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空隙付環状鉄心で、漏れ磁束を考慮した磁気回路を考えた時、漏れ磁気抵抗はどのように表わされるのでしょうか??鉄心からの距離によって漏れ磁束は変化すると思いますが、どこの位置での磁束を回路に流れる磁束と考えればいいのでしょうか??回答よろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

難しい質問です。


巻線が1つのインダクタで,空隙周辺の漏れ磁束により空隙の磁気抵抗が小さくなることを問題にしているのか,
2つの巻線のトランスで2巻線間の漏れ磁束により結合係数が小さくなることを問題にしているのかで変ります。

(1) 空隙周辺の漏れ磁束を問題にする場合
だいたい空隙の幅くらい,鉄心の周辺に磁束がふくらんで流れると考えて,空隙面積が広がったと考える。ただし,コイルの巻き方が鉄心1周に対して一様でない場合は,さらに漏れ磁束が増える。
実用的には,巻いたコイルのインダクタンスを測定し,巻数あるいはギャップ長を微調整して,所望のインダクタンスに仕上げる。

(2) 2つのコイルを巻き,その間の漏れインダクタンスを考える場合
1次コイルと2次コイルに,アンペアターンが等しい電流を流し,鉄心にかかる起磁力が全体としてキャンセルする状態を考える。1次コイルと2次コイルが重なった層の間に,起磁力がキャンセルしない空間が出来る。この空間の磁束が漏れ磁束として働く。
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Qコイルの中の鉄心て.....

昨日、中学生の教科書を読んでいて疑問に思ったことがありました。
何で、コイルの中に鉄心を入れると磁界が強くなるのですか。
教えてください。

Aベストアンサー

その辺を勉強してる学生です。

コイルをぐるぐる巻いた中心に鉄心を入れたものと入れてないものを比べてみましょう。

まず、鉄心無しのものは、コイルの中心は空気ですね。
対して、鉄心が有るときは鉄心がコイルの中心にあります。

違いはここです。
磁界を考えるとき、透磁率という値が影響してきます。
空気と鉄心では透磁率がちがってきて、その違いが磁力に差を生じさせます。

磁界の強さは、磁力線の数で考えられます。
鉄心はコイルに流れる電流により発生した磁力線を集めるように働きます。
そのため磁力線の密度が増し、磁力が強くなるわけです。

鉄心に限らず、透磁率が空気より高いものであれば磁力を強めることができます。
ただ、コイルの中の磁界はどこでも同じなので、中心の方が磁力が強いということはありません。

Q表皮効果の原理について

表皮効果の原理について教えて下さい。

なぜ導体表面のみが高周波電流を流すことが出来て
導体内部では出来なくなるのでしょうか?
これは何が関係しているのでしょうか?

これって導体内部が穴だらけのすかすかの導線を使えば
高周波をうまく流すことが出来るということなのでしょうか?

Aベストアンサー

導体を電流が流れると磁界が生じます。電流が交流だと交流磁界が
生じますが、これは導線の中にも存在します。そして、交流磁界は
導線の中に起電力を生じますが、この起電力は電流の変化を妨げる
方向に生じます。

もっとはっきり言うと、自分が出した磁界で、自分自身(電流)が
流れにくくなるのです。(自己インダクタンスも参照してください)

導体の表面は磁束との交差が一番少ないので一番流れやすい場所なのです。
(導体の中心は導体全部が出した磁界とリンクしますが、表面はそれより
内側の磁束とはリンクしません)

導体内部がすかすかの導体を使うと、ムクよりよく流れるかというと
そうではありません。ただ、電流を流すのに寄与していない部分は
なくても良い、という考え方です。中心だって全然寄与していないわけ
ではないのですが、寄与率が低いので切り捨てられるのです。
(切り捨てた割には流れにくくならない)

むしろ、細い線を束ねたものがよく使われます。線どうしは絶縁して
あります。高周波は1本1本の表面を流れますが、多数あるので真ん中
の方でもちゃんと流れます。リッツ線と言いますが、これは近接効果
も関係しています。

表皮効果は高周波だけの現象ではありません。低周波では起きない
現象だと勘違いしている人もいるようなのでご注意ください。

たとえば、送電線は50Hzか60Hzを流しますが、この周波数での表皮
深さは約10mmです。なので、直径20mm以上の太い線を張るのは効率が
よくありません。

そこで、中心には電気を流す必要がないからスチールの丈夫なワイヤを
配置して、周囲をアルミや銅で覆うという構造の線が使われます。

表皮効果を完全に理解するのは結構大変ですよ。

導体を電流が流れると磁界が生じます。電流が交流だと交流磁界が
生じますが、これは導線の中にも存在します。そして、交流磁界は
導線の中に起電力を生じますが、この起電力は電流の変化を妨げる
方向に生じます。

もっとはっきり言うと、自分が出した磁界で、自分自身(電流)が
流れにくくなるのです。(自己インダクタンスも参照してください)

導体の表面は磁束との交差が一番少ないので一番流れやすい場所なのです。
(導体の中心は導体全部が出した磁界とリンクしますが、表面はそれより
内側...続きを読む

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

QAM波の復調回路について

AM波復調回路として、包絡線検波回路を挙げることができる。ダイオードにAM波が加わるとダイオードの整流作用によってAM波の正または負の部分が取り出されコンデンサCが充電されるが、変調を受けた搬送波がなくなると抵抗Rを介してコンデンサは放電し、この充放電を繰り返すことによって信号波にほぼ等しい包絡線を得ることができる。この後、コンデンサCoによって直流分を阻止すれば、変調波(信号)を復調することができる。
と、教科書にありました。

図は、http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8C%85%E7%B5%A1%E7%B7%9A%E6%A4%9C%E6%B3%A2に載っているのと同じで、あとは、コンデンサCoと信号を取り出すときの抵抗がつくだけです。
AMはの正または負の部分が取り出されるんじゃなくて、正の部分しか取り出せないんではないでしょうか?
また、なんで、最初にコンデンサCに充電されるだけで、抵抗には電流は流れないんでしょうか?
変調を受けた搬送波がなくなる、とはどういうことなんでしょうか?
搬送波成分はあるのになくなるという意味が分りません。
また、なんで、搬送波がなくなる??と抵抗Rを介して放電されるんでしょうか?
さらに、なんで、充放電を繰り返すことによって信号波にほぼ等しい包絡線を得ることができるんでしょうか?

かなり詳しく、そしてかなり分りやすい解説をお願いします。

AM波復調回路として、包絡線検波回路を挙げることができる。ダイオードにAM波が加わるとダイオードの整流作用によってAM波の正または負の部分が取り出されコンデンサCが充電されるが、変調を受けた搬送波がなくなると抵抗Rを介してコンデンサは放電し、この充放電を繰り返すことによって信号波にほぼ等しい包絡線を得ることができる。この後、コンデンサCoによって直流分を阻止すれば、変調波(信号)を復調することができる。
と、教科書にありました。

図は、http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8C%85%E7%B5%A1%E7...続きを読む

Aベストアンサー

その教科書はあまり良いものではないですね。
あなたが疑問に思うのはもっともです。

信号の正/負に関しては他の回答者の言うとおりです。
ダイオードの向きを逆にすれば負の部分を取り出せます。

コンデンサの電圧がゼロでない限り抵抗に電流は流れます。

「搬送波がなくなる」という説明は不適切です。
搬送波の振幅がゼロになる部分をなくなると言っているのだと思いますが、
普通はそれをなくなるとは言いません。その教科書のローカルルールでしょう。

実は包絡線検波の理論的な説明は結構難しいのです。下記を参照してください。
http://asaseno.cool.ne.jp/germanium/index.html

簡単に説明すると次のようになります。
搬送波が増加している時にはコンデンサが充電されてコンデンサの電圧が搬送波の電圧に等しくなります。
(ダイオードの順方向電圧をゼロとみなす、また、信号源のインピーダンスは十分低いものとする)
搬送波がピークを過ぎて下がり始めるとダイオードが逆バイアスになり、抵抗を介して放電するためにコンデンサの電圧は徐々に減少します。
次のサイクルで搬送波が増加してコンデンサの電圧を超えるとコンデンサが充電され、コンデンサの電圧は搬送波に追従します。
このよう搬送波の1サイクルごとにコンデンサは充電と放電を繰り返します。
充電している時はダイオードから流れ込む電流と抵抗で放電される電流の差分だけ充電されます。

通常、搬送波の周波数は高いため放電時間が短く、下がる電圧はわずかで、検波された波形は搬送波のピーク電圧を線で結んだ波形に近いものになります。
ただし、抵抗による放電電圧の変化が変調波による変化よりゆっくりになると変調波を再現できなくなります。
これをダイアゴナルクリッピングまたはダイアゴナル歪みと言います。

その教科書はあまり良いものではないですね。
あなたが疑問に思うのはもっともです。

信号の正/負に関しては他の回答者の言うとおりです。
ダイオードの向きを逆にすれば負の部分を取り出せます。

コンデンサの電圧がゼロでない限り抵抗に電流は流れます。

「搬送波がなくなる」という説明は不適切です。
搬送波の振幅がゼロになる部分をなくなると言っているのだと思いますが、
普通はそれをなくなるとは言いません。その教科書のローカルルールでしょう。

実は包絡線検波の理論的な説明は結構難しいのです...続きを読む

Qモーターのトルクと回転数

なぜモーターのトルクと回転数は反比例の関係になるのですか?

Aベストアンサー

質問中には書かれていませんが、モーターの出力が一定のもとで
ということが必須の条件です。

モータ理論の基礎中の基礎で 出力(W)=角速度×トルク
すなわち
P=ωτ  但しP:出力 ω:角速度(2π×回転数/60) τ:トルク

出力が一定であればモータ速度とトルクは相反関係にあります。
尚通常のモータにおいては、出力が一定ということはまずありませんので
負荷トルクの変動に比例して出力(=一般てきには入力電流)が変動
します。

Q空隙付環状鉄心の磁束密度

空隙付環状鉄心の空隙部分の磁束密度を求めたいのですが、この鉄心の断面が長方形(つまり、コイルが長方形にN回巻かれている)なので、コイルの中心部の磁束密度はアンペアの周回積分より、B=(μNI/πa)*2+(μNI/πb)*2、(μは環状鉄心の透磁率、a,bは長方形の各辺の長さ)となりますよね??よって、空隙部分の磁束密度=鉄心部分の磁束密度なので、空隙部分の磁束密度は上のBの式でいいのでしょうか??回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>ごめんなさい、上の写真のような形をしています。
とすると,
空隙長δ=0.005m
鉄心磁路長li=π*(80mm+130mm)/2=0.33m(内周と外周の平均)
コイル巻数N,電流I,真空の透磁率μ0=4π×10^(-7)[H/m],
鉄心の透磁率μとして
磁束密度B=NI/{δ/μ0 + li/μ}です。


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