トランス・コアの作り方：トランスの心臓部の簡単な作り方

トランス・コアは、あらゆる電気変圧器の主要部分である。全体を動かす心臓部である。コアは、あるコイルから別のコイルへエネルギーを送ります。これにより、トランスは電圧を変えることができます。この記事は、この重要なプロセスへの簡単なガイドです。トランス・コアの作り方を最初から最後まで学びます。使用する最適な材料についても説明します。また、コアの準備の仕方や、丈夫でよく動くコアを作る手順についても説明します。このガイドでは、難しいテーマを簡単に学ぶことができます。

トランス・コアとは何か、なぜ重要なのか？

トランスは、多くの電気機器にとって非常に重要な部品である。その仕事は電流の電圧を変えることです。トランスの真ん中には、トランス・コアがあります。このコアはエネルギーの通り道と考えることができる。電流は最初の巻線を流れます。この巻線は一次側と呼ばれます。この電流が磁界を作ります。トランスのコアは、この磁界を方向づける特殊な材料でできています。この磁場（磁束）は、2次と呼ばれる2つ目の巻線に送られます。

トランスがうまく機能するためには、トランスのコアがいかに優れているかが非常に重要になる。良いコアは、エネルギーをほとんど失うことなく移動させます。よくできていないコアはエネルギーを失います。この失われたエネルギーはしばしば熱になります。これが、トランスのコアの設計と組み立てが非常に重要な理由です。コアは、トランスがその役割を正しく果たすようにします。このコアは、トランスの電気システム全体の重要な部分です。コアの性能は、トランスがトータルでどの程度機能するかを決定します。

トランス・コアに最適な材料は？

トランス・コアに適切な材料を選ぶことは、非常に重要なステップです。材料は適切な磁気特性を持つ必要があります。つまり、磁場を問題なく通過させるものでなければなりません。トランス・コアの最も一般的な材料は、ケイ素鋼とフェライトの2つです。それぞれの材料は異なる用途に使用されます。適切な材料は、トランスが非常にうまく動作するのに役立ちます。

ケイ素鋼は電気鋼とも呼ばれる。鉄に少量のシリコンを添加したものです。この鋼は、家庭で使用されるような低周波の電力を扱う電力変圧器に非常に適しています。鉄の中のシリコンは、エネルギー損失を止めるのに役立つ。フェライトはセラミックから作られる材料です。高周波電子トランスに使用されます。コンピューターやテレビに使われています。フェライトはスチールほど強くはありません。しかし、高周波での損失は非常に少ない。コア材を選ぶことは、トランスの製造工程における最初のステップです。

ラミネーションとは何か、なぜトランス・コアに必要なのか？

磁場が固体の金属コアを通過すると、コア内部で小さな回転電流が発生する。これは渦電流と呼ばれる。この渦電流は役に立ちません。渦電流は熱を発生させるだけで、エネルギーが失われてしまうのだ。この損失を止めるために、私たちはラミネーションと呼ばれる特殊な方法を用いている。ラミネーションとは、鉄のような非常に薄いシート状のコア材のことです。トランスのコアは1枚の固形物ではありません。その代わり、薄いラミネーション・シートをたくさん積み重ねて作られています。それぞれのラミネーションは独立したピースです。

それぞれのラミネーションには、電気を止める薄いコーティングが施されている。これは一種の塗料であったり、スチール上に形成される特殊な層であったりする。このコーティングは、渦電流があるラミネーションから隣のラミネーションに移動するのを阻止する。この方法により、エネルギー損失が大幅に削減されます。トランスの動作が格段に向上するのです。つまり、優れたトランスのコアを作るには、ラミネーション工程が非常に重要なのです。ラミネーションは1枚ではあまり強くありません。しかし、ラミネートの積み重ねが強いコアを作るのです。ラミネーションは、電流を止めるために薄くなければなりません。コア全体はラミネーションシートの山に過ぎない。

組み立てのために芯材をどのように準備するか？

コアを組み立てる前に、材料を準備する必要がある。主な仕事は、鋼鉄やその他の材料を正しい形に切断することだ。電気鋼の大きなロールを機械に入れる。この機械がラミネートを切り出す。ラミネートの形状は重要です。通常の形状は "E"、"I"、"L "です。これらの形は、コアを組み立てるときにジャストフィットするように作られています。裁断工程は非常に正確でなければなりません。これにより、トランス・コアの最終的なサイズが正しくなるのです。

切断後、各ラミネートの端には、バリと呼ばれる小さくて鋭い金属片があるかもしれない。これを取り除く必要がある。バリを取り除かないと、絶縁被覆を切ってしまうことがあります。そうすると渦電流が流れ、トランスの動作が悪くなる。その後、ラミネートシートを積み上げる。これで組み立て工程の準備が整った。この準備段階は、最高品質のコアを作るために非常に重要である。この工程によって、ラミネートのピースがうまくはまるようになる。

トランス・コア・アセンブリの主な種類とは？

トランスのコアを組み立てるには、主に2つの方法がある。どちらを選ぶかは、トランスの設計方法と用途による。その2つとは、"コア・タイプ "と "シェル・タイプ "である。最大の違いは、コアと巻線（コイル）の組み合わせ方である。どちらの方法も、コアを作るために積層を使用する。コアの組み立て方によって、トランスの動作が変わる。

コア・タイプのトランスでは、巻線はコアの脚に巻き付けられている。トランスのコアは、2本の脚を持つ単純な箱のように見える。一次巻線と二次巻線は、このコアの片足または両足に巻かれます。シェル型トランスでは、トランス・コアは巻線の周囲に作られている。このコアには3本の脚がある。コイルは真ん中の脚に置かれる。シェル型コアは巻線により良い支持を与えます。また、磁気漏れを少なくすることができる。どちらのコア・アセンブリ・タイプも、特殊なラミネーション積層方式を採用している。

シェル型トランスのコアはどのように組み立てるのか？

シェル型変圧器のコアを組み立てるには、いくつかの工程がある。この方法ではしばしば EとIの形をした積層片.目標はコイルの周りにコアを作ることだ。この工程では、各ラミネート層を注意深く積み重ねる必要がある。これは、強固なトランス・コア・フレームを作るために行われる。これは、小型のトランス・ユニットを作るための非常にポピュラーな方法です。

このタイプのコアを組み立てる一般的なプロセスを紹介しよう：

1. ファーストレイヤー： まず、E字型のラミネートを横に並べる。その後、I字型のラミネートを重ねる。これで形が完成する。
2. コイルを挿入する： コイルはすでに作られている。一次巻線と二次巻線がある。このコイルをEラミネートの真ん中の足の上にスライドさせる。
3. 代替レイヤー： 次のラミネートの層は、反対側を向いて重ねます。この重なり（ラップ）が磁束の通り道を作る。さらにラミネートを重ねていく。
4. スタックを構築する： これを繰り返し、ラミネートの層を増やしていく。トランスのコアが十分な厚さになったところで止めます。このラミネートの山が完成したコアです。コアのすべての部分がしっかりと締まっている必要があります。最後のラミネートを加えて完成です。

コア型トランスのコアを作るには？

コア・タイプ・トランスもラミネーションから作られる。この設計では、L字型のラミネーションや、U字やI字のような形状のラミネーションがよく使われます。このコアの場合、巻線はコアを部分的に作った後にコアの脚に付けます。この作り方の最大の違いは、コアの脚を先に作ることです。これはトランスのコアを作る一般的な方法である。

このコアの組み立て工程はこうだ：

1. 脚を作る： コアを組み立て始める。ラミネートピースを重ねてコアの脚を作ります。例えば、L字型のラミネートを重ねてコーナーを作ります。次の層には別のラミネートを使うことができます。こうすることで重なりができる。コアの脚は完全にまっすぐでなければなりません。
2. ワインディングを加える： トランスコアの足の断面が適切な大きさになったら、コイルをその上にスライドさせる。巻線は、コアの脚にしっかりとフィットしていなければなりません。巻線は1ターン1ターンが重要です。
3. コアを閉じる： 次に、コアのもう一方の部分を組み立てる。この部分はヨークと呼ばれる。磁路を完成させるために、さらにラミネートのピースを使います。これで、磁場が移動するための完全なループができます。きつくクランプします。
4. アセンブリをクランプする： その後、コア全体を絞り、クランプまたはボルトでしっかりと固定する。これにより、トランスのコアは非常に強く強固なものになる。巻線はコアの各脚にある。

高性能電気コアを保証する最終ステップとは？

ラミネーション・スタックが終わった後、コア・アセンブリの最後のステップはトランスの性能にとって非常に重要である。目標は、コアを1つの固いピースにすることです。トランスのコアが緩んでいると、揺れや騒音が発生します。また、より多くのエネルギーが失われる原因にもなります。これを防ぐには、コアをしっかりと固定する必要があります。これは電気的にも機械的にも重要なステップです。

一般的な方法としては、金属製のクランプやフレームを使う。コア・アセンブリ全体をフレームに入れる。そして、ボルトを締め付け、ラミネーション・スタックを一体化させる。これによりコアの強度が増す。もうひとつの方法は、特殊な接着剤を使うことだ。特殊なエポキシ樹脂を使ってコア全体をコーティングすることができる。エポキシ樹脂はすべてのラミネートの間に入り込みます。そして硬くなってトランスコア全体を接着し、1つの強固なブロックにします。この工程は、ノイズを下げ、電気部品の動作を良くするのにも役立ちます。これらの最終工程を経て、コアは素晴らしい働きをするようになるのです。

コアロスはトランスの性能にどう影響するか？

完璧なトランスは、一次巻線から二次巻線にすべてのエネルギーを移動させる。しかし、現実の生活では、常にいくらかのエネルギーが失われる。この損失の多くはトランスのコアで起こります。コア損失には、主に渦電流損失とヒステリシス損失の2種類があります。この損失について知り、それを下げる努力をすることは、うまく機能するトランスを作る上で非常に重要です。うまく機能するシステムはエネルギーを節約する。

前にお話ししたように、渦電流損失はラミネーション内部の小さな電流のために起こります。薄いラミネーションを使用することで、この損失を下げることができます。ヒステリシス損失は違います。これは、コア材の磁界の向きを変えるために使われるエネルギーです。これは電流のサイクルごとに起こります。ケイ素鋼のようなコア材の選択は、この種の損失を下げるために選ばれます。高い透磁率（磁場が通過しやすいことを意味する）のような優れた磁気特性は、この損失を下げるのに役立ちます。損失が少ないということは、よりよく機能するということだ。また、トランスから出る熱も少なくなります。トランスがどれだけうまく機能するかは、エネルギー損失を小さく保つことにかかっているのです。

トランス・コア製作の結論は？

結局のところ、トランスのコアを作るということは、慎重さと正確さが必要な仕事なのだ。単に鉄片を積み上げるだけではありません。材料選びから最終的な組み立てまで、すべてのステップがトランスの出来に大きく影響する。トランスコアはトランスの心臓部です。これがいかに優れているかによって、電気機器全体がいかにうまく機能するかが決まります。

コア材は優れた磁気特性を持つ必要がある。これにより、磁束をほとんど損失なく導くことができる。ラミネート加工は、渦電流によるエネルギー損失と戦うために使われる賢い方法です。最後に、コア型変圧器であれシェル型変圧器であれ、組み立て方法は非常に注意深く行われなければならない。これは、タイトでソリッドなコアを作るためです。これらのステップを踏むことで、最高品質のトランスコアを作ることができる。これにより、電気機器に電力を供給することができ、長期間にわたって良好に機能します。このプロセス全体が、トランスを作る上で重要な部分なのです。

留意点

• コアが最も重要だ： トランス・コアはトランスの主要部分である。磁界を導く。
• 素材選びは大きな問題だ： 作業に適した材料を選ぶ必要がある。低周波電源トランスにはケイ素鋼板を使用する。高周波電子トランスにはフェライトを使用する。
• 常にラミネーションを使用すること： 薄いラミネートシートを重ねてコアを作る。これにより、渦電流によるエネルギー損失を防ぐことができる。
• 慎重にまとめる： コアを組み立てるには、適切な作業が必要だ。重なり合ったラミネーションとタイトなクランプが必要だ。そうすることで、丈夫で静かなコアができあがる。
• 損失を低く抑える： 優れたトランス・コアを設計する主な目的は、エネルギー損失を低減することです。これにより、トランス全体の動作が向上します。