リアクタンスの温度依存性

質問

コイルの電気的な抵抗成分として、
誘導性リアクタンス(XL)があると思うのですが、

コイルの温度が上昇したとき、
リアクタンスの値はどのように変化するのでしょうか？

回答No.5

boson

下記の回答に

＞ 一般論として、強磁性体は温度上昇とともに、透磁率は低下する傾向にあります。これは強磁性体の分子場理論からの結論です。

とありますが、
キューリー温度：Tc より高い温度では正しい記述と思いますが
Tc より低い温度領域では温度上昇とともに透磁率は増加する傾向にあると思います。
（Tcより低い温度領域で温度上昇とともに減少するのは自発磁化ですが、透磁率（もしくは帯磁率）を自発磁化と混同されているのでしょうか？）

分子場理論による説明は以下をどうぞ。
http://utht.t.u-tokyo.ac.jp:8080/mediawiki/index.php/%E5%BC%B7%E7%A3%81%E6%80%A7%2C_%E5%8F%8D%E5%BC%B7%E7%A3%81%E6%80%A7

グラフ（b）から
・温度がTc未満の領域では、帯磁率Χは（つまり透磁率も）温度上昇とともに増加。
・温度がTcのとき、帯磁率Χは（つまり透磁率も）無限大に発散。
・温度がTcより高い領域では、帯磁率Χは（つまり透磁率も）温度上昇とともに減少。
が読み取れます。

下記のページには
http://utht.t.u-tokyo.ac.jp:8080/mediawiki/index.php/%E5%BC%B7%E7%A3%81%E6%80%A7%E4%BD%93%E3%81%AE%E7%B5%B1%E8%A8%88%E7%90%86%E8%AB%96

具体的に、

T＞Tcの温度領域では
Χ＝C/(T-Tc)

T＜Tcの温度領域では
Χ～(C/2)/(Tc-T)

と明示されています。

お礼

大変ご丁寧な御回答ありがとうございます！
まだまだ私は勉強不足なので、ご提示頂いた資料を参考に
勉強を進めていきたいと思います！

回答No.4

ojisan7

>透磁率は温度上昇に対して増加するのではないでしょうか？

一般論として、強磁性体は温度上昇とともに、透磁率は低下する傾向にあります。これは強磁性体の分子場理論からの結論です。Curie-Weissの法則を導く過程をたどってみれば明らかなことだと思います。

お礼

分子場理論については勉強したことがないので、
勉強を進めてみたいと思います！
ご回答ありがとうございました！

回答No.3

boson

下記の回答に

＞ 一般的に、磁性体は温度上昇とともに、透磁率は低下する傾向にあります。ですから、コイルの温度が上昇したとき、リアクタンスの値は小さくなるということです。

とありますが、逆じゃないでしょうか？

鉄芯なりフェライトコアなりの強磁性体を挿入したコイル（インダクター）を考えるのであれば、強磁性体は低温相（キューリー温度未満）で使用するのが前提ですから、透磁率は温度上昇に対して増加するのではないでしょうか？

通常の使用では（つまり「キューリー温度未満」の温度域では）
「コイルの温度が上昇したとき、リアクタンスの値は大きくなる」
のではないでしょうか？

以下、フェライトの例ですが、

http://www.jfe-steel.co.jp/research/giho/008/pdf/008-09.pdf
p.2のFig.3では200℃まで温度上昇に対して透磁率は増加します。

http://www.jfe-frt.com/product/pdf/005.pdf
p.1の「μI-温度依存性」のグラフでも室温近辺では温度上昇に対して透磁率は増加します。

市販のインダクターの例では
http://210.238.12.39/jp/product/inductor/LHLP10TB220M.html
「インダクタンス－温度特性」を見ると
-20℃～＋100℃の温度領域で、温度上昇に対してインダクタンスは増加しています。

回答No.2

ojisan7

No1です。ちょっと補足させて下さい。No1で回答したコイルは空芯の場合です。当然のことながら、軟磁性磁芯が挿入されているコイルには、温度依存性が存在します。現在使われているコイルには、磁芯として、なるべく温度依存性の少ない材料が使われていますが、それでもやはり、温度の影響は無視できません。一般的に、磁性体は温度上昇とともに、透磁率は低下する傾向にあります。ですから、コイルの温度が上昇したとき、リアクタンスの値は小さくなるということです。

回答No.1

ojisan7

コイルの材質がリアクタンスに影響するのは、透磁率だけです。リアクタンスは透磁率に比例します。あとはコイルの幾何学的な形状や大きさによってリアクタンスは決定します。コイルを形成する材料は銅などの良導体ですよね。銅や銀などの良導体の比透磁率はほとんど１に等しく、温度が多少上昇しても一定であると見なすことが出来ます。透磁率に温度依存性があるのは、強磁性体の場合です。ですから、リアクタンスには温度依存性がないものと考えることが出来ます。