インダクタ(コイル)

【インダクタ】温度特性について!『透磁率』や『インダクタンス』はどう変化する?

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この記事ではインダクタの温度特性について説明します。
インダクタは常に一定の特性ではなく、温度が変わると、透磁率、インダクタンス、飽和磁束密度などが変化します。
また、B-H曲線や直流重畳特性なども変化します。
ではこれから詳しく説明していきます。

透磁率μの温度特性

【インダクタ】透磁率μの温度特性
透磁率μiは温度によって変化します。透磁率μiは一般的にはプラスの温度特性を持っており、温度が上がると、上昇します。
そして、ある温度で最大値μimaxとなり、さらに温度を上げると、透磁率が低下して、μi=1(空気の透磁率)となります。
この時の温度をキュリー温度Tcと言います。
キュリー温度は一般的に、最大値μimaxが『80%まで低下した点0.8μimax』と『20%まで低下した点0.2μimax』を直線で結び、この直線がμi=1になった時の温度となります。
インダクタの種類によって、透磁率の温度特性は変わります。広い温度範囲でインダクタを使用する場合などには、温度による透磁率の変化が少ないものを選択すると、安定して使用することができます。

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インダクタンスLの温度特性

【インダクタ】インダクタンスLの温度特性
インダクタンスLは透磁率が大きいほど大きくなります。
そのため、25℃の時の変化率を0%とすると、25℃から温度が上がるとインダクタンスLは増加し、25℃から温度が下がるとインダクタンスLは低下します。

飽和磁束密度Bsの温度特性

【インダクタ】飽和磁束密度Bsの温度特性
飽和磁束密度BSは温度が上がると下がる傾向があります。

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B-H曲線の温度特性

【インダクタ】B-H曲線の温度特性
磁束密度Bと磁界Hの関係を示す曲線をB-H曲線と言います。磁界Hを上げていくとある値で磁束密度Bは飽和して増加しなくなります。この時の磁束密度Bを飽和磁束密度BSと言います。飽和磁束密度BSは温度が上がると下がるため、B-H曲線は上図のようになります。

直流重畳特性の温度特性

【インダクタ】直流重畳特性の温度特性
インダクタに電流を流すと、磁性材料が磁気飽和することで、透磁率が低下し、インダクタンス値が低下します。この特性をグラフで表したのを直流重畳特性と呼びます。
温度が上がると、磁気飽和がしやすくなります。そのため、直流重畳特性のカーブは上図のようになります。

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