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コイルのＱ

トロイダルコイルのＱ

アミドン社のカーボニル鉄トロイダルコアを使ったいくつかのコイルのＱを計ってみました。

Ｔ５０／６とＴ３７／６

サイズＴ５０／Ｔ３７、６材（黄）を使用し、いろいろな巻数（インダクタンス）におけるＱを計ってみました。使用線材は、すべてＰＥＷ０．４φです。使用線材太さによりＱに差がでます。巻数が１９ｔ位までは大きな差にはなりませんが、２３ｔ位以上になると０．３φの線材を使った場合にくらべ、１０位大きな数になります。

Ｔ３７／２およびＴ３７／１０

サイズＴ３７、２材（赤）および１０材(黒）を使用し、いろいろな巻数（インダクタンス）におけるＱを計ってみました。線材は、ＰＥＷ０．４φです。

Qは、自作のコイルQ計測アダプタを用い計測しました。Ｑアダプタで測定可能範囲の周波数におけるＱを測定しました。グラフ上のマークが実際の測定データです。曲線は、そのデータをもとに近似曲線を引いたものです。

インダクタのＱ

アキシャルリード型マイクロインダクタ（約２φ）のＱを計ってみました。

スパイダーコイルのＱ

ＩＣラジオのための優秀なコイルを求めて、いろいろな材料を使ってコイル試作、Qも調べてみました。見かけはみすぼらしいですが、比較的大きなQが得られるようです。

「ｲﾗｽﾄﾎﾞｰﾄﾞ」製7ｽﾛｯﾄ巻枠ｽﾊﾟｲﾀﾞｰｺｲﾙ

「イラストボード」（商品名）を使った7スロットの巻枠です。

「ｲﾗｽﾄﾎﾞｰﾄﾞ」製11ｽﾛｯﾄ巻枠ｽﾊﾟｲﾀﾞｰｺｲﾙ

「イラストボード」（商品名）を使った7スロットの巻枠です。

「ｺﾞｰﾙﾃﾞﾝﾎﾞｰﾄﾞ」製7ｽﾛｯﾄ巻枠ｽﾊﾟｲﾀﾞｰｺｲﾙ

「ゴールデンボード」（商品名）で作った7スロットの巻枠です。このコイルの作り方

(685KB)を参照して下さい。

ｽﾀｰ型7ﾎﾟｰﾙ丸棒巻枠ｺｲﾙ

12mm厚ベニヤ板に6mm丸棒を7本（半径55mmの円、360/7度間隔）取り付けたものです。ベニヤ板、丸棒は有り合わせのものを再利用したものです。

ｽﾀｰ型7ﾎﾟｰﾙ竹串巻枠ｺｲﾙ

4mm厚ベニヤ板に直径3mm竹串を7本取り付けたものです。ベニヤ板、竹串は有り合わせのものを再利用したものです。これ以上、薄い板、細い串では線を巻く時に掛かる力に耐えられなくなります。

（参考）ﾌｧｲﾊﾞｰ製15ｽﾛｯﾄ巻枠ｽﾊﾟｲﾀﾞｰｺｲﾙ

ミズホで購入した昔ながらの１５スロットのファイバー巻枠です。

試作してみたコイルのデータを整理してみました。ベニヤ板タイプの”スター型”コイルのQは、なかなかいい数値が出ています。ゴールデンボード製の厚紙コイルもなかなかの出来です。ただし、厚紙は何でもというわけにはいきません。紙質の硬いものが良いようです。
”星形”という見た目の形もちょっと良いのですが、巻く時も簡単です。スパイダーコイルでは、巻いている途中で巻き方向を間違えたり、スロットを飛ばしたりしがちですが、スター型コイルは間違えれば、すぐ分かります。

巻枠材	巻枠形態	巻数	巻線ｻｲｽﾞmm	ｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽμH	浮遊容量ｐF	備考
ｲﾗｽﾄﾎﾞｰﾄﾞ（紙）	11ｽﾛｯﾄｽﾊﾟｲﾀﾞｰ	30t（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.4φ）	120/100	201	6.7	"ｲﾗｽﾄ201uH"
ｲﾗｽﾄﾎﾞｰﾄﾞ（紙）	７ｽﾛｯﾄｽﾊﾟｲﾀﾞｰ	41t（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.4φ）	120/95	341	8.0	"ｲﾗｽﾄ341uH"
ｺﾞｰﾙﾃﾞﾝﾎﾞｰﾄﾞ（紙）	７ｽﾛｯﾄｽﾊﾟｲﾀﾞｰ	24ｔ（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.4φ）	105/85	123	6.3	"ｺﾞｰﾙﾃﾞﾝ123uH"
ｺﾞｰﾙﾃﾞﾝﾎﾞｰﾄﾞ（紙）	７ｽﾛｯﾄｽﾊﾟｲﾀﾞｰ	40ｔ（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.4φ）	105/85	359	6.3	"ｺﾞｰﾙﾃﾞﾝ359uH"
スター/丸棒	5ﾎﾟｰﾙ星型	15ｔ（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.4φ）	95	134	5.8	"ｽﾀｰ/丸棒"
スター/竹串	5ﾎﾟｰﾙ星型	14.5ｔ（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.4φ）	95	112	5.5	"ｽﾀｰ/竹串"
ﾌｧｲﾊﾞｰ	ﾐｽﾞﾎ15ｽﾛｯﾄｽﾊﾟｲﾀﾞｰ	72ｔ（ﾎﾟﾘｴｽﾃﾙ線0.5φ）	70/35	333	3.2	"ﾐｽﾞﾎ"

スパイダーコイルのQ

＜注＞
インダクタンスは、ディジタルインダクタンス計(秋月電子）で測定しました。
浮遊容量は、グリッドディップメータ（三田無線製）でコイルの自己共振周波数を計り、先に測定したインダクタンスを元に計算しました。
Qは、自作のコイルQ計測アダプタを用い計測しました。上のグラフは、測定値（マークで表示）をもとに近似線を引いたものです。
参考のため、FCZコイル「１R9」（10Sタイプ）を測定しました。FCZから公開されているデータでは、Q=85ですが、ここでは、約70くらいです。それを参考に他のデータを見てください。

微小インダクタンスの測定

小数点以下の微小インダクタンスコイルのインダクタンスを測るのは、浮遊インダクタンスの影響等でなかなか計測は難しいものです。
微小インダクタンスのコイルと正確なコンデンサで構成された共振回路の共振周波数を測定することにより、インダクタンスを算定してみました。共振周波数の測定には、ここではFRMSを使ってみました。
二つの共振周波数を測ります。
①正確なコンデンサCo(ここでは、１００pFを使用)と任意のインダクタンスのコイルLo(ここでは、１０uHインダクタを使用)で構成される共振回路の共振周波数f1
②その共振回路のコイルLoに、さらに計測したい微小インダクタンスのコイルを加えた（直列接続した）共振回路の共振周波数f2
③この結果から、次の２つの式ができます。

④この連立方程式から、微小インダクタンスLｘは、

より、求めることができます。ただし、単位は、コンデンサ(pF)、インダクタンス(uH)、周波数(MHz)とします。
＜註＞：
1.コンデンサCoは、正確なものが必要です。
2.インダクタンスLoは、任意です。測定しやすい共振周波数が得られるもので良いでしょう。
3.周波数f1、f2の測定は、周波数の正確な絶対値は必要ではありません。
ただし、f1、f2の差分を正確に取る必要があります。
4.Lx算出の計算式は、MS-Excelにでもセットしておけば簡単に求められます。

測定アダプタ外観

FRMS－Out（信号源）、FETアダプタを接続するBNC-Jコネクタ、コンデンサやコイルを接続するヘッダソケットを直接にラグ板に取り付けています。＜構成＞

共振周波数の測定

共振曲線から共振周波数を読み取ります。１００ｐFと１０uHで共振周波数は、４．８～４．９MHｚ前後です。

トロイダルコイルの測定例

「トロイダルコイルの活用」の計算式で算出したインダクタンスに比べ、約１０数％のずれがあります。インダクタンスの小さいものほど、その差は大きくなります。これは、信号源（FRMS-Out）やFETアダプタによる共振回路への影響、基準コンデンサCoの精度（ここでは、±２％のものを使用）、トロイダルコイル自身の浮遊インダクタンス　等の影響があるものと思われます。

コア・巻数	計算値（uH）	測定値（uH）	偏差（％）
T３７－６/１０ｔ	０．３００	０．３５０	＋１７
T３７－６/１１ｔ	０．３６３	０．４１２	＋１３
T３７－６/１２ｔ	０．４３２	０．４８４	＋１２

＜測定周波数：4.8MHｚ＞