漏れ磁束と端部効果

漏磁通と端部効果の解析

定義: 漏磁通とは、磁気回路における意図された経路から逸脱する磁束を指します。これはソレノイドを使用して漏磁通と端部効果を区別することができます:

電流がソレノイドを通過すると、ほとんどの磁束はコア軸に沿って主磁束を形成しますが、一部はコイルの外側に漏れ出し、コアの経路を完全に従わない漏磁通となります。長いソレノイドでは、漏磁通は主に両端で発生し、磁界線がコアの断面を通る代わりに周囲の空気に散逸します。

同時に、ソレノイドの両端で磁界線は非均一な分布を示し、「端部効果」と呼ばれる現象により磁束が拡散します。漏磁通（経路からの逸脱を強調）とは異なり、端部効果は境界での主磁束の分散を説明します。これらの現象はソレノイドの効率に影響を与えます：漏磁通はエネルギー損失を引き起こし、端部効果は磁界を歪ませ、コアの断面積を増加させたり磁気シールドを適用したりするなどの最適化が必要です。

ソレノイド磁気回路における磁束の分類

ソレノイドによって生成される大部分の磁束はコアを通過し、エアギャップを横切り、磁気回路の目的の機能に貢献します。この成分は有用磁束 (φᵤ) と定義されます。

実際には、すべての磁束が磁気コア内に設計された経路に厳密に従うわけではありません。一部の磁束はコイルの周りに放出されたり、コアの周囲を取り巻くなどして、回路の動作目的に寄与しません。この非機能的な磁束は漏磁通 (φₗ) と呼ばれ、周囲の媒体に散逸し、電磁的工作に参加しません。

したがって、ソレノイドによって生成される総磁束 (Φ) は有用磁束と漏磁通の成分の代数和で表され、以下の式で表現されます:Φ= ϕu + ϕl

漏れ係数 磁気回路のエアギャップに設けられる有用磁束に対する生成された総磁束の比を漏れ係数または漏れ因子と呼び、(λ) で表されます。