ポテンシャル電流ソース(PHICOIL)によるループ電流

EMSolutionにおきましては、電気スカラーポテンシャルで表現されるポテンシャル電流ソース(PHICOIL)を備えていますが、従来、Bn=0面から流入しBn=0面に流出するコイルや、周期対称の面から流出入する電流が定義できました。今回、計算領域中でループするコイルをPHICOILで定義できるようにしましたので、報告します。 面流入電流ソース(SUFCUR)でループするコイルについて説明していますが、同様に、ギャップ要素を用いて表します。Fig.1のように、ギャップ面を定義します。ギャップ面はコイル導体から１層以上出た切断する形で定義します。ギャップ面の方向（節点順で右ねじ方向）に電流が定義されます。Fig.1では、Ht=0面の対称条件を使っていますが、対称面を超えて定義する必要はありません。

Fig.1　PHICOILモデルと電流密度分布

PHICOILによって定義される電流密度分布は、Fig.1のように、コイルが曲がっているところで内側に寄った分布を示します。本モデルでは、内部電流ソース(ELMCUR)や表面定義電流ソース(SDEFCOIL)によってでもコイルを定義できますが、PHICOILは断面が矩形でなくてもよく、定義が簡単です。SUFCURはAC定常計算や過渡解析で使用できますが、電流分布が固定されておらず、バルク導体に電流を流し込んだ場合に相当し、静磁場解析には使用できません。PHICOILは電流分布が固定されており、直流定常電流の分布をコイルソースとして与え、直流解析においても使用できます。
Fig.2は、同じモデルで、時間周期を非常に長く100秒として、SUFCURで求めた電流分布です。Fig.1とほとんど変わらず、PHICOILの電流が直流定常電流に相当することがご理解いただけると思います。

Fig.2　SUFCURによって求めた電流分布(0.01Hz)

入力例
以下、コイル領域の物性番号を2とし、ギャップ要素を物性番号3で表したときのPHICOILの定義の例を示します。コイル領域の物性は空気と同じとします。PHICOILでコイル導体の電気伝導率SIGMAが入力できますが、これによりコイル抵抗を計算します。CURRENTは断面を通過する規格化電流量（AT）で、通常ターン数を入力します。