การรั่วไหลของฟลักซ์และการกระจายฟลักซ์

การวิเคราะห์ฟลักซ์รั่วและผลกระทบจากการกระจายขอบ

คำนิยาม: ฟลักซ์รั่วหมายถึงฟลักซ์แม่เหล็กที่เบี่ยงเบนจากทางเดินที่ตั้งใจไว้ในวงจรแม่เหล็ก สามารถอธิบายได้โดยใช้โซเลนอยด์เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างฟลักซ์รั่วกับผลกระทบที่เกิดจากการกระจายขอบ:

เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านโซเลนอยด์ ฟลักซ์ส่วนใหญ่จะเป็นฟลักซ์หลักที่เคลื่อนที่ตามแกนกลางของแกน แต่ส่วนหนึ่งจะรั่วออกนอกขดลวดโดยไม่ได้เดินตามทางเดินของแกน—นี่คือฟลักซ์รั่ว ในโซเลนอยด์ยาว ฟลักซ์รั่วจะเกิดขึ้นที่ทั้งสองปลาย โดยที่เส้นสนามแม่เหล็กจะกระจายออกสู่อากาศรอบข้างแทนที่จะผ่านส่วนตัดของแกน

ในเวลาเดียวกัน ที่ปลายของโซเลนอยด์ เส้นสนามแม่เหล็กจะมีการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ สร้าง "ผลกระทบที่เกิดจากการกระจายขอบ" ทำให้ฟลักซ์กระจายตัว ต่างจากฟลักซ์รั่ว (ซึ่งเน้นการเบี่ยงเบนของทางเดิน) การกระจายขอบจะบรรยายถึงการกระจายตัวของฟลักซ์หลักที่ขอบเขต ทั้งสองปรากฏการณ์มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของโซเลนอยด์: ฟลักซ์รั่วทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน ในขณะที่การกระจายขอบทำให้สนามแม่เหล็กบิดเบี้ยว จำเป็นต้องปรับปรุงผ่านมาตรการเช่น เพิ่มพื้นที่ตัดขวางของแกนหรือใช้การป้องกันสนามแม่เหล็กในการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์

การจัดประเภทฟลักซ์ในวงจรแม่เหล็กของโซเลนอยด์

ฟลักซ์แม่เหล็กส่วนใหญ่ที่เกิดจากโซเลนอยด์จะผ่านแกน ผ่านช่องว่างอากาศ และสนับสนุนการทำงานตามที่ตั้งใจไว้ของวงจรแม่เหล็ก ส่วนนี้เรียกว่าฟลักซ์ที่มีประโยชน์ (φᵤ)

ในสถานการณ์จริง ไม่ใช่ทุกฟลักซ์จะปฏิบัติตามทางเดินที่ออกแบบไว้ภายในแกนแม่เหล็ก บางส่วนของฟลักซ์จะแผ่รอบขดลวดหรือโอบรอบแกนโดยไม่ได้มีส่วนร่วมในการทำงานของวงจร ฟลักซ์ที่ไม่มีประโยชน์นี้เรียกว่าฟลักซ์รั่ว (φₗ) ซึ่งจะกระจายในสื่อแวดล้อมแทนที่จะมีส่วนร่วมในการทำงานอิเล็กทรอนิกส์

ดังนั้น ฟลักซ์รวม (Φ) ที่สร้างโดยโซเลนอยด์คือผลรวมเชิงพีชคณิตของฟลักซ์ที่มีประโยชน์และฟลักซ์รั่ว แสดงโดยสมการ:Φ= ϕu + ϕl

สัมประสิทธิ์การรั่ว คือ อัตราส่วนของฟลักซ์รวมที่สร้างขึ้นต่อฟลักซ์ที่มีประโยชน์ที่ตั้งไว้ในช่องว่างอากาศของวงจรแม่เหล็ก ถูกเรียกว่าสัมประสิทธิ์การรั่วหรือปัจจัยการรั่ว มักใช้สัญลักษณ์ (λ)