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Eddy Currents
Strong Neodymium Magnet canduce eddy current, create electromagnetic forces within metals like aluminum and copper which are not ferromagnetic (magnets won’t stick to it) Learn the how strong neodymium magnet is induced eddy current.
渦電流とは何ですか。
良導電体(銅やアルミニウムなど)が変化する磁場にさらされると、金属内に電流が誘導され、一般に渦電流と呼ばれます。
Demonstration #1, the magnet in a tube
このビデオでは、軸方向に磁化した磁石を金属管に落とす、古典的な渦電流のデモンストレーションを紹介します。 いずれの場合も、銅管またはアルミ管の内径は磁石のサイズよりわずかに大きくなっています。
上のビデオで使用されている緑色の磁気視認用フィルムは、当社のMV43として入手できます。
磁石が管の中を落下すると、管は変化する磁場を見ることになります。 この変化する磁場は、チューブの周囲を回る電流を誘導します。
さて、このように円を描いて回っている電流を見ると、電磁石を思い出すかもしれませんね。 つまり、電流があのようにぐるぐる回っていると、磁場が発生します。 この場合、この電流が作る磁場は、(全体として)磁石の磁場とは逆の方向になっています。
重力によって磁石が下に引っ張られるのに対して、渦電流はその動きに抵抗する磁場を発生させます。 そうです! 手ぶれ補正付き懐中電灯の動作について説明した最近の記事を考えてみてください。
渦電流に関する限り、磁石の周りの銅の塊が固形であろうと、絶縁ワイヤーを何度も巻いたものであろうと、電流は金属内で円運動を起こし、関係ありません。
これら 2 つの状況の唯一の違いは、懐中電灯のワイヤーの端をタップして、LED ライトに電力を供給するために電流を使用することができたことです。 金属に電流を誘起する方法はたくさんあります。
渦電流ブレーキでよく使われるのは、強い磁石を2つ、隙間を空けてセットする方法です。
この磁石のペアを回転する円盤の両側に置くと、金属に誘導される渦電流が作用して、円盤を減速させることができます。 Wikipedia のこの写真は良い例です。
もうひとつの良いデモは、簡略化したものです。 薄い円盤状の磁石をアルミニウムの板に沿って滑らせます。 これは真空管のデモで磁石を使ったのと同じ原理で動作しますが、磁石をずっと見ることができます。 このデモでは、1/8 インチ厚のアルミの 2 インチ幅の帯に DX02, 1 インチ直径 x 1/8 インチ厚の円盤磁石を使用しました。
How are eddy current useful
反対側の磁界を使って何かを減速できる渦電流ブレーキはすでに紹介しました。 このようなブレーキは、電車やジェットコースターでよく使われています。 右の写真は、そのようなブレーキの良い例です。 ジェットコースターの車両から銅板やアルミ板が突き出ていて、図のような磁石の間を通っています。
渦電流式材料分離器は、金属と非金属のゴミを分離するのに使われます。 たとえば、この方式を採用した機械は、ゴミからアルミ缶を分離するのに使用できます。
金属を識別する。 コイン式自動販売機では、偽造コインを検出するために渦電流が利用されています。 渦電流は、本物のコインと偽物のコインでは異なるため、自動販売機のメーカーは、コインが本物であることを確認するためにこれを利用することができます。 飛行機の表皮の疲労亀裂や、発電所の熱交換器のチューブを見つけるようなものです。
IH加熱。 ガラストップの電気コンロでは、IHを利用して金属製の鍋を加熱します。 ウィキペディアのこのページには、分解されたコンロの写真があり、使用されている銅線のコイルがよくわかります。
How are eddy current not so useful
交流電流がワイヤを流れるとき、電流の多くは実際にはワイヤの表面を流れています。 これは一般に表皮効果と呼ばれていますが、実際には渦電流が原因です。 電線に流れる交流電流は、電流が交互に往復しています。 つまり、その電流が作る磁場は当然ながら変化している。
もし渦電流のようなものがなければ、ある電線にもっと多くの電流を流すことができるはずです。
渦電流の力を計算できますか。
いいえ、そう簡単ではありません。 この質問はよくされますが、もっと簡単な答えがあればと思います。 銅やアルミニウムの構造物の近くで磁石が動いたときに得られる力は、
- 金属内の磁場の強さ、および磁場の強さの変化の大きさなど、多くの要因に依存します。 これは次の要因に影響されます。
- 磁石のサイズと強度: 大きくて厚い磁石はより強い磁場を発生させます。
- 磁石の金属部品に対する位置。 速くすればするほど、ある点までは力が強くなる
これらのことをすべて把握するのは、決して簡単なことではありません。 自由空間にある1個の磁石の領域での磁界の強さを計算する方法はありますが(磁界計算機を参照)、磁石がパイプの中を落ちていく場合はもっと複雑です。 磁石が落下すると、パイプに電流が誘導され、それ自体が反対方向の磁場を発生させます。 その磁場の強さを理論的に決定するのは大変なことです。
アプリケーションにおける渦電流の強さについて何らかの答えを見つけるには、実験的手法、3D FEA(有限要素解析)、またはその両方を使用することを検討してください。
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