鉄損による磁性体の発熱

Question

パーマロイのコアの交流磁界による発熱対策を検討しています。
シートコアを何枚か積み重ねたブロックのコアなのですが、
積み重ねる枚数を少なくして、コアの体積を小さくしていけば、
代表長さの3乗で小さくなる体積(発熱量)に対し、
表面積(放熱量)は2乗でしか小さくならないため(二乗三乗の法則)、
発熱量は小さくなると考えていました。
ところが、実際に評価してみると、逆のことが起きています。
積み重ねるシートコアの枚数が少ない方が、発熱量が大きくなって
しまいました。
なぜこのようなことになるのか、メカニズムを知っている方、
参考になる資料をお持ちの方、ご協力お願い致します。

Accepted Answer

次の書籍を参考にされると良いと思います。

書籍名:電気機械工学(改訂版)
発行所:社団法人 電気学会
発行元:株式会社 オーム社
定  価:本体3,100円＋税
参照頁:第3章 変圧器編(120頁前後)

<概要>
1)鉄損＝ヒステリシス損[W/kg]＋うず電流損[W/kg]とされています。
2)ヒステリシス損[W/kg]の計算式が記述されており、これによると
・磁束密度の1.6乗～2乗に比例する。
3)うず電流損の計算式が記述されており、これによると 
・磁束密度の2乗に比例する。

以上の結果から体積を小さくしたため、"磁束密度"が高くなり損失が
増加、発熱量が増大したと考えられます。
"磁束密度"を下げる工夫をすれば良いと思います。

けい素鋼板の例で記述されていますが、バーマロイでも同様だろうと
思います。
詳細は上記の書籍を購入されるか、図書館で探して参照して下さい。

Answer

＃１さんのご回答のメカニズムかと推測します。

トランス，モータなど磁束を利用した機器では，所要の機能を発揮するには設計値どおりの磁束量あるいは磁束密度などを保つ必要があると思います。単純ににコアの枚数のみを変更すると，予定した機能・性能が維持できなくなります。

どのような構造の磁気回路であるか，その磁気回路を利用した装置の目的は何か，励磁する電源の特性がどのようなものであるかなどが関連します。初期の機能・性能を拘束条件とするか，初期の機能・性能は変更可能であって温度上昇のみを下げたいかにより，答えは真反対の方向になる可能性があります。

鉄損による磁性体の発熱