質問: 交流磁場の作り方に関する質問 外径が2cm厚さが1cmほどのコイルで出来るだけ大きな交流磁場を作りたいと考えています。 出来れば自分で巻くのではなく、市販のものを使おうと考えています。 それに関してアドバイスを下さい。 ・インピーダンスの周波数特性とコイルの発生する交流磁場には関係があるのでしょうか? 例えばコイルには高周波領域において、インピーダンスが下がってきますが、この領域では交流磁場を発生することが出来ないのでしょうか? ・出来るだけ小さなコイルで出来るだけ大きな磁場を出そうと思ったとき、コイルのインダクタンスはどう影響してくるのでしょうか?やはりインダクタンスの高いものの方が高い磁場を出せるのでしょうか? 共振周波数との関連も教えて頂けると助かります。 よろしくお願い致します。
回答: 発生できる磁界はあくまで アンペア・ターン で決まります。 多数の巻き線があるときは、各巻き線からの磁界の合計が得られる 磁界の強さになります。 したがって、いかにたくさん巻くかと、いかにたくさん流すかを 考えれば良いことになります。ところが、たくさん巻くとインダクタンス が大きくなって高い周波数は流れにくくなります。(高圧が必要に なります) さらに、コイル間の寄生容量があるので共振を起こし、並列共振になる 周波数ではますます電流が流れにくくなります。共振点より高い 周波数では電流は流れますが、巻き線と言うより寄生容量に流れる分 が多くなるので磁界への寄与が減ってきます。 交流磁場ということで周波数が具体的ではないので、もし、共振周波数 より低い周波数でよければ低い電圧で大きな電流が流せます。 インダクタンスは巻き数の二乗に比例しますが、磁界は巻き数に比例 します。なのでたくさん巻かないで大電流を流した方が有利という 場合が多いです。(空芯だとインダクタンスは二乗則からずれます) もし、周波数が高いことが重量なのだとすると、もうひとつ考慮しなく てはならないことがあります。それは、渦電流です。巻き線や周囲の 金属に磁界が交叉すると金属内に渦電流が流れ、磁界をキャンセル しようとします。渦電流の影響を防ぐにはできるだけ面積の広い金属 を排し、薄いモノ、細いモノで構成する必要がでてきます。 トランスのコアは薄い鉄板を重ねて作ります。qの高いコイルはリッツ 線という、細い絶縁線(エナメル線など)を束ねた線を巻きます。 磁界を出すということにはお互いに矛盾する条件が多いので、最適な 設計をするには有限要素法などを使ったシミュレーションが有効です。