渦電流 — CAE用語解説

ファラデーの電磁誘導の法則だね。導電体の中を通る磁場が時間的に変化すると、その変化を打ち消す方向に起電力が誘導される。導電体は繋がった1枚の板だから、その中をぐるぐる回るように電流が流れる。これが「渦電流」だよ。

まさにその通りで、モータや変圧器の鉄心では渦電流が熱に変わって効率が下がる厄介者だ。一方でIHヒーターや誘導加熱炉では、その発熱を積極的に利用している。つまり渦電流は「損失の原因」にも「加熱の手段」にもなるんだ。

一番重要なのは表皮効果への対応だね。渦電流は導体の表面近くに集中する性質があって、高周波になるほどこの表皮深さが薄くなる。メッシュが表皮深さより粗いと電流分布がまったく解像できないから、表面近くに薄いメッシュ層を何枚か入れる必要があるよ。

δ = √(2/(ωμσ)) だよ。ωは角周波数、μは透磁率、σは導電率。例えば鋼材で50Hzだとδは約1mm、10kHzだと約0.07mm。メッシュは表皮深さの中に最低3〜4層入れるのが目安だね。

表皮深さは必須だし、渦電流の応用と損失の両面を理解しておくといいよ。

そう。だから渦電流の物理を理解すれば、モータの損失低減もIHヒーターの設計も同じ理論で扱えるようになるよ。まずは簡単な銅板モデルに交番磁場を与えて、表皮効果を確認するところから始めてみよう。