電磁界解析ソフトウェアEMSolution

EMSolutionの基礎2
EMSolutionの主な機能

EMSolutionは、標準的な三次元有限要素電磁界ソルバですが、その主な機能は次の通りです。

    • 準静磁界領域 (変位電流を無視した電波を含まない周波数領域)における広範な電磁界解析を行います。種々な磁界・電流源の下での 静磁界、交流定常磁界、渦電流を含む過渡磁界の三次元解析(二次元解析も含む)を行います。

 

    • 一次4面体、6面体、3角柱および 二次6面体辺要素を備えています。また、辺一次節点二次4面体要素により、4面体要素による渦電流解析の向上が図れます [2]

 

    • 磁性体透磁率は線形および非線形、導体導電率は線形としています。それぞれ異方性を持たせることができます。成分独立でない異方性や、ヒシテリスは現状取り扱えません。

 

    • ギャップ、絶縁、薄板導体、表面インピーダンス [3] の二次元特殊要素を備え、メッシュ生成を容易にするとともに、計算の効率化が図れます。

 

    • 種々な磁場・電流源を用意しています。

 

      • COIL    : 2ポテンシャル法を使用した磁場源を与える方法で、メッシュと独立した磁界・電流源を与えられます [4,5.6] 。メッシュ生成を容易にするとともに、解析領域の低減ができます。また、自由に空間内を動かすことができ、運動が取り扱えます。直線や円弧等種々な形状の磁界源を定義できます。

 

      • ELMCUR  :基本的に各要素に電流分布を入力します [7] 。要素の面を通過する電流を入力し、電流ベクトルポテンシャルで要素内電流を定義します。面がそろっていないメッシュでは入力が難しくなります。

 

      • SDEFCOIL :矩形断面の導体に対し、導体表面を定義しその中に流れる電流が幾何学的に与えられます。電流の保存が厳密に保たれ、ICCG法の収束が保証されます [8]

 

      • PHICOIL :任意導体断面形状に適用でき,電流分布は直流電流場解析によって与えられます。

 

      • SUFCUR  :バルク導体に通電する場合に使用します。表皮効果が見られます [9]

 

      • MAGNET :有限要素に磁化を与えます。

 

    • 磁界の法線成分あるい接線成分がゼロとなる 境界条件や、並進および回転周期境界条件が取り扱えます。回転したときに上下に反転する境界条件も取り扱え、クロータイプの回転機での解析領域を半減できます。

 

    • 外部回路系との連成が可能で、定電流、定電圧電源、抵抗、インダクタ、コンデンサおよびダイオード等の非線形素子と結線できます。

 

    • 次の運動を含む解析を行うことができます。これらは、強制運動を与えることができるとともに、運動方程式との連成を行うことができ、種々の外力の下での運動解析が行えます。ただし、現状一次元運動に限っています。

 

      • COILの運動 :磁界・電流源COILの運動を与えます。空芯コイルが運動する場合に使用できます [10]

 

      • スライド運動 :空気中の面を境に滑りとして表される運動を取り扱います。回転機やリニアモータなどで使用できます [11]

 

      • 変形運動   :プランジャ等の磁性体や導体間の距離が変わるような運動を取り扱います。周辺の空気メッシュの変形によって運動を表します [12]

 

    • 磁界、渦電流およびその発熱、電磁力等の分布量を出力します。また、各部材の全発熱量、トータル電磁力、トルクを出力します。また、磁界・電流源や外部電気素子の電圧、電流や鎖交磁束を出力します。コイルインピーダンス等は電圧電流関係により求められます。

 

    • 主な市販のプレポストプロセッサと入出力ファイルを通じてインターフェースを取っています。

 

これら運動,運動方程式との連成,外部回路との連成解析をすべて含めた解析を行うことが可能です。