Posted in技術・工学・物理・数学 物質・化学

トランスは磁性体を使用する

トランスはコイルが組み合わさってできていると昨日言いましたが、実際のトランスでは、コイルは磁性体に巻き付けてあります。その理由は、磁性体があると同じ電流で磁束を大きくできるためです。その比例定数を透磁率と言います。 透磁率は物質によって大きく異なり、真空の値を１とした「比透磁率」はトランスで使われるものは1000以上あります。 50Hz,60Hzで使われるトランスにはSiを数％混ぜたFeからできている「電磁鋼板（でんじこうはん）」を積層したものが使われます。透磁率が大きい電磁鋼板の作り方にはノウハウがあり、数年前に国際的産業スパイ事件がありました。 なぜ薄い鉄板を積層して作るかというと、電磁誘…
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スイッチング電源は高い周波数の利用でトランスを小さくしている

トランスは、電流をコイルに流すことにより電気エネルギーを磁気エネルギーに変えて、それをまたコイルが受けて電気エネルギーに戻す、という仕組みで働きます。 電気エネルギーと磁気エネルギーは、時間的に変動すると相互に変換できます。ファラデーの電磁誘導の法則です。なぜ変動が必要なのか、というのは不思議ですが、我々の住む空間の性質（宇宙の法則）と考えるしかありません。 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%A9%E3%83%87%E3%83%BC%E3%81%AE%E9%9B%BB%E7%A3%81%E8%AA%98%E5%B0%8…
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世界の研究所　Ganz Engineering (ハンガリー)

いま特殊なスイッチング電源を作っています。どうすればよいかほぼわかりましたので、あとは完成させる時間をはやく捻出しないといけません。ちょっとした電力(~1kW)を高速に制御するので、部品が燃えたり破裂したり、試行錯誤があります。 スイッチング電源は機械式のものが自動車のイグニッション用に1910年に発明されています。 https://en.wikipedia.org/wiki/Delco_ignition_system 現在のACアダプターや携帯の充電器等に使われている形に近いものは1958年にIBMが発明したそうですが、その時は真空管で作ったそうです。 https://www.xppower…
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知的創造企業(7) ハイパーテキスト型組織

金曜日の「知識創造企業」は第６章です。グループリーダーの集団が研究開発を引っ張る middle-up-down management を実現する組織形態について説明しています。 組織形態としては、上下の階層でできている官僚型と小さいチームで一つの目標を短期間で達成するタスクフォース型が良く知られていますが、本章は一人が多重の所属を持つ「ハイパーテキスト型組織」を提案しています。 ハイパーテキストは、コンピュータ用語で、文章にタグとして多重の情報が埋め込まれているものです。ここでは通常は官僚型の指揮系統にあるが、必要な時は引き抜かれて小さいチームを作るという意味のようです。おそらく奇をてらってい…
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高速気流ではバリヤは作れない

ダイソンの羽根のない扇風機は、スリットから細い高速気流をだして周りの空気を巻き込みます。下記のサイトによると 1㎜の隙間からで55mph=25m/sの速度の気流を出しているそうです。25m/sは台風レベルですね。 https://www.pocket-lint.com/smart-home/news/dyson/98959-how-dysons-air-multiplier-works/ 気流のそばでは空気が気流に巻き込まれます。すなわち、圧力が下がっているのと同じです。 飛行機が飛ぶ原理とも関連しています。しばらく前に話題になりましたが、テストなら「ベルヌーイ、循環、クッタ」という言葉が書い…
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サイクロン式掃除機の方程式

今年は学科の世話役（担任のようなもの）なので、年度末になると突発的な用事がいろいろ入って夜中まで時間がとれません。「今日の英語」の解析が浅くなるのが残念です。 さて、dysonの掃除機はサイクロン式の代名詞ですが、サイクロン式の粉塵分離装置は1886年にMorseという人によって発明されています。下記がおそらく対応する特許です。 https://patents.google.com/patent/US979987A サイクロン集塵機の理屈はwikipediaに出ています。 https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclonic_separation これを見るとサイクロン…
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水の粘性は温度に依存し、10℃は40℃の2倍

高速気流を考える前に粘性について復習しましょう。粘性（粘度ともいう）単位はPa・sです。物体が流体中で動いたときに速度に比例した力が働きますが、その比例定数です。 https://d-engineer.com/fluid/nendo.html 日本ではポアズ(ポイズとも。人名　Jean Poiseuille[1797-1869] の前半分。記号P)という単位をみることが多いです。 1Pa・s=10Pです。0.01 P=1 cP（センチポアズ）もよく使います。20℃の水の粘性が1cPです。面白いのは、水の粘性が温度にかなり依存することです。 https://mterm-pro.com/visco…
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世界の研究所：Dyson Limited

今週の世界の研究所は、英国で始まった掃除機メーカーDyson Limited をとりあげます。研究所は英国、マレーシア、シンガポールにあります。同社は、1991年に設立された元ベンチャーですが、現在は世界的企業で2019年にシンガポールに本社を移転しました。いま私は流体力学のシミュレーションソフトと格闘していますが、職業柄すぐ教え方を考えてしまいます。おそらくサイクロン掃除機の気流の作り方や先端のノズルの形状、羽のない扇風機など、暗算だけでは定量的に説明できない仕組みがあり、シミュレーションを通して明らかにするのが学習者の意欲を生みそうに思います。 今週は創業者のJames Dysonの自伝(…
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知的創造企業(6) 現場も見るグループリーダー集団が知的創造の立役者

金曜日の「知識創造企業」、第4章はパナソニックを例にとった知の創造のスパイラルの実例です。パン焼き器→高級炊飯器→高級平面テレビなど1990年代によく売れた製品のコンセプトとその開発過程を説明しています。が、現時点からみるとその後海外の追撃を受けた複雑な経緯があるので本文に沿った解説が難しいです。 　今週は第5章を解説します。5章は、知の創造を活発化させるための組織形態を論じていて、トップダウン、ボトムアップよりも良い方法として middle-up-down management を提案しています。トップダウンの例としてGEのジャック・ウェルチ(Jack Welch), ボトムアップの例として…
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白血球と警官の割合の比較

年頭にあたり、2024年が皆様にとって素晴らしい年になるようにお祈りいたします。 昨年末は病原体に対する免疫応答の話で終わっていました。今日はその続きで、免疫に関与する細胞たちが頑張っているという話をしましょう。 下記動画は先週出た論文の紹介で、T細胞（リンパ球の一種）が組織をパトロールしている画像です。 https://twitter.com/i/status/1742055657774162315 この論文は、従来は感染された細胞が出す低分子を探して動いていると考えられていましたが、それだけではなく細胞の変形による力を感じて動いていることがわかったとのこと。感染細胞は変形したり硬さが変わっ…