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空芯コイルを手巻きしてみた ~PAM8610ローパスフィルター用インダクタ

工業的には巻き線機などの機械ですが、そんなものはありませんから手巻きです。
ハンドパワーと無い知恵を絞ることでなんとか形にしてみました。
私の場合は、殆どが脳みその中でアイデアとか作り方とか手順をモノの形をイメージしながらアレコレ試行錯誤するので、
イメージが固まるまでには多くの時間がかかり、それも時間を見つけながらですから何日もかかることもザラです。
頭のなかで完成すれば、あとは手を動かすだけです。一気にいきます。
が、途中でどうしてもイメージできなかったトラブルもでてきますから、
それはその都度修正しながら進めています。

手巻きのノウハウ、習得できた
イメージ通りです・・・。

ホントは防磁型のコアーを使いたいですが、入手が難しいですし
それなら、とりあえず空芯コイルを使ってみて、
搬送波とその高調波をどの程度抑え込めるものかを確かめてみてからでもいいということで試作にとりかかりました。

空芯コイルの手巻き、ポイント習得できました
クリックで原寸大
PAM8610inductor_02_s.jpg


予定では10μHになるはずだったですが、大きくズレてしまいました。(苦笑)
第2号では大幅に巻数を減らしてなんとか10μHのモノが作れるようにカットアンドトライでやってみます。
エナメル線:φ0.7mm ⇒こちら (株)ダイドーハント エナメル線(ウレタンコーティング)0.7ミリ×5メートル 用途コイル・モーター
内径:10.0mm
36回巻き(3層巻、コンパクトにまとめたい為)
29.9μH(65.0kHz)
クリックで原寸大
PAM8610inductor_01_s.jpg


【再掲】
参考にする回路ですが、定数についてはカットアンドトライするほかないです。

PAM8610_LPFローパスフィルター回路
PAM8610_LPF.gif

このノイズというのは言うほど簡単ではなく、封じ込めるのは難しいことが想定されます。
そこで、LPF ローパスフィルター回路も考えなくてはならず、参考になりそうな定数などがネット上で見つかります。

【LPFの例】
 ■ LPF追加して実用品に ~PAM8610デジタルアンプが最も大きなノイズ発生源 --> こちら
TOPPING TP-10MARK2のローパスフィルター回路 http://nice.kaze.com/tp-10-mk2.html
クリックで原寸大
TOPPING_TP-10MARK2_s.gif


TA2020-020_LPFローパスフィルター回路 http://hal900.dyndns-home.com/mys/COIL/COIL.htm
TA2020-020_LPF.gif

MAX9704_LPFの回路 http://www.maroon.dti.ne.jp/jyaku9/electronic/electronic3/electronic3-1.html
MAX9704_LPF.gif


【 工作のポイントなど 】
 ■ デジタルアンプ PAM8610 ローパスフィルターのコイルを手巻きで自作してみる --> こちら

【おまけ】
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1063195005 より
コイルの主な要求仕様は
■ インダクタンス
■ 最大電流
ですね。

磁気回路の設計の概算は、磁気抵抗Rmを使います。

Rmは以下のように定義されます。
 
 Rm=l/μS

   l:磁路の長さ
   μ:透磁率
   S:断面積

つまり、μを導電率と考えると、電流における抵抗値の定義と同じなのです。

磁気抵抗の逆数pをパーミアンスといい
 
 p=1/Rm

インダクタンスLは巻き線数Nの二乗になります。

 L=pN^2

次に最大電流値の計算ですが、これは、コアの磁界の強さを求めることによって決定されます。
磁束をφ、磁界の強さをH、電流をⅠとすると閉磁路においては以下の関係が成立します。

 NⅠ=Rmφ
 φ=μHS

   φ:磁束
   H:磁界の強さ
   Ⅰ:電流

この式に磁気抵抗の式を使うと

H=NⅠ/l (A/m) が得られます。

そして磁性体のBHカーブ特性より、「コアの磁性体が飽和しない最大のH」からコイルの最大電流が求められるのです。

さて、現実では、数ミリAの電流ならともかく、数Aもの電流を流すとすると「とてつもなく磁路lを大きくしなければならない」ため非現実的な超巨大コイルになります。

回避策として、「ギャップを作る」のが一般的です。

ギャップの磁気抵抗Rgは透磁率μを真空(正確には空気)の透磁率μsで計算すればよくてコアの磁気抵抗Rmとの加算になります。

  Rg=lg/μsS

   lg:ギャップの幅

トータルの磁気抵抗Raは、

 Ra=Rm+Rg となります。

磁気抵抗が大きくなると、磁気抵抗の式よりコイル全体の総合透磁率μaが小さくなります。
そのため、コアが飽和するHが大きくなるのです。
またμaが小さくなるとインダクタンスが小さくなるため、断面積Sを大きくします。

考え方のポイントは、磁界の強さHは磁路に反比例するが、断面積Sはコアの直径の二乗に比例するということです。

そのため、ギャップを付加すると、コイルのコアの体積が小さくできるのです。

ここからが本題です。( *・ω・)ノ
電気回路の設計者は、「コイルの設計などする必要など全くない」ということです。

検討する内容は上記の概算で
■ コイルの大きさ(基盤の占有面積)
■ コスト
を算出することにあります。

磁性体の透磁率は、
・周波数
・温度
で変化します。

そういうことを考慮して、どのような磁性材料を使うと要求仕様 ー サイズとコストを満たせるか
というのをシュミュレーションするのです。

設計時にはそういった概算の設計でよいのでコイルの製造メーカーと擦り合わせるのです。

コイルの製造は
 ・断面積の形状
 ・ギャップの形状
 ・巻き線のテンション
などなど、電子部品屋のノウハウが詰め込められています。
回路屋ごときが立ち入れるものではありません。

電源の設計者ということですから、これからの日本を支える立派なエンジニアになってください。
お願いします。

おまけ
下記ベクターでも
コイルの設計ソフトはあると思います。
http://www.vector.co.jp/vpack/filearea/win/edu/science/engineer/



【 PAM8610関連 】
 ■ PAM8610 スピーカー端子のR、Lが逆 ~いまごろ気付くとは・・・ --> こちら
 ■ 空芯コイルを手巻きしてみた ~PAM8610ローパスフィルター用インダクタタ --> こちら
■ デジタルアンプで総仕上げ ~秋月300円スピーカー F77G98-6 --> こちら
■ デジタルアンプ用インダクタ ~ニッポンでは選択肢が限られ入手が難しい --> こちら
■ コスパ最高、フルレンジスピーカーF77G98-6 ~toptoneトップトーン 東京コーン紙製作所 --> こちら
■ LPF追加して実用品に ~PAM8610デジタルアンプが最も大きなノイズ発生源 --> こちら
■ PAM8610 D級アンプのケース ~廃物利用、アルミ放熱器をケース代わりに --> こちら
■ 使い道がなくなったシガーソケット充電器 ~USB充電器に改造 --> こちら
■ PAM8610 D級アンプ、盛大なノイズ ~EMI対策用クランプフィルターで消滅 --> こちら

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 森友事件でも安倍政権のウソが次々バレ、「真相を語っていたのは籠池のオッサン」だったと認識を新たにした。
「改竄前決裁文書」に残っていた経緯説明は籠池氏証言と一致していた。
一部の自民が虚偽証言だ!と息巻いたが政府与党は籠池証言の「真正さ」を知っていたので手出し出来なかった。
 証人喚問を尽く拒否し続け、嘘の文書を元に国会の審議を1年以上妨害してきたアベ自公政権だった。
 ウソの資料によって国会の質問権を妨害したことで偽計業務妨害が問われ、有印公文書偽造の被疑事実はこれで確定した。
 共謀罪も問われることになるので行政のトップを含め関係者を聴取をすべく検察が動かなければならないしそれを期待するが、如何せん検察は既に腐っているのでトカゲの尻尾だけでお茶を濁すだろうことが見えている。
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