コイルを自作してみた

インダクタンスは次式で表されるので、直径2rの円筒にエナメル線をN巻回巻けば、インダクタンスLのコイルが作れると気楽に考えます。

ただ、 はコイルの長さですが、線径や巻き数、巻きピッチで決まりますし、長岡係数にも関係するので、手巻きコイルはインダクタンスが大きくばらつきそうです。

ここで、${\displaystyle L\,\!}$ [H] はインダクタンス、${\displaystyle K_{N}\,\!}$ は長岡係数 、${\displaystyle \mu \,\!}$ は磁性体の透磁率、${\displaystyle r\,\!}$ [m] はソレノイドの半径、${\displaystyle l\,\!}$ [m] はソレノイドの軸方向の長さ、${\displaystyle N\,\!}$ はソレノイドの全巻線数である。${\displaystyle K_{N}\,\!}$ = 1.0 の場合が無限長ソレノイドに対応する。

コイルの長さで計算するか、 線材の直径で計算するかが選べて、更にインダクタンスから巻き数を計算するか、巻き数からインダクタンスを計算するかを選べます。

また、線材の直径が計算結果として表示されるので、線間ピッチの目安になります。

このパラメータで巻いてみました。

円筒は周囲を探して外径Φ10のシャープペンシルです。巻いたコイルの形がくずれないようにマスキングテープを巻いておきました。

できたコイルのインダクタンスを測りたいのですが、今まで持っていた右写真の中華製LCRメータでは、測定範囲が0.01mHからで、6uHを測るには一桁足りません。

そこで、測れそうな測定器を買ってみました。例によってAliexpressです。送料込みで￥1,746と私が買うモノの中ではちょっと高めです。

LC100-A基本的な技術指標:

測定精度: 1%

静電容量測定範囲: 0.01pf-10uf

最小解像度: 0.01pf

インダクタンス範囲: 0.001uh-100mh

最小解像度: 0.001uh

大きなインダクタンス測定範囲: 0.001mh-100h

最小解像度: 0.001mh

大きな静電容量測定範囲: 1uf-100mf

最小分解能: 0.01uf

テスト周波数: コンデンサ、約500khzのインダクタファイル、約500hzの大きなインダクタンス

仕様を見る限り、測定範囲が2段階に切り替えられるようですね。

余談ですが、このLCメータは液晶のバックライトがこれでもかというくらい明るすぎで、数値を読めないくらいでした。これをレビューしてくれているサイトにバックライトを暗くする方法が紹介されていました。私の場合は1kΩの抵抗をつけて、やっと落ち着いて読める明るさになりました。

自作コイルの測定値は6uHと、びっくりするくらいピッタンコでした。長さは適当に設計したのですが、うまい具合に設計寸法通りのモノができたということです。レビュー記事によると、精度はそれほどでもないようです。ピッタンコは自己満足です。

手前に映っている小さなインダクタは、共立デジットで買った10uHのインダクターです。測定値は9.271uHでした。

【補足】

コイル軸幅を縮めてみました。こちらもほぼ6uHでできています。

巻いてからでも長さや巻き数を修正できれば、所望の値のインダクタンスが得られるということです。

空芯コアの中に鋼を挿入してみました。

これくらいでは、透磁率はほとんど変えれません。