透磁率の測定方法について

質問

全くの初心者です。
客先から「ソレノイドで材料の透磁率が測定できるよ」と言われました。
色々調べましたが、それらしき情報が入手できませんでした。
どなたかお分かりの方、ご教授願います。

回答No.3

noname#230359

質問の意が、汎用のソレノイドで測定する意との前提で、目安程度であれば１例として、ソレノイドの電圧－電流関係式：e=N*dφ／dt=N^2*p*di／dt、正弦波では：E＝N^2*p*2πf*I（p：パ－ミアンス）：p＝A*E/I、A=１／（N^2*2πf)＝定数、ア－マチュアを取り外せるソレノイドを準備して、そのア－マチュアと全く同一形状の被試験品を準備します。ア－マチュア無し（p0=A*E/I0)、既設アーマチュア装備（p0+p1=A*E/I1)、被試験品装備（p0+p2=A*E/I2)の電圧（一定）と電流を測定します。これより、p2を算出し、（p2／断面積）＊長さが透磁率になります。このとき、試験電圧は磁気回路が飽和しない範囲、アーマチュア形状は円柱状が好ましい、漏洩磁束が少ないこと、力率小、ア－マチュア吸引側固定などが注意事項。検索キーワードとしては、「電磁石、トランス、磁気回路、透磁率、パーミアンス、磁気抵抗」など。書店では電気機械、電気機器の範疇と思います。
なお、透磁率計自体で環状磁気回路を持つソレノイドで、試料側の２次コイルの電流を測定するものがあり、その意かもしれません？

回答No.2

noname#230359

ソレノイドで（初）透磁率μiacを測るのは無理でしょう。Bms（飽和磁束密度）なら簡単に測れますが。
（初）透磁率μiacを測るには、その材料でリングコイルにしたものが必要です。リングコイルで測定して補正値を掛けるようです。詳しくは調査中です。
解答1の方法で、ソレノイドの材料のμiacを測ろうとしても無理なのは磁路長が不明だからです。磁束はコアから空気を通ってコアに入るので等価的な磁路長はうんと長くなります。空気の等価的な磁路長が支配的になってしまい、材料のμiacは誤差の中に入ってしまいます。

「この解答だけでは役に立たない」の方に自身あり

回答No.1

noname#230359

>客先から「ソレノイドで材料の透磁率が測定できるよ」と言われました。
>色々調べましたが、それらしき情報が入手できませんでした。

通常のソレノイド・コイルでは、空中に分布する磁束の計算が複雑で
磁束やインダクタンスは、教科書に載っているように簡単には求まりそうにないと思われます。

理論的には、磁気抵抗から透磁率μを計算します。
?起磁力測定；励磁電流×励磁コイル巻数。
?磁束の測定；ソレノイドの鉄心に細いエナメル線状のサーチコイルを巻いて
発生する電圧からソレノイドの磁束を求めます。
磁束Φ＝E÷(4.44×サーチコイル巻数×周波数)で求まります。
?磁気抵抗は、?÷?になります。
磁気抵抗Rm＝磁路長/(透磁率×磁路断面積)

理屈の上では、インダクタンスからも求まります。
インダクタンスは、透磁率に比例しています。
L＝透磁率μ×磁路断面積×巻数n^2÷磁路長
ただし透磁率は、起磁力の影響を受けて変化するので、
オープンの磁気回路での正確な透磁率計算は、ほぼ不可能と思います。

ものの本には、エアギャップは大きな抵抗になって磁束を下げると言われています。
少しのギャップでも、磁束は大幅に減って、1/10や1/20などと書いてもいます。
しかし、少々のエアギャップがあっても磁束の大きさは変わらず、
ソレノイドコイルの鉄心はチャンと吸着するのを経験的に知っています。

先般、変圧器のエアギャップの質問を出していますが、
変圧器のような磁気の閉回路すら、教科書に書いてある内容と実測が違います。

エアギャップで、鉄心の磁束密度を下げると言われています。
しかし磁気抵抗が上がるので、インダクタンスが小さくなって励磁電流が増え、
エアギャップで減ったはずの鉄心磁束がエアギャップ無しの時の値に戻っています。

よく判りませんので、調べるのにもう少し時間がかかりそうです。