可動コイルメーターと永久磁石可動コイルメーターの違い

コイル式メーターと永久磁石コイル式（PMMC）メーターの違い

コイル式メーターと永久磁石コイル式（PMMC）メーターは、どちらも電気量を測定するための電磁機械式計器ですが、構造、動作原理、用途において明確な違いがあります。以下に両者の詳細な比較を示します。

1. 構造

コイル式メーター

• 磁界源：従来のコイル式メーターでは、磁界は移動コイルを取り巻く一対の電流供給コイル（フィールドコイル）によって生成されます。これらのフィールドコイルは、移動コイルを通る同じ電流で励磁されます。

• 移動コイル：移動コイルはフィールドコイルの間に吊り下げられており、測定する電流を通過させます。これはピボットまたは宝石軸受けを中心に自由に回転することができます。

• 減衰：減衰は通常、空気摩擦または渦電流によって提供され、偏角後にポインタが迅速に静止するように助けます。

永久磁石コイル式（PMMC）メーター

• 磁界源：PMMCメーターでは、磁界は永久磁石によって提供され、強力かつ安定した磁界を生成します。これにより外部フィールドコイルの必要性がなくなります。

• 移動コイル：移動コイルは永久磁石の隙間に配置されています。電流が移動コイルを通過すると、磁界と相互作用し、コイルが回転します。

• 減衰：PMMCメーターでは、しばしば渦電流減衰を使用します。移動コイルに取り付けられた小さなアルミニウムディスクまたはバネが磁界内を回転し、渦電流を生成して減衰を提供します。

2. 動作原理

コイル式メーター

動作：コイル式メーターは電磁誘導の原理に基づいて動作します。移動コイルを通過する電流が磁界を生成し、これがフィールドコイルによって生成された磁界と相互作用します。この相互作用によりトルクが生じ、移動コイルが回転します。ポインタの偏角は移動コイルを通過する電流に比例します。

トルク方程式：コイル式メーターにおけるトルク（T）は以下の式で表されます：

ここでBは磁束密度、Iは電流、Lはコイルの長さ、dはコイルの幅です。

永久磁石コイル式（PMMC）メーター

動作：PMMCメーターはモータ効果の原理に基づいて動作します。移動コイルを通過する電流が永久磁石によって提供される強力かつ均一な磁界と相互作用します。この相互作用によりトルクが生じ、移動コイルが回転します。ポインタの偏角は移動コイルを通過する電流に直接比例します。

トルク方程式：PMMCメーターにおけるトルク（T）は以下の式で表されます：

ここでBは磁束密度、Iは電流、Nはコイルの巻数、Aはコイルの面積です。

3. 長所と短所

コイル式メーター

長所：

交流および直流の電流を測定できる。磁界は電流自体によって生成されるため。永久磁石が必要ないため、コストと複雑さが削減される。

短所：

• 磁界強度の変動により、PMMCメーターほど正確ではない。

• フィールドコイルは電力を消費するため、低電力回路では誤差を引き起こす可能性がある。

• PMMCメーターほど磁界が均一ではなく、偏角が直線的でない。

永久磁石コイル式（PMMC）メーター

長所：

• 特に直流電流の測定において高精度で感度が高い。

• 永久磁石によって提供される均一な磁界により、直線的な偏角と高い精度が確保される。

• 外部フィールドコイルが必要ないため、電力消費が少ない。

• フィールドコイルがないため、寿命が長く信頼性が高い。

短所：

• 永久磁石によって磁界の方向が固定されているため、直流電流のみを測定できる。

• 永久磁石を使用するため、コイル式メーターよりも高価である。

• 温度変化に敏感であり、永久磁石の磁気特性に影響を与える可能性がある。

4. 用途

コイル式メーター

用途：

• 交流および直流電流を測定する必要がある一般的なアマメータやボルトメータに使用される。

• コストと簡便さが重要であり、適度な精度で十分な場合に適している。

• 古いまたはシンプルな計器によく使用される。

永久磁石コイル式（PMMC）メーター

用途：

• 実験室用計器、マルチメータ、パネルメータなど、精密な直流測定に広く使用される。

• デジタルマルチメータ（DMM）で直流電圧と電流を測定するためによく見られる。

• 工業制御システム、自動車計器、その他の高精度と信頼性を必要とする用途で使用される。

5. スケールと偏角

コイル式メーター

• スケール：コイル式メーターのスケールは通常、特に大きな偏角ではフィールドコイルによって生成される非均一な磁界のため非線形である。

• 偏角：偏角は電流に比例するが、特に大電流レベルでは完全に線形ではない。

永久磁石コイル式（PMMC）メーター

• スケール：PMMCメーターのスケールは、磁界が均一であり移動コイルの位置に関係なく変わらないため線形である。

• 偏角：偏角は電流に直接比例するため、読み取りと解釈が容易である。

6. 温度感度

コイル式メーター

温度感度：コイル式メーターは、磁界が電流自体によって生成されるため、永久磁石のように温度変化に敏感ではありません。

永久磁石コイル式（PMMC）メーター

温度感度：PMMCメーターは、永久磁石の磁気特性が温度によって変化するため、温度変化に対してより敏感です。しかし、現代のPMMCメーターには温度補償機能が含まれていることが多いです。

要約

• コイル式メーター：電流供給コイルを使用して磁界を生成し、交流および直流電流を測定できますが、精度が低くスケールが非線形です。適度な精度で十分な一般用途に適しています。

• 永久磁石コイル式（PMMC）メーター：永久磁石を使用して強力かつ均一な磁界を提供し、直流電流のみを測定できますが、高精度、直線性、感度を備えています。精密測定用途に広く使用されています。