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空心コイルの磁場とQ値が謎です。
表計算ソフトで空心コイルの設計をしていたのですが、出てくるQ値の結果は空心コイルの径をドンドン小さくしていくとQ値が高くなりました。 それをドンドン推し進めていくと、空心の直径が殆ど無いような奇妙なコイルになってしまいます・・・。 通常の空心コイル断面 ○｜ ｜○ ○｜ ｜○ ○｜ ｜○ 問題の空心コイル断面（もはや中心が空ではないような状態ですが） ○｜○ ○｜○ ○｜○ ですがこの場合、コイルを形成する線材が中心軸に対して対称な線材とピッタリ張り付いた形状になるので、本来中心軸で干渉するはずの無い磁場が中心軸上で干渉すると考えられます。表現を変えると磁場が中心で押しつぶされるような感じでしょうか。 質問の本題としては以下のようになります。 ・こういうコイルは机上計算ではQ値が高いが、現実的にはどうなんでしょうか？ ・中心部で磁場が押しつぶされて飽和するということは、コイルの外周、頭、お尻で磁場が増大するということでしょうか？ ・こういうコイル自体の弊害があれば教えてください。 以上よろしくお願いします。
- miroku1111
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質問者が選んだベストアンサー
普通、表計算ソフトで計算できるインダクタンスやQの計算は、相当の 仮定が含まれています。巻き径は線径にくらべて十分に大きいなど。 また、巻き線内に起こるエディカレントも考慮していないと思われます。 このエディカレントを計算に含めるとQは低下します。 Qだけに着目すると、巻き回数は０が一番良いなどという結果になり ませんか？ 諸現象を全部含んだ計算をするには３次元電磁界解析をしなくては ならず、何100万円もするシミュレータソフトを買う必要があります。 ＃１さんの回答のように計算の基本的なところが、式の想定外になって いると思われます。
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- foobar
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「表計算ソフトで空心コイルの設計をしていたのですが、出てくるQ値の結果は空心コイルの径をドンドン小さくしていくとQ値が高くなりました。」 一度、ソフトの対応範囲（どんな形状のコイルまで小さい誤差で計算できるか）、計算内容（手順）を確認するほうが良いように思います。 たとえば、十分に細長いソレノイドコイルを考えると、 巻き数、長さを一定に保って、コイルの直径を変えるときには、 巻き線の長さは直径に比例ー>抵抗は直径に比例 コイル断面積は直径の二乗に比例ー>インダクタンスは直径の二乗に比例 ー＞Qは直径が大きいほうが大きくなる、 ということになると予想され、ソフトによる計算結果と食い違います。
お礼
回答ありがとうございます。 ＞一度、ソフトの対応範囲（どんな形状のコイルまで小さい誤差で計算できるか）、計算内容（手順）を確認するほうが良いように思います。 自家製なんで、判んないんですよね（汗） つまり使用してる公式自体がどこまでの対応範囲を前提に書かれているのかということ自体が判らないんで（汗）
- tance
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tanceです。 エディカレントは渦電流そのもののことです。渦電流が流れるとそこで エネルギーが熱に変わるので損失が生じます。損失が生じるという ことはQが下がるということです。 高級な３次元電磁界シミュレータは1000万円もするものがあり、しかも 毎年150万とかの保守料を払わないと使えません。（金額は不正確ですので 別途調査してください） 表計算ソフトでできるインダクタンス計算が、何をどこまで仮定して いるのかに拠りますが、大体、巻き径の1/10以下の線径で、あまり 短くないコイルが対象だと思います。あまり粗く巻いたコイルも 誤差が増えるでしょう。
お礼
回答ありがとうございます。 トラブルなどでバタバタしており、お返事できずすいません（汗） ＞大体、巻き径の1/10以下の線径で、あまり 短くないコイルが対象だと思います なるほど。では再度計算してみます。
- foobar
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断面積が0なので、そもそもインダクタンスが0になってしまうのではないでしょうか？
お礼
回答ありがとうございます。 インダクタンスが0になってしまうんですか（汗）
お礼
回答ありがとうございます。 ＞諸現象を全部含んだ計算をするには３次元電磁界解析をしなくては ならず、何100万円もするシミュレータソフトを買う必要があります。 そうなんですね（汗） ＞計算の基本的なところが、式の想定外 うーん、ということは空心コイルの場合、一般的な公式でも対応できる最小の空心径はどれくらいになるんでしょうか（汗）
補足
エディカレントが判らなかったのでネットでググルと下記のようなものが在りました。 渦電流探傷検査（エディカレント、eddy current）：材料表面に高周波の渦電流を流し、きずが原因の渦電流の流れ難さや位相変化を電磁誘導の変化として健全部と比較判定する。 ということはエディカレントとは渦電流損とういことでしょうか。