PHICOILについて　

EMSolutionにおきましては、要素内にソース電流を分布させる機能として、従来ELMCUR（内部電流ソース）、SDEFCOIL（表面定義電流ソース）およびSUFCUR（面流入電流ソース）を提供してきました。 ELMCURは、基本的には各要素の要素面を通過する電流量を指定するもので、要素配列が規則的でないとデータ量が膨大となります。SDEFCOILは四角断面のコイルのみに使用でき、コイルを取り囲む4面を面要素で定義しなければならず、入力が容易でありません。 また、SUFCURは、静解析では使用できず、電流分布は固定されません。
上のような欠点を補うものとしてPHICOILを提供します。PHICOILは、導体内に電気スカラポテンシャルを配置し、その勾配より電流密度を定義します。電気スカラポテンシャルに対して、一定の導電率を持つ導体内の定常電流場を解きます。コイル定義には、コイル導体の物性番号と、電流流入面の面要素物性番号を入力します。SDEFCOILやSUFCURと同様に面の定義が必要ですが、SDEFCOILよりはかなり入力が容易になると思われます。 SUFCURの直流版と言えますが、電流分布は変化しないものとします。ただし、電流方向に曲率を持ったコイルですとコイルの内半径側に電流密度が偏りますので、注意が必要です。 PHICOILは従来のELMCUR, SDEFCOILやSUFCURと同様に、回路に組み込むことができます。

Fig.1に適用例を示します。この例ではx=0およびy=0面はBn=0の鏡面対称となっています。この対称面上に電流流入面を定義します。面を定義していない対称面に電流が流出します。Fig.1には電流密度分布を表示していますが、コイル内で電流分布が偏り、 1.5倍程度の差が生じています。この様な四角断面でSDEFCOILの定義が容易な場合は、SDEFCOILを使用されることが薦められます。面要素の向きは自由です。面は必ず解析領域の境界に定義してください。 PHICOILで電流の偏りを少なくするには、Fig.2のように、コイル断面を別物性の部分に分け、それぞれをPHICOILで定義することが考えられます。 ここでは流入面もそれぞれ別物性で定義しましたが、同じ物性で定義しても問題ありません。この結果、今の場合、電流分布の差は1％以下になっています。

Fig.1　PHICOILの適用例	Fig.2　多層に分割して定義したPHICOIL

Fig.3　二本のヘリカルコイルを周期対称条件を用いて解析する場合	Fig.4　周期対称条件の場合の電流分布
Fig.5　周期反対称条件の場合の電流分布

input入力方法

PHICOILの入力には、従来のELMCUR等と同様にSOURCEの中の一つのシリーズ要素として入力してください。CURRENTは単位電流（コイル素線に１Ａ流れたときの電流値でターン数とする）、 SIGMAはコイル導体の平均導電率（回路計算をする時に用いられる）でSDEFCOILの場合と同様です。

Fig.1の例

ELMCUR（要素電流ソース）を用いた静磁場解析

SDEFCOIL（表面定義電流ソース）を用いた静磁場解析

PHICOILを用いた静磁場解析

COIL（外部電流磁場ソース）を用いた静磁場解析

非線形静磁場解析