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高電圧トランスのコアにギャップを入れる事は、どの様な効果があるのでしょうか?
飽和しにくく、一定のインダクタンスが得られるとは思うのですが、その他にも効果があるのでしょうか?

当方、あまり磁気学は詳しくありません。やさしい回答よろしくお願いします。

A 回答 (2件)

>当方、あまり磁気学は詳しくありません。


トランスのコアにギャップを入れる質問をされている時点ですでにだいぶ詳しいと思いますが (^^;

高電圧トランスというより、高周波トランス全般ですね。
ギャップの役割は、おっしゃるとおり磁気飽和を防ぎ、AL値を一定化させ、一定のインダクタンスが得られるようにすることです。

特に高電圧トランスの場合AL値が高いと1次巻き線の巻数が極端に下がり、製造に支障をきたすため、ギャップは重要な役割となります。

EIコアではPETフィルムをはさむなどしてスペーサギャップをつけますが、生産性が悪いのでEEコア、ERコアなどではセンタコアを削ってギャップを作るほうが多く、一見するとギャップがないように見えます。
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この回答へのお礼

前回(絶縁紙)の質問に続き、回答ありがとうございます。

お礼日時:2005/11/29 18:42

「高電圧トランス」とのことですが、DC/DCコンバータなどで用いられるタイプでしょうか。



高電圧を得るためにはフライバック方式が有用です。フォワード方式の電圧がON時間/周期時間で決定される(ただし平滑インダクタを有する場合)のに対し、フライバック方式ではON時間/OFF時間となり、前者が1倍で行き詰まるのに対して、後者は容易に10倍に到達できます。さらにこの倍率とトランスの巻数比を掛けたのが実際の昇圧比です。

さてフォワード方式では一次側のSW素子がONの期間、すなわちエネルギがトランスに注入される期間と、二次側からエネルギが取り出される期間は一致しています。この場合トランスにギャップは無用です。コアの実効透磁率は原理上大きいほど望ましく邪魔にはなりませんし、一定である必要もありません。

ところがフライバック方式では、エネルギが一次側からトランスに注入される期間と、二次側から取り出される期間は一致していません。交互です。一次側のSW素子がONの期間、エネルギは磁界のエネルギとしてトランスに一旦蓄積されます。そして、一次側のSW素子がOFFの期間に二次側に吐き出すような動作をします。フォワード方式ではエネルギの蓄積場所が必要無いのに対しフライバック方式では必須という事です。

さて磁気エネルギ密度はBH積ですが、飽和磁束密度で使用可能なBの最大が限定される中、Hを大きくするには透磁率が邪魔になるという事です。空隙を設ける事によって大きなエネルギを溜める事が可能になるのです。
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Aベストアンサー

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スイッチング電源のトランスを設計するときに重要なパラメータの一つです。
トランスのコア材の AL値×巻数^2 が巻線のインダクタンスとなります。
スイッチング電源トランスを設計する場合,コアボリューム(コアの実効体積:実際の体積ではない)に対し損失が少なく,巻線の抵抗損失が少なく,トータルの損失ができるだけ少なくなるように設計します。
同じコアサイズでギャップゼロ(磁路に隙間がない状態)のAL値がカタログ等に記載されていますが,スイッチング電源(特にフライバック式)を設計する場合磁路にギャップ(隙間)を設け,AL値を調整します。
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Aベストアンサー

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Q近接効果について教えてください。

近接効果について教えてください。

「平行で互いに近接した2本の導線に同じ方向の電流が流れるとき、導線同士の間は磁束密度が高くなり、電流はそれぞれの導線内部で他方の導線に接していない側を流れようとする」
という近接効果の原理がいまいち理解できません。

(1)導線同士の間は磁束密度がゼロもしくは極少になるように思えます。
右ネジの法則から、それぞれの導線の周りには同じ回転方向の磁束が生じますよね?すなわち導線の間では磁束が逆向きなので打ち消し合い、最終的に2本の導線をまたぐ落花生型の磁束線ができるイメージがあります。この考えは間違いでしょうか?

(2)フレミングの左手の法則を考えれば、むしろローレンツ力によって引き合うのでは?
高校物理では同じ方向に電流が流れる電線は互いに引き合うとならいますよね?この時電線の断面では他方の電線に近い側に電流が引きつけられているイメージがありました。この考えは間違いでしょうか?近接効果のケースも電流には引き合う方向にローレンツ力が働いているのではないのですか?

いくらか調べる中で、「近接効果は表皮効果と同じ原理・・・」との表記がありました。ということは、一方の電流が他方の導線内の近い側に誘導電流を発生させ(ようとし)、その誘導電流の向きが逆向きであるために抵抗として働き、結果として導線の接点付近は流れにくくなる、ということでしょうか。更に言えばこのときローレンツ力も働いていて引き合っているが、抵抗の大きさが支配的であるということでしょうか。

以上、初歩的な質問の上に大変読みにくい文章で恐縮ですが、みなさんご享受願います。

(添付画像は以下のページより引用)
http://ednjapan.rbi-j.com/issue/2010/3/65/6348

近接効果について教えてください。

「平行で互いに近接した2本の導線に同じ方向の電流が流れるとき、導線同士の間は磁束密度が高くなり、電流はそれぞれの導線内部で他方の導線に接していない側を流れようとする」
という近接効果の原理がいまいち理解できません。

(1)導線同士の間は磁束密度がゼロもしくは極少になるように思えます。
右ネジの法則から、それぞれの導線の周りには同じ回転方向の磁束が生じますよね?すなわち導線の間では磁束が逆向きなので打ち消し合い、最終的に2本の導線をまたぐ落花生型...続きを読む

Aベストアンサー

近接効果(proximity effect)も表皮効果(skin effect)も渦電流(Eddy current)の影響です。
この資料のp.44~「13.4 Eddy currents in winding conductors」を読んだらどうでしょう。
http://www.itee.uq.edu.au/~elec4400/Archive/lectures08/Ch13slides_magnetics.pdf
理解できないようなら、ここで紹介されている「よくわかる電磁気学」を勧めます。
http://blog.livedoor.jp/dankogai/archives/51443231.html
電磁気学「充分に発達した科学技術は、魔法と見分けが付かないというクラークの第三法則との最初の出会いであり、
・・・中略・・・
これを攻略するか否かが物理学が一生魔法で終わるかそれとも科学になるのかの分水嶺とも思われる。」
とゆうことだそうです。

Qヒステリシス損の求め方

ヒステリシスPhは周波数f[Hz],最大磁束密度Bm[T],起動有電力E[V]とし、Khを比例定数とすると、

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この式になる以前の段階というはあるのでしょうか?

Aベストアンサー

最大磁束密度が大きい程ヒステリシスループの面積が大きくなる。面積だから2乗に近い。磁束密度が飽和してしまったら磁界を大きくしてもループの面積はこれ以上増えない。単位時間にこのヒステリシスループを何回回るかと言う頻度がfだから、fには比例する、というイメージでは如何でしょうか。

Q鉄損と銅損の違い

私はいまモータについて勉強しています。
そこで、思ったのですが鉄損と銅損の違いは何なのでしょうか?

鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー
銅損は巻線の導線にある電気抵抗によって失われる電気エネルギー

とのことですが、どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、
鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

どなたか詳しい方お願いします。

Aベストアンサー

>鉄損はコイルの導線の抵抗によって失われる電気エネルギー

これは間違いです。鉄損は磁気回路の磁場の変化に伴って発生する損失でヒステリシス損と渦電流損があります。

>どちらのほうがシステム的に厄介、優先的に抑えるべきなか、

設計上はどちらを優先するというより、目的とする主な動作状態において銅損と鉄損の合計が最も小さくなるように最適設計します。この条件が他の第3の条件との兼ね合いで満たされない場合にはその第3の条件とのトレードオフにより最適化します。

>鉄損や銅損が大きいとどういった問題が起きるのか

発熱、効率低下(消費電力増加)などの問題が生じます。

Q磁気飽和のときの透磁率と,これらの定義について

磁束密度B
磁界の強さH
透磁率μ
としたときに,
B=μH
となり,
μは,B-H曲線の傾きであると教科書で勉強しました。
とすると,磁気飽和して,Hを強くしてもBが増えないとすると,飽和状態ではB-H曲線が水平になるため,
μ=0
となる考えたのですが,これは間違いなのでしょうか?

たとえば,鉄の磁気飽和は,H=1000[A/m]付近で,
そのとき,B=1.5[T],μ=5000と書いてあるものを
見たのですが,μが5000あるならば,Hを増やせば
Bが増えそうな気がするのですが・・・。

飽和という現象の捉え方が間違っているのか,
それともμの定義の捉え方が間違っているのか,
教えていただけませんでしょうか。

Aベストアンサー

回答3の者です。
まず、飽和の確認にはB-H曲線より、M-H曲線の方が容易だと思います。
私たちのよく使う測定装置は、このM-H曲線の形でデータ出力するのが普通なのですが、もし質問者がB-Hでしかデータを得られないのでしたら、Bの値からμ0Hの値を引いてM-H形式に変換出来ます。
次に、高磁場でμ0より少し大きい値でBが増加するのは、磁化mが飽和後の高磁場でも少し増加を続けるからです。
この高磁場磁化率の原因は、熱揺らぎの抑制、結晶異方性の抑制、磁気モーメントそのものの磁場増強などいくつかの可能性が有ります。
我々の場合には、このM-H曲線からこのような磁場効果を取り除いた、磁性物質がゼロ磁場状態で本来持っている磁化の値(自発磁化)を求めるために、「飽和漸近則」という磁場による多項式フィットや、あるいはもっと簡便に高磁場でM-H曲線が直線的になった部分に直線フィットして、ゼロ磁場へ外挿した値を自発磁化としています。
質問者は飽和磁場を求めたいようなので、このM-H曲線で高磁場側から引いた直線から、M-H曲線がはずれていく磁場の値を、飽和磁場とすれば良いと思います。

回答3の者です。
まず、飽和の確認にはB-H曲線より、M-H曲線の方が容易だと思います。
私たちのよく使う測定装置は、このM-H曲線の形でデータ出力するのが普通なのですが、もし質問者がB-Hでしかデータを得られないのでしたら、Bの値からμ0Hの値を引いてM-H形式に変換出来ます。
次に、高磁場でμ0より少し大きい値でBが増加するのは、磁化mが飽和後の高磁場でも少し増加を続けるからです。
この高磁場磁化率の原因は、熱揺らぎの抑制、結晶異方性の抑制、磁気モーメントそのものの磁場増強などいくつかの可能...続きを読む


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