線占積率と巻数 - 日本ユニバーサル電気株式会社線占積率と巻数

コイルの設計

線占積率と巻数

コイルの線占積率WRと巻数

線占積率とは、四角いコイル断面積に対し、電線が占める割合のことです。
線占積率をWR、コイル断面積がSc、電線断面積がSwとすると

WR＝Sw／Sc×100　(%)

と計算します。
この線占積率が分かれば、任意の断面積に何本の電線が巻きつけられるかが分かります。
整列巻きは、２つのパターンがあるので、それぞれについて計算してみましょう。

Ａ．
偶数層＝奇数層の場合コイルの断面積

コイルの幅W＝（n1+0.5）*φ
コイルの高さｈ＝0.866×(n2-1)×φ+φ
コイル断面積Sc＝W×ｈ

電線の断面積
総巻数N＝n1×n2
Sw＝π×（φ/2）^2×N

例えば、
n1＝10T、n2＝10層、線径1mmとすると、

W＝10.5、ｈ＝8.794、Sc＝92.337
N＝100、Sw＝78.53

従って、
WR＝78.53/92.337×100　≒　85.05　(%)
です。

B．
偶数層＝奇数層-1Tの場合コイルの断面積

コイルの幅W＝n1*φ
コイルの高さｈ＝0.866×(n2-1)×φ+φ
コイル断面積Sc＝W×ｈ

電線の断面積
総巻数N＝n1×奇数層＋(n1-1)×偶数層
Sw＝π×（φ/2）^2×N

例えば、
n1＝10T、n2＝10層、線径1mmとすると、

W＝10、ｈ＝8.794、Sc＝87.94
N＝95、Sw＝74.61

従って、
WR＝74.61/87.94×100　≒　84.84　(%)
です。

このように、A、Bともほぼ85%になりました。

任意の四角い断面が分かっている時、その断面積の85%が巻きつけが可能です。
電線の仕上り外径φを決めれば、断面積Scに巻きつけられる本数Nは

Sw＝π×（φ/2）^2×N　＝　Sc×0.85

N＝Sc×0.85／（π×（φ/2）^2）

となり、計算上で巻線が可能な最大値になります。
ガラ巻の場合は、60～65%で考えています。

下表のように巻数を増やすと、90%に近づくようです。

整列巻きと線占積率（偶数層＝奇数層）

仕上り外径：1mm