输出对在调制信息存储部1431未存储有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息这一状况进行表示的信息时，采用对铁损的降低(用于降低铁损的局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax与最小值Hmin的关系的调整)不起作用的值来作为确定调制动作的参数(调制系数m和载频)。并且，PWM信号生成部1433基于所采用的值，生成包括为了生成基波和载波所需要的信息的PWM信号，并输出至PWM变换器1420。

作为确定此时的调制动作的参数的值，例如可以使用确定进行第1动作或者第2动作时的调制动作的参数(调制系数m和载频)。此外，即使设定这样的参数，在磁通密度B的变化相对于磁场强度H的变化小的区域中，也无法实施第1动作或者第2动作。即，即使设定这样的参数，对铁损的降低(用于降低铁损的局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax与最小值Hmin的关系的调整)也不起作用。

然而，如用＜见解＞这一项说明过的那样，即使遍及磁滞回线的一个周期而持续进行以确定进行第1动作或者第2动作时的调制动作的参数使PWM变换器进行动作，也能够使铁芯的铁损比用未重叠高次谐波的正弦波进行了励磁的情况下的铁芯的铁损低(参照图11的曲线图1101、1103)。因此，这样一来，能够更切实地降低铁芯的损失。但是，不限于必须这样，也可以设定确定调制动作的参数(调制系数m和载频)，以使得恢复为已有的PWM变换器中的动作。

PWM变换器1420基于如以上那样从PWM信号生成部1433输出的PWM信号，实施PWM方式的调制动作，对电气设备1410内的铁芯进行励磁。

＜动作流程图＞

接着，参照图15的流程图，对本实施方式的驱动系统的动作的一个例子进行说明。

首先，在步骤S1501中，PWM信号生成部1433通过当被指示电气设备1410的运转开始时，向PWM变换器1420输出包含为了生成基波和载波所需要的信息的PWM信号，从而对电气设备1410的运转开始进行指示。确定此时输出的调制动作的参数(调制系数m和载频)不被特别地限定。例如，能够将确定此时输出的调制动作的参数(调制系数m和载频)设为作为运转开始时的值而预先确定的值。

接着，在步骤S1502中，滞后区域判定部1432取得(导出)电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值。

接着，在步骤S1503中，滞后区域判定部1432判定在调制信息存储部1431中是否存储有与在步骤S1502中取得的电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息。该判定的结果，在调制信息存储部1431中存储有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息的情况下，处理进入步骤S1504。

当处理进入到步骤S1504时，滞后区域判定部1432向PWM信号生成部1433输出对与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息进行确定的信息。在电气设备1410是不进行稳定动作(即励磁条件被进行变更)的电气设备的情况下，确定包括满足电气设备1410的动作指令的调制系数m和载频的调制信息，并被输出到PWM信号生成部1433。

接着，在步骤S1504中，PWM信号生成部1433从调制信息存储部1431读出对由通过步骤S1504输出的信息确定的调制信息所包含的调制动作进行确定的参数(调制系数m和载频)。并且，PWM信号生成部1433基于确定该所读出的调制动作的参数(调制系数m和载频)、和从外部输入的基波的信息，生成包括为了生成基波和载波所需要的信息的PWM信号。

接着，在步骤S1506中，PWM信号生成部1433向PWM变换器1420输出PWM信号。PWM变换器1420基于PWM信号，实施PWM方式的调制动作，对电气设备1410内的铁芯进行励磁。

接着，在步骤S1507中，调制动作设定装置1430判定是否使电气设备1410的动作结束。该判定例如能够根据操作员是否对调制动作设定装置1430的用户接口进行了用于使电气设备1410的动作结束的操作来实现。

该判定的结果，在不使电气设备1410的动作结束的情况下，处理返回步骤S1502，使电气设备1410内的铁芯的励磁持续。并且，当在步骤S1507中判定为使电气设备1410的动作结束时，基于图15的流程图的处理结束。

在前述的步骤S1503中，当判定为在调制信息存储部1431中未存储有与通过步骤S1502取得的电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息时，处理进入步骤S1508。当处理进入步骤S1508时，滞后区域判定部1432向PWM信号生成部1433输出对没有与电气设备1410的铁芯的磁通密度B和磁场强度H的当前值对应的调制信息这一状况进行表示的信息。

接着，在步骤S1509中，PWM信号生成部1433使确定调制动作的参数(调制系数m和载频)为对铁损的降低(用于降低铁损的局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax与最小值Hmin的关系的调整)不起作用的值。并且，PWM信号生成部1433生成包括为了生成基波和载波所需要的信息的PWM信号。并且，处理进入前述的步骤S1506，PWM信号生成部1433将该PWM信号输出至PWM变换器1420。

＜总结＞

如上所述，在本实施方式中，调制动作设定装置1430通过磁滞回线的局部磁滞回线中的磁场强度的最大值Hmax与最小值Hmin的关系被进行调整，设定PWM变换器1420的调制动作，以使得与用从包含高次谐波的励磁信号除去了高次谐波后的信号对电气设备的铁芯进行励磁的情况下的该铁芯的铁损相比，该铁芯的铁损变小。具体而言，调制动作设定装置1430在磁滞回线中磁通密度B增加(减少)的区域的一部分中，使PWM变换器1420进行动作，以使得一部分的局部磁滞回线中的磁场强度H的最小值Hmin的绝对值|Hmin|超过(低于)该局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax的绝对值|Hmax|。因此，能够降低使用变换器电源励磁的铁芯的铁损。

＜变形例＞

<<第1变形例>>

在本实施方式中，以实施第1动作和第2动作这两方的情况为例来进行了说明。然而，也可以仅实施第1动作或者第2动作。在这样的情况下、且电气设备为进行稳定动作(即励磁条件不被进行变更)的电气设备的情况下，滞后区域判定部1432不是必须需要的。即，在仅实施第1动作的情况下，能够持续选择对于第1动作的调制系数m和载频。同样地，在仅实施第2动作的情况下，能够持续选择对于第2动作选择的调制系数m和载频。另外，为了更切实地降低铁损，也可以在调制系数m和载频之外还包括确定调制动作的其他参数(载波的振幅、基波的振幅等)来求出调制信息。

<<第2变形例>>

另外，若调整局部磁滞回线中的磁场强度H的最大值Hmax和最小值Hmin的关系，以使得与用从由PWM变换器1420输出的励磁信号除去了高次谐波成分后的信号进行了励磁的情况下的铁芯的铁损相比，铁芯的铁损变小(即以使得不改变磁通密度B的最大值而磁滞回线的面积变小)，则也可以不必须执行第1动作和第2动作。这是由于：在图11中，即使微小区域HdB的累计值不减少，若微小区域HdB的累计值的增加率(每单位时间的增加量)比用正弦波对铁芯进行了励磁的情况下的微小区域HdB的累计值(曲线图1101)小，则也能够降低铁芯的铁损。

<<第3变形例>>

在本实施方式中，以仅考虑铁芯的铁损的降低的情况为例来进行了说明。例如，存在有时需要对因由于铁芯的发热导致的升温而作为电气设备1410的动作变为无法得到保证进行抑制等的、与其他部分相比需要对铁芯的发热进行抑制的情况。在这样的情况下，铁芯的铁损的降低比其他部分的损失的降低优先。

此外，作为电气设备1410的主要的损失，除了铁损之外还有铜损。铜损能够通过增大电气设备1410中的线圈的配置空间、降低线圈的电流密度(增大线圈的截面积)、降低线圈的直流电阻来进行降低。另外，作为变换器电源的主要的损失，具有开关损失。对于开关损失，例如通过使多个变换器电源同步来并联地进行动作，从而能够减小在各开关元件中流动的电流，由此降低该开关损失。

然而，作为电气设备1410的损失的详细内容，有时铜损或者开关损失所占的比例比铁损多。在该情况下，有时即使为将仅是铁损的降低作为目的来决定了调制动作，电气设备的效率也不改善。于是，也可以设为：代替求出调制信息(确定调制动作的参数)以使得该铁芯的铁损变为比用从包含高次谐波的励磁信号除去了高次谐波后的信号对电气设备的铁芯进行励磁的情况下的该铁芯的铁损小，而是求出调制信息(确定调制动作的参数)以使得励磁系统整体的损失(电气设备1410的损失(主要为铁损和铜损)和PWM变换器1420的损失(主要为开关损失)之和变小。

<<第4变形例>>

在本实施方式中，以使用PWM变换器来作为变换器电源的情况为例进行了说明。然而，变换器电源不限定于具有PWM变换器的电源。确定变换器电源的调制动作的参数(在本实施方式中为调制系数m和载频)基于变换器电源中的调制方式来确定。例如，在使用PAM(Pulse Amplitude Modulation，脉冲幅度调制)变换器的情况下，被供给至变换器部的直流电压和向马达的输出电压之比包含于确定调制动作的参数。

<<其他变形例>>

此外，以上说明过的本发明的实施方式可以通过由计算机执行程序来实现。另外，记录了所述程序的计算机可读的记录介质以及所述程序等的计算机程序产品也可以作为本发明的实施方式来进行应用。作为记录介质，例如可以使用软盘、硬盘、光盘、光磁盘、CD-ROM、磁带、非易失性的存储卡、ROM等。

另外，以上说明过的本发明的实施方式都不过是表示了实施本发明时的具体化的例子，不得由这些来限定性地解释本发明的技术范围。即，本发明能够不从其技术思想或者其主要特征脱离地以各种各样的形态来实施。

标号说明

1410：电气设备、1420：PWM变换器、1430：调制动作设定装置、1431：调制信息存储部、1432：滞后区域判定部、1433：PWM信号生成部。