磁気回路とは何ですか、どこで使用されますか

文字「o」で接続された 2 つの複合ルート「磁石」と「導体」が、この電気デバイスの目的を決定します。この電気デバイスは、磁束を最小限の、または場合によっては一定の損失で特殊な導体を介して確実に伝達するために作成されています。

電気産業は、電気エネルギーと磁気エネルギーの相互依存性、つまりある状態から別の状態への遷移を広く利用しています。多くの変圧器、チョーク、コンタクター、リレー、スターター、電気モーター、発電機、その他同様の装置はこの原理に基づいて動作します。

彼らの設計には、電流の通過によって励起された磁束を伝達して電気エネルギーをさらに変換する磁気回路が含まれています。電気機器の磁気システムのコンポーネントの 1 つです。

電気製品（デバイス）の磁気コア（コイル磁束ガイド） - 電気製品（デバイス）の磁気システム、または別個の構造単位の形式のいくつかの部品のセット（GOST 18311-80）。

磁気コアは何でできていますか?

磁気特性

設計に含まれる物質は、異なる磁気特性を持つ可能性があります。通常、次の 2 つのタイプに分類されます。

1. 磁性が弱い。

2. 磁性が高い。

それらを区別するために、次の用語が使用されます。 ≪透磁率μ≫、発生する磁気誘導 B (力) の、加えられる力 H の値への依存性を決定します。

上のグラフは、強磁性体は強い磁気特性を持ち、常磁性体と反磁性体は弱いことを示しています。

ただし、電圧がさらに増加すると、強磁性体の誘導は減少し始め、物質の飽和の瞬間を特徴付ける最大値を持つ顕著な点が現れます。磁気回路の計算や演算に使用されます。

電圧の作用が終わった後も、磁気特性の一部は物質に残り、逆の磁場がそれに印加されると、そのエネルギーの一部がこの部分を克服するために費やされます。

したがって、交流電磁界回路では加えられた力に対して誘導遅れが生じます。強磁性体の物質の磁化に対する同様の依存性は、次のグラフによって特徴付けられます。 ヒステリシス.

その上の点Hkは残留磁気（保磁力）を特徴付ける等高線の幅を示しています。強磁性体はそのサイズに応じて 2 つのカテゴリに分類されます。

1. 柔らかく、狭いループが特徴です。

2. 硬く、保磁力が高い。

最初のカテゴリには、鉄とパーモラの軟合金が含まれます。磁化を反転するためのエネルギー消費が最小限で済むため、変圧器、電気モーター、オルタネーターのコアの製造に使用されます。

炭素鋼と特殊合金で作られた硬質強磁性体は、さまざまな永久磁石の設計に使用されています。

磁気回路の材料を選択するときは、次の損失が考慮されます。

• ヒステリシス;

• 磁束によって誘導されるEMFの作用によって発生する渦電流。

• 磁気粘性による結果。

材料（編集）

合金の特徴

AC磁気回路設計の場合、特殊グレードのシートまたはコイル状の薄肉鋼が、さまざまな程度の合金添加物を加えて製造され、冷間圧延または熱間圧延によって製造されます。また、冷間圧延鋼は高価ですが、誘導損失が少なくなります。

鋼板やコイルは板状や帯状に機械加工されます。保護と絶縁のためにワニスの層で覆われています。両面カバーの方が信頼性が高くなります。

DC 回路で動作するリレー、スターター、コンタクターの場合、磁気コアは固体ブロックに鋳造されます。

交流回路

変圧器の磁心

単相機器

その中で、2 種類の磁気回路が一般的です。

1.スティック。

2. 装甲。

最初のタイプは2本のロッドで作られ、それぞれのロッドに高電圧または低電圧コイルを備えた2つのコイルが別々に配置されます。 LV および LV コイルをバー上に配置すると、大きなエネルギー散逸流が発生し、リアクタンス成分が増加します。

ロッドを通過する磁束は上下のヨークによって閉じられます。

装甲タイプにはコイルとヨークを備えたロッドがあり、そこから磁束が 2 つの半分に分かれます。したがって、その面積はヨークの断面積の 2 倍になります。このような構造は、構造に大きな熱負荷が生じない低電力変圧器でよく見られます。

電源トランスは、より高い負荷を変換するため、巻線による大きな冷却面を必要とします。統合スキームは彼らにとってより適しています。

三相機器

それらの場合、円周の 3 分の 1 に配置された 3 つの単相磁気回路を使用するか、ケージ内に一般的な鉄のコイルを集めることができます。

写真の左上隅に示すように、120 度の角度で配置された 3 つの同一の構造からなる共通の磁気回路を考えると、中央のロッドの内側では、総磁束はバランスが取れてゼロに等しくなります。

ただし、実際には、3 つの異なる巻線が別個のロッドに配置されている場合、同じ平面に配置された簡略化された設計がより頻繁に使用されます。この方法では、端のコイルからの磁束が大小のリングを通過し、中央から隣接する 2 つのリングを通過します。距離の不均一な分布の形成により、磁気抵抗の不均衡が生じます。

これは、設計計算と一部の動作モード、特にアイドリングに個別の制限を課します。しかし、一般に、このような磁気回路方式は実際に広く使用されています。

上の写真の磁気回路は板で作られており、組み立てられた棒の上にコイルが配置されています。この技術は、大規模な機械パークを備えた自動化工場で使用されています。

小規模産業では、最初にコイルを巻いたワイヤでコイルを作成し、次に連続的に巻く変圧器鉄のテープからその周りに磁気回路を取り付けるとき、テープブランクを使用する手動の組み立て技術を使用できます。

このようなねじれた磁気回路もバーとアーマードのタイプに応じて作成されます。

ストリップ技術の場合、材料の許容厚さは 0.2 または 0.35 mm で、プレートを使用した設置の場合は 0.35 または 0.5、あるいはそれ以上を選択できます。これは、層の間にテープをしっかりと巻き付ける必要があるためですが、厚い材料を扱う場合、手動で巻き付けるのは困難です。

テープをリールに巻くときに、その長さが十分でない場合は、延長部分をそれに接続し、新しい層で確実に押すことができます。同様に、ロッドとヨークのプレートは層状磁気回路に組み立てられますが、これらすべての場合において、ジョイントは一般に総磁気抵抗とエネルギー損失に影響を与えるため、最小寸法で作成する必要があります。

正確な作業を行うために、このような接合部の作成は回避するように努めますが、接合部を排除することが不可能な場合は、エッジ研磨を使用して金属をぴったりと合わせることができます。

手動で構造を組み立てる場合、プレートを相互に正確に向けるのは非常に困難です。そこで、ドリルで穴を開けてピンを差し込み、芯出しを良くしました。しかし、この方法では磁気回路の面積がわずかに減少し、力線の通過と磁気抵抗が全体的に歪みます。

高精度変圧器、リレー、スターター用の磁気コアの製造を専門とする大規模な自動化企業は、プレート内の貫通穴を放棄し、他の組立技術を使用しています。

クラッド構造とフロント構造

プレートをベースに作成した磁心は、写真のようにヨークバーを別途用意し、コイルを装着することで組み立てられます。

簡略化されたバット組立図を右に示します。これには重大な欠点がある可能性があります。外観が特徴的な「鋼鉄の火災」です。 渦電流 下の図の左側に赤い波線で示されているように、コア内を臨界値まで増加させます。これにより緊急事態が発生します。

この欠陥は絶縁層によって解消され、磁束の増加に大きく影響します。そして、これらは不必要なエネルギーの損失です。

場合によっては、反応性を高めるためにこのギャップを増やす必要があります。この技術はインダクタやチョークで使用されます。

上記の理由により、面アセンブリ スキームは重要ではない構造で使用されます。磁気回路を正確に動作させるため、積層板を使用しています。

その原理は、層の明確な分布と、組み立て中に作成されたすべてのキャビティが最小限の接合部で満たされるような方法でロッドとヨークに均等なギャップを作成することに基づいています。この場合、ロッドとヨークのプレートが互いに絡み合い、強固で剛性の高い構造が形成されます。

上の写真は長方形の板を積層して接続する方法を示しています。ただし、通常 45 度で作成される傾斜構造は、磁気エネルギー損失が少なくなります。電源トランスの強力な磁気回路に使用されます。

写真は、全体の構造を部分的に取り外した、いくつかの傾斜プレートの組み立てを示しています。

この方法を使用した場合でも、支持面の品質と、支持面に許容できない隙間がないかを監視する必要があります。

傾斜したプレートを使用する方法は、磁気回路の隅での磁束の損失を最小限に抑えることができますが、製造プロセスと組立技術が大幅に複雑になります。作業が複雑になるため、使用されることはほとんどありません。

積層組立方式の方が信頼性が高いです。設計は堅牢で、必要な部品が少なく、事前に準備された方法で組み立てられます。

この方法では、プレートから共通の構造が作成されます。磁気回路の組み立てが完了したら、その上にコイルを取り付ける必要があります。

これを行うには、すでに組み立てられている上部ヨークを分解し、すべてのプレートを連続して取り外す必要があります。このような無駄な動作を省くために、コイルを用意した巻線の中に磁気回路を直接組み込む技術が開発されました。

積層構造の簡易モデル

低電力変圧器は、多くの場合、正確な磁気制御を必要としません。彼らの場合、準備されたテンプレートに従ってスタンピング方法を使用してブランクが作成され、その後、絶縁ワニスでコーティングされ、ほとんどの場合片面がコーティングされます。

左側の磁気回路アセンブリは上下のコイルにブランクを挿入して作成し、右側はセンターロッドを曲げて内側のコイル穴に挿入します。これらの方法では、支持プレート間に小さな空隙が形成されます。

セットを組み立てた後、プレートはファスナーでしっかりと押し付けられます。磁気損失を伴う渦電流を減らすために、絶縁層がそれらに適用されます。

リレー、スターターの磁気回路の特性

磁束の通過経路を作成する原理は変わりません。磁気回路のみが 2 つの部分に分かれています。

1.可動式。

2.永久的に固定されています。

磁束が発生すると、可動アーマチュアはそれに固定された接点とともに電磁石の原理で吸引され、磁束が消えると機械バネの作用で元の状態に戻ります。

短絡

交流電流の大きさと振幅は常に変化します。これらの変化は磁束とアーマチュアの可動部分に伝達され、ハムや振動が発生する可能性があります。この現象を解消するには、短絡回路を挿入して磁気回路を分離します。

磁束の分岐とその一部の位相シフトがその中に形成されます。次に、一方の分岐のゼロ点を通過すると、もう一方の分岐に振動を防ぐ力が働き、その逆も同様です。

DC機器用磁心

これらの回路では、調和正弦波振動として現れる渦電流の有害な影響に対処する必要はありません。磁心は薄板の集合体を使用せず、長方形や円形の部品から一体鋳造法で作られます。

この場合、コイルを取り付けるコアは円形、ハウジングとヨークは長方形になります。

初期の吸引力を軽減するために、磁気回路の分離部分間のエアギャップを小さくしています。

電気機械の磁気回路

ステーターフィールド内で回転する可動ローターの存在には特別な特性が必要です 電気モーターの設計 そして発電機。その中には電流を流すコイルを最小限の寸法を確保するように配置する必要がある。

この目的のために、磁気回路内に直接ワイヤを敷設するための空洞が作成されます。これを行うには、プレートをスタンピングするとすぐに、プレートにチャネルが作成され、組み立て後にコイルの準備が整ったラインになります。

したがって、磁気回路は多くの電気機器の不可欠な部分であり、磁束を伝達する役割を果たします。