新着記事一覧 | 長野の古民家再生(MNeL:南長野電子研究室)。電気、燃料を買わない環境を整えています。

電気柵の検討

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　Power MOS FET　コンバータ開発　農地開発と技術まとめ　変圧器アプリダウンロード電気柵の検討を始めました。

2026年04月29日

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太陽光パネル電力不足に至った理由と対策を追記

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(MNeLホーム)　変圧器技術　(変圧器)　Power MOS FET (Power MOS FET の使い方)　コンバータ開発　(MNeLコンバータ開発)　農地開発と技術まとめ　(簡単農業法)　変圧器アプリダウンロード　(Vector ページ)電力不足に至ったを追記しました。

2026年03月14日

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2026年3月6日 / 変圧器の項完成

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)・2026年3月6日変圧器の項完成とします。長らく待ち焦がれていた、変圧器の項をひとまず完成とします。以後も追加することはあるのですが、充電コンバータの検討入りました。このあたりも楽しいと思います。ではまた、追記するまで少しお持ちください。

2026年03月06日

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ファインメットを用いて計算を追記

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードhttps://sites.google.com/view/mnel-nagano/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E5%85%89%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0/%E5%A4%89%E5%9C%A7%E5%99%A8%E6%8A%80%E8%A1%93

2026年01月31日

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Sin波インバータの件

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードSin波インバータの検討を始めました。良ければご確認ください。TL494 の IC 部分の基板をつくりました。詳細はここを確認ください。

2025年12月20日

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ドラム式洗濯機を導入

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロード　ドラム洗濯機を導入しました。非力な太陽光パネルで得た電源で動くか心配でしたが、問題なく動きましたので、早速選択をしています。ドラム式は水も少なく、電力は小さいしいいですね。完全アフグリッドには必須なアイテムだと思います。Googleホームページはこちら。TL494 の覚書TL494 で商用周波数のインバータを作る予定でしたが、400Hz 以下でのスイッチングができないことが判明しました。詳細はこちらです。

2025年12月07日

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季節で出力が落ちた理由

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロード太陽光パネルの出力が低下しました。　これは、季節により太陽が低くなったことと、前の家の影響で影ってしまったからです。結果、使用できる電力が少なくなり、なんとバッテリが上がってしまいしまた。写真は14:30のバネルが受けている光の状態です。エネルギー量は夏の半分にもなっていないと考えられますので、2階部分に1枚追加します。次に、早朝から太陽光を受けられるように、東側にもパネルを追加することとします。これらができたら、また結果報告します。

2025年11月24日

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MNeLコンバータの回路図を掲載しますの件

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。Google ページに移動古民家再生 ( https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/ ) 変圧器技術 ( https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/ ) Power MOS FET https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/ )コンバータ開発 ( https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/ ) 農地開拓と技術まとめ ( https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/ ) 変圧器アプリダウンロード

2025年10月08日

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太陽光パネルについて

・目的　130年経過した古民家再生、　電力、燃料を購入せず文化的な生活が営める環境を構築中。・定年、　知識と技術は経験で SDGs を超越する省エネルギー技術を公開。・寺子屋、　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供予定。　名称は MNeL (南長野電子研究室) とし、活動中。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロード移行ページ

2025年10月02日

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失敗した制作例まとめ

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogle ページを作成・失敗振り返り・今回なぜフォワード降圧コンバータで失敗し続けたかの総括　ここで後ろを振り返り、何度作ってもうまく動作しなかったフォワード降圧コンバータの総括をします。これまで何度もうまく動作しなかったフォワードコンバータの発熱問題があります。今回の総括は発熱の根拠を明らかにして、シングルフォワード型スイッチング電源が大電力大電流に向かない理由を明確にします。同時に MNeL コンバータと比較をします。条件を揃えるため、CQ出版がサイトで出している TL494 の降圧コンバータを元とします。https://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/41/41291/41291_p23-114.pdfスイッチング周波数は同じ 10kHz 、インダクタと変圧器の値も同じ。スイッチング半導体の番号などは違いますが特性は大体同じとします。対する MNeL コンバータとフォワード降圧コンバータのシミュレートした結果を比較します。最初にフォワード降圧コンバータの回路を示します。電源電圧 20V の時に吸い込まれる実行電流は約50Aで、電力は約1000W。本来 1000W がそのまま出力に伝送されれば効率が高いのですが、実際はこれを大きく下回ります。下の図は吸い込まれる電流値です。この時の抵抗負荷 0.25Ωで電圧が15V前後のため、12Vのバッテリを充電するために降圧できています。この内容を下図にしめします。大体60A 程度が流れているので、負荷の電力は 60×15 = 約900W です。ここから各素子類の損失を見てます。まず、フリーホイールダイオードの損失を下図に示します。平均損失 100W ですが、この値は Power MOS FET が Off の時、すなわち全体の15%のエネルギー分のため、100 × 0.15 = 15W となります。・インダクタが消費している電力は、　60 × 60 × 0.1 × 0.001 = 0.36W　です。・次に Power MOS FET の損失を示す。　電流は 60A なので100W 85%。結果実行損失値は約 85W です。・損失は、　フリーホイールダイオード 15W、インダクタ 0.36W、Power MOS FET 85W となるため、　15 + 0.36 + 85 = 100W 程度となります。　入力が 1000W で出力が 900W、損失が約 100W なる損失が小さいのは全体をざっくりと計算しているためで、実際はこれより5%ほど大きくなると考えられ、伝送できるエネルギーは900W より小さくなると考えます。ここでの計算は理想値を用いていますが、フォワード降圧コンバータの効率は最大でも 90% 程度止まりであることがだいたい理解できます。・MNeLコンバータの損失計算　MNeL コンバータの損失を計算します。回路は実際に作った内容とし、 Power MOS FET の特性も近いものを用いています。　入力の電流値を下図に示します。　実行値は、100 × 0.3 = 30A となるので　20 V × 30 = 600W となります。　次に Power MOS FET の損失を下図に示します。　4W となっているのは、この期間は30% でしかないためで、　4 × 0.3 = 1.2W が Power MOS FET 全体で消費している電力です。　6 パラのため、ひとつの Power MOS FET で消費する電力は、　1.2 ÷ 6 = 0.2 W 　となります。　ダイオードが消費している電力を下図に示します。　30W が最大値だが、実行値にするとわずか 30W × 0.3. = 9W です。　下図に出力電圧を示します。　電圧は約 36V となりますが、これはスイッチングの幅を変えることで制御可能です。　この時の電流を下図に記す。　電流実行値は約 25A 程度となります。　変圧器の損失は、　25 × 25 × 0.1 × 0.001 × 0.3 × 2 = 0.03 W　昇圧している関係上電流は小さくなる。・効率は、　600W に対し、Power MOS FET 1.2W 、ダイオード 9W 、変圧器　0.03W。　全体の損失は、わずか 10W 程に収まりました。実際は、この1.5倍程度とすると、600W に対し損失 10W 程度に抑えられ効率は極めて高く効率 98.4% となります。・フォワード降圧コンバータと MNeL コンバータの比較　最後にフォワード降圧コンバータと MNeL コンバータの比較をする。　フォワード降圧コンバータの効率は 90%に留まり、MNeL コンバータの効率は 98.4%となりました。・何度もコンバータを作った理由、　これまで製作したフォワード降圧コンバータの発熱量により放熱器を大きくしても対処できないため、作っては破壊され別のコンバータ作りを繰り返してたのです。　MNeLコンバータに行きついたのは、これら効率と発熱問題を解決できるかに気づいたからで、効率を高めるには、サージ電圧も、余計な電流もすべて出力に出せばいいのです。結果サージ吸収器などの素子類がなくて電力として伝送されエネルギーとして使えるようになります。　回路に余計な素子類や回路を追加しなくても壊れなくなったのです。自分で書くのもなんですが、MNeLコンバータの効率の高さは驚異的だと思います。・結果の総括、　もちろん、どちらの効率も理想的な値で勝負しているが、MNeL コンバータが使用する Power MOS FET は低価格の物でも壊れる可能性は少なくなります。ただし、これは出力側の変圧器の整合巻線の結合度が高い必要があります。既存の変圧器の様に結合度が低いとサージ電力として跳ね返り、なんらかの対策をしなければ、半導体などが焼損する可能性が高くなります。よって変圧器については、当ブログの、変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)を参照してください。この変圧器に作り方詳細については、少しお時間をください。・失敗した装置制作まとめ2023年01月07日1、オフグリッド用バッテリシステムの制作　廃棄された自転車用バッテリをバラしたところバッテリは活きていることを確認。バッテリは 18650 で 16パラ接続させていました。1本当たり 2.4Ah 程度として、16パラで34Ah となります。充電電流は 1/10 程なので 3 〜 4A が妥当です。所持している IC は 3A 制限でちょうど良いのです。交渉電圧は 4V x 7 で 28V となり自転車用バッテリはバッチリ。写真中の青基板が BMS 。この基板でも充電は可能ですが、充放電回数をプロセッサが数えていて、一定数を超えると自動的に使えなくなるように作られています。よってこの BMS を使うことは基本的にできないと考えてください。ここから最初にすることは、BMS は別に設置しそれとバッテリーを接続することとなります。充電器の構成は次のとおり。1回路分のインバータ。変圧器で 7回路に分離する。7回路分のスイッチングDC/DCコンバータを作る。7回路のバッテリに充電するため接続する。となります。・トランス(変圧器) を巻く。　変圧器の種類はふたつあり、ひとつは一次巻線から二次巻線に電力を伝送するコンベンショナルトランス。もうひとつは、一次巻線と二次巻線に逆電流を流し、磁力が発生しないでノイズのみを消す伝送線路トランス。どちらも構造は全く同じですが、使われている磁性体の特性は大きくことなります。　電力を伝送するコンベンショナルトランスは、磁束密度が高く低い周波数でも使えますが、伝送線路トランスは高い周波数ノイズを消すことが目的なので、磁束密度は低く高周波での結合度を高くしています。どちらも変圧器の巻線公式に当てはめれば、変圧器として使うことができます。今回、その内容について詳しく説明します。　下記の写真は、スイッチング電源から電力用トランスを取り出し巻き直そうとしたものですが、小さいため不採用としました。下のコイルはフィルタ用トランスです。この鉄芯は使えそうですが、形状的に巻くのは面倒そうです。・電源装置の変圧器(鉄芯)について　変圧器は多種多様な存在があり、一概に何が良いか悪いかは分かりません。そもそも変圧器って何にに使うのかですが、交流入力電圧 (V) 出力電圧 (V) に変換する装置で、機械で言えばポンプです。　変圧器は適当に鉄芯に巻いても動作しますが、次の巻線公式を理解していると、目処をつけて巻けば確実に動作します。http://www.tokyo-seiden.co.jp/technic/minitrans/って、これを読んで、サッと理解するのは難しいので、簡単に説明します。・変圧器をレシプロポンプで説明　まず磁束密度は、レシプロのポンプで言うとピストンの上下ストローク量に相当します。電線に電流を流し磁力を発生させ磁束を流します。鉄芯は素材により通せる磁束密度が異なります。ちなみに、変圧器の世界で磁束密度のことを B と呼び単位はテスラ (T) です。この B が高いほどピストンのストローク量が長いこととなります。磁束密度が高いとコイル1巻あたりの電圧が高くなり、よって入力側の一次コイルの巻数が少なくなります。ちなみに変圧器業界において B をどの程度まで高めるかは腕の見せ所ですが、一概に高くすることはできません。必ず B に伴い鉄損が発生するので、周波数と鉄損の兼ね合いとなります。　鉄芯の B(磁束密度)について素材別の参考値を下記に示します。この B 値が難解で、磁束密度の値は使用する磁性体で大体決定されます。　・鉄材には大きく二つあり、　　　1、方向性電磁鋼板、1.8T　(磁束を低く使えば、50kHz程度まで使用可能)　　　2、方向性電磁鋼板、1.5T　(SW電源や高周波には不向きで DC リアクトルなど)　　・アモルファスは、磁束は0.6〜1.2T　　(5〜300kHz程度)　・ファインメットは、磁束も高く高周波でも使え、0.6〜1.1T　(5〜300kHz程度)　・フェライトは使用目的により特性が大きく違います。　　　1、SW電源用、0.4T　(5〜300kHz程度)　　　2、フィルタリアクトル用、0.4T　(5〜300kHz程度)　　　3、コモンモード用、0.1〜0.2T　(20〜1000kHz程度)といったところです。よって、小型で大電力の変圧器を作るには、高周波で磁束密度を高くすれば良いのですが、その場合は鉄損が上がり加熱して壊れてしまいます。　注) x.xT値は扱うことができる大体の磁束密度 B で、これを超えて使うことはできません。　注) どの磁性体も周波数の高い部分で使う場合は、磁束密度 B は低い領域で使うこととなります。・鉄芯断面積　変圧器の鉄芯断面積は、ポンプに例えるとピストンのボアに相当し断線積が大きい方がコイル1巻あたりの電圧を高く設定できます。形状を後から変更できないフェライトなどは、この値はカタログに書かれている値となります。よって、鉄芯は決まっている中から選択することとなります。・交流周波数　変圧器は、ポンプの回転数に相当します。よって早く回転する方が汲み上げ量が多くなります。変圧器で周波数を高くすることは小型化と同じ意味を持ちます。巻線公式において周波数が高いと、コイル巻き数を少なくできます。よって、周波数が高いほど小さくて大きな電力を扱うことができるのです。ただし鉄材にはその固有の素材により周波数の上限があり、廃棄する装置から取り外したコアは、この値がわからないのでトライアンドエラーで探すしかありません。まあ無償であるのだから、それを楽しんで探すのも良いかと思います。実際私も適当なコイルを LED 点灯基板で使っていますので。・廃材を使う上での注意　廃材の得体の知れないフェライトにコイルを巻いて使う場合について簡単に説明します。巻線公式を良く見て欲しいのですが、変圧器は「決まった周波数範囲」でしか使えません。よって、鉄芯の形状や得体の知れない物であっても、適当に巻いて使うことは可能なのです。計算に入っている領域においては、入力と出力の電圧比は巻線比に相当し簡単に求められます。　実際の写真を見てください。得体の知らないフィルタ用の鉄芯に 9回路分のコイルを巻きました。巻線を下記に示します。左側の巻線は入力側で、1.2mm PEW線。右側の巻線は出力側で、0.7mm PEW線。右側巻線が 7回路分ありますが、これは単にリチウムイオンバッテリが直7 となっているためです。入力電圧は 24V を想定しています。と言うことは、同じ巻き数なので出力電圧も 24V となります。簡単ですね。巻線公式値には、インバータの周波数を変更して入れるので使えるのです。2023年01月29日・出力 6回路を 7回路に変更します。先日、私はリチウムイオンバッテリで 24V を得るのに 6回路だと思ってましたが、自転車のリチウムイオンバッテリモジュールを分解したら 7回路だったため、1回路追加し 7回路にします。元の回路は、下の回路図通りです。図中の雲マーク部分を追加します。　せっかくなので得体の知れないコモンモードトランスを使ってP-Pの回路を構成してみます。2個では電力が心配なので、4個をパラレル接続し 2個と回路を同じとします。多少電力的に不足しても、そのセルの充電時間が長くなるだけなので心配はありません。まだ、取り付けていない変圧器基板を下に示します。4個のコモンモードトランスを取り付けたのが、上の写真です。　内部回路は、上に示した内容で接続されています。　LifePo4 24V 100A のバッテリが届きました。これはメインとして古民家に取り付けします。適当な長野の写真を載せます。良ければ、見てください。　そろそろ、農家として動かないといけません。同時に進行させますので、楽しみにしててくださいませ。今年は、何もかも同時に動かす予定です。2023年02月04日・インバータ用変圧器　電気を使うのに必要なインバータ変圧器を作っていますが、EIコアの中古流用は難しいです。何故なら構造的に固定されてしまいバラして巻き直せないからです。写真を見てください。　真ん中に白いトロイダルコアを置いていますが、このコアはリアクトル用です。・トロイダルコアが良い理由　変圧器の巻線公式から、鉄芯の B(T)が高い方と 1t あたりの電圧が高くなり、コイルの巻線数を少なくできます。インダクタ向けの鉄芯は B が高く、その分巻線数を減らすることが可能となります。同様に、二次巻線のコイルの巻線数も少なくなります。もし、伝送線路用の鉄芯の B がインダクタ向けの半分程度の場合、巻線数は倍必要となります。その分周波数は高くできますが、今度はインバータ側の FET 損失やら高速スイッチなど面倒な対策をすることとなります。周波数が高いということは、それなりに作るのはその分難しいのです。なので、鉄芯の B は高い鉄芯だと作りやすくなります。・トロイダルコアの形状　トロイダルコアは、鉄芯はリングになつているので鉄芯を壊す必要はありません。コイルは鉄芯の周囲に巻いているので、これを1ターンごとに外して巻直します。巻き直しすれば新しい変圧器が出来上がるのです。前回は 16t でしたが 10t に作り直しています。その分、コイルは全体に小さくなり製作も楽です。先日、Aliiexpress に、フェライトの EI コアとボビンを注文しましたが、使わないかもしれません。・放熱器の製作　前回の失敗は半導体の放熱不十分もありました。その反省から、放熱を検討し作り直すのですが、金属の切り貼りとなるのです。狙った場所に穴を開けるにはボール盤が欲しくなります。その前に、材料がないと何もできませんが。アルミ板を組み上げるため、工具がないとできません。まずは、ポール盤を入手しないと。・作るのは楽しい。バッテリは、少しずつ出来上がってきました。リチウムイオンバッテリが古民家の電力を賄うのだから、装置は売られていないので作らないといけません。2023年02月05日・体系的に変圧器をまとめてみる目的として、リチウムイオンバッテリ7段を充電するための変圧器を製作します。前回製作したが、失敗したのでその改良版です。仕様電力 120W一次電圧 12〜30V、二次電圧 13.2〜33Vこの仕様で変圧器を作ります。一次側コイルと鉄芯仕様・一次コイルの電線太さ0.8sqを二重・二重に巻くコイルの巻き方は、一次コイル - 二次コイル - 一次コイルとして、二次コイルを一次コイルで挟む(これによって一次コイルと二次コイルの電磁的結合度を高めることができる)・間に入れた緩衝材はビニルテープ上限温度60度(試作のため)。(ホントならガラステープなどで巻いた方が良い)図中の番号と巻線仕様。そして簡単な計算書を書きに示します。① 12〜30V② 5〜2.5A③ 1.25〜0.6A④ 0.8sq (1sqあたりの電流値 = 1.6〜0.75A)⑤ B = 0.7〜0.5T⑥ 鉄芯断面積 72mm2⑦ 1tあたりの電圧 = 1.2〜3V二次側コイル仕様①' 13.2〜33V②' 0.9〜0.35A③' ②' と同じ④' 0.4sq (1sqあたりの電流値 = 2.25〜0.9A)⑤' ⑤と同じ。⑥' ⑥と同じ。⑦' ⑦と同じ。・出来上がった変圧器の写真表面と裏面・作るのは楽しい。変圧器ができました。このようなん装置は売られていないので作らないと。2023年03月05日・新しいインバータとコンバータを作り始めました。製作した変圧器は順調に動いている。あまりきちんとした計算をしていないのは、入力電圧が低いからと、使用する鉄芯の B が大きいので、滅多に飽和しないと考えているから。もっと高い周波数で扱う場合はこの鉄真ではなくフェライトを使うが、そうでない限り、これでじゅうぶんだと思っているため。事実、電圧かけても発熱はおろか、無負荷だと数十mA 程度しか流れないので、鉄芯の損失はとても小さい。よって、高い周波数においても使用上問題はないことがわかる。奥に見えるバッテリを充電するのですが、これがリチウムイオンなので電圧調整が難しいのです。セルひとつあたりの電圧を 3.9V にする予定です。7回路分のタップを出します。入力電圧が18Vであるが、整流した後の電圧が 19.5V で、これは一次巻線より二次巻線が 2t 多いので電圧が少し高くなったからです。こうすると、整流器での電圧降下分をフォローできるのではと思います。　新しく作り直している理由は、前回の基板はの整流器の電流容量が 0.5A だったため、通電後しばらくして煙が出たのと、コンバータの放熱器が小さく放熱が間に合わなかったためです。2023年04月08日・製作していたリチウムイオンバッテリシステムが完成しました。写真を見ると分かるが、放熱器が少しずつ大型化し、これは通電しては動作確認をすると放熱が不足しDC/DCコンバータのIC が強制的にサーマルスロットリングを入れ、出力を抑えてしまったために追加していったためです。ところが、これ以上無理という状態まで大きくなったが、それでも不足したので強制空冷になった次第です。特に整流ダイオードの温度が止まらず、空気を流す必要でした。　今度のゴールデンウィーク休暇で設置しますが、電力はたった0.5kW/h 程度しかないので使える電力量は知れたものてず。そこで室内証明は全て LED として効率を高くしなければなりません。その他の装置も作っては設置するので、ゴールデンウィーク全部でも足りません。まあ電磁柵やら、農業ができる状態まで行ければいいのですが、その前に快適に住める環境を作らなければなりません。2023年09月09日・太陽光パネルの出力電圧が 24V 程度で充電がままならない。　そこで DC-DCコンバータを作り昇圧します。　太陽光パネルの出力は 24V でした。　太陽光パネルの出力を昇圧し電圧 29.5V としてバッテリを充電します。　・結果、失敗　失敗理由は、一つのコンバータが動作すると太陽光パネル側の電圧が下がり、他のコンバータが動作しませんでした。また動作した基板だけのコンデンサがパンクしました。そもそも基板に搭載されていたコンデンサも容量不足でした。要するに真っ当に動作しません。2023年10月12日・太陽光パネルを使いフリーエネルギーを得る　太陽光パネルからの出力電圧が24V程度で、これではバッテリが充電されないことがわかりました。そこで、電圧を29Vまで昇圧するコンバータを作ることとしたのです。この写真は、アマゾンで購入したコンバータですが、うまく動作しないコンバータです。基板ひとつで 150W なので 900W まで扱える予定ができませんでした。・大電力昇圧制御機能付きコンバータ基板以外の部分は、ボード上に回路を構成したものです。汚いのですね。コンデンサを購入しました。コンバータは 5〜20kHz 程度でこれに合わせたコンデンサは、ここでは 0.01μF としました。あとは、抵抗器の値で調整します。作っている基板はこれです。2枚のうち片方は別の Sin波インバータです。周波数はSin波で60Hz 。Sin波を作り出す回路は少し難く、簡易的な Sin波ですがそのうち公開します。2023年10月15日・変圧器の鉄芯磁束密度 B が低いので、20kHz で成立しなかった件　インバータ部の変圧器を手で巻き、インバータを動作させてみました。通電したら、なんと鉄芯の磁束密度が余りにも低すぎて 20kHz で成立していません。通電するまで、得体の知れない鉄芯のため性能は未知です。そもそもこの鉄芯は MHz のようで、B (磁束密度)が低すぎるのです。時間かけて作ってもこれでは話になりません。　鉄芯はフェライトであるため磁束密度は低く、良くても 0.4(T) 程度までです。20kHz 程度で成立させるにはコイルの巻数が多くなり、すると銅線も長くなり損失も増えます。銅線が長くなれぱ価格があがり、周波数が高いと信号もシビアとなる。手作りとして使用できる周波数は 10kHz 以下が妥当なのです。　本来フェライトではない方向性鋼板などの鉄を基材とした鉄芯として 10kHz 程度の物を作った方が安心できますが、そのような鉄芯材料は少ないのです。そこで自分の場合、鉄を機材とした鉄芯を使うのです。皆様が手作りする場合、お勧めとしてはモノタロウなどで売られしているファインメットのトロイダルコアを使用すると良です。これはフェライトより3-4倍程の磁束密度まで使え、20kHz でも巻き数の少ない変圧器を作れます。鉄機材は巻線数が少なく作るのは楽です。・作ったトランスが、MHz帯域のものであった写真。フェライトをふたつ合わせたが、それでも周波数は低くできませんでした。使用できる磁束密度 B は、恐らく 0.2(T) 程度だと思われます。・作るのを失敗した基板。信号が出てこなかったので作り直しします。・作り直した新しい基板と、電力変換トランスなど。これを合体させます。・太陽光パネルは、曇り時などは出力電圧が下がってしまいました。　この時コンバータの電力を下げるための回路を追加し無事に動作していたものです。　細いのは、入力電圧が低い状態の波形で、16Vは充電電圧ギリギリ。下の写真の信号が太いのは、入力電圧が高い場合(20V以上)の場合の波形。この場合は、バッテリにガンガン電力を供給して欲しいと思っている。・組み上げた写真。　なんとトランジスタが ON になると、一次コイルに滑り電流が流れ変圧器にならない。周波数を上げてみたが、こんどは整流器が機能しないので、変圧器を巻き直して低い周波数で使えるようにします。昔ながらの鉄ベースの鉄芯は性能が良いし扱いやすいのです。

2025年09月26日

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懐かしの真空管

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。古民家再生 ( https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/ ) 変圧器技術 ( https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/ ) Power MOS FET https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/ )コンバータ開発 ( https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/ ) 農地開拓と技術まとめ ( https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/ ) 変圧器アプリダウンロードgoogle ホームページ初版 2025年8月7日　ご挨拶一回目 2025年8月24日、5極管、図追記し完成。・最初に　当ページは、小学生が不思議な魅力をもつ真空管(球とも書く)に魅せられた話しです。小職は昭和中期に生まれ、当時は球製品で溢れてました。小学生高学年時、真空管ラヂオやテレビが廃棄されるのを不憫に想い学校帰りに外せる部品を抜き取ってはライブラリにしました。時には真空管ラヂオ本体を持ち帰ることもあり、周囲からは変な小学生と写っていたようです。　AM放送には不思議な魅力がありました。適当なフェライトに電線を巻き、ゲルマニウムラヂオを作っては周囲を驚かせてました。これは誰にもできますが、知らない大人にとっては手品のように見えたようです。そのラヂオを寝床に持っていき、電池がなくても聞こえる不思議な音が眠り歌だったのです。　真空管ラヂオに使われていた球は古く、高級品だと 2A3 、いずれ安価で作れるトランスフォーマーレスとなり 30A5 や 50EH5 、30MP-27 も使われました。この違いはそのまま球の進化を反映しています。　現在所持している球の多くはテレビ管やラヂオ管が主体ですが、それでも 2A3 や 6V6 、 6L6 、6CA7 、7189 など高級オーディオ管もありました。特にマツダの 6L6 (ナス管) はナス管でゾクゾクします。私が所持していないのは、8045G や KT88 などで、これは流通している量が少ないことと子供が購入できる代物ではなかったからです。その他に 6550 などは電蓄回路集から知ってましたが、現物は見たことはありません。ですが子供であった私は、真空管終焉時のテレビ管がオーディオ管を凌ぐ高性能管であることに気づいてました。さらにテレビ管が最終管であることも知っていて、高性能管をオーディオに使いたいと考えていました。　蛇足ですが、8045G は LUX が提案し NEC に作らせた 3極管(4極管)で、P-P回路で 5極管のように出力を取り出すには 3極管を 5極管の動作させる仕組(回路)が求められます。これをしないと出力は 5極管P-P の半分にも達しません。LUX は元々変圧器会社でもあるため変圧器を応用することで 8045G を 5極管動作させたアンプを販売します。ただこのアンプの音が 3極管かと言えば、違うという意見もあっただろうことは容易に想像できます。よって 3極管は、シングルでその効果を発揮する不思議な球でもありましたが、P-P にしても出力は 2倍にしかならず、これら繊細なオーディオ管とその仕組みは追って説明します。1. 進化した球と進化しなかった球　3極以上の多極真空管は電力制御 (増幅) する素子(一部ダンパー管(2極管)も増幅しているともいえますが ? ) ですが、球は信号がなくてもヒータを焚くため装置を小さくできません。それでも真空管しかなかった時代は球を進化させることで社会を発展さたのです。例えば最初の大型カラーテレビ(大型機器)は真空管の進化があったからこそで、真空管を進化開発できる企業が自社ブランドテレビを製造販売したのです。現在の高級オーディオに使用されている大型出力管は実はテレビ管の前段階にあり、テレビ管はオーディオ管として使用可能ですが逆は難しいのです。一方、開発から取り残された真空管も存在します。進化しなかった理由は、改良しても販売に寄与しないことと、製品の性能を上げても意味がない分野です。例えば小型送信管などがこれで、改良し出力を上げる必要はないのです。小型送信管は、オーディオ管の前段階の球を改良したものがほとんどです。ヒーターには寿命があり保守交換品がなくなればおしまいで、未使用管でも50年前に製造されたものなどは保証の観点から使用に耐えるかは疑問です。どちらにせよ球から半導体(Power MOS FET)に替わったのは必然で、水平偏向用の大型真空管も強化トランジスタに替わり、最終的には全て半導体となっていったのです。現在真空管が使われるのは、オーディオや送信所で使われるような大型管。その他にはザイラトロンなどです。結果最終進化型のテレビ管は、テレビの需要があまりにも大きく早急かつ大量に作らなければならなかったのです。一方で需要がなく競争しなかった球は旧性能のまま取り残されています。ここは「真空管の進化」なので、テレビ管に焦点を当てます。・大電流化　真空管の進化に欠かせない、カソード構造について説明します。真空管のカソードは自由電子を発射するために常時加熱します。誕生当初の球のヒータはニクロム線で、カソードとヒーター機能を共有したこの球を直熱管と言います。この球の問題は、　ヒータを加熱するとヒータの形状が変化しプレート面の電流が均一にない　プレートに流れる電流がカソードを加熱する電流と重なり、カソードの異常加熱により動作点が狂う　カソードもの電流とヒーター電流が重なりヒーターが切れやすいがあります。これら欠点を解決したヒーターとカソードを分けた構造を傍熱管といいます。これにより、ヒータ寿命が伸び、球の特性を揃えられるようになります。更にプレートに流せる電流はプレート損失限界まで使えるようになりることと、カソードの構造を変化させることで、球の特性を大きく変えられるようになったのです。　カソードを大きく太くプレートを細くすると低電圧で大電流を流せます。このように低い電圧で大きな電流を流し球の損失を下げ出力を大きくできます。これはプレートは細く上下に長い形状となって行きます。よってテレビ管はオーディオ管のようなプレート電圧は高い領域に注意する必要があります。　一方高電圧かつ低電流の球は直熱管のままのもあります。特に送信管にこの構造が多く、理由はプレート電圧が高いためカソードからプレートまでの距離が長いためプレートに流れる電流にムラが少なく、プレート電流が小さいのでヒータ電流とカソード電流を合算してもヒーターの寿命に影響がでないからです。・進化は簡単明快な図として示す　実は進化の度合いを図にするのはとても簡単で、Ep-Ip特性 (プレート電圧 : プレート電流) を示せば理解できます。下図はオーディオ管とテレビ管の Ep-Ip特性を描いたものです。図中、　赤線 : テレビ管　青色 : オーディオ管としました。表に記載した条件は、 G1電圧 0V 時、G2電圧(各球の指定電圧)、この時のプレート電圧( Ep:V ) と、プレートの吸い込み電流(Ip : A ) の変化としました。　5極管は G2電圧の上下と共にプレート電流が大きく変化し、よって電流が流れにくい球は G2 の電圧が高くなり、電流が流れやすい球は G2の電圧が低くなります。さらに G2損失やプレート損失との兼ね合いから、全ての球の G2電圧は同電圧にはできません。基本的に G2電圧が低くプレート電流が大きい方が高性能です。昔の球はプレート電流を小さくし高電圧で使いますが、テレビ管はオーディオ管や送信管としても低電圧で大出力を取り出せるのです。蛇足ですが、6CA7 は他の大型出力管より細い形状であるにも関わらず、大型管と同程度の出力を得られるのは、低い電圧まで電流が流せる特性を持つためです。これは形状にも現れていて、細く長いプレート形状となっています。よって高い電圧での領域は KT88 などが有利ですが、低い電圧で使う分には 6CA7 の方が楽に出力を取り出せることとなります。・カタログのラインをトレース　G1電圧は 0V 固定と、よって G1電圧変動に対してプレート電流がどの程度下がるかはこの図からはわかりません。傾向として、青線で出力が大きい球は、G1電圧変動を高くしなければプレート電流を大くできず、逆に小さな出力の球は G1の電圧変動は小さくてもプレート電流を制御できます。これは単にプレートの吸い込み電流がそもそも小さいためで、意図的に (Hi Gm管という) そうしたというのとは違う気がします。なぜなら古管も同様な特性をもつからです。これについてはまた別の機会に比較したいと思います。・結果　・35W管　KT88(GT管) と 6GB8(GT管) は G2電圧 300V でそれぞれ 400mA と 500mA となりますが、テレビ管 30KD6(6KD6)(マグノーバル管) は G2電圧 160V で約4倍もの電流を流せます。逆に言えば 6KD6(30KD6)を KT88 や 6GB8 と同じで使用するには、G2 の電圧を 80V 程度まで下げればプレート電圧と電流は同等です。　6CA7(GT管) のプレート損失は 25W と小さいにも関わらず、KT88 や 6GB8 に近い出力を得られる理由は、プレート電圧が低い領域で KT88 より大きな電流を流せるためです。装置の信頼性上低い電圧で勝負した方が有利です。　・15W管　6L6 を主体として、俯瞰します。　6L6 と 807(GT管) は内部は全く同じで、6L6 をトッププレートとし送信管で使える様にしたのが 807 。当然 807 もオーディオに使えます。　　25E5(GT管) と 6G-B3A(GT管) は、損失が違うだけで同じです。　　6G-B7(GT管) と 6CW5(MT管) はたまたま同じとなっていますが、6B-B7A は 6G-B3A と同等管で 25E5 とも同等に使え、損失だけ注意してください。つきまして 6G-B3A の G2電圧を 6G-B7 に揃えると 6CW5 と同じ値を通るはずです。　30M-P27(MT管) は 6CW5 を元に作ったテレビ管です。オーディオ管にも使え、オーディオ管の 6L6(GT管) や 4606(GT管) と同等の特性を G2電圧 110V で出しています。このように、テレビ管はオーディオGT管の性能を MT管で出していることとなります。　4606 を 807 に替える場合、G2電圧が300V → 200V となるためプレート電流が下がり出力が下がります。逆に 807 を 4606 へ置き換えると 4606 の G2電圧が高いためプレート電流が超過し短時間で昇天します。この場合 G2電圧を 240V 程度にします。807 は元々オーディオ管の 6L6 を流用した古典送信管ですが、同等管が多数存在し、7189 や 6550 などがこれにあたります。　・10W管　6V6(GT管) と 6AQ5(MT管) は同等管で、古典管 6V6 を MT管に進化させたものが 6AQ5 です。よってオーディオとしては 6V6 を 6AQ5 にした高級電蓄が多くありました。ただし 6AQ5 のプレート電圧は 6V6 より若干低いので、このあたりを注意が必要です。6G-B3A や 6CW5 は 6V6 の 3倍もの電流を流せ、もし 6V6 を 6CW5 に置き換えるなら、G2電圧を下げて使います。ちなみに 6CW5 は MT管のため装置を小さくでき、これは 30M-P27 にも言えます。　6CW5 と 30M-P27(MT管) は同型管と考えられ、内部構造が全く同じです。9ピンか 7ピンかの違いがあり、球の太さが異なるためプレート損失は 6CW5 の方が少し大きくなっています。・オーディオ管をテレビ管で置き換える案　① KT88　30KD6(6KD6) を 1本とし G2電圧を 50V 程度として同等。　6G-B3A または 6G-B7 を 3本とし G2電圧を 140V で同等。　　(プレート損失をそれぞれ 39W と 45W で KT88 を超える)　6CW5 3本、G2電圧を 120V でプレート損失 36W で同等。　　(※プレート最高電圧に注意)　② 6L6　6G-B3A または 6G-B7 を 2本とし G2電圧を 70V で同等以上。　6CW5 2本とし G2電圧を 140V で同等。　(※プレート最高電圧に注意)・オーディオ管6L6について　6L6 はホールやバンド演奏などで使うために開発されたオーディオ管で、元は 1954年 11月に RCA が販売し当初はメタル管 (ガラスではなく金属チューブ)です。この球を元に多くの真空管が開発改良されました。もちろん 6V6 も同様に 6CW5 しとて改良され、テレビやラジオに使われたのです。　テレビ管を調べるとわかるのですが、古典管より賑やかかつ様々な球が誕生し、大型家電を支えていたことが理解できます。ここに挙げていない球もたくさんあり、どれも低い電圧で大電流を流すことが可能です。応用次第で高価なオーディオ管を余裕で置き換える能力を持っています。3極管については、いずれ追加したいと思います。・P-P回路について　P-P回路は、最低 2本の出力管を用いて AC信号を増幅するものです。AC信号のプラス側を増幅する球とマイナス側を増幅する球に分けます。すると時間にして半分は休んでいることとなり、片側の球は休んでいる時間熱が発生しないこととなります。よって 2本を用いることで、プラス側とマイナス側の球が吸い込む電流を 1.4倍(球の損失は2倍) まで増やせることとなります。これによりうまく使うことで、理論的に 4倍の出力を得ることができます。実際は 0V付近の信号をクリッピングなく増幅させるので上段と下段を少し重ならせて歪を少なくするため完全に 4倍にはなりませんが、アンプとしては効率が良いこととなります。ただし条件として、休んでいる球を完全オフ(電流 0A ) に近い状態にすることとなり、プレート電圧が変動してもプレート電流を流してはなりません。これを Ep-Ip 特性でみると、プレート電流が一定の電流で制御されている必要があり、5極管はできるのですが 3極管はこれができないのです。・3極管と P-P回路(書きかけ)　写真はどちらも 3極管で、左が 6CG7、右が 6080(6AS7) です。6CG7 はオーディオアンプからテレビの垂直偏向用として推奨され、6080 は電源用として作られました。6080 は電源だけでなくオーディオとしても使えます。まあ使いにくい球ですけどね。

2025年08月07日

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高校時の夢を叶えるため 8bit CPU のシミュレータを作っている件

目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogle ホームページ版・高校生時の夢だった 8bit CPU のシミュレータを作る　私がコンピュータに最初に触れたのは高校時で、当時パソコンはなく NEC TK-80 ボードマイコンを友人宅で見せられたのがきっかけでした。たった一日でしたが、平安京エイリアンなどで遊ばせていただのです。　なんとか自分のマイコンを購入するため日立の家電販売店の店主にお願いし、日立ベーシックマスターを入手しました。これは日本で最初のパソコン、かつ私にとっても最初でもあったのです。日立はバグが少なく扱いやすいパソコンに仕上げたと思います。もちろん OS はなく電源を投入すれば即インタープリタが起動し、入力したスクリプトが動作します。堅牢な品物でマシン語アクセスも簡単、当時あれだけのコンピュータを作り販売するのは大変だったはずです。なにせ開発ツールから開発しなければならなかったのですから。ベーシックマスターは、コンピュータ言語や仕組みを理解(マスター)する上では優れた製品で、これに出会えたことは大きな収穫だったのです。ですが日立は積極的に 8bit マイコンを販売する気はなかったのです。　秋葉原ではそれ以前からコンピュータブームが来てました。電車高架下の販売店は PET-2001 や Apple II を展示販売してました。知っている人は少ないと思いますが、シャープ MZ-80 は PET-2001 を元にイメージ化されたものです。NEC PC8001 は APPLE II に酷似し低価格も相まって大ヒットします。NEC がアップルを追いかけた理由は、当時 8bitマイコンにおいて APPLE II が頂点に君臨していたからでしょう。私はベーシックマスター ( 18万円 ) より10万円高い Apple II は購入できませんでした。・ボードマイコンについて　当時日本で販売されていたボードマイコンは NEC の TK-80 と日立の H68/TR でした。最初に触れた TK-80 は、10万円で譲ってくれるとのことでしたが、友人の気変わりで入手は叶いませんでした。私のなにくそ精神で、買えないなら自分で作ればいいじゃないかと、ロジック回路から勉強を開始します。私がロジック回路を読み描きできるのはそういう理由があるからです。とは言え教えてくれる人は誰もいませんし、自分でマニュアルを入手しては読み漁り回路を組み立てる計画を立てました。どちらかと言えば内部回路を開示していた H68/TR に興味があり、これを作ろうと考えてました。この理由はモニタプログラムの MIKBUG が公開されていたことが大きく、実際に制作記事を出筆されていた方もいました。当時 EIN なる言語を発表する方もいて、EIN はアナウンスだけ行われ世に出なかったことを鮮明に覚えています。私は後に登場した MC68000 に気移りしこちらを作り出してしまいます。というよりロジック回路をきちんと理解し、作れるほどの技術を手にするのに数年必要だったのです。・Intel 8080 について　実は Intel 8080 はパソコンとしては使い物になりませんでした。理由は割り込み処理なる基本機能が不完全で、Intel はこのバグを放置したままでした ( Intel らしい ) 。NEC も Intel 8080 は TK-80 のみで、PC8001 にはザイログ Z-80 を採用します。これは世界的にも同じで、少なくとも私は 8080 のマイコンを見たことがありません。Intel がこれを真っ当に使える様にしたのは、8080 の改良を施した 8085 で、このときすでに 8bit CPU の終焉であったことから 8085 パソコンも存在してないはずです。もしかすると一部電卓のようなマイコンに 8085 が採用されたかもしれませんが。　対して APPLEII が採用した 6502 や日立や富士通が採用した 6800系は最初から機能が充実し、今でも制御用で見かけるほどメジャーです。6502 は 6800 開発陣のスピンアウトによるものであったようで、構造が似ているとは思いましたが理由は知りませんでした。6800 を安価にすればメジャーにできる可能性はあったと思いますが、モトローラは高値で販売したかったのでしょう。6502 は 6800 のミニマム版として登場し、後に ARM のバスシステムに影響を与えたことを開発陣が書いてます。現代のように高速バスが無い時代、他のプロセッサと協調アクセスできる柔軟性が求められたと考えられます。Z-80 はダイナミックメモリのリフレッシュアクセスをするため、バス開放し協調アクセスの安定動作は難しかったのです。　8bit CPU 終焉後は 6502 旋風が巻き起こり、ほとんどのマイコンが 6502 に駆逐されてしまいます。あの NEC ですら 6502 を採用し、ファミコンからスーファミ、その他の多くのゲーム機などに採用され家庭に入り込みました。6502 の出荷台数は発表されていませんが、おそらく Z-80 の 10倍以上には達したことでしょう。よって最後は Intel もモトローラも当然ザイログも、 6502 で終焉を迎えてしまいます。　日立は後に Z-80 を Z-180 に拡張した制御用プロセッサを開発販売します。モトローラ 6800 を採用した日立が Z-180 を開発した理由は今になってから知るのですが、その 6800系は C-MOS 6303 に進化し自動車やバイク、そしてエアコンなどの家電製品に。Z-80 は Z-180 に進化し高度な制御用に、そして Intel 8080 は行き場を失います。現在 Intel は 8085 を販売していますが、個人が i8085 の開発環境を作るだけでも手間で、もし ARM なら CPU は速度 1万倍で価格は 1/100 、開発環境も簡単。このあたりの CPU のゴタゴタは、日本はルネサスが引き継ぎ機能していますが、アメリカも早々に整理させた方が良いかもしれません。(今後は RISC-V が多くのコンピュータを進化させていくことが決まっています)。・6800 プロセッサはコンピュータの基本　6800 CPU はコンピュータの動作を理解する上で基本のキです。裏レジスタなどのインストラクションがなくシンプルです。更にダイナミックアドレッシングがあるため、プログラムはメモリのどの場所においても動作します。この機能が完全になったのは 6809 ですが、基礎はすでに 6800 に存在していまし。これにより 8bit のマルチタスクなどを同時動作させる機能などが使えたのです。Z-80 などはこれができませんでしたが、Z-180 でこれらインストラクションを追加しました。　実はプログラムを作るうえで、マシン語レベルの物理的内容を理解することが重要なのです。なぜならば、マルチタスクや再配置プログラムを同時に動作させる高度な技術の基礎がここにあるからで、よってマイクロプロセッサの最低限なる基礎のキは 6809 を理解することで完結します。もし Z-80 だと上記のメモリー再配置と準じたマルチタスクの基礎が難しく、別のプロセッサを学び直す必要があります。　現在 6809 ボードマイコンは自分で作れ、この開発にも良いと思います。残念ながら Intel 8080 は現在すでに入手困難で、Intel 8085 は入手可能ですが使い物にならないでしょう。今回制作している CPU シミュレータで i8085 を作るかもしれません。それよりもザイログ Z-80 のほうが需要はあるでしょうし、他に AVR などももあります。　スクリプト (アセンブラ) はコンパイルすることで CPU が処理できるコードとなるので、コンピュータ構造を理解すると自然とスクリプトの流れを書き下せるようになります。実はこの構造を理解することが重要で、コンピュータの仕組みを理解すれば処理体系も理解できます。現在各自が持っている Windows や Mac に 6800 シミュレータアプリを入れることで、これらコンピュータの構造を知れます。更にマシン語と回路が結合します。実は回路とマシン語は直接関連づけられています。・現代のパソコンは OS が学びの弊害に　パソコンは規模が大きく使えるアプリが労せず入っているため、CPU がどのような動きをしているかを理解するのが難しい状態にあります。実際 VB を作れる多くの人に出会ったことがありますが、彼らは bit や Byte なるコンピュータの基礎を理解せずプログラムを作ってますが、作り上げるスクリプトは酷いものでデータの扱いとメモリの使い方を意識せずバグだらけ。アプリの実行速度は 100万倍遅いものでした。この原因はコンピュータの基礎を知らないためなので、8bit CPU の 6800 シミュレータで基礎を学ぶことでソフトの基礎を理解してほしいのです。下図は途中経過のスクリプトです。下図は途中まで書いては動作確認しているもので、左側のテキストは 6800 マシン語ニーモニック (TEXTファイル) を書き込んだものです。右側はそのテキストを取り込み配列に入れ、表示確認したものです。　6800 アセンブラリストを読まれ実行コードを吐き出す仕組みは、将来別の CPU である 6502 や Z-80 など別のプロセッサに対応するには、このTEXTファイルを変えることで柔軟に対応します。シミュレートは別途作る必要がありますが、それはそれで別 CPU のモジュールファイルとして読み込ませればいいのです。実はシミュレートのモジュールソフトは、別に作ったほうが管理が楽、かつデータの作り方や後々のバグ対策で私の負担が減ります。　8bit 処理のため 16bit 以上には対応しません。もし完成した後 8080 が欲しいという意見があれば、逆アセンブラだけは検討するかもしれません。・スクリプトは魔法の言葉(また書いてる)。　以前変圧器アプリを作った時、スクリプトは魔法の言葉と書きました。これは今でも子供たちに学んで欲しいのです。そのため 6800 シミュレータは最適な教材となるはずです。　そういえば、当時H68/TR に向けたコンパイル言語 EIN を開発している方がいました。発表を心待ちにしてましたが、RAM なる雑誌がなくなったことで誰も知らない言語となっています。そのようなものは多くあり、その中で FORTH は貴重な言語のひとつです(そのうち FORTH でも移植してみるかな?)。以上簡単ですが、6800 シミュレータを作っているという内容でした。・この後の展開　実は、配線用 CAD を作ろうと考えています。配線図 CAD は最初にプロジェクト(ファイル群)を作り、ここに部品(装置)端子図を入力、これを元に電線接続用の配線図に展開するのですが、この作業をアプリが自動で行うのです。　配線図の問題は、人が紙上で読み配線図に描く起こすため、間違いはどうしても防げません。人は間違いを無くせない存在のため、これを防ぐ手立てがないのです。そこでコンピュータに接続内容を理解させ、これを元に配線図の接続をチェックさせるのです。この処理上の手続きは 6800 シミュレータ(アセンブラ)に酷似します。実は 8bit CPU の物理メモリーと CPU の内容、シミュレータ、アセンブラと逆アセンブラ、を別々のファイルとして展開し、お互いをリンクさせる必要があります。この関係は上記の配線CAD と非常に酷似しているのです。よって最初のトレーニングとして 6800 シミュレータが適切だったことと、現在使用しているコンパイラ言語は既存の環境とは大きくかけ離れ、機能は非常に充実していますので、私がなれる必要があります。これにはどうしても関わり理解するしかありません。前の変圧器計算アプリは同じコンパイラを用いていますが、要はこのように使い慣れることで身に付けていくことが重要なのです。よってこれらコンパライラは決して難しくないので、皆さんもダウンロードして触れて欲しいと考えています。リンクはここに置きます。https://hsp.tv/これはフルコンパイラなので、誰でも簡単に即実行ファイルを書き出せる素晴らしさを体験できます。このような開発環境を私は別に知らないのと、普通はこれだけで自分のツールを作り出せるはずです。

2025年06月25日

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オオスズメバチが巣を作ったので、、、、

目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ・オオスズメバチが巣を作ったので、、、、　先日から、可愛いアシナガバチの巣が何個も食い荒らされ絶滅した。子供の家にも可愛い巣がひとつあったが、もちろん女王蜂もいなくなっていた。何かがおかしいと思い自分の家の軒先を見ると、なんとオオスズメバチの巣ができかかっていた。この女王蜂が、シナガバチを食い漁っていた張本人だった。昨日この巣を焼き払い巣を無きものとしたら、巣を探しに女王蜂が家の中に入ってきた。虫の世界は残酷なもので、滅ぼす相手を喰ってしまうほどの凶暴さ。心情的には許せないものがある。もちろんオオスズメバチにはなんの罪もないのですが。　家に入ってきたのでタオルで叩いたらサクッと潰れてしまった。なんとお腹に次の子を宿していたからのようである。こればかりは私も抑制はできないので仕方ない。まあ大きな蜂で、これに刺されたら大変なことになります。アシナガバチ7個を全滅した仇は取らせてていただきました。　自然の中で暮らしていると色々なことがありますが、人が護らないと無くなる儚い命もあります。オオスズメバチは本来益虫ということもあり、あまりこのようなことはしないほうがいいのかもしれません。ただ家の軒先に巣をつくられると、大型化する前に対処しなければなりません。逆に人を襲わないアシナガバチは可愛くもあり、飼いたい気持ちもあります。

2025年06月18日

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埼玉の　つながるフェスに行ってみた

目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロード・埼玉で開催されたつながるフェスに行ってみた　多くの商店が商品を展示し、盛り上げる感じであった。今回「晴れのち愛」なる会社の展示物を見たくて参加しました。実は私は昔、子供がアトピーで困り食べ物を変えたことがある。当時はまだ自然食の認知度は低くかったが、ここでは現在の食品自体に危険なものが入っている可能性に気づいている人が活動をし始めているわけ。　写真は手前から「東濃のはちみつ」で、無添加、非加熱とのこと。保存ができるので非常食としても優れています。その奥の黄色いパックはほうじ茶の粉で、昔お茶を粉にできないか機械を検討したことがあります。実はアムウェイの装置は粉にできず、電気店で石で挽く小さな装置を買いました。実はお茶の葉は健康に最高なアイテムでもあり、本当ならお茶の葉を食べた方が良いのです。長野の土地にはあぜみみちがあり、そこにお茶の木を植えてみようと思っています。　奥左の瓶は、梅を塩で漬けたものです(のちに白カビが出てダメでした)。全部で瓶3本漬け、量が減ったので一本にまとめ二度漬けにしたものです。この塩が溶けると、長期ほぞんに適した塩分濃度となります(白カビでダメになりました)。　奥右の瓶は、一度漬けした出汁です。このままだと塩分濃度が低く劣化するので、少し塩を足し保存ができようにします。実は塩分は血圧は上がりません。ここで使っている塩は粗塩なので、多くのミネラルが含まれていることから安心して使えます。また塩分は、身体の機能に塩分ストップがあり、ある程度以上食べないようになっています。実は血圧が上がるのは醤油の方が危険で、我が家では25年前らか食卓に醤油がありません。醤油をなくすと多くのアレルギー症状が緩和され、薬のお世話になることが少なくなりました。特に花粉症の症状軽減ができたことを書き添えておきます。そういうことで、食卓に並ぶ食べ物は重要で、多くの方がこれに気づき活動してくれるようになったことはとても嬉しいことです。

2025年06月12日

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台所をリホーム

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードこちらに移動します

2025年06月02日

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葡萄の棚をふたつ作った件

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ・葡萄の棚を作ったので報告します　こちらの棚は「藤稔」を育てています。写真はステンレスワイヤーを張った葡萄棚で、ワイヤーの太さは 1.2mm です。圧着機も含めて DIY センターで購入できます。棚は単管を使い短時間で組み立てました。奥に見える竹は、ワイヤーまで葡萄が蔓を這わせ導くためのものです。すでに植えてから数ヶ月経過し元気に育ってくれています。シャインマスカットにしなかったのは、単に苗が入手できなかったからです。下の写真はこちらのぶどうは「BKシードレス」の棚です。単管は全て 2m を用いました。長く出ている部分はグラインダーで切断する予定で、組み方は藤稔と同じです。庭に残材がありますが、これは壁を取り払った残置物で、腐れば肥料とし、腐りにくいものは燃料として無駄にはしません。こちらは藤蔓を単管に結びつけ、葡萄の木に紐で結んでいます。葡萄の蔓がこれを伝っていくはずです。自分の山の自然の実りを存分に使わせていただくので、ほとんどコストは自分の労力がほとんどです。単管を組むときは、怪我はしないことが基本です。倒れたり落下することは絶対に無いようにしてください。単管は重量があり、足に落ちれば骨は砕けますし頭に当たれば場合によっては死亡事故につながります。よって一気に大きなものを作れず、一度倒れ止めをしてから組み立てていきます。真似る方は組み方ルールが決まっているので順守して行ってください。他にヘルメットと滑り止め軍手、また安全靴を装備しましょう。数人で作る場合は倒れ止めなく一気に作れますが、私は一人で行なっているのでそれらを先に組んでから大きくしていくのです。　いずれ実がつくようになれば、棚に電磁トラップをかけます。電圧は高く触れればかなりの電撃を受け、人も手を出せなくなります。販売されている電磁トラップ装置の刺激は小さく、害獣は覚えてしてしまうとトラップをすり抜けてしまうこともあるようです。よって生易しいものではダメで、実家ではすでに装置を取り付けしハクビシンを駆逐したことがあります。これについては追って追記します。

2025年05月18日

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インバータ用昇圧コンバータの検討について

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページGoogleホームページ・昇圧コンバータを作る上で回路検討した結果　ご無沙汰してます MNeL 南條です。暫く Power MOS FET の使い方などを充実させていたため、他には手をつけていませんでしたが進展もあった報告します。まずインバータを作る上で必要となる昇圧コンバータを検討しました。　ざっくり書いてますが 24V を 110V に昇圧し Hブリッジで交流を作り出すのですが、ここではブロック図の昇圧部分の説明となります。　昇圧するには変圧器を使います。ここではフェライトを用いることとしています。鉄芯断面積は 12mm × 20mm と多少大型で、500W 程度の電力を扱えます。変圧器計算アプリで計算すると、10kHz - 0.3T において 24V は 8t と求まります。これを元に 110V を得るには 35t となります。すごく簡単ですね。さてフェライトの写真を下図に示します。比較対象物がなくわかりにくいのですが、手のひらにスッポリ入るものです。・コンバータの回路　下記は基本的なもので、Power MOS FET をスイッチとしています。尚 Z を 90度回転して記述したロゴはサージアブソーバで、図中ではダイオードを用いています。これは一般的な回路ですが変圧器は整合変圧器ではいので、一次コイルと二次コイルの結合度が低く電源としてはロスが多いです。なお一次コイル 8t、二次コイル 35t で、全体巻き数は 43t となります。・下記は前項の回路の変圧器を整合変圧器としたものです。　絶縁はなくなりますが、変圧器のロスは極力少なくレギュレーションは良くなります。電源としては損失が少ないため、一部気づいている企業は使っているようです。私も良い回路であると思っていますが、唯一変圧器の鉄心偏磁が片側しか使わないため変圧器は性能をフルに使っているわけではないので、更なる高性能化は可能です。また Power MOS FET のドレインにサージが発生するので、Power MOS FET の耐圧にもよりますがアブソーバは設けることとなるでしょう。一次コイル 8t、二次コイル 27t で、全体巻き数は 35t となり、前項の 43t より少なくなっています。・フライバックコンバータ　これも昇圧可能で、基本的にフライバックコンバータは大きな電力は得られにくいため、インバータのような電力機器の電源としては使いにくいのです。ただフライバック回路は単純かつ部品点数が少ないため、小電力機器では好んで使われます。またフライバックとなるとスイッチング周波数は高くなり、変圧器のインダクタンスは小さくして使うことから、動作確認などがクリチカルです。変圧器は一次コイル 35t のみとなります。・MNeLコンバータを応用した回路　①この回路はふたつの Power MOS FET を使いスイッチングします。この場合変圧器の鉄芯の偏磁はプラスにもマイナスまで入れ替わるためフル活用します。Power MOS FET の耐圧は低くてよくこの場合 50V 程度が使え、サージアブソーバはありません。問題は、出力されている 110V 側の GND は 24V 側の GND と同一となっていないことで、これは注意が必要となります。次段の Hブリッジ回路の作り方に工夫が求められます。効率は非常に高く、この回路より高くすることは困難です。よく見ると、出力側のダイオードブリッジはなくてもいいかと思います。なぜならここに出力されている信号はすでに交流であるためそのまま使いたいと考えるのは自然です。この場合次段の Hブリッジをなくすことが可能です。　ただし、この回路を使う上で注意して欲しいのは、GND を基本とすると +55V と -55V が得られるため、単なる +110V とはなりません。そこで、これらをすべての条件を満たしている回路を示します。なんと MNeLコンバータの出力をそのまま交流として取り出し、商用周波数電源として使うものです。この場合、回路はこれまでのどの回路より簡素で簡単です。電力もどの回路より大きくしても取り出すことが可能です。ただし問題がひとつあり、使用する変圧器の鉄芯にフェライトは使えません。私はここを 60Hz で計算したトロイダルコアに電線を巻いて作っています。結局、何度回路を検討しても、MNeLコンバータの場合、交流においても応用が可能で、非常に簡単に作れることがわかると思います。この場合の巻線は使用する鉄芯断面積と磁束密度により大きく異なるので、自分で計算して欲しいのですが、変圧器を作るのはとても簡単であるため、誰でも作れると思います。Power MOS FET のスイッチングは商用周波数を得るため PWM となりますが、これについては、私が製作した MNeLコンバータ基板にこの機能を入れてますので、簡単に作り出せることとなります。これについてはまたの機会にお伝えします。やはりシンプルかつ完実に動作するものが求められるのはいいことですね。今後とも MNeL をよろしくお願いいたします。

2025年05月18日

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Power MOS FET の使い方

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページに移行初版 2025/3/15 ページ開始2025/4/12 ドライバーの方法を追記(書きかけ)2025/4/26 Pwer MOS FET ドライバー部と変圧器アプリリンク追記、その他を追加2025/4/28 シミュレートを追加2025/4/29 一部シミュレート結果の電力図を絶対値に変更し、一部誤字脱字修正2025/5/19 分の高速ドライブと Power MOS FET のゲートの抑え込み方法を追記2025/5/20 なぜ高速スイッチングするか、損失ではないもうひとつの理由を追記2025/8/6 真空管と SIT を追記

2025年03月15日

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簡単農業技術のまとめ

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ・2025/3/9日、初版　(協生農法)・2025/3/15、陸稲米ととうもろこしの共生を追記2025/7/16 項目にそばを追記2025/9/5 養鶏を営むためを追記2025/9/22 鶏の性別や性格などを追記2025/9/25 陸稲水稲ゆめあおば追記2025/10/7 雑草と虫の関係追記2025/10/8 雑草と家畜の関係を追記2025/10/9 秋冬にプランターに植える野菜を追記2025/10/18 ピーマンの越冬を追記ソース元を追記することとした。ニラを追記2025/10/19 農場の開拓木々の処理について追記

2025年03月09日

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土壁を取り外した件

編集領域・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず、文化的な生活が営める環境構築をする。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめみ、SDGs を超越する省エネルギー技術内容を完全公開。いずれ子供たちが集い、プログラムを書くなどを学べる寺子屋として利用する。古民家再生https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器技術https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータ開発https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/土壁を取り外した件

2025年02月24日

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雪が降り積もった

楽天ブログ編集領域・目的　130年経過した古民家再生　電力、水、燃料などを自力で揃え、文化的な生活が営める環境構築のためリホーム。・自分　定年になった。知識と技術は、自分を信じ習得。　SDGs を超越する省エネルギー生活を目指し、それら技術内容は無償公開中。古民家再生https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器技術https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータ開発https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/Googleホームページ・あまり降らない場所に雪が降った

2025年02月08日

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変圧器の鉄損計算詳細説明の件

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロード変圧器技術へ移動

2025年01月25日

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発注されたコンバータを取り付けた件

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　知識と技術はこれまでの経験でつめ込んだ。SDGs を超越する省エネルギー技術内容を完全無償公開。　近隣の子供たちが集い、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)として活動します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)Googleホームページ・発注されたコンバータ取り付け

2025年01月13日

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変圧器の性能を決定するものと、磁気回路を応用すると装置の幅が100倍に、、子供たち、興味持ったことはどこまでも極めなさい

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ

2024年12月16日

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変圧器を作る例。

楽天ブログ編集領域・目的　130年経過した古民家にて、電力、水、燃料を購入せず文化的な生活が営める環境構築を実施中。・自分　定年となり知識と技術はこれまでの経験で詰め込んだ。SDGs を超越する省エネルギー技術を公開。古民家再生https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器技術https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータ開発https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/・MNeL計算アプリ公開　Vector にアプリが登録されました。ダウンロードはここ。Googleホームページ

2024年12月02日

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変圧器計算アプリ制作の件

楽天ブログ編集領域・目的・130年経過した古民家再生　電力、水、燃料は購入しはない。　　文化的な生活が営める環境構築とリホーム。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめこんだ。古民家再生https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器技術https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータ開発https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/Googleホームページ

2024年11月08日

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Hブリッジで使用するフォトカプラ高速化回路検討の件

楽天ブログ編集領域・目的・130年経過した古民家再生　電力、水、燃料は購入しはない。　　文化的な生活が営める環境構築とリホーム。・自分もうすぐ定年。知識と技術はこれまでの経験でつめこんだ。SDGs を超越する省エネルギー生活をし、技術内容を公開し解説。疑問質問はカキコのこと。出来る限り返信対応します。古民家再生https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータhttps://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/・フォトカプラを高速で使用するための検討Googleホームページ

2024年10月26日

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Hブリッジの上側 FET スイッチング回路

楽天ブログ編集領域・目的・130年経過した古民家再生　電力、水、燃料は購入しはない。　　文化的な生活が営める環境構築とリホーム。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめこんだ。　SDGs を超越する省エネルギー生活をし、技術内容を公開し解説。古民家再生https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータhttps://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/Googleホームページ

2024年10月13日

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電磁トラップ用の高効率小型インバータ回路を検討した件

・目的・130年経過した古民家再生　電力、水、燃料は購入しはない。　　文化的な生活が営める環境構築とリホーム。・自分　定年まで知識と技術はこれまでの経験でつめこんだ。　SDGs を超越する省エネルギー生活をし、技術内容を公開し解説。古民家再生　https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器　https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータ　https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/Googleホームページ

2024年09月30日

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開発する手順を公開(インバータ開発として)

・目的・130年経過した古民家再生　電力、水、燃料は購入しはない。　　文化的な生活が営める環境構築とリホーム。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめこんだ。　SDGs を超越する省エネルギー生活をし、技術内容を公開し解説。https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/変圧器https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/コンバータhttps://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/Googleホームページ

2024年09月22日

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変圧器技術詳細 (日本のものづくりは素人だって負けてない)　(保存版)

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードgoogleホームページに移植変圧器技術詳細発表(日本人のものづくりは、素人も負けていない件) (未完)編集履歴(2024/9/6 初版)(2024/9/8 正式 MNeLコンバータの説明書から、変圧器の部分を移設)(2024/11/18 エクセル計算シートを抹消し、MNeL計算アプリに書き換えする)(2025/1/6 変圧器の考え方などの記事を追記する)(2025/1/25 鉄損の計算法とアプリの使い方を追記する)(2025/10/8 MNeLコンバータ回路図図面掲載する)最初に　お読みいただきありがとうございます。MNeL は南條が行う電子研究室で、多くの人が電気に興味をもち学び電気製品などを作り、社会貢献できることを願い活動しています。回路を描き、動作確認を行い技術を高め、ソフトウェアやコンピュータデザイン、CAD、電気回路、そして音楽やビデオを編集できる環境を構築しているのです。場所は長野信州新町の近く。雪は殆ど積もらず夏は涼しい場所で研究にはうってつけ、近隣には山川と農地が広がり時間を忘れさせてくれる立地条件です。主屋は広く、生活も研修室としても好条件です。古民家で使用する電力は完全オフグリッドを運用開始し1.5年が経過しました。このサイトで発表している技術内容は古民家再生(完全オフグリッド)で使用する高効率コンバータとその制作と、古民家のリホームのノウハウです。MNeL式コンバータは簡単で実用的、かつ低価格部材で構成されています。MNeL式コンバータは先人たちが開発したオーディオ用真空管アンプ回路を応用しています。変圧器計算はMNeL変圧器計算アプリを用いて短時間で得られる様にしました。MNeL 代表　南條洋一概要.コンバータを作る上で必要なスキルと既存のコンバータ回路の問題点　バッテリ充電DC-DCコンバータを作る上での変換効率は変圧器の伝送効率に依存し、結合度の高い変圧器を作ることが必須です。通常の変圧器は一次コイルと二次コイルが別に巻かれるため結合度が低く、電力コイルが二つあり小型化が難しいのです。そこで MNeL方式では一次コイルだけの整合変圧器を応用しました。このブログは、変圧器の理論と計算手法を学び最終的に自作できるようになることを目標とし多くの人が MNeL方式を用いて完全オフグリットを実現して欲しいと考えています。要約 CQ出版「トロイダルコア活用百貨」の追補　変圧器を製造販売している企業は、当ブログの内容だけでは情報不足です。さらに MNeL方式に使用する変圧器は整合変圧器であるため一般的ではありません。よって、一般的でない巻線の変圧器を製作依頼しても断られる可能性が高いです(もし製作してくれる会社があれば連絡ください)。巻線仕様書を提出すれば制作してくれるかもしれませんが、発注せずとも自作することは可能なのでアプリを利用し作ってほしいと思います。また CQ出版のトロイダルコア活用百科を補完する目的もあります。ただMNeLに使用する整合変圧器の結合度はこれ以上高めることは不可能で、よって結合度の計算は意味がありません(そのうち気が向いたらアプリにその機能を追加するかもしれませんが)。ちなみに MNeLコンバータ回路は「PP整合フォワード型昇圧コンバータ」ですが、オーディオアンプ風に書けば「D class PP matching transformer forward Up voltage converter」です。PP とは Push-Pull の略で押して引いてを行う回路で、1kW 以下のコンバータにおいて PP は稀です。現在は電子レンジの昇圧コンバータですらシングルスイッチを用いるほどで、Push-Pull は高効率かつ簡素化ゆえの結果です。また真空管オーディオアンプにおいて PP は高級アンプの称号でもあるのです。 MNeL方式の変圧器はこちらを参照してください。1. 変圧器の理論　変圧器とは、鉄芯に一次コイルを巻き交流電流を流すと発生した交流磁束が鉄芯に流れ、二次コイルが鉄芯の磁力を受け起電圧を発生させる装置です。簡単に言えば一次コイルの電力を二次コイルに伝達する伝送装置となります(右図は簡単な変圧器イメージ)。　図1は教科書に書かれている概念(電線の電流の向きに対して右ネジの法則)とは異なり、実際に発生する磁束の向きを示しています。何故一次コイルの電力が二次コイルに発生するかはこのモデルの方が理解しやすいため、あえて右ネジの法則は使用しません(異論を唱える人がいますが、実際に発生する電荷の回転を理解する方が磁束をイメージしやすいからです)。実際の電荷の回転イメージと教科書の仮想イメージの両方を理解すれば磁気回路は把握し易いはずです(※30)。・鉄芯が受けられる磁束密度の限界　鉄芯が受けられる磁束密度は、使用する鉄材により大きく異なります。鉄芯の磁束密度は高い方がコイル 1巻あたりの起電力が高くなり、よって磁束密度が高い鉄芯を使用すると変圧器を小型化できます。コイルの銅線は抵抗が存在し、電線が短いほど抵抗値が小さくなり効率が上がります。電流が流れた時の損失に直結するため、磁束密度を高くすると良い変圧器になります。コイルで発生した磁束は鉄芯に吸い込まれます。この吸収値(真空との比率)を μ で表し透磁率(※32)と言います。コイルで発生した磁束は空間には殆ど出ませんが、鉄芯が受けられる磁束密度 B(※1) には限界があり、同じ鉄材でもランクによって強弱に差が出ます。磁束を扱う鉄芯のことを「電磁鋼板」と呼び、素材や加工により磁束密度 B (T) は大きく違います。磁束密度の上限の目安として、方向性鋼板 1.8T 、無方向性鋼板 1.5T 、アモルファスやファンメットなど鉄を基材とした鉄芯 1.2T 、フェライトは 0.4T です。コイルに印加できる電圧と周波数下限はこの磁束密度 B(T) を超過しない(飽和しない)領域に限られ、もし鉄芯の磁束密度 B(T) を超過または周波数下限を下回ると磁束が飽和(透磁率が急激に減少)し短絡事故に至ります。よっていかなる場合でも鉄芯の磁束密度を超える設計をしてはいけません。詳しくは皆さまが使用する鉄芯の特性をカタログから読み取り、値を超過していないか確認してください。次に空芯コイルの磁束密度は飽和しません(※31)が透磁率(※32)が低く、変圧器としては超高周波や大型インダクタのみで使用され一般の変圧器では用いられません。鉄芯の磁束密度を超えない範囲、　1.入力電圧が超過しないこと　2.入力する周波数が低くならないことこの条件の場合、変圧器巻線公式1を用いることができます。N1(1次巻き線数) =　　　　式1E：電圧(V) , f:周波数(Hz) , Ae:鉄芯断面積(m2) , Bm:磁束密度(T)この式に当てはめて値(N1 : 一次巻線数t)を求めます。図2は日本カットコアトランス株式会社の鉄芯 CS-10 に2sq 電線を巻いた時の状態を示し、一次コイルと二次コイルが入るため 9t しか巻けないことが分かります。よって CS10 を用いる場合の計算は 9t をベースとします。この様に画にして確認することが重要で、物理時に実現できない形で計算をしても意味がありません。1.1.鉄芯種類と値　項1.0で鉄芯の磁束密度について説明しましたが、日本カットコアトランス株式会社(※2)の標準カットコアにおいてサイトから読み取りできない部分を補強した内容を図1に示します。図1会社　　　　　　板厚(mm)　　　　　　　磁束密度 B(T)　　　損失(w/kg)新日鉄住金　　　方向性鋼板　　　　　　　　　JFEスチール　　　0.23 , 0.27 , 0.3　　　1.8　　　　　　　　1.4(50Hz)(27ZH110)　　　　　　　　無方向性鋼板　　　　　　　　0.2 , 0.35 , 0.5　　　　1.4　　　　　　　　1.5(50Hz)(20XH1200)日本金属　　　　極薄けい素鋼帯　　　　　　　　0.05 , 0.1　　　　　　　1.8　　　　　　　　13.0(1kHz)(GT-050)JFEスチール　　　スーパーコア　　　　　　　　0.1　　　　　　　　　　1.8　　　　　　　　0.5(50Hz/1T)(JNEXコア)日立金属　　　　アモルファス(プロテリアル)　0.025　　　　　　　　　1.3　　　　　　　　0.1(50Hz)(1.3T)　　　　　　　　ファインメット　　　　　　　　0.018　　　　　　　　　1.1　　　　　　　　0.01(50Hz)(1.1T)(参考)フェライト　　　PC47　　　　　　　　　0.4(安全圏 0.3)　　0.22(50Hz)(0.4T)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　600(kW/m3) = 86W/kg(100kHz/0.2T)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→ 0.055W (50Hz/0.2T)鉄を基材とする方向性鋼板からスーパーコアまでは大差はない様に見えます。磁束密度を 1T 程度まで下げればアモルファス、更なる低損失ならファインメットもあります。フェライトコアはMn-Zn系とNi-Zn系があり、低周波で使用するコアはほとんど Mn-Zn系です(Ni-Zn系は高周波で使用)。特に超小型化をしない場合、方向性鋼板や無方向性鋼板、そしてスーパーコアも良い選択です。1.2. 鉄芯の鉄損の考え方　鉄芯の鉄損とは、鉄芯が消費する損失(W)のことです。鉄芯が交流磁束を受けると、鉄芯の磁界が変化します。鉄は磁束を保持する能力がありこれをヒステリシスと呼びます。外部から受けた磁束を鉄芯が記憶保持し、この保持力を応用したものにハードディスクなどがあります。ですが変圧器として保持力は厄介です。何故なら、変圧器は一次コイルにより発生した磁束を二次コイルに損失なく伝えることでエネルギーを伝送するからです。ところが鉄芯が磁束を保持すると、一次コイルに入力したエネルギーが二次コイルに損失なく伝達できず、その分二次コイルが受けられる磁束が減ります。変圧器の鉄芯としてはできる限り磁束の保持力が低く、透磁率が高いのがいいのです。保持力はエネルギーそのもので、鉄芯は交流磁束により加熱します。鉄芯の場合は交流磁束による損失が計算できるようデータをカタログに記載され、例えば鉄芯質量 1kg が消費するエネルギー量として 1.5T 50Hz で 3W/kg などと表記しているわけです。よって変圧器の鉄芯は単なる高い磁束密度が使えるだけのパラメータでは不十分で、そこで損失を周波数と磁束密度で求められるよう製造メーカーが値を提供している訳です。鉄損(W)はこの面積と周波数と係数を掛けた値で、どの磁性体も大体同じ様な線を辿ります。損失の観点から、損失の順番は、(大) 無方向性鋼板>方向性鋼板>フェライト>極薄ケイ素鋼板・スーパーコア>アモルファス>ファインメット (小) となります。右図は、　1、鉄芯が磁化していない時、すなわち0点であるときに、コイルに電流を流すと電流に応じて磁束密度が上昇(図中線1)　2、 P点に達した後に電流を下げると1線を戻らず、2'や2''の線を辿り降下。これにより電流が0となっても鉄芯内に存在している磁束が残っているためA'やA''を通るこの現象は磁気粘性により起きる現象です。　3、電流がマイナス(Y軸の左側)となりコイルの磁束が逆回転しても、暫くは鉄芯の磁束は + を維持し続けます。Y軸を超過(第三象限)する点A'やA''までは正転の磁束が残っている状態　4、更にコイルの電流を増やすと3'と3''点を通り P' 点に到達　5、点P'から再び電流をプラスとなりコイルの磁束が逆反転しても、今度は鉄芯の磁束が4'や4''を通り点B'やB''を通り5'や5''を通り再び点Pに到達し、よって 0 点を通りません。　ヒステリシスループは磁気粘性とも言い、磁気粘性が大きいほど鉄損は大きくなります。よって X' より X'' の方が損失が大きいこととなり、各社様々な磁性体を研究開発しているのは、この曲線を細くできるかを競っているのです。低損失のヒステリシスループを図2に示します。結局変圧器の良し悪しは、　　1、鉄芯の特性の良し悪し(磁気粘性)　　2、使用できる磁束密度 B (PとP'点の位置)で決定されます。・変圧器の鉄芯は、ふたつの値が重要　何度も書いていますが、鉄芯はふたつのパラメータが重要となります。ひとつは鉄芯の磁束密度で、値は T (テスラ)です。もうひとつは鉄損損失で値は W/kg です。この鉄損損失は周波数と磁束密度そして磁気粘性に依存するので、W/kg がどの周波数で発生するかで決定されます。よって高い磁束密度かつ高い周波数のとき低い鉄損である鉄芯が特性の良い鉄芯となります。電磁鋼板を製造している会社は、高い磁束密度と低い鉄心損失の鋼板を開発しているわけです。フェライトの磁束密度は高くても 0.4T ほどしかなく、この場合コイルが大型化します。これを避けるため、高い周波数とすることで小型化と大電力化を実現します。よってフェライトはスイッチング周波数が低いと、大きな電力を扱う変圧器にはなりません。　鉄芯を決めることはすなわち、変圧器の性能の 70% を決定します。そして鉄芯断面積をできる限り太くすることでコイルの巻き数を減らし 20%。巻き方を工夫し、一次コイルと二次コイルをできる限り近接することで結合度を上げることが10%です。変圧器会社はこのことを熟知しているため計算した巻線仕様書は外部に出しませんが、実は変圧器の結合度という部分においては 10% の領域で勝負しているのです。これらを超える変圧器を作るには、磁性特性の良いものと鉄芯断面積を大きくすることで勝負できます。・磁性体　変圧器に使用する磁性体は大別して二種類あり、純鉄の電磁鋼板と酸化鉄のフェライトとなります。1,鉄材・新日本製鐵が販売している無方向性電磁鋼板と方向性電磁鋼板で、使用できる磁束密度の限界はそれぞれ 1.5T と 1.8T です。鉄損は方向性鋼板は無方向性鋼板の 1/5 以下です。よって無方向性鋼板は高い周波数のインバータやコンバータでは不利です。方向性鋼板は 20kHz 程度まで扱うことができます。・同じ鉄材としてのアモルファス系は、電磁鋼板として優秀な特性を持ちます。ファイメットコアはフェライトすら超える値を示します。使用できる磁束密度は 1.0T 程度までですが、高い周波数のインバータやコンバータで使用可能です。今回私が使用した MNeLコンバータではファイメットを用いて日本カットコア株式会社に作っていただきました。鉄芯はカットはせず一体ものとしています。2,フェライト　フェライトには大別Mn-Zn系と Ni-Zn系の二種類があります。コンベンショナルトランスはほとんど Mn-Zn系で、この場合最高周波数は 1MHz 程度までとなります。Ni-Zn系は 1MHz 以上の周波数となり、個人が簡単に使用できるようなものではありません。もしMn-Zn系を使用すると 1MHz 以下のノイズが止められないため、必ずノイズ対策が必要とります。Mn-Zn系の鉄芯は磁束密度は 0.4T 程度が限界で、低い周波数(数k ～数十kHz) だと鉄芯が大型化するため鉄芯の価格が高価となります。そこで高い周波数でスイッチングすると、こんどは半導体のスイッチングを高速化しなければならず、回路や素子類の検討など面倒です。やはり安心して確実な変圧器を使うなら、方向性鋼板やアモルファス系が優れています。TDK のカタログにフェライトの特徴を書いているので、一読することをお勧めします。この中で注目するべき内容は鉄損で、フェライトとて高い周波数時の損失はそれほど下げられません。1.2.2. 周波数が高くなると鉄損(W)が増える　　　　　　　　　　50Hz　　　　　　500Hz　　一次巻数　　　　120　　　　　　　　12　　二次巻数　　　　 40　　　　　　　　 4　もし 50Hz - 120t (巻数120回)の場合、巻線公式によれば同じ磁束密度 B(T) の場合 500Hz - 12tとなります。結果 50Hz と 500Hz のコイルの巻数は 1/10 となりますが、このときの鉄損(W) 500Hz は 50Hz の 10倍となります。よってもし 120t - 50Hz で鉄損が 1W の場合、12t - 500Hz での鉄損は 10W となり、この時の磁束密度はどちらも同じです。例えば、50Hz - 1.8T ≒ 1.2W/kg の場合、鉄芯の温度上昇 ⊿150℃ とします。鉄損はできれば 1W/kg 以下にしたいです。可能であれば 0.8W/kg 程度に抑えた方が、後々の加熱トラブル対策が楽です。よって高い周波数と高い磁束密度に設定するには、鉄損(W)と周波数とを天秤にかけた上で決定することとなり、磁束密度 B(T) の低減方法としては、コイルの巻数を増やし磁束密度を低くします。鉄芯損失は材質で決定され、材質は発注時に選定すればよく、鉄であれば温度には耐えることがでるので心配はないのですが、コイルは高熱には耐えられません。1.2.3. 鉄損を減らす方法　鉄損(W)を減らす方法は以下の3つの方法があります。　1. コイルの巻数を多くして磁束密度 B を下げる　2. 鉄損が小さい鉄芯素材を選択する　3. 周波数を上げるこれについて説明します。　1、鉄芯の磁性特性により磁束密度 B(T) を高く取れない場合　コイルの巻数を多くし磁束密度 B(T) を低く設定します。小型で結合度の低い変圧器に適しています。　2、鉄芯にヒステリシスループの面積の小さい鉄材を採用する場合　方向性鋼板やその他の損失の小さい電磁鋼板を使います。電力が大きく結合度の高い変圧器に適します。　3、周波数に比例して鉄損が下がる　巻き線公式から、入力電圧が同じ場合入力周波数が 50Hz と 100Hz では100Hz の鉄損は 50Hz の 1/2 となります。　項3について補足します。　鉄芯の磁束密度 B(T) はコイルの巻数が同じで周波数が高くなると比例分小さくなり、磁束密度は面積で効いてくるので2乗分少なくなります。ループを折り返す回数は周波数に比例して大きくなります。結果周波数を倍にすると、磁束密度 B(T) は半分なので 1/4。折り返す回数は 2倍となり、結果損失は 1/2 減ります。この様に鉄損(W)を減らす手法(ノウハウ)は重要で、これを元に変圧器の設計をしていきます。以上大雑把ですが、変圧器の損失を下げる三つの方法を理解しておくといいでしょう。1.2.4. 鉄損の計算　鉄損(W)の計算方法を説明します。ここでは参考として新日鉄の 27ZH110 を参考とします。(昔この情報は入手できませんでしたが、現在はインターネットに公開されています)商用周期数で使用する鉄芯のカタログには必ずこの図があります。横軸が対数なのは損失が面積であるためで、この曲線は鉄芯の磁束密度 B(T) と使用する周波数においての鉄損 W (W/kg) を示した値(線)です。　①　P-P'間の面積　②　1秒間に何回行き来したかであり、鉄損 W (W) は次の式となります。W (W) = 面積 × 周波数 × 係数C 式2面積なので B2 となり式2を変形して係数を求めます。係数C =　　　式3となり、W(W/kg) = Bm2 × f × C(係数)　　式4よって係数 C は、　　式5となり、27ZH110 では、1.4W = 1.82 × 50 × 係数Cよって係数 C は、C = 1.4 / (1.82 × 50) = 8.64 × 10^(-3)　　　　(重要)となります。この値を元に、仮に 300Hz で使用する場合の鉄損(W)を知りたい場合の計算は、式2に代入し、W = 1.82 × 300 × 8.64 × 10^(-3)　= 8.39 (W)となり、鉄芯が消費する損失 W を簡単に求めることができます。変圧器の鉄損計算詳細説明について　長期安定した変圧器にするうえで鉄損を下げることは重要な要素です。ここでは鉄損を計算する方法について説明します。実を言えば、鉄芯を製造販売している企業がこれら内容を提供しています。新日鉄の方向性鋼板はここ。D004je_方向性電磁鋼板 GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEETS無方向性鋼板はここ。D005je_無方向性電磁鋼帯　NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEETSこの資料は個人的に入手することは困難でしたが、現在はネットが普及したおかげで誰でも入手可能です。この資料に鉄損のデータがあり、使用する鉄芯の損失を確認できます。方向性鋼板(27ZH110)の鉄損カーブ無方向性鋼板(35H210)の鉄損カーブ例えば方向性鋼板(27ZH110)の鉄損を 1W にすると、50Hz では 1.6T、60Hz では 1.4T まで使用可能であることがわかります。次に無方向性鋼板(35H210)の鉄損を 1W にすると、50Hz では 1.1T、60Hz では 0.95Tまで使用可能であることがわかります。結果方向性鋼板を使用した方が、小型で高性能な変圧器を作れることとなります。・高い周波数においての計算方法　前にも書きましたが、鉄損は1秒間に何回磁束が移動させたかと、どの領域まで変化させたかで計算できます。実は変圧器の鉄損は、表の1点が決まれば簡易計算で求めることが可能です。そこで私が制作した変圧器計算アプリを用いて簡単に得ることが可能です。ただし磁化率については配慮していないので、あくまでも簡易計算であることに注意してくだい(アプリの使い方は別のページを参照)。　高い周波数も計算方法は同じで、1点が決まればアプリで求められます。実はアプリ起動時に最初に入れた値は、新日鉄の方向性鋼板 27ZH110 の値です。この内容で磁束密度や電圧、周波数、磁性体の断面積を変えて一気に計算可能です。変圧器を構成する場合、損失(W)は一定以下にしなければならない領域があります。このあたりは形状や空冷方法などで差が出ますので各社まちまちですが、個人で制作する場合、最高で 0.8W 以下が望ましいでしょう。・プロトタイプ MNeL コンバータで使用したファインメット鉄芯についての総括　最初に制作したプロトタイプの MNeL コンバータで使用したファインメットの鉄損は、4kHz 10t での鉄損が 0.1W以下でした。この時の磁束密度は 1T 程のため、損失は想像を超える低損失となります。もともと 100kHz 程度まで使えるようですが、高い磁束で使えるかは疑問でした。フェライトの 0.4T より大きい 1T 程度まで使えるため、変圧器は小型にでき巻き線も少なくできます。これにより太陽光が少ない曇りや早朝から充電可能なコンバータが作れるのです。もちろん方向性鋼板を用いても可能ですが、周波数を高くする場合は、磁束密度を下げて作ってください。よってスイッチング周波数が 20kHz 以下の場合はフェライトの出番はありません。またフェライトは高価で大型鉄芯を入手するなら別の鉄芯の方が低価格です。ここでは高周波ではなく、スイッチング周波数20kHz 以下のコンバータやインバータのコンベンショナルトランスです。よってわざわざ高価なフェライトを用いるなら、別の鉄芯を用いた方が製作も含め有利です。1.2.5. 変圧器として成立している条件　変圧器が成立している条件を簡単に説明します。ここで言う成立とは、　1. 鉄芯がコイルの磁気エネルギーを受け発熱し鉄損(W)が一定値内に入っているか　2. コイルの電流でコイルが発熱するエネルギー量が一定値内に入っているかの二つです。　項1は鉄損(W/kg)で使用している鉄芯の係数Cに対し、使用する磁束密度 B (T) と1秒間に何回行き来するかを掛け合わせたものです。C値は材質によって変化し、純鉄は高い B(T) まで使用できますが、周波数が高くなると損失の関係から B(T) を高くできません。一方酸化鉄などフェライトの磁束密度 B(T) は純鉄の1/5程度ですが、高い周波数まで対応します。どちらにしても鉄損が一定以上の値に達した場合の発熱は危険と判断できます。この危険領域は鉄損が何 W であるかを元としています。　ここでの鉄損(W) の上限は 0.7W/kg としました。高い周波数にして変圧器を小型し高い時速密度 B(T) まで使用する場合、アモルファスやアフィンメットを使用することで損失を下げることができます。その分価格は上がりますが、小型化と低ノイズ化、そして何より体損失化を望むには必要な素材と考えられます。変圧器で失われる損失を少なくすることが MNeLコンバータの低損失とは大きな相関関係があり、よってどの鉄芯を用いるかがとても重要で、鉄損をどれだけ下げられるかが、変圧器の自由度に影響するのです。・銅損について　銅線に電流を流した時、銅線の抵抗値によりジュール熱(W)が発生、この電力が銅損 W です。この電力は、コイルとの準抵抗と電流値で計算します。通常の変圧器の場合、電線の断面積 1sq (1mm2)当たり 3A 程度が限界値となり、この限界値は使用する銅の絶縁ワニスの種類によって上限温度が変わります。一般的に使用するエナメル線 UEW では、3A/sq 以上の電流は流せないと考えてください。ワニス処理は個人で扱うのは面倒で、私の場合産業用強化電線 MLFC を直接鉄心に巻きワニス処理をしていません。MLFC は 1.25sq で約 30A 流すことが可能ですが、この後説明する形状では 15A / 1.25sq 程度まで使用可能です。巻数が多い場合、その分電流を下げて対処します。これは電線のカタログに記載されている電流減少表を元に確認してください。MLFC はとても強い電線で変圧器のコイルとしても使用できますが、ビニル電線などは使用しない方がいいでしょう。理由は、MLFC の定格温度は 110℃ で、瞬間であれば 200度程度まで耐えますが、ビニル電線は 60 ～ 70℃ で電線が溶けてしまい、変圧器としてはほとんど電流を流せないこととなります。この後の「項1.4 電磁ワイヤーについて」を参考ください。1.2.6. カットコアの断面積　日本カットコアトランス CSシリーズの開口断面積を示します。開口断面表とは、日本カットコア株式会社が販売している CSシリーズのカットコアの開口面積のことで、電線を巻くとき、開口部を超えた電線は入れることができません。よってこの開口断面積は扱う電力上限が決定されてしまいます。実際日本カットコアトランスのカットコアを使用する場合、この開口部面積で電線数の上限と鉄芯断面積 X 磁束密度で、ほとんど決定されることとなります。私の場合、鉄芯をカットしない状態でコイルを直巻きして作りました。(MNeL方式の場合、鉄芯ギャップとカットは不要です)　　　名称　　　鉄芯断面積　　　　　　開口部面積　　　　　　　　　mm2　　　　　　　　　mm2　　CS-6.3　　　　200　　　　　　　　　363　　CS-8　　　　　220　　　　　　　　　390　　CS-10　　　　220　　　　　　　　　520　　CS-16A　　　275　　　　　　　　　　520　　CS-16B　　　275　　　　　　　　　　650　　CS-20　　　　330　　　　　　　　　650　　CS-25　　　　325　　　　　　　　　840　　CS-32　　　　390　　　　　　　　　840　　CS-40　　　　455　　　　　　　　　840　　CS-50　　　　400　　　　　　　　　1400　　CS-63　　　　480　　　　　　　　　1400　　CS-80　　　　640　　　　　　　　　1400　　CS-100　　　720　　　　　　　　　1400　　CS-125　　　665　　　　　　　　　1400　　CS-160　　　760　　　　　　　　　2075　　CS-200　　　950　　　　　　　　　2075　　CS-250　　　1140　　　　　　　　2250　　CS-320　　　1100　　　　　　　　2975　　CS-400　　　1430　　　　　　　　2975　　CS-500　　　1375　　　　　　　　3400　　CS-630　　　1750　　　　　　　　34001.3. 実際の計算例　使用する鉄芯を新日鉄の方向性鋼板とし、仮に周波数 f を50Hz 、電圧 E を30V 、鉄芯磁束密度を 1.8Tとし、式1を用いて計算します。・一次コイルの巻数は、N1(一次巻き線数) =　　　　　式2E=30(V) , f=50(Hz) , 断面積 16×45×10-6(m2) , Bm=1.8(T)結果 1次巻線数 N1 は、104(t) が求まるので、入力 30V 50Hz の場合最低 104t 巻けば良く、ここでは120(t)とし、1t 当たりの電圧は約 0.25V です。・二次コイルの巻数は、　二次コイルは求めた一次コイルとの巻数比により求める電圧を得ることができるので、例えば、10Vが欲しい場合、30(V) : 10(V) = 120 : 40 となり、二次コイルは 40(t) 巻けば10Vの電圧を得ることができます。・100Hz にした時の鉄損を50Hzの時と同じ鉄損(W)にしたい場合項1.1.1.で係数 C を求めました。　　C = 8.64×10-3　　(値は使用する鉄芯の損失係数で、式6 の値は 27ZH110 における損失係数)　鉄損 1.4W を 0.7W に抑える計算　　1.4 = 1.82 × 50 × 8.64 × 10-3　　　であるため、　　0.7 = B12 × 100 × 8.64 × 10-3　　　と展開でき、この式を計算すると、B1 は100Hz , B=0.9 となります。求めた0.9Tを式1 に代入し、N1 = (一次巻線数) =　　　式3N1 = 104.2 　が求まり105t とします。二次電圧を 10V とした場合 35t となります。結果、一次電圧 30V 、周波数 100Hz 、磁束密度 B = 0.9(T) 、鉄損 0.7W の変圧器となります。この様に、変圧器の計算はそれほど難しいことではありません。この計算を何度も行い、求める値になるまで繰り返します。ここまでのページで説明している内容は、変圧器を構成する上で重要な内容を含んでいます。よって変圧器の基本を理解し、当シートを用いることで、余計な計算をせず成立した値を得ることが可能です。1.4. 電磁ワイヤーについて　変圧器のコイルに使用する電磁ワイヤーについて説明します。電磁ワイヤーはエナメル線のことで、ビニル電線等も使用できますが最高温度が、60℃ を超過すると溶け始めます。よって製作した変圧器にどれだけ電流を流せるかは、使用する電線の種類と太さ、空隙があるか、強制空冷か、などの要素で決定します。通常変圧器に使用する電磁ワイヤーは UEW で、120℃ まで使用可能です。様々な電線が存在しますが、体表的な電線の温度一覧を下図に示します。名称　　　　　　　　　記号　　　耐熱クラス　　　許容最高温度　　　特徴　　　　　　　　用途ホルマル線　　　　　　PVF　　　　A種　　　　　　　105℃　　　　油入り　　　　　　　　油入り変圧器ポリウレタン線　　　　UEW　　　　E種　　　　　　　120℃　　　　汎用線　　　　　　　　変圧器ポリエステル線　　　　PEW　　　　F種　　　　　　　155℃　　　　　　　　　　　　　　　変圧器ポリエステルイミド線　EIW　　　　H種　　　　　　　180℃　　　　高価　　　　　　　　　変圧器、モータなどポリアミドイミド線　　AIW　　　　N種　　　　　　　200℃　　　　高価　　　　　　　　　変圧器、モータなど高性能な電磁ワイヤもありますが、素人では狙った温度に合わせられません。1.4.1. 平角銅線　平角銅線の規格について説明します。銅線の断面を 2mm × 3mm (6sq) などの角とした電線で、2×3 2XC とした場合、2mm X 3mm の 6sq 電線となります。電線の周囲にノーメックスという絶縁紙を2重に巻いた物 2XC と示し、1XC は絶縁紙を1重としたものとなります。これら電線はワニスで固める必要があり、ワニスの温度種別は180℃までの H種以上となります。素人がノーメックスを使用することはないと思いますが紹介だけはしておきます。1.4.2. MLFC電線(産業用強化電線)について　小型変圧器の巻き線は通常エナメル電線を使用しますが、ワニスで固め焼きを入れるのは大変です。そこで、一般の配線用電線を変圧器のコイルにした形状とするコイルを紹介します。使用する電線は作業用強化電線 MLFC で、定格温度は110℃となります。60℃ が限界の VVF電線は変圧器としては使用しないようにしてください。もし他の電線を使用する場合、カタログから定格温度を必ず確認し 110℃ より低いものは避けた方が安全です。　電線に流せる 110℃時の電流値は、MLFC の場合 1.25sq で約30A です。変圧器に巻いた場合20A程度と考えて良いでしょう。密巻きとすれば更に電流は下がります。電線に流せる電流値は使用環境や通風状態、空隙などで変わり、強制空冷として電流を稼ぐこともできます。電流は構造によって大きく変化しますが、私の場合は強制空冷としました。1.5. MNeL変圧器計算アプリの紹介　変圧器の巻き線計算シートを作成したので、この使い方について説明します。シートはダウンロードしてご使用してください(アプリはここ)。このシートで変圧器の計算を一気に行うことができます。・MNeL計算アプリ公開　すべて無償でダウンロードしてお使いいただけます。今のところ、Windows のみの exe ファイルですが、近々に Mac 用を作成する予定です。・Vector にアプリが登録されました。　Vector からのダウンロードはここからお願いいたします。これら内容は、上記の変圧器技術と並行に活用ください。有名どころのソフトサーバーにも展開しているのですが対応が遅すぎるので、時限的制約はあるものの共有サーバに登録しました。ちなみに、すべて無償としています。個人、企業など制限なくお使いください。　責任について当ソフトを用いて問題が発生した場合の責任は、MNeLはどのような責任も負いません。ご理解ください。当実行ファイルにウィルスはありません。そもそもそのようなものを作るノウハウがありません。当変圧器計算アプリにおいては、コンピュータに問題を起こすコードは存在していないと思います。ただし、実際には即実行ファイルのためウィルスチェックが入り警告が出ますが、これは Windows の仕様のためです。ご心配なく解凍してください。ファイルはインストールする必要はなく、どこに入れても動作する筈です。・ソフトの使用方法　このソフトについて、簡単に説明します。　1、このソフトは、変圧器を制作する際の基礎計算を行うためのものです。　2、アプリを起動すると「Start」に入ります。　3、すると、値が入った画面に切り替わります。　この中の損失係数部は、新日鉄の方向性鋼板「 27ZH110 」を元にしたものです。変圧器屋はこのデータを理解していますが、一般の方は変圧器の基礎を学ぶ必要があります。そこでこれらを学ぶ書物として、「トロイダルコア活用百科」を前ブログに書きました。しかしこの本は、電力用のコンベンショナル変圧器の設計についてはほとんど触れていません。高周波のフェライトコアを用いた、むしろラジオ受信機やトランシーバーなどのコイル制作に限っています。そこで、電力用変圧器の設計から制作において「トロイダルコア活用百科」を補う目的で当ブログを書いています。変圧器の概念や考え方詳細は、ここを参照ください。　下記のパラメータについて簡単に説明します。「基本部」　一次電圧 V1(V)、二次電圧 V2(V) は変圧器コイルの電圧を入力します。　計算開始周波数 H1(Hz) は、基礎周波数です。　Step周波数偏差 H2(Hz) は、1回ごとに周波数を上昇させた場合の変圧器の値の変化を見るものです。「鉄芯部入力」　　鉄芯断面 X(mm)、鉄芯断面 Y(mm)、を入力します。　磁束密度は、制作する変圧器の鉄芯に通す磁束密度の最大値 B(T) です。「損失係数部」　この部分は、鉄芯を製造販売している会社が提供している「鉄芯損失グラフ」を元にした1点のX軸とY軸を取ったものです。よって、変圧器を計算制作する側としては、ここの値は使用する鉄芯により固定され、その鉄芯を使用限り変更はありません。アプリスタート時に入っている値は、新日鉄の方向性鋼板 27ZH130 の値を入れました。もちろん、無方向性鋼板を使用する場合、この値が変更して計算します。　損失 w(W) 、周波数 H(Hz) 、磁束密度 B(T) を入力します。「銅線生産部」　一次コイルの電線断面直径 (mm) と、二次コイルの電線断面直径 (mm) を入力します。この値は、電磁ワイヤーの断面積を求めるために使用します。よって計算上は、この値を半分にして二乗しπを掛けることで計算していますので、例えば□電線の断面積として求める場合、〇線面積と同じとなるよう値を計算して入れてください。「→計算」　をクリックすると、入力した値を元に計算を開始します。「↓終了」は、アプリを停止する場合にクリックします。・計算結果　計算結果は、大きくふたつの部類があります。　上側はコイル部です。　・一次巻線数(t) と二次巻線数(t) は、計算回 1回を元にした場合の値を示します。　・コイル長は、鉄芯に巻いた場合の電線長 (m) を示します。　　なおコイル長は鉄芯に巻いた回数を掛けたものため、実際は2～3割長くなります。　・抵抗値(Ω) は、電線断面と電線長から簡易的に求めたものです。参考程度にお使いください。　下部は、鉄芯の特性を元にした値を示しています。　「計算回」は、1回を元に20回までの回数を示します。　「周波数」は、1回を元に、Step 周波数を加えた値です。　「磁束密度 (T) 」と「鉄損(W/kg) 」は、1回を元に周波数を上げた時の鉄芯の磁束密度を示します。　実際に変圧器を制作する場合の注意として、鉄損の値を 0.7W 以下としてください。表中では、計算回 10 以上がこれに該当します。鉄損 w(W) は、負荷電流が流れなくても交流磁束により鉄芯が消費する電力で、0.7W は最終到達温度が100℃程となります。鉄芯が過熱すると放出が困難のため、一般的に 0.7W 以下に抑えることで焼損などに至らないようにします。もちろん強制空冷ができる場合はこの値を高く設定しても構いません。このあたりは経験値が左右するため、各自自由に制作し試験を行い結果を得てください。このような試験と結果が自分の技術力となります。　完成させるには、パラメータを変更し条件を何度も変えて計算してください。実際この基本計算値を何度も行い、メーカが求める内容に収束させていくのです。以上簡単ですが、「MNeL 変圧器計算アプリ」の説明を簡単にさせていただきました。現状追加する必要性はないと思っていますが、気が付いた内容などがあれば教えてください。変圧器はインバータやコンバータとセットであるため、この計算をせずに制作できません。MNeL では、これらノウハウを子供たちに学んでいただきたいと考えています。もちろんアプリ開発から、当然コンピュータの構造や回路も含めてです。これを実現するため、古民家をリホームしているのです。当然無料ですよ。1.7. 実際の変圧器計算の条件　ここでは、実際の変圧器設計をします。1.7.1. 鉄芯を新日鉄の 27ZH110 の場合　日本カットコアトランスに新日鐵の方向性鋼板 27ZH110 を用いた場合の計算をします。MNeL方式の変圧器はこちらを参照してください。コイル電線は、MLFC 2sq の電線を巻き、鉄芯の損失上限は 0.7W とします。計算シートの入力部位は、一次電圧、二次電圧、周波数、周波数ステップ、鉄芯断面X(mm)、鉄芯断面Y(mm)、使用する磁束密度 B(T)です。鉄損係数 C は、使用する鉄芯の特性 W(W)、周波数 f(Hz)から計算した値とし、この時の磁束密度 B を入力します。製作する変圧器は、入力電圧 30V とします。① CS-10 (鉄芯断面X : 11mm , Y : 20mm、巻数 9t)一次電圧30V、二次電圧0V、周波数10000(10kHz)、周波数ステップ1000(1kHz)、鉄芯断面X(mm)11、鉄芯断面Y(mm)20、使用する磁束密度 B 0.15(T)とする。鉄損 W(W) 1.2、周波数 f(Hz) 50、磁束密度 B 1.8(T) とします。・磁束密度 B 0.15 の場合、1次コイル巻数 20.46t で不成立(9tを超過)　10kHz で鉄損 1.667W で不成立(0.7W を超過)・使用する磁束密度 B 0.2 とした場合、巻数 15.35t で不成立(9tを超過)・使用する磁束密度 B 0.25 とした場合、巻数 12.25t で不成立(9tを超過)・使用する磁束密度 B 0.3 とした場合、巻数 10.23t で不成立(9tを超過)・使用する磁束密度 B 0.35 とした場合、巻数 9.77t で不成立(9tを超過)・鉄損 10kHz 、9.074W で不成立(0.7W を超過)・鉄損 20kHz 、4.537W で不成立(0.7W を超過)・鉄損 30kHz 、3.237W で不成立(0.7W を超過)結果、CS-10 9tでは、20kHz 以下で変圧器として成立しないことが確認できます。② CS-20 (鉄芯断面X : 11mm , Y : 30mm、2sq電線 18t)一次電圧30V、二次電圧0V、周波数10000(10kHz)、周波数ステップ1000(1kHz)、鉄芯断面X(mm)11、鉄芯断面Y(mm)30、使用する磁束密度 B を 0.15(T)とする。鉄損 W(W) 1.2、周波数 f(Hz) 50、磁束密度 B 1.8(T) とします。・磁束密度 B 0.15(T) の場合、1次コイル巻数 13.46t で成立(18tを超過)・鉄損 10kHz ,1.667W で不成立(0.7W を超過)・鉄損 20kHz ,0.833W で不成立(0.7W を超過)・鉄損 24kHz ,0.694W で不成立(周波数が 20kHz を超過)　周波数を20kHz 以下で成立するか、磁束密度 B を 0.12T としてみます。・巻数 17.05t で成立(18T以下)・鉄損 10kHz ,1.067W で不成立(0.7W を超過)・鉄損 16kHz ,0.667W で成立(CS-20 の場合、18t 、周波数 16kHz で成立)ここでやっと成立値が求められました。CS-20を用いた場合、入力電圧 30V 9t の変圧器の場合、最低周波数が 16kHz となります。CS-20 の質量は 0.383kg なので、鉄で消費する鉄損(W)は、W(W) = 0.667 × 0.383 = 0.256(W) が何も負荷を接続していない場合でも消費する電力量となります。③ CS-32 (鉄芯断面X : 13mm , Y : 30mm、2sq電線 25t)一次電圧30V、二次電圧0V、周波数10000(10kHz)、周波数ステップ1000(1kHz)、鉄芯断面X(mm)13、鉄芯断面Y(mm)30、使用する磁束密度 B を 0.15(T)とする。鉄損 W(W) 1.2、周波数 f(Hz) 50、磁束密度 B 1.8(T) とします。・磁束密度 B 0.15(T) とした場合、巻数 11.54t で成立(25T以下)・鉄損 24kHz ,0.694W で不成立(20kHz を超過)・鉄損 5kHz ,0.833W で不成立(0.7W を超過)・鉄損 6kHz ,0.694W で成立、23.09t で成立(25t以下)④ CS-50 (鉄芯断面X : 16mm , Y : 25mm、2sq電線 48t)一次電圧30V、二次電圧0V、周波数10000(10kHz)、周波数ステップ1000(1kHz)、鉄芯断面X(mm)16、鉄芯断面Y(mm)25、使用する磁束密度 B、0.15(T)とする。鉄損 W(W) 1.2、周波数 f(Hz) 50、磁束密度 B 1.8(T) とします。・使用する磁束密度 B 0.15(T) の場合、巻数 11.25t で成立(48T以下)・損失 0.694W は 24kHz で不成立 (20kHzを超過)・使用する磁束密度 B 0.1(T) とした場合、巻数 16.88t で成立(48T以下)・損失 0.673W は 11kHz で成立(16tの場合、2回路分を巻くことが可能)・使用する磁束密度 B 0.071(T) とした場合、巻数 24.12t で成立(48T以下)・損失 0.673W は 11kHz で成立・使用する磁束密度 B 0.15(T) とした場合、巻数 22.15t で成立(48T以下)・損失 0.697W は 6kHz で成立(23tの場合、2回路分を巻くことが可能)・結果CS-20 : 磁束密度 B , 0.12(T) 巻数 18t , 鉄損 16kHz ,0.667WCS-32 : 磁束密度 B 0.15(T) 巻数 12t , 鉄損 6kHz ,0.694WCS-50 : 磁束密度 B 0.1 (T), 巻数 17t , 鉄損 6kHz ,0.673W (16tにすれば、2回路分を巻くことが可能) 磁束密度 B 0.071(T) , 巻数 25t ,鉄損 11kHz ,0.673W 磁束密度 B 0.15(T) , 巻数 23t , 鉄損 6kHz ,0.697W (23tの場合、2回路巻きが可能)1.7.2. 鉄芯を新日鉄の 27ZH110 の場合　　日本カットコアトランスに、ファインメットを鉄芯として使用した場合の計算をします。コイル電線は、MLFC 2sq の電線を巻き、鉄芯の損失上限は 0.7W とします。 1.8. 特性の良い変圧器(結合度 K 値が高い)について　これまで一度も触れていませんが、変圧器の一次コイルと二次コイルはできる限り高密度で巻いた方がエネルギーの伝送効率が良く、また巻き線数が少ない方鉄芯が太い方が K値は 1 に近くなります。この値は変圧器結合度 K で表現され、K値は一次コイルの磁力を 100% として二次コイルに発生した電力が同じ 100% のとき、結合度K を 1 と表現し値は割合です。通常の変圧器は 0.90～0.95 程度。高周波整合変圧器では 0.99 程度で、これらは鉄芯の損失など様々な要因により左右されます。興味のある方は自分で調べてください。ここでは、周波数を高め一次コイルと二次コイルを蜜巻きとして結合度を高めていますが、変圧器としてはこれ以上高い状態にはできない形状であるため、ここで説明している形状で作る限り計算しても意味はないものと考えています。企業においては客先に結合度を提出しなければならない関係上、自社が使っている計算式を用いて値を求めれば良いでしょう。結構面倒な計算でもあります。1.8.2. 鉄芯形状と電力の関係　電力に対して最低必要な鉄芯の太さや形状があり、電力は鉄芯が少し大きくなるだけで扱える電力が形状以上に大きくなります。つきまして鉄芯が小さいと感じたら、少し大きな鉄芯を用意するのは賢い判断です。これまで計算した結果 CS-10 では不足しているため、CS-20 や CS-30 を用いて解決する方法が良いという感じです。実際小さい鉄芯なので、いくら電線を太くしても伝送できる電力は限りがあります。このように「鉄芯の少しの余裕が大きな余裕」となりこれが良い変圧器を作るコツです。鉄芯は決して高いものではないので、余裕があるものを使いましょう。1.9. フェライトの磁束暴れと扱える周波数について　フェライトは、磁束密度が低い替わりに鉄損も小さく、高い周波数においては大電力を扱うことができます。実際多くの会社がこの鉄芯を用いて電源を構成しています。フェライトの問題は二つあり、磁束密度が低いことと、磁束の偏向速度が速いためスイッチング速度に応じた出力がコイルに発生することです。ここに書く内容には指標がないためカタログなどに値としては出てきませんが、変圧器とした場合に扱える周波数帯域として記述され、コンベンショナルトランスの場合「トロイダルコイル活用百科」において共振する周波数が最大周波数とな理、そこまでの周波数ノイズが発生することとなります。コンベンショナルトランスが成立するには、この共振周波数より低い値で使用することとなります。共振周波数とは、鉄芯の磁気が S局から N極に変化する速度と、空芯コイルが持つ空間磁束の共振する値が加わったものです。よって鉄芯が細くコイルの磁束を十分に吸収できない場合、共振点は空芯コイルと鉄芯による二つが影響していることとなります。変圧器として使用する周波数より高い周波数は、コイルが磁束を吸収できないことから、これ以上の周波数領域では変圧器として使用できないこととなります。よって変圧器としては低い周波数領域で使うこととなり、もし高い周波雨で高い磁束密度にしてしまうと損失が非常に大きくなってしまい焼損します。さてここまでの周波数で使うことはないので結果だけを書きますが、鉄を基材とした鉄芯の磁束偏向速度は遅く、このことから高周波ノイズは鉄を元とした鉄芯を用いると出力されません。また高周波ノイズは鉄芯で熱に変わりサージ電圧も吸収されます。写真は、スイッチング周波数を下げた時の変圧器の出力波形です。 + - に急激に上下している部分が Power MOS FET のスイッチングした時の波形ですが、斜めに立ち上がっていることが分かります。Power MOS FET は急激に ON-OFF をしているのですが、ドレインに接続されている変圧器の部分は応じた電圧変化にならず、電圧の上昇下降は緩やかとなります。これは、使用している鉄芯の磁束偏向速度によって制限されているわけです。もし鉄芯にフェライトを用いるとこの上昇下降は急峻となり、ラインは見えなくなります。その分高い周波数成分が出力に現れることとなり、ノイズに対処しなければなりません。ところが鉄を基材とした場合、鉄芯がそれら高周波を抑えるのです。この写真は鉄芯の磁束が偏向する速度と一致した場合の出力波形で、sin波に近いことがわかります。よって出力ノイズを消すためには、ある程度の周波数だけをターゲットに消すことで、簡単に低ノイズかつ高効率なスイッチングコンバータを作ることができることがわかると思います。2. 電気技術(トロイダルコア活用百科を補間)　私がどのようにして電気の技術を手にしたのかについて書きます。　会社は1000人規模のインフラに関する製造業。変圧器は電気機器の基本のキで、技術は大学を出た時点で持ってました。ただし高周波(MHz帯域)変圧器は知らないがコンベンショナルトランスについて多くの知見があるのは、独学で勉強し実際に作りしデータを集めたからです。学生時代はコイルを自作し鉄芯で特性が変化する様が楽しかったですよ。　CQ 出版の「トロイダルコア活用百科」は一読するべき書物で、高周波トランスを作ることをベースとしてます。フェライトの B(T) は小さく高周波数トランスはすぐに作れますが、周波数が低いトランスとしてはフェライトの B(T) はあまりにも低く鉄芯が大型化するため作り難いのです。しかしそもそも鉄芯を入手することが大変で、普通に販売されていません。　このブログでトロイダルコア活用百科に書かれていない技術を補間します。ここでは周波数が低くても大電力を伝送できる小型変圧器の技術します。私たちが作ろうとしている電源装置は高周波ではなく、比較的低い周波数でありながら大きな電力を伝送できる変圧器です。　なぜ高周波ではないのかについて説明すると、　1, 高周波装置を実現するには半導体が高価　2, 高周波は考察しなければならない要素が多い　3, 高周波を伝送する変圧器は高いノイズ抑制技術が求められる　4, 20kHz を超える装置を作る場合、資格が必要となります。　装置の損失を低く抑え同時にノイズを抑制、どこで折り合いをつけるかは重要で、使用する変圧器の特性は素材で大きく変化し、整合変圧器は効率上理にかなっています。だからコンベンショナルトランスを作るためのノウハウをここに公開　下の図に、変圧器の巻線公式を示します。この公式で殆どの計算は可能です。考え方は非常に単純で、鉄芯にコイルを何回巻くのか ?パラメータの Nt がコイルの巻き数で、ここを決めるとあとは自動的に求めます。未知数なのは、Bm (磁束密度 T テスラ)、Ae (鉄芯断面積 m2) です。　Bm (磁束密度 T テスラ) が高い値となればコイルの巻き数が少なくなり、フェライトに対して鉄は 6倍ほど大きな値となります。アモルファス系の場合でも 5倍程度大きくなります。使用できる磁束密度はカタログに記述されていますので、参照してください。注意として、絶対にこの値を超えてはならないことと、鉄損は 1.8W/kg を下回ることとし、できれば 1W / kg 程度にすることが望ましいのです。　Ae (鉄芯断面積 m2) が大きくなれば、その分コイルの巻き数は少なくなります。む鉄芯形状はこちらで決定するため自由度は高くなります。ただし巻線公式は m2 であるため mm2 に変換して計算する必要があります。鉄芯断面積は積厚で変更可能で、自由にカットして適当な値にできます。方向性電磁鋼板は磁束方向があるので、組み付けるとき注意が必要です。カットコアの場合自由度は少なく、販売されている形状で決定されます。フェライトの場合形状は固定されているため、販売されている鉄芯を適当に選択することで決定され、実際 B(T) が小さいので形状が大型化し、大型フェライトはファインメットより高価なためフェライトを導入する利点は少ないのです。 mm2 に変換した式を下図に示します。一次巻線の Nt が決定されれば、二次コイルの巻線はその比例式となります。ただし、周波数 40Hz を下回るとこの公式から外れ、E(V) が受けられなくなるので注意しなければなりません。また商用周波数以下で運用することは殆どなく、この式にはこのような欠点が存在するという認識程度で良い(なぜこの式が使えなくなるのかは知りません)のです。　・f (Hz)　周波数は、製作するコンバータで決定されます。私の場合 10kHz 以下が多く、大抵の半導体素子が低価格で入手可です。50kHz を超過すると、通常の整流ダイオードなどが使えなくなるので注意が必要となります。要するに周波数が低いと磁束密度が超過し、周波数が高いと、高速に対応した素子類が必要となるのです。変圧器の巻線公式内容の簡単まとめ　・鉄芯の磁束密度 Bm (T) が高いとコイルの巻き数が減る　・周波数 f (Hz) が高いとコイルの巻き数が減る　・鉄芯断面積 m2 が大きいと、コイルの巻き数が減る　・入力電圧 E (V ) が高いと、コイルの巻き数が増えるとなり、コンバータを作る際自分がどの程度の周波数を用いた装置にするかを最初に決める必要がある。これらパラメータを決定すれば、変圧器としての形状は自ずと決定されていきます。結合度について(未完)　結合度を高める手法について説明します。変圧器屋に製作を頼む場合　変圧器屋に製作を頼む場合、次のようにすれば良いです。・一次電圧は実行値　私の場合太陽光パネルが 30V であるためこの電圧となります　(電圧変動した場合の余裕分)(実際の運用は最大 20V となるがそれでも可)・一次巻線のみを巻く・一次巻線は中性点を設ける。　または二つのコイルを共巻きにし、両端を接続し中性点とすることで、高性能な変圧器を作ることができます。これを共巻(ツイスト巻き)と呼びます。・一次電流値、入力が 30A の場合、コイルに流れる電流は 15A　試験器では MLFC 1.25 を 3本パラレルで使用するので、合計 6本が共巻となり 60A 程まで使用可能です(試験器は強制空冷とし100A 程許容)。・周波数は製作するコンバータで決定するのでその内容　最初に変圧器と相談して決定します。・出力電流値は二次コイルがないので、ありません。・温度種別は B種(H種でも良い)・変圧器は端子台接続(できれば 3P ではなく 6P とすると配線時に楽)・鉄芯の損失は、周波数において 1W 以下(実際は 0.2W 程度)・鉄芯断面積はできる限り太く(カットコアの形状で決定)以上・MNeLコンバータ回路図掲載します。10. 用語説明　※1 磁束密度 Bm　　業界では B と呼び、磁束密度その物の値で単位はテスラ ( T ) です。この値は鉄芯の磁束 ( 電場 ) であるクーロン力の捩れ限界を示した値です。変圧器業界では「磁束密度 B」や、単に「B」と呼び、高いか低いかで判断します。例えば方向性電磁鋼板では 1.8T 程度まで使えますが、この電磁鋼板にとって 1T 程度です。逆にフェライトの様に 0.4T 程しか使用できない鉄芯もあります。単なる高低は使用する鉄材により差があり、磁束密度 B の単位 T (テスラ) を用いて簡単に変圧器の巻線公式に乗せることができます ( T テスラはSI単位系で磁力の強さを表す。単位はウェーバ毎平方メートル(Wb/m2)。CGI での 10000G (ガウス)が 1T)。鉄材の種類は多いものの、どれを用いても変圧器を作れます。　方向性鋼板とは鉄の磁束の目を揃え、一定方向において高い磁束を通すことができる鉄芯です。よって方向を誤ると、逆に磁束は低くなります。無方向性鋼板は鉄の磁束の目を揃えていない普通の鋼板です。アモルファスやファンメットも同様に磁束を扱う電磁鋼板で損失を少なくするために作られた鋼材ですが、損失が低い分磁束密度が純鉄より低いことに注意してください。ですが鉄そんは純鉄の鉄芯より大幅に少なくなります。　フェライトは鉄に酸素を結合させた錆鉄を用いたもので、高い磁束は扱えませんが純鉄に比べ損失が少ないことと、偏磁の応答速度が速く高周波で使用されます。磁束密度 B(T) が低いため周波雨うの低い変圧器は大型化し、コイルの結合度が低くなるので優位性はありません。特に高周波での使用においてのも能力を発揮する鉄芯なのです。※2 日本カットコアトランス株式会社　埼玉県にある会社です(〒350-0206 埼玉県坂戸市中小坂954)。カットコアを得意とした会社で、個人発注などの変圧器を製作してくれます。サイトにある鉄芯は標準品で、個人でも扱い易いと思います。※3 値とは電気の世界でパラメータ　回路や様々な素材の変数のことです。コンピュータではゲームの点数や生命力などの値であるステータスと同意ですが、電気回路数では値をパラメータと言います。例えば磁束密度 B(T) は高いか低いかで判断するがこの境は曖昧で、例えば方向性電磁鋼板では 1.8T 程度まで使うがこれにとって 1T は低いと言える。逆にフェライトの様に 0.3T 程度しか使用できない場合の 0.2T でも高いと判断される。この様に単純に高いか低いかは使用する鉄材によって様々ですが、この値のことをパラメータと呼び、様々な式に代入されて結果を出します。※4 透磁率 μ　透磁率の概念は、真空の透磁率 μ0 を 1 として、何倍の磁力(クーロン力)を吸い込むことができるかを数字としたものです。　μ0 : 真空中の透磁率(吸収する)値を示し、値を (H/m)　μ : 鉄などの透磁率は倍率で表し、真空中の透磁率の倍率で表現する　μr = 　: (倍率)常磁性体は 1 より大きくなり、反磁性体は 1 より小さくなります。鉄は5000～10万程度までとなり、値は処理方法により変化します。同じ鉄素材でも酸化鉄であるフェライトは 10～1000程度と小さくなります。よって小型で大きなインダクタンスを得るには、透磁率の高い磁性体を使うこととなります。変圧器は鉄芯のコイルで発生した磁束の殆どは鉄芯を通り、鉄の透磁率が5000、コイルが発生する磁束数が 5001 であるとすれば、5000本は鉄芯を通り1本は空間を通ります。この場合、減ってしまう磁束エネルギー量は 1/5000 程度であることを示します。※30. ・電気とは『言葉にならない言語』1.　電気とは英語やフランス語と同じひとつの言語　例えば水は H2O 、H2 と O はお互いが(+)と(-)で重なり周囲に電場を発していない 0 に近い値に落ち着きます。実際は H2 と O が発する電場は完全に 0 ではなく、打ち消しきれない弱い電場が発生します。これが物質が物資たらしめる特性そのものであり、集合した分子数だけ積分され空間か偏りです。よって見えている物質は広い空間に弱い偏りを発生させ、物理学上電場と異なると考えられます。しかし電気の世界では『弱い電場そのもの』で、空間に発生しているのは電荷の偏りそのものです。　電子は非常に小さな点に大きな偏りを発生させる。余りにも強いため同空間に電子同士は反発し存在できません。どれ程の力かと言えば、1メートル離れた二つの点に、片方に+1クーロン、片側に+1クーロンとすると(1クーロンとは 1A の電流を1秒間流した時の電荷量)この時空間に発生する反発力は100万トンとなります。この力を封じ一点に固定することは不可能で、逆に言えば電子を引き付けるためには H2O ではなく更に強い電場でなければならないこととなるのです。結果、分子は広い空間に弱い偏りを作りだし、電子は狭い空間に強い偏りを発生させます。この偏りを電場と言いどちらも力と距離の関係には違いはありません。　一般的に弱く広い空間の偏りを重力、狭い空間の強い偏りを電場と呼び区別します。しかし重力である弱い空間の偏りは単に空間が広く偏りが弱い電場で、事実電場と同じ計算式に乗るのです。結論、　・重力は広い空間の弱い電場。　・電場は狭い空間の強い電場。電子が起こす偏った空間はとても特殊。2.電子と空間とは　電場と空間について説明します。・電子1個の電荷量は 1.602 × 10-19 クーロンです。これを基本単位とし -1 として扱います。この力はあまりにも強大で、クーロン力とは空間を偏らせる力です。『空間』とは、　空間そのものが物質であり『ディラック方程式』では空間の電界は (+) でも (-) でもない 0 の状態とのことを指し電子や物資がなければ空間は完全な 0 エネルギーの状態とのことで、これを空間と言います。実際には電子が場所に永遠に落ち続けず居座ることができるのは空間自体が(-)に偏っている状態にあると説明され、これについては後の可能性で説明します。　0 エネルギーとは何もない訳ではありません空間とは『(+)成分と(-)部分が完全に融合し 0 となった状態』を言い、これまで説明してきた電場とは、0 の均衡状態が破られ 0 ではなくなった状態です。・深堀り空間は、電子や分子のクーロン力の状態を打ち消す様に動きます。　・電子は (-1)なので、空間は電子の周囲に『(+)成分が +１の分だけ』集まります。　　同時に『(-)成分は-1の分だけ周囲に飛ばされる』こととなります。　・光は空間の振動で、(+)が前に出れば(-)は後ろに下がるのです。　　空間の振動は光でエネルギーそのものです。・内容を整理すると、　『電子(-)の影響により、空間はそれを打ち消すめために (+) に偏る』　『陽子(+)の影響により、空間はそれを打ち消すめために (-) に偏る』　『空間は完全に 0 である状態だが、これまで空間が物質であることを理解できなかった』空間が物質であると理解されたのは70年前の『ディラック方程式』の出現に因ります。3.物質が発生する空間の偏りと電子が発生する電荷の偏り　電子と分子の空間に作用する違いです。『電子は、空間の極小さな部分に大きな偏りを作り出す(図中 e)』『分子の偏りは小さいが、分子同士が大量に重なることで広い空間に弱い偏りを作り出す。』分子の弱い偏りは、いくら重なっても空間の偏りは飽和しません。一方電子は(-)なので、極狭い空間は電界 (+) 成分で飽和し(-)成分は電子の外側にはじき出されるのです。・何が言いたいの?　重力(弱い電界)が空間を飽和されることは難しい。結果重力は、全ての物質(空間)を吸引できません。何故なら、自分と同じ電荷を持つ空間は外に弾かれ、自分と反対の電荷を持つ空間は寄り付くからです。よって、重力での宇宙創生(ビックバン)は存在しないためです。・空間とは　『光が通ることができる空間』として、(+)成分と(-)成分が合わさっている状態と、『光が通らない空間』として、(+)成分だけで飽和、又は(-)成分だけで飽和している状態とがあり、また飽和している領域を『時空の地平面』と呼びブラックホールの周囲がそうです。ブラックホールの周囲は(-)成分が集中していると考えられ、ブラックホール自体は(+)成分が寄り添っていると考えられるのです。・電子を光で見れない理由　電子の周囲に『時空の地平面』が存在し、一定以下の狭い領域は空間が飽和していると考えられる。極狭い領域に(+)成分が集中して時空の地平面が作り出されるている。この時空の地平面の中は光は通れません。結果 1メートルの空間に100万トンの力となるほど強力です(電子はこの力を持っている)。一方物質が集まった重力では、この力と同等にはならないかもしれません(ブラックホールは電子より弱い)。4.電荷(電場)とは、空間に流れる電流　電線の周囲の空間に電流が流れます。クーロン力は空間の電場を作り出し、空間の(+)成分と(-)成分を移動(移動 = 電流)させます。これは空間を流れる電流そのもので、見れば理解が早いのです。右の写真は、高圧線下に蛍光灯を置いただけで、蛍光灯は高圧線が発する電荷により空間に電流が流れ発光します。よってこれは空間に電流が流れている証明写真です。これから、電場とは空間に電流が流れる状態で、電場とは空間に電流が流れる状態で、電線が (+) となれば、電線周囲に (-) 成分が集まり、(+)成分が反発することがわかる。電線が (-) となれば、電線周囲に (+) 成分が集まり、 (-) 成分が反発します。この様は、空間に電流が流れること同じで、結果空間は電線の電場を打ち消す方向に移動していることが分かるのです。まとめ　・クーロン力とは空間に電流を流し、その結果空間が偏る。　・空間自体が大きな力を持っている物資そのものであることとなる。　・偏りを起すためには、空間に電流を流すことで偏ることとなる。右図は、中心の電線が (-) になった場合の、空間が移動した様子を示すこととなります。5.電子の電荷と電線の電荷・電線周囲に発生する磁場(空間の回転)？　物質の周囲には必ず電場が発生。この電場が空間に物質が存在する唯一の証明です。例えば、電子の周囲はごく狭い空間に大きな電場が発生し、電場とは空間がその物質が持つクーロン力を打ち消す方向として動いた結果です。電子の周囲は(+)成分が電子に近づき、(-)成分は周囲に弾かれます。この偏りを電場と言い、この場所に電子が存在します。・もう少し説明すれば　　電子に取りついている(+)成分は電子から離れず常にへばりついています。空間の(-)成分は、電子から弾かれ、もし電子が空間を移動すると同時に空間を押し開けて移動し、これが物質の加速 Gで質量です。・電線に流れる電子の動きと空間の偏り　電線に流れる電流は電子の動きで、電子に対し原子の陽子数(+)成分が打ち消し余った分が周囲の空間を偏らせます。自由電子は外殻であることから、陽子の影響と空間の両方を掴んでいて、電子が移動すると空間の偏りも一緒に移動し、この内容をこの空間の電場の移動で磁力と言います。陽子はもう少し形状が大きくクーロン力も電子より少し大きいと考えられ、電子と陽子の電荷が同じではないためお互いが近寄っても完全にバランスされず余った力が周囲に発生します。これが物質を物質たらしめている偏りと質量です。まとめ、　陽子は電子の反対である(+)成分を持つが、完全に電子と同じではない。　電子と陽子は打ち消しあわないこととなる。これが H2O の電場である。6.磁力線って結局、教科書の間違いを修正するとこうなる　電場の回転(磁力)磁石が発する電場について説明します。前のページで電線周囲に発生する電場について書いたが、これを元に電線周囲に発生する磁力について考察します。空間の回転、これが磁力です。　図1同じ極は反発、異なる極は吸引。これは誰でも知っています。磁石とは電場の回転だが、教科書での『S極から入りN極に入る回転』ではありません。図1に教科書の間違っている磁力線を示します。本当の磁力線は、　図2同じ極を自分の方に向けトンボの目を回す方向に回転します。これが磁力の実際の線であり空間の回転で、そのイメージを図2に示します。S極とN極を合わせた場合、磁石側から見ると、空間の+成分の回転と-成分の回転が同じとなります。　図3結果吸引となり、この内容を図3に示します。・同じ極同士の場合、磁石側からみると、空間の+成分の回転と-成分の回転が逆となります。磁石の周囲は極を中心にネジの様な空間の回転が発生し、ネジの様に逆回転が発生し反発し、この内容を図4に示します。これが『ディラック方程式』のモデルです。様は、物質は周囲からとてつもない圧力で押さえつけられています。7.電荷によって空間は伸縮する　空間は伸縮回転する。もし『空間自体が無であれば』磁石は吸引も反発もしないこととなります。頭の柔らかい人は空間の様子(形)を理解し、実は空間自体に強大な力が詰め込まれていることを理解できます(ディラック方程式に10の40乗が値として出現するが、これが宇宙の空間圧力と考えられます)。空間の圧力とは、水圧と同じ様に宇宙全体の質量がのしかかる状態と考えられます。電場とは実は空間自体が物質であるため質量の圧力で、この空間物質の移動による偏りと言えそうです。・電気を理解すると　水の中の生物は圧力を理解できないが、空間の力は水の中に存在していると考えると理解は早いです。空間の強大な力を意識できると電場であることに気づき、この強大な力が何故発生しているかはよくわかっていませんが、気づいている物理学者は『空間はまるでブラックホールの中に居るようだ』と表現するほど大きいのです。また、原子核と電子の距離は周囲からの強力な力で押した結果の距離であると考えると何もかもスムーズに理解できます。・結局空間とはなに？　ここで空間についての状態を説明します。空間とは、これまで書いている様に(+)成分と(-)成分が完全に混ざり合い 0 の状態にある様であり宇宙全体がお互いの質量で押し付けている状態であるといえます。・(+)成分と(-)成分とは何か？　空間の(+)成分と(-)成分とは、物質が対消滅を起こした成れの果てであり、対消滅とはなにかについて知らなければ空間が物質であることが理解できないのでこれについて説明します。・対消滅とは、　正物質と反物質が出会い、空間(0)のエネルギーに落ちた状態、または物質が光に転移したものですす。・対消滅について　物資とは大きく6つあり、電子(-) ⇔ 陽電子(+) 、陽子(+) ⇔ 反陽子(-) 、中性子　⇔ 反中性子　であり、互いに対となります。これ以外にもあるが面倒なので扱いません。対消滅とは、お互いの反物質同士が空間で出会うと、合体しこの世界から蒸発し消滅してしまう現象です。上記で書くと、　・電子(-)と陽電子(+)は対消滅し、光に変換される。　・陽子(+)と反陽子(-)は対消滅し、光に変換される。　・中性子(+0) と反中性子(-0) は対消滅し、光に変換される。対消滅時は物質が光(エネルギー)に変換され、空間に転移し蒸発します。もしこれが本当だとすれば、宇宙は『物資と反物質が同数』となり現在とは異なる形状な筈です。要するに、宇宙の構造は『物質と反物質の数が同数ではない』ことと理解できます。　1、では、電子の反対である陽電子と、陽子の反対である反陽子はどこに行ってしまった？　　　何故なら宇宙には反物質がほとんど存在しません。　2、重力がいくら巨大となっても物質はその力下では物質のままなのは何故？　　電子も陽子も重力より大きな力に支配され、重力では対消滅現象にはならなっていないからです。　3、重力がどれだけ大きくなっても空間は飲み込まれず、地平面ができるだけです。　　ブラックホールや宇宙創成の重力では、空間の(+)と(-)を同時に集められません。よってディラックの公式より、ビックバンはないこととなります。根拠として、対消滅の反対である対生成 (空間 → 物質) が可能で対生成が行え、空間が物質であることは確定しているからです。8.電気の可能性と宇宙　電界すなわち電場を応用(電気の可能性)について説明します。『重力は電場モデルで計算できることを意味』　し　『万有引力』　は電気の世界において間違いであると考えられます。磁力は空間が媒体となり反発。重力も電界も電場である以上反発力は存在するからです。・空間が (-)成分となる仮説(ポールディラックも同じことを言っている)これまで空間は (0) であると説明したが、実は (0) ではなく (ｰ) に偏っています(理由は分かっていない)。1、もしブラックホールが反物質(反陽子の塊) (-) であるとすれば、周囲の空間には (+)成分が集中し (-) 成分は弾き飛ばされ、結果空間の電場は(-)成分が多くなるのです。2、もしブラックホールが反物質で(陽電子) (+)の塊とすると、周囲の空間には (-) 成分が集中し (+) 成分が弾き飛ばされます。ところが、陽電子の電場による反発力はあまりにも大きく、電子を引き付け対消滅を起こし蒸発(ブラックホールの蒸発)。結果宇宙は電子と陽電子の数は同じと考えられ、ブラックホールが陽電子を持っている分、空間物質は(-)成分が多くなります。これも空間が(-)成分が多い事と一致し、物質を引き付ける力としては陽電子なので小さな領域に巨大な引力を発生すると考えられるのです。1,2,どちらにしても空間は偏るので、宇宙解としての釣り合いは取れます。現在物質として正物質が多い理由は、宇宙根としての偏りが説明できないことで、ブラックホールが反物質であるとすれば、なぜ物質は正物質が多と言う理由もシンプルに説明ができ、また巨大な吸引力も説明ができることとなります。・空間が 0 でなく(-)に偏っているなら電気は未来を変える　電場が推進力を生むには、二つの電極を用意しそれぞれ(+)と(-)を印加します。すると周囲から力を与えることなく(+)側に推進力を得ます。この力のことを『ビーフェルド・ブラウン効果』と言い、よって電極で推進力を得られることは既に知られています。これは空間が(-)に偏っている証明となり、結果反重力は存在でもあります。・電気力学の結果　電極は空間自体を捩じ曲げ推進力を得ます。この電場による推進力は軽量コンパクトです。安定性の高い乗り物となる可能性を秘め、未来はこの力で飛ぶかまたは走るものにスイッチしていると考えられます。これが電気が進むべき正しい未来と考えられるのです。

2024年09月06日

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プログラムは魔法の言葉

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ

2024年08月31日

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7月の夏休みを使って水を確保してきた件

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードgoogleホームページ

2024年07月29日

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農家の方々が働いてくれたおかげで暮らせている現代の脆弱性を解決する魔法

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ

2024年07月08日

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正式 MNeLコンバータの解説書(保存版)

・正式 MNeLコンバータの解説書(保存版)太陽光パネルを用いたバッテリ充電用DC/DCコンバータの開発　[MNeL(南長野電子研究室)]2024/6/21(初版)(2024/6/22:1改変、コンバータ写真追加、誤字修正)(2024/6/24:2 改変、写真追加)(2024/6/28:3 改変、図 MNeL方式の欠点まで追加、説明文追記)(2024/6/29 改変、Power MOS FET を高速でスイッチングする手法、説明文追記)(2024/7/1 遮断機とバッテリの項目を追加)(2024/7/5 変圧器と出力回路の図追加、同時に説明文追記、・自分と技術についてを追記)(2024/7/8 Power MOS FET ドライブ回路を追記)(2024/7/30 基板部全体回路をアップ。同時に簡単な説明記事を追記)(2024/8/16 トロイダルコア活用百科に対する変圧器の補完内容を追記)(2024/8/18 結合度の項目追加。その他誤字脱字修正)(2024/8/24 太陽光パネルの出力電力と変換の図を追加)(2024/8/25 変圧器会社に変圧器製作を頼む場合を追加)(2024/8/30 全体の文書を見直し添削) (2024/9/8 変圧器の部分を変圧器技術詳細発表に移動)(2025/3/18 ページをマスク)(2025/3/20 ページを戻すと同時に、全体をリニューアルし冒頭に検討結果を追記)(2025/3/30 特許取得に向けて、一時的内容をマスク)(2025/5/9 当ページのマスクを解除し、再度公開) 公開理由は下に示す。(2025/10/8 MNeLコンバータ回路図掲載する)特許について調査した結果、当ページを公開する。サイトに入力されているタイムスタンプと回路そしてその特性をきちんと説明している関係上、他人が当内容の特許を取得しても、当方がそれより以前に正式公開したことを確認できることと、当内容は誰でも自由使用可能であることを証明できること。これにより、他人が特許を取得することがあっても、その金銭的請求ができないことを元に承諾して使用していることとなるため。(2025/5/10 全体の文章を添削)・正式 MNeLコンバータの解説書(保存版)Googleホームページ

2024年06月21日

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雨トイを修理する予定が・・・

・目的　130年経過した古民家再生し、電力、水、燃料を購入せず装置開発や環境整備を行い文化的な生活が営める環境を構築中です。・自分　定年。知識と技術はこれまでの経験でつめ込み SDGs を超越する省エネルギー技術の情報を完全無償公開しました。　近隣の子供たちに、装置やプログラムを学べる場(寺子屋)を提供します。　名称を MNeL (南長野電子研究室) としました。今後ともよろしくお願いいたします。　古民家再生　(https://plaza.rakuten.co.jp/thm/255724/)　変圧器技術　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202409060000/)　Power MOS FET (https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503150000/)　コンバータ開発　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202406210000/)　農地開発と技術まとめ　(https://plaza.rakuten.co.jp/powercycle/diary/202503090000/)　変圧器アプリダウンロードGoogleホームページ

2024年04月29日

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ゴールデンウィーク前日、製作した MNeL コンバータを持ち込んだ

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2024年04月29日

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Sin波インバータの件

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2024年04月14日

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発注されたMNeLコンバータの中間報告

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2024年04月09日

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テクノ電子のインダクタを改変して使用する方法

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2024年04月05日

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日本カットコアトランス CS-10 のインダクタを考察する

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2024年03月29日

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日本カットコアトランス株式会社に正式発注と床暖房用のポンプの件

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2024年03月28日

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結局鉄芯は、日本カットコアトランスにお願いした件

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2024年03月27日

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電源システムの発注が入った件

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2024年03月24日

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電気はどうしても必要

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2024年03月16日

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もう一つの高速化回路

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2024年03月05日

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Power MOS FET を高速でドライブする方法

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2024年03月03日

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なぜ、これまでのコンバータは失敗続きだったのか?

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2024年03月02日

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MNeL方式の昇圧コンバータ回路の説明

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2024年02月11日

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MNeL コンバータ途中経過

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2024年02月03日

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