196 – コイルの浮遊容量の解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

高周波アプリケーションでは、コイルはインダクタンス成分だけでなく、そのキャパシタンス成分が無視できなくなり、回路のインピーダンス特性の悪化や共振周波数のずれを引き起こします。コイルの巻線間に生じる浮遊容量がその一つです。たとえば螺旋コイルでは、周回によって電位が変化するため、隣接する巻線同士で電位差が生じます。その結果、巻線間に容量が生じ、これがコンデンサ成分として作用します。
コイルに生じる浮遊容量は形状によって決まります。様々な形状のコイルに生じる浮遊容量を求めるには、FEMを用いた電界解析が有効です。コイル全体をモデル化することで、巻線間の距離や巻き方の違いなどを考慮した浮遊容量を得ることができます。
ここでは、螺旋状コイルを対象とし、巻線間の距離を変え、各コイルに生じる浮遊容量を求めます。

浮遊容量

解析結果から得られた浮遊容量を表1に示します。線間距離が短い方が生じる浮遊容量が大きいことがわかります。

電位分布および電流密度分布

線間距離1、5(mm)のコイルの端子間に1(V)の電位を与えたときのそれぞれの電位(強度)分布を図1に、電流密度分布(強度)を図2に示します。与えた電位境界条件(振幅:1V, 0V)からコイル内の電位分布が解かれていることが確認されます。この電位差に応じたコイル内電流が解かれ、電流密度分布が得られていることが確認されます。

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