交流のインダクタンス計算について

質問

交流のインダクタンス計算について

お世話になります。
コイルのインダクタンスの周波数特性を調べています。
コイルは平角線を用いてフェライトコアに分散ギャップをもうけたものを使っています。
ＬＣＲメータでは低周波(100Hz以下)のデータがどうも正確なデータとは思えず,他の方法でいろいろと調べています。

質問は３つほどになります。
１．コイルのインピーダンスの値とそのときの周波数,電圧電流の位相を調べ,
sinθ=ωL/Im(インピーダンス)の式で計算してみましたが,値がほとんど合いません。
何か見落としていると思われる点はありますか?　

２．Tanθ=ωL/Rからの式では事前に調べた直流抵抗を代入して計算したところ,
0°～45°までの範囲はもっともらしい値を示しましたが45度以上の値は
もっともらしい値よりも増えてしまいます。
その原因はなぜでしょうか?（直流の抵抗値は低域なので変化するとは思えません）　

３．コイルのインダクタンスの周波数特性として,低域(50Hz近傍)の値が持ち上がることがありえるのでしょうか?

その原因などご存知でしたらご教授ください。よろしくお願いします。

回答No.3

bogen555 · ベストアンサー

測定しているコイルってこんなやつですか？
http://www.ipe.co.jp/pdf/hb.pdf

>１．２．３．
LCRメータの仕様を見ると、D<0.1つまりθ<5.7度以内でないと正確に測れないようです。
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-4435EN.pdf
つまり、この測定にはLCRメータは使えないんじゃないでしょうか？

こうゆう測定には、パワエレ系の研究室には必ずあるサーボアナライザ（FRA）を使用します。
測定はここを参考にしてください。
http://cs3.el.gunma-u.ac.jp/AnalogKnowledge/Laboratory/index.html
FRAが無くて群馬大学に行ける距離だったら、直接遠坂先生に教わったらどうでしょうか？

なお、分散ギャップ型コア特有の「渦電流損」てぇことはありません。
コイルの構造図からもわかるように、集中ギャップ型コアのほうが「渦電流損」は大きいんですよ。
こうゆう初歩的な問題はこのセミナーを無料で受講するとわかります。
http://training.ti.com/courses/coursedescription.asp?iCSID=37981

補足

回答ありがとうございます。

セミナなど受講してみたいと思います。
LCRメータが使えない理由がはっきりと分かりのどにつっかかっていた物が取れました。
コイルなら何でも測れると思い込んでいました。

コイルのギャップイメージは上記HPの物に近いです。

１，２、３で疑問を示していた値はFRAで測定した値です。
１，２については当方の勘違いや測定ミスなどが原因でした。

3については傾向が変わりません。
訂正するとすれば5kHzぐらいからでも低域にスイープするにつれてインダクタンスの値が増加します。

この理由が知りたいです。

回答No.4

bogen555

> 低域にスイープするにつれてインダクタンスの値が増加します。
> この理由が知りたいです。
Hi-B材のフェライトコアの特性が低域で変わることは考えにくいです。
考えられるのは、測定系の誤差でしょう。
90°成分がωL起源で、0°成分がR起源の2つの信号がベクトル加算されているのを、元の２つに分けて取り出すとゆう問題です。
45°のときはωL＝Rで、0°～45°ではωL＜R、45°～90°ではωL＞Rです。
0°近傍ではほとんどR起因の信号で90°の信号成分ははとんどなく、90°近傍ではほとんどωL起因の信号で、0°の信号成分ははとんどありません。
ほとんどない微少信号について、「インダクタンスの値が増加」と言われても測定器が困っちゃうんでしょう。
遠坂先生に教えていただくよう提案したのは、この本で
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/32/32821.htm
ロックインアンプについて書いているからです。
上記問題はロックインアンプの基本的問題ですから、お訪ねして直接訊かれることを勧めます。

低域(50Hz近傍)の値が持ち上がることから考えて、質問者は50Hz地域にお住まいでしょう。
測定系に、50Hz電源の漏洩電磁界が入り込んで誤差になっていると思われます。
とりあえず測定系を金属板で覆って、静電シールドしてみたらどうでしょう。
それでもだめなら、パワエレ系の研究室にはアモルファスとかパーマロイとかの高透磁率材があるでしょうから、それで磁気シールドでしょう。

お礼

度々の回答ありがとうございます。

FRAの仕様について再度調べて、ＬＣＲメータのようなことが無いか測定誤差の検討をして見ます。

直接行くにはちょっと遠いので、まずは本を入手して読んで見たうえでどうしても分らないことがあればお尋ねしたいと思います。ご紹介ありがとうございます。

50Hz近傍と言うのは誤りでした。周波数をX軸、インダクタンスをY軸とすると低域になるにつれて指数的に持ち上がってくる感じです。

あと,FRAの基本的な原理として基準となる波形しか捕らえないため、同じ50Hzであったとしてもそれが誤差になるとは思えません。

http://www.nfcorp.co.jp/pro/mi/fra/fra5087_97/technical.html

回答No.2

178-tall

次いで容疑者にあがるのは、分散ギャップ型コア特有の「渦電流損」ですかね。

高周波になるほど増大するので、外付け R が小さすぎると目立つのかも。

お礼

回答ありがとうございます。質問の１，２については解決いたしました。　分散ギャップの渦電流損について簡単にgoogleなどで調べてみましたが特に文献が見当たりませんでした。　よければ,参考文献,HPなど教えてください。

回答No.1

178-tall

実際のデータを見れないので、印象だけになりますが、フェライトコアのμの周波数特性がきいているのかも知れません。
「低域(50Hz近傍)の値が持ち上がる」というより、μが高域で降下しているのを観測してるのでは？

お礼

ご回答ありがとうございます。言葉足らずですいません。
今回の特性評価では1Hzから5kHzほどの範囲での周波数特性を見ていますので、
フェライトの高域落下特性と絡んでくることはないと思います。