磁気コアのコア: 厚さ、周波数、透磁率

1. リボンの厚さ: 耐熱性を決定します。高耐熱性には重要です。

周波数

磁気コアは、ほとんどの場合、薄い磁性リボンを積層または巻き付けて作られます。厚さは重要ではないように見えますが、重要です。渦電流損失-特に高周波でのコア加熱の主な原因の 1 つです。厚さは、コアが過熱して破損するかどうかを直接決定します。

コアルール

リボンが薄いほど、渦電流損失が低くなり、高周波性能が向上しますが、コストは高くなります。{0}}

簡単な説明

コアに電流が流れると、渦電流（微小な内部電流）が発生します。渦電流が大きくなると、より激しい加熱が発生します。リボンを薄くするとサイズが小さくなり、渦電流ループの経路が長くなり、渦電流損失が大幅に減少します。

重要な法律:

• 渦電流損失は次の 2 乗に比例します。リボン厚さ。

厚さを 2 倍にすると、渦電流損失は 4 倍に増加します。

例

• 電源周波数(50Hz): 例: . 220V 変圧器、産業用モーター。

一般的に使用されるストリップ: 0.35mm、0.27mm 方向性ケイ素鋼-。

適度な厚みにより、コストを抑えながら過度の加熱を回避します。

• 高周波（50kHz～200kHz）: 携帯電話の充電器、スイッチング電源など。

極薄のアモルファスまたはナノ結晶リボンを使用する必要があります。{{0}20–30μm.

一般的な 65 W 急速充電器は、高周波渦電流損失を抑制するために 25 μm のナノ結晶リボンを使用しています。- 0.35mm シリコン鋼を使用すると、急激な過熱、過熱保護、または故障の原因となります。

• 欠点

リボンが薄くなると、製造の困難さと層間のギャップが増加し、有効磁気断面積が減少します。-これには、より大きなコア容量とより高いコストが必要になる場合があります。

2. 動作周波数: コアの動作限界を定義します。

周波数は磁気コアの生命線です。周波数が異なるとパフォーマンスが大幅に変化します。選択の失敗のほとんどは、周波数とコア素材の不一致に起因します。

コアルール

周波数が高い → コア損失が大きい → 性能が低下 → 特殊なマッチングが必要。

高周波における3大効果

暖房の急激な増加

• 合計コア損失 (ヒステリシス損失 + 渦電流損失) は周波数とともに増加します。
• ヒステリシス損失 ∝ 周波数
• 渦電流損失 ∝ 周波数²
• 周波数が 2 倍になると、損失が指数関数的に増加し、過熱し、効率が大幅に低下します。

実効透過率の低下

• 高周波数では、磁区が磁場の変化に追いつけないため、実効透磁率が減少します。十分な磁場を確立するには、より大きな励起電流が必要です。

ディレーティング動作が必要

• 温度上昇を制御するには、作動磁束密度を下げる必要があります。
• 電力-周波数変圧器: ~1.5T
• 高周波スイッチング電源: わずか 0.2～0.5T
• 磁束密度やストリップの厚さを調整せずにパワーをオーバードライブすると、直ちに過熱や焼損が発生します。

3. 透磁率 (μ): 現場の建築効率を決定します-

透磁率は軟磁性材料の重要な指標であり、コアがどれだけ容易に伝導して磁場を確立するかを測定します。無負荷損失とフィールド効率に直接影響します。-

コアルール

透磁率が高い → フィールドの確立が容易 → 損失が低いですが、周波数を一致させる必要があります。

4 つの主な効果

低い励磁電流

• 透磁率が高くなると、必要な起磁力（励磁電流×巻数）が減少し、無負荷損失が減少し、効率が向上します。{0}
• たとえば、電気自動車の車載変圧器には、高透磁率ナノ結晶コア（μ=10⁵–10⁶）が使用されており、無負荷損失が 60% 以上削減されます。{{4}

ヒステリシス損失の低減

• -高透磁率材料（ナノ結晶、パーマロイ）は保磁力が低く、ヒステリシス ループが狭いため、ヒステリシス損失が減少します。

スペース使用率の向上

• 透磁率が高いほど、同じ巻線でもより高い磁束密度が得られ、より小さなコアサイズとよりコンパクトな設計が可能になります。

重要な警告

• 高透過性≠普遍的な性能。
• 従来の高透磁率材料は、高周波安定性が低く、高周波で急激に低下します。{0}{1}
• 高頻度で使用する場合:-

ナノ結晶 > アモルファス > 結晶粒-配向ケイ素鋼

• (GHz 超-高周波の場合: フェライトが推奨されます。)

4. 結合ロジック: 実践的な選択原則

I実際のアプリケーションでは、3 つのパラメータが一致している必要があります。

01 高周波アプリケーション（数十 kHz ～ MHz）-

• 使用極薄-ストリップ + 高-周波数-安定した透磁率素材
• 薄帯により渦電流損を抑制。安定した透磁率により、高周波数の低下が補償されます。{0}}
• 例: 急速充電器、高周波通信変圧器、5G 基地局変圧器。{0}}

02 低周波- / 電力-周波数（50Hz～1kHz）

• 厚いストリップ + 中透過性素材を使用
• 厚さは渦電流損失にはほとんど影響しません。パフォーマンスとコストのバランスをとります。
• 例: 配電変圧器、家電製品用モーター. 03 厚さと周波数のマッチング

03 厚みと周波数のマッチング

• 電源周波数：0.35mm
• 中周波（1～10kHz）：~0.2mm
• 高周波（20kHz以上）: ミクロン-レベルの極薄ストリップ-

5.簡単な概要

ストリップの厚さ

薄い=は高周波、低損失、高コストに適しています

厚い=は電源周波数に適しており、低コストであり、高周波で過熱します

動作周波数

高=高損失、低い透磁率、より薄いストリップとより低い磁束密度が必要

低=低損失、それほど厳密ではない厚さ要件

透磁率

= が高く磁化容易、損失が低いが、周波数安定性に依存

高周波アプリケーションには特殊な高透磁率材料が必要です。{{0}

要するに：厚さは渦電流を制御し、周波数は制限を設定し、透磁率は効率を向上させます。

このコア ロジックを使用すると、コア選択における最も一般的な間違いを回避できます。