変圧器（トランス）の設計・製造・販売 005 お客様からの質問高周波トランスと表皮効果について

トランス問題解決実績

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事例:005 お客様からの質問高周波トランスと表皮効果について

トランスのご要望

[JIB] 高周波トランスと表皮効果－変圧器（トランス）の問題を一挙解決－治部電機

【ワンポイントアドバイス】　表皮効果は、銅損・鉄損の両方に表れます。

【ご質問】
　高周波トランスの表皮効果と鉄損および銅損について教えてください。

【回答】
　表皮効果について
　表皮効果は、銅損・鉄損の両方に表れます。
鉄損の場合
　表皮効果を押える為、珪素鋼帯の厚さを薄くします。（薄いもので0.1mm程度）　kHZ単位の周波数になると珪素鋼板では、対応しにくくなり、アモルファス鉄心　等が用いられます。　10kHz単位の周波数になるとフェライト鉄心が用いられます。
　実際の設計は、要求された周波数で鉄心の発熱量が妥当な範囲に収まるかどうかで判断します。（トランスの仕様により異なります。）
銅損の場合
　銅損の表皮効果を押えるため、線のサイズを小さくします。そのため高周波用では　細い線を多数並列に使用します。一般に電流密度が高いと熱などのロスが発生します。　電流密度を下げるためには導体を太くする必要がありますが、単純に太い線を使用すると表皮効果が大きくなるので、細い線を多数並列に使用します。
電流密度の基準は設計的なものです。上限は温度上昇で決まります。　銅の場合　一般的に　３Ａ／ｍ㎡（平方ミリメートル）　前後で設計します。
　薄い平角銅線を使用するのとリッツ線を使用するのとでは、リッツ線（細い丸線の束線）　を使用する方が　隙間が多い為、トランスが大きくなります

【参考になる事例】
　事例052(File No02-2304)　高周波変圧器を製作して欲しい　分配用変圧器

【追加質問と回答】
　
質問1 フェライト鉄心の厚さ及びヒステリシス損係数やうず電流損係数、電流密度と磁気比装荷Tの関係を教えてください。
回答　珪素鋼帯では、一般的に　磁束密度一定の条件下では、
　　　　　　　　ヒステリシス損は周波数に比例
　　　　　　　　うず電流損は、周波数の二乗に比例
　　　　　　　　うず電流損は、その素材の厚さの二乗に比例　します。
質問2　　銅の単線（丸線）の場合と、細い線を束にしたより線の場合は断面積その他を同じ条件とした際、抵抗値は変わりますか？
回答　理論的には、変わりません。但し、細い線を作成する場合、伸線するので、機械的ストレスがかかります。その場合同じ材質でも固有抵抗が変わります。一般的に導電率は厚さ2mm未満は98％、2mm以上は99％で抵抗値を算出します。

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