トランスの設計は、要求仕様の入力電圧、出力電圧、出力電流、周波数等より、鉄心寸法、ターン数、線径を決めます。
・1次コイルに電圧Ｖを印加すると励磁電流Ｉ0が流れ、
Ｖ＝ｎ1ｘｄΦ／ｄｔの関係で磁束が発生します。
・2次コイルに、
Ｖ2＝ｎ2ｘｄΦ／ｄｔの関係で2次電圧が発生します。
・2次電流が流れると、磁束が変化しようとしますが、変化を打ち消す1次電流が流れ、磁束は変化しません。
ｎ2ｘＩ2＝ｎ1ｘＩ1
・Ｂｍは鉄心が飽和しない値に設定します。
・励磁電流を小さくするため鉄心にギャップはありません。
・巻線の抵抗に発生する電圧により、コイルに印加される電圧が低下するため、出力電圧は電流により低下します。
・巻線の電流密度は、一般に3～10 [Ａ/平方ｍｍ] です。
・鉄心のマドの銅線占有率は、一般に40％以下です。
◎高周波トランス
磁束がゼロの時点と最大の時点間の電圧時間積より、最大磁束密度Ｂｍを計算します。
Ｂｍ＝（ＶｘＴ）／（ｎｘＳ）
Ｖ：ボルト[Ｖ] Ｔ：印加時間[ｓ］ n：ターン数 Ｓ：磁路断面積[平方ｍ]
・一般に鉄心はフェライトコアが用いられ、飽和磁束密度は約0.5Ｔです。
◎商用トランス
電源電圧が正弦波のため、最大磁束密度Ｂｍは下式で計算します。
Ｂｍ＝Ｖ／（4.44ｘｎｘｓｘｆ）
Ｖ：ボルト[Ｖ] n：ターン数 ｓ：磁路断面積[平方ｍ] ｆ：周波数[Ｈｚ］
・この計算式は、高周波トランスの計算式の、印加電圧を実効値、印加時間Ｔを周波数ｆに置き換えた式です。
・一般に鉄心は珪素鋼板が用いられ、飽和磁束密度は約1.7Ｔです。
トランス、チョークの特性は計算で求められ比較的容易ですが、温度上昇は実測が必要で対策には手数が必要です。
特性が分かっているトランスより、比例設計するのが良いと思います。
