680µH、12Aという数値だけでは、インダクタの設計条件は決まりません。まず、680µHが直流重畳なしで測定した小信号の公称値なのか、12Aを重畳した状態でも必要な値なのかを明確にします。この違いによって、コア、巻線、完成品の寸法は変わり得ます。本稿では旧版の設計例を再計算し、検証可能な仕様をまとめる手順を示します。
コアを選ぶ前に動作条件をそろえる
候補を比較する際は、少なくとも次の条件を文書化します。
| 項目 | 明記する条件 |
|---|---|
| インダクタンス | 最小値、公称値、公差、測定周波数・電圧、直流重畳電流、温度 |
| 電流波形 | 平均値、実効値、ピーク値、リプル幅、起動時と過負荷時の条件 |
| スイッチング条件 | 周波数範囲、インダクタ両端の電圧波形、デューティ比 |
| 熱条件 | 周囲温度、冷却方法、許容温度上昇、巻線・コアの上限温度 |
| 機械条件 | 巻線を含む最大寸法、端子間隔、固定方法、絶縁要求 |
計算例として、平均電流12Aに、ピーク・ツー・ピーク値4Aの三角波リプルが重畳する連続電流を考えます。
I_peak = 12 + 4/2 = 14A
I_RMS = sqrt(12² + 4²/12) ≈ 12.06A
これは仮定した波形から求めた値で、実測値ではありません。起動時や故障時の過渡電流も含みません。ピーク電流はインダクタンス低下や飽和の確認に、実効値は発熱の検討に用います。IsatとIrmsは異なる制限を表すため、メーカーごとの測定条件と判定基準を確認する必要があります。[2]
旧版のT106-26、65ターンを再計算する
旧版ではT106-26コアに約65ターンという組み合わせを示していました。Micrometalsのデータシートには、ALの公称値93nH/N²、公差±10%、測定周波数10kHzなどの条件が記載されています。[1] 公称小信号インダクタンスを計算すると、次の値になります。
L₀ = AL × N²
L₀ = 93 × 65² nH = 392.925µH ≈ 393µH
この計算は、公称680µHという説明を裏付けません。同じ簡略式で680µHに必要なターン数を逆算すると、
N = sqrt(680000/93) ≈ 85.5ターン
となります。ただし、約86ターンも直流重畳なしの初期見積もりにすぎません。ターン数を増やすと、直流磁界、導線長、巻線抵抗、巻線スペースも変わります。そのうえで直流重畳特性を確認しなければなりません。無重畳時のAL計算だけでは12Aで必要なインダクタンスを維持できるか判断できず、コア、ターン数、線径をまとめて見直す必要があります。
蓄積エネルギーと損失は、仮定を明記して求める
インダクタンスが対象電流範囲で一定と仮定した場合、蓄積エネルギーは次式で求められます。
E = ½ × L × I²
E = ½ × 680µH × (12A)² = 48.96mJ
これは必要な規模を把握するための計算であり、特定のコアが12Aで680µHを維持できることを示すものではありません。電流によるインダクタンス変化が大きい場合は、磁化特性を反映したエネルギー評価が必要です。
別の例として、動作温度での巻線DCRを10mΩと仮定します。先ほどの電流波形に対する抵抗損失の基礎的な見積もりは、
P_resistive ≈ I_RMS² × DCR ≈ 1.45W
です。10mΩは仮定であり、T106-26の巻線仕様ではありません。この計算には、周波数に依存する追加の巻線損失やコア損失を含めていません。総損失や温度上昇を求めるには、実際の励磁条件に対応する材料データ、動作周波数での巻線特性、実装状態での放熱条件を評価する必要があります。[2][3]
材料名ではなく、完成状態の設計を比較する
圧粉コア、ギャップ付きフェライトコア、適切なギャップ設計を施したナノ結晶コアは、検討対象になり得ます。ただし、材料の種類だけで最小寸法や最高効率を決めることはできません。
| 候補 | 選定前に必要な資料 |
|---|---|
| 圧粉コア | 材料グレード、形状、AL公差、直流重畳特性、損失データ |
| ギャップ付きフェライト | 材料、実効ギャップ、重畳時のインダクタンス、巻線配置、ギャップ付近の発熱 |
| ナノ結晶コア | 製造可能なコア・ギャップ仕様、重畳特性と損失、絶縁・固定方法 |
比較対象は巻線を含む完成品とし、電流波形、温度制限、許容寸法をそろえます。旧版の体積見積もりと効率順位は、同条件での計算や実測に裏付けられていなかったため削除しました。
試作品で確認する項目
- 最新のコアデータシートと、線材、ターン数、絶縁、端子構造を記した巻線図を入手する。
- 合意した小信号条件でインダクタンスを測定し、必要な直流電流と関連温度でも確認する。許容最小値をあらかじめ決める。
- 実回路で定常時、起動時、規定の過負荷時の電流波形を確認し、インダクタンス低下による電流傾斜が許容範囲内か評価する。
- 温度を記録してDCRを測定し、実際の固定・冷却条件で巻線とコアの定常温度を測る。
- 許容される入力、負荷、部品公差の範囲で必要な確認を行ってから設計を承認する。
Magdirの電流確認ツールと銅損計算ツールは初期比較に利用できます。計算結果はメーカー資料と試作品の測定結果で確認してください。
参考資料と改訂について
- Micrometals：T106-26データシート、改訂20190524、1ページ。AL、測定条件、直流重畳特性。
- Coilcraft：Current and Temperature Ratings。電流定格の定義と測定条件。
- Coilcraft：Selecting the Best Inductor for Your DC-DC Converter。インダクタンス、抵抗、電流定格の各節。
2026-10-23、メーカー資料に基づきAIを用いて編集・言語校正しました。巻線計算を修正し、未検証の完成品仕様を、再計算できる方法と検証手順に置き換えています。試作品や実験室での測定結果は示していません。680µH・12Aの完成品として採用するには、引き続き試作品による検証が必要です。
