Optimální činitel jakosti vzduchových induktorů

Abstract

Práce se zabývá problematikou činitel jakosti induktorů se vzdušným jádrem v závislosti na jejich geometrii. Cílem je seznámení se s danou problematiokou a následnou implementací v nástroji AToM s pomocí dostupných maticových operátorů. Všechny výpočty jsou provedeny pro induktory tvořené dobře vodivými pásky ve vakuu se zaměřením na kanonické struktury jako jsou planární spirála, cylindrická šroubovice, sférická šroubovice a toroidní šroubovice. Triangulární mřížky pro všechny tyto struktury byly vytvořeny pomocí kódu vyvinutého jako součást této práce. Fundamentální limit činitele jakosti induktoru byl nalezen pro oblast proudu na disku, čtvercové desce, válci, kouli a torusu. Na závěr bylo provedeno porovnání fundamentálního limitu čuinitele jakosti a činitelů jakosti skutečných induktorů, což dovolilo vzájemné porovnat jakosti induktorů o rozličných tvarech a otevřelo spoustu otázek pro další zkoumání.

The thesis deals with quality factor of air cored inductors and its geometric dependence. The aim is to get acquainted with the given issue and subsequent implementation in AToM with available matrix operators. All calculations are done for inductors formed by a well conducting strips in vacuum with a focus on canonical structures such as planar spiral, cylindrical helix, spherical helix, and toroidal helix. Triangular meshes of all these structures have been created by a code developed as a part of this thesis. Fundamental bounds on quality factor of an inductor has also been evaluated for current supports in a shape of a disc, square, cylinder, sphere, and torus. Finally, a comparison of a fundamental bound to quality factor and of quality factors of realistic inductors is provided which allowed to mutually compare quality of different inductor designs and opened several questions for further study.