JP2002329624A - Device and method for calculating distribution of magnetization - Google Patents

Device and method for calculating distribution of magnetization

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JP2002329624A
JP2002329624A JP2001133503A JP2001133503A JP2002329624A JP 2002329624 A JP2002329624 A JP 2002329624A JP 2001133503 A JP2001133503 A JP 2001133503A JP 2001133503 A JP2001133503 A JP 2001133503A JP 2002329624 A JP2002329624 A JP 2002329624A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distribution-of-magnetization calculating device that can calculate the waveform of a magnetizing current flowing to a magnetizer required for calculating the distribution of magnetization in a magnet. SOLUTION: This distribution-of-magnetization calculating device calculates the distribution of magnetization in a magnetic material when the material is magnetized by impressing a magnetic field upon the material by means of the magnetizer. The device is provided with a magnetizing current waveform calculating means which calculates the waveform of the magnetizing current flowing to the magnetizer. The calculating means is provided with a setting means which sets the inherent parameter of the magnetizer, a computing means which computes the parameter corresponding to a system containing the magnetizer and magnetic material based on the inherent parameter set by means of the setting means and the characteristics of the magnetic material, and a calculating means which calculates the waveform of the magnetizing current flowing to the magnetizer based on the inherent parameter and the parameter matching with the system. The calculating device calculates the distribution of magnetization based on the waveform of the magnetizing current calculated by means of the magnetizing current waveform calculating means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体に磁界を印
加して着磁を行う際の磁化分布を、数値計算により求め
る装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for calculating a magnetization distribution when a magnetic field is applied to a magnetic body to perform magnetization by numerical calculation.

【0002】[0002]

【従来技術】近年、磁気記録、電磁アクチュエータとい
った機器の設計のために、磁石のヒステリシス現象を数
値解析によりシミュレーションする試みが数多く検討さ
れている。このような中で特に、硬磁性材料に強磁界を
かけて着磁を行う際の、磁石中の磁化分布を求める方法
の1つとしてVMSW法がある。
2. Description of the Related Art In recent years, many attempts have been made to simulate the hysteresis phenomenon of magnets by numerical analysis for designing devices such as magnetic recording and electromagnetic actuators. In particular, the VMSW method is one of the methods for obtaining the magnetization distribution in a magnet when a strong magnetic field is applied to a hard magnetic material to perform magnetization.

【0003】本方法は、一軸異方性結晶粒子の磁化回転
挙動を表すS−Wモデル(Stoner and Wa
hlfarthのモデル)の集合としてヒステリシス特
性を表現する手法に基をおくものであり、各磁化を可変
とするように手を加えた手法である。本手法の具体的な
内容は、「毛利:異方性材料の新しい静磁界解析法と磁
化ベクトル測定によるその検証、電気学会研究会資料、
静止器・回転機合同研究会SA−91−6、RM−91
−15、pp51−60 (1991)」、及び「毛
利:異方性材料の新しい静磁界解析法II、電気学会研
究会資料、静止器・回転機合同研究会SA−91−2
5、RM−91−88、pp97−106(199
1)」に記載されており、その中で、永久磁石の着磁、
減磁過程の解析が行われている。
[0003] In this method, an SW model (Stoner and Wa) representing the magnetization rotation behavior of uniaxially anisotropic crystal grains is used.
hlfarth model), which is based on a method of expressing the hysteresis characteristics as a set, and is a method modified to make each magnetization variable. The specific contents of this method are described in "Mori: A new static magnetic field analysis method for anisotropic materials and its verification by magnetization vector measurement,
Stationary / Rotating Machine Joint Study Group SA-91-6, RM-91
-15, pp51-60 (1991) "and" Mori: A new static magnetic field analysis method for anisotropic materials II, IEEJ Technical Meeting, Static Device / Rotating Machine Joint Study SA-91-2
5, RM-91-88, pp97-106 (199
1) ", wherein the permanent magnet is magnetized,
Analysis of the demagnetization process has been performed.

【0004】また他に「M.Enokizono et
al.:Magnetic Field Analy
sis of Anisotropic Perman
ent Magnet Problems by Fi
nite ElementMethod、IEEE T
rans. Magn.、MAG−33、No.2、p
p1612−1615 (1997)」、「榎園、津
崎:異方性永久磁石問題に関する磁界解析、電気学会研
究会資料マグネティックス研究会MAG−96−25
1、pp21−30(1996)」にもVMSW法を用
いて磁石の着磁、減磁過程の計算を行った結果が報告さ
れている。
[0004] In addition, "M. Enokizono et.
al. : Magnetic Field Analysis
sis of Anisotropic Perman
ent Magnet Problems by Fi
Nite ElementMethod, IEEE T
rans. Magn. MAG-33, No. 2, p
pp. 1612-1615 (1997) "," Enozono, Tsuzaki: Magnetic Field Analysis on Anisotropic Permanent Magnet Problem, Magnetics Research Group MAG-96-25, Materials of the Institute of Electrical Engineers of Japan.
1, pp21-30 (1996) "also reports the results of calculations of magnet magnetization and demagnetization processes using the VMSW method.

【0005】しかしながら、上記のいずれの技術も、
磁化分布をもとめるにあたり、VMSW法を用いた専用
の磁界解析ソルバー(装置)を新たに開発する必要があ
り、その負荷は大きかった。また、入力データとして着
磁電流波形が必要であり、そのためにあらかじめ測定が
必要であった。
However, any of the above techniques,
In order to determine the magnetization distribution, it was necessary to newly develop a dedicated magnetic field analysis solver (apparatus) using the VMSW method, and the load was large. Further, a magnetizing current waveform is required as input data, and therefore a measurement is required in advance.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するためになされたもので、磁石の磁化分布の算出
に必要な着磁器の着磁電流波形を計算によりもとめるこ
とが可能な磁化分布算出処理装置を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to make it possible to calculate a magnetizing current waveform of a magnetizer necessary for calculating a magnet magnetization distribution. It is an object to provide a distribution calculation processing device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、例えば本発明の磁化分布算出処理装置は以下の構成
を備える。すなわち、着磁器によって磁性材料に磁界を
印加し着磁したときの、該磁性材料における磁化分布を
算出する磁化分布算出装置であって、前記着磁器に流れ
る電流波形を算出する着磁電流波形計算手段を備え、該
着磁電流波形計算手段は、前記着磁器の固有のパラメー
タを設定する設定手段と、前記設定された固有のパラメ
ータと前記磁性材料の特性とに基づいて、前記着磁器と
該磁性材料とを含んだ系に対応したパラメータを算出す
る算出手段と、前記固有のパラメータと系に対応したパ
ラメータとに基づいて着磁器に流れる電流波形を計算す
る計算手段とを備え、前記着磁電流波形計算手段により
算出された電流波形に基づいて磁化分布を算出する。
In order to solve the above-mentioned problem, for example, a magnetization distribution calculation processing device of the present invention has the following configuration. That is, a magnetization distribution calculation device that calculates a magnetization distribution in a magnetic material when a magnetic field is applied to the magnetic material by the magnetizer and magnetizes the magnetic material. Means, and the magnetizing current waveform calculating means comprises: setting means for setting a unique parameter of the magnetizer; and the magnetizer and the magnetic material based on the set unique parameter and characteristics of the magnetic material. Calculating means for calculating a parameter corresponding to a system including a magnetic material, and calculating means for calculating a waveform of a current flowing through a magnetizer based on the unique parameter and a parameter corresponding to the system, The magnetization distribution is calculated based on the current waveform calculated by the current waveform calculation means.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
発明の好適な一実施形態を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【実施形態1】図1は、本発明の一実施形態にかかる磁
化分布算出装置を示すブロック図である。全体の動作を
制御する中央処理装置(CPU)101に、解析結果等
を表示する表示装置102、及び解析者が入力を行なう
入力装置103がバス106を介して接続されている。
また同様にバスを介して、着磁計算プログラムが格納さ
れ、制御動作時の各種情報が格納され且つ読み出される
メモリ104、システムに収まらないデータを、またシ
ステムが終了した後もデータを保存する外部記憶装置1
05が接続されている。
Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing a magnetization distribution calculating device according to an embodiment of the present invention. A central processing unit (CPU) 101 for controlling the entire operation is connected via a bus 106 to a display device 102 for displaying analysis results and the like, and an input device 103 for inputting by an analyst.
Similarly, via the bus, a magnetization calculation program is stored, and various information during the control operation is stored and read out. The memory 104 stores data that cannot be stored in the system, and an external storage that stores data even after the system is terminated. Storage device 1
05 is connected.

【0010】磁化分布計算を行うプログラムは図1に示
すように、着磁電流波形計算部、完全着磁曲線推定部、
初磁化過程計算部、残留磁化計算部、減磁過程計算部の
5つから構成される。また、使用するデータは図1に示
すように、磁石の特性として、1)初磁化曲線、2)可
逆磁化回転領域の最小磁界H、3)残留磁化M
4)χrec、5)磁石の導電率の5つがあり、着磁器
の構成等を示すデータとして、1)着磁器の分割モデ
ル、2)着磁ヨークのBH特性及び導電率、3)コイル
の巻き数、4)コイルの抵抗、5)コンデンサの容量、
6)着磁電流のピーク値 の6つがある。
As shown in FIG. 1, the program for calculating the magnetization distribution includes a magnetizing current waveform calculator, a complete magnetizing curve estimator,
It is composed of five sections: an initial magnetization process calculation section, a remanence magnetization calculation section, and a demagnetization process calculation section. As shown in FIG. 1, the data to be used include, as characteristics of the magnet, 1) initial magnetization curve, 2) minimum magnetic field H b in the reversible magnetization rotation region, 3) residual magnetization M r ,
4) χ rec , 5) There are five magnet conductivities, and as data indicating the configuration of the magnetizer, 1) a divided model of the magnetizer, 2) the BH characteristic and conductivity of the magnetized yoke, and 3) the coil Number of turns, 4) coil resistance, 5) capacitor capacity,
6) There are six peak values of the magnetizing current.

【0011】以下に、磁石の特性及び着磁器の構成等を
示すデータを用いて磁石の磁化分布計算を行う5つの計
算部に対して、個々に詳細な説明を行っていく。
In the following, each of the five calculation units for calculating the magnetization distribution of the magnet using data indicating the characteristics of the magnet and the configuration of the magnetizer will be described in detail.

【0012】1.着磁電流波形計算部 着磁電流波形計算部は、着磁器の構成等に関するデータ
に基づいて磁石を着磁する際の着磁器の電流波形(着磁
電流波形)をもとめる処理手段で、以下に着磁電流波形
計算部において用いる基本式と、処理の流れについて説
明する。
1. Magnetizing Current Waveform Calculator The magnetizing current waveform calculator is a processing means for obtaining a current waveform (magnetizing current waveform) of a magnetizer when magnetizing a magnet based on data on the configuration of the magnetizer. The basic formula used in the magnetizing current waveform calculator and the processing flow will be described.

【0013】着磁器の電源回路は、図2に示すようなL
CR回路として表現され、着磁は電荷Qを有する容量C
のコンデンサを抵抗RとインダクタンスLのコイルを通
じて放電させることで行われる。このときの電源回路の
方程式(基本式)は、(1−1)式の通りである。
The power supply circuit of the magnetizer has an L as shown in FIG.
It is expressed as a CR circuit, and the magnetization is a capacitance C having a charge Q.
Is discharged through a coil having a resistance R and an inductance L. The equation (basic equation) of the power supply circuit at this time is as shown in equation (1-1).

【0014】[0014]

【数1】 本微分方程式は、Rと2√(L/C)に応じて以下に示
す3つの場合に分けられる。
(Equation 1) This differential equation is divided into the following three cases according to R and 2√ (L / C).

【0015】[0015]

【数2】 (Equation 2)

【0016】[0016]

【数3】 (Equation 3)

【0017】[0017]

【数4】 なお上式において、実際には着磁器のインダクタンスL
は、着磁器の磁化飽和の程度により変化するが、ここで
は一定(ユーザが指定した一定の電流を流したときの
値)として扱うことにする。
(Equation 4) In the above equation, the inductance L of the magnetizer is actually
Varies depending on the degree of magnetization saturation of the magnetizer, but here is treated as a constant (a value when a constant current specified by the user is passed).

【0018】図3は式(1−2)から式(1−4)の基
本式を用いて、着磁電流波形を計算する手順を示したフ
ローチャートである。以下その内容を説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for calculating a magnetizing current waveform by using the basic formulas (1-2) to (1-4). The contents will be described below.

【0019】ステップS301では、着磁器の構成等を
示すデータとして着磁器本体のデータおよび電源回路の
データをメモリに読み込む。具体的には、着磁器本体に
ついての着磁器分割モデル、着磁ヨークのBH特性及び
導電率、コイルの巻き数、着磁電流の目安(一定値)
と、電源回路についてのコイルの抵抗R、コンデンサの
容量C、着磁電流のピーク値Iである。
In step S301, data of the magnetizer main body and data of the power supply circuit are read into the memory as data indicating the configuration and the like of the magnetizer. More specifically, the magnetizer split model for the magnetizer main body, the BH characteristics and conductivity of the magnetizing yoke, the number of turns of the coil, and the standard of the magnetizing current (constant value)
And the resistance R of the coil, the capacitance C of the capacitor, and the peak value I of the magnetizing current for the power supply circuit.

【0020】ステップS302では、ステップS301
で読み込んだ着磁器本体のデータに基づいて、有限要素
法により磁場計算を行い、着磁器のインダクタンスLを
計算する。なお、着磁電流の目安としては、着磁ヨーク
が飽和領域に達しない程度の微弱な電流でよい。
In step S302, step S301
The magnetic field calculation is performed by the finite element method based on the data of the magnetized main body read in the step (1), and the inductance L of the magnetized body is calculated. As a guide of the magnetizing current, a weak current that does not allow the magnetized yoke to reach the saturation region may be used.

【0021】ステップS303では、電源回路のコンデ
ンサの両端子電圧Vの初期値を設定する。本初期値は1
V 程度でよい。
In step S303, an initial value of the voltage V at both terminals of the capacitor of the power supply circuit is set. This initial value is 1
V.

【0022】ステップS304では、ステップS301
で読み込んだ電源回路のコンデンサの容量Cおよびステ
ップS303で設定した電源回路のコンデンサの両端子
電圧Vの値とから電源回路のコンデンサの電荷量Qを求
める。
In step S304, step S301
The charge amount Q of the capacitor of the power supply circuit is obtained from the capacitance C of the capacitor of the power supply circuit read in step S303 and the value of both terminal voltages V of the capacitor of the power supply circuit set in step S303.

【0023】ステップS305では、着磁電流波形を、
上式(1−2)〜(1−4)により求める。
In step S305, the magnetizing current waveform is
It is determined by the above equations (1-2) to (1-4).

【0024】ステップS306ではステップS305で
求めた着磁電流波形のピーク値をJ peakとして設定
する。
In step S306, in step S305
The peak value of the magnetizing current waveform peakSet as
I do.

【0025】ステップS307では、ステップS306
で設定されたJpeakを、ユーザが指定した着磁電流
のピーク値(ステップS301で読み込んだ着磁電流の
ピーク値I)と比較する。十分一致すればステップS3
06で得られた着磁電流波形を最終結果とする(ステッ
プS307)。
In step S307, step S306
The in set J peak, compared with the peak value of the user specified magnetizing current (peak value I read magnetizing current in step S301). If they sufficiently match, step S3
The magnetizing current waveform obtained in step 06 is used as the final result (step S307).

【0026】一方、ステップS308でJpeakが、
ユーザが指定した着磁電流のピーク値と一致しない場合
には、電源回路のコンデンサ両端子電圧Vを変更して
(ステップS308)、一致するまで繰り返す。
On the other hand, in step S308, J peak is
If the peak value does not match the peak value of the magnetizing current specified by the user, the voltage V at both terminals of the capacitor of the power supply circuit is changed (step S308), and the process is repeated until the peak voltage matches.

【0027】なお、ここではステップS302の着磁器
のインダクタンスLの計算に有限要素法を使用したが、
境界要素法、積分法、差分法等他の方法を使用してもよ
い。
Here, the finite element method is used for calculating the inductance L of the magnetizer in step S302.
Other methods such as a boundary element method, an integration method, and a difference method may be used.

【0028】2.完全着磁曲線推定部 完全着磁曲線推定部は、磁化分布の算出に必要な磁化曲
線(磁石に磁界Hを印加して着磁した場合の磁化Mの状
態を示す曲線)をもとめるもので、磁化曲線(BH曲
線)の測定において、飽和磁化に達するまでの十分な磁
界(高磁界)がかけられない場合に、すでに測定された
磁石の磁化曲線(低磁界の磁化曲線)を外挿することに
よって完全着磁部分までを推定する処理手段である。
2. Complete Magnetization Curve Estimation Unit The perfect magnetization curve estimation unit obtains a magnetization curve (a curve indicating the state of the magnetization M when the magnet is magnetized by applying the magnetic field H) to the magnetization distribution. In the measurement of the magnetization curve (BH curve), when a sufficient magnetic field (high magnetic field) is not applied until the saturation magnetization is reached, extrapolation of the already measured magnet magnetization curve (low magnetic field magnetization curve) Processing means for estimating up to the completely magnetized portion.

【0029】以下にその方法とその方法の妥当性を示し
たうえで、処理の流れについて説明する。
The flow of the process will be described after showing the method and the validity of the method.

【0030】1)完全着磁部分の推定方法 完全着磁部分の推定にあたっては、BH曲線が次のSt
oner−Wohlfarth方程式で表されるものと
して行う。なおここで、Hは磁石の異方性磁界であ
る。以下にその方法を説明する。
1) Method of estimating the fully magnetized portion In estimating the completely magnetized portion, the BH curve is calculated by the following St.
This is performed as represented by the oner-Wohlfarth equation. Here, HA is the anisotropic magnetic field of the magnet. The method will be described below.

【0031】[0031]

【数5】 Stoner−Wohlfarth方程式を導入するに
あたって、まず飽和磁化Mが必要である。ここでは次
の2つの方法のいずれかで決定する。
(Equation 5) To introduce the Stoner-Wohlfarth equation, first, the saturation magnetization Ms is required. Here, it is determined by one of the following two methods.

【0032】a.等方性磁石を想定し、単純に残留磁化
の2倍とする。 b.図4に示すように、初磁化曲線((a)図)から1
/H外挿を行う(完全着磁曲線を2次曲線で近似す
る)ことにより得る((b)図)。
A. Assuming isotropic magnet, twice the simple residual magnetization M r. b. As shown in FIG. 4, the initial magnetization curve (FIG.
/ H 2 extrapolation (approximate the complete magnetization curve with a quadratic curve) (FIG. 7B).

【0033】ここで、図4(a)は横軸に磁界Hを、縦
軸に磁化Mをとった場合の磁化曲線であり、図4(b)
は横軸に1/Hを、縦軸に磁化Mをとり、図4(a)
の磁化曲線に基づいて各点をプロットし、2次曲線で近
似することで1/H=0のときの磁化Mの値、すなわ
ち飽和磁化Mをもとめるための図である。
Here, FIG. 4A shows a magnetization curve when the magnetic field H is plotted on the horizontal axis and the magnetization M is plotted on the vertical axis, and FIG.
Is the 1 / H 2 in the horizontal axis, the vertical axis represents the magnetization M, FIGS. 4 (a)
Plot the points based on the magnetization curve, the value of magnetization M when the 1 / H 2 = 0 by approximating by a quadratic curve, i.e. diagrams for determine the saturation magnetization M s.

【0034】本発明は基本的には等方性磁石に対して適
用できるものであるが、僅かに異方性がある場合にも上
記bの方法を適用することが可能であり、a、bの両方
をユーザが選択できるようにすることで、利用の範囲を
拡げている。
Although the present invention is basically applicable to isotropic magnets, it is possible to apply the above-mentioned method b even when there is slight anisotropy. By allowing the user to select both, the range of use is expanded.

【0035】次に得られた飽和磁化M及び測定値の残
留磁化Mを用いて角型比Rを求め(上記aを使用し
た場合0.5)、以下の手順で磁化曲線の測定値がない
部分の磁界Hに対する磁化Mを求める。
[0035] Next, the resulting determined squareness ratio R s with the saturation magnetization M s, and remanent magnetization M r measurements (using the a 0.5), the measurement of the magnetization curve in the following steps The magnetization M with respect to the magnetic field H in a portion having no value is obtained.

【0036】(i)可逆磁化回転領域(磁化曲線におい
て、着磁時の磁化曲線と減磁時の磁化曲線のヒステリシ
スループが一本になった領域。すなわち図5に示す(H
、M)以上の領域)の任意の点(H、M)に対
して、まず次式(2−5)により任意の点(H
)における磁化回転角φを求め、次に(2−6)
式により異方性磁界Hを求める。
(I) Reversible magnetization rotation region (in the magnetization curve, a region in which the hysteresis loop of the magnetization curve at the time of magnetization and the hysteresis loop of the magnetization curve at the time of demagnetization become one are shown in FIG.
b, M b) any point (H f of more regions), M against f), first, an arbitrary point by the following equation (2-5) (H f,
M f ), the magnetization rotation angle φ f is obtained, and then (2-6)
The anisotropic magnetic field HA is obtained from the equation.

【0037】ここで、図5は、横軸に磁界Hを、縦軸に
磁化Mをとった場合の磁化曲線であり、着磁時の磁化曲
線と、可逆磁化回転領域以上(H)の磁界を印加後に
減磁した場合の減磁時の磁化曲線(減磁曲線)とを重ね
て記載したものでMは飽和磁化、Mは残留磁化を示
す。
FIG. 5 shows a magnetization curve when the magnetic field H is plotted on the horizontal axis and the magnetization M is plotted on the vertical axis. The magnetization curve at the time of magnetization and the magnetization curve above the reversible magnetization rotation region (H b ) are shown. M s is the saturation magnetization in the one described overlapping the magnetization curve of磁時reduced in the case of demagnetization of the magnetic field after application (the demagnetization curve), M r denotes the residual magnetization.

【0038】なお、(2−5)式は上記(2−2)式に
M=Mを代入し磁化回転角φについて解いたもので、
(2−6)は(2−1)式にH=Hを代入し異方性磁
界H について解いたものである。
The expression (2-5) is replaced by the expression (2-2).
M = MfAnd solving for the magnetization rotation angle φ,
(2-6) is H = H in the equation (2-1).fAnd anisotropic magnetic
World H AIs solved.

【0039】また、可逆磁化回転領域の点が複数ある場
合は、それらの異方性磁界Hの平均値を使用する(す
なわち、入力データ中の磁界H以上のすべての点を使
用する)。
When there are a plurality of points in the reversible magnetization rotation region, the average value of the anisotropic magnetic fields HA is used (ie, all points higher than the magnetic field Hb in the input data are used). .

【0040】[0040]

【数6】 (ii)上記(i)で得た異方性磁界Hを用いて、磁
化曲線の測定値がない部分の磁界Hに対する磁化回転角
φを(2−1)式によって求め(求めかたは次述)、
(2−2)式により磁化Mを求める。なお(ii)にお
いて、次式(A−1)のStoner−Wohlfar
th方程式に、磁界H、異方性磁界Hが与えられたと
きの磁化回転角φを求める必要がある。
(Equation 6) (Ii) Using the anisotropic magnetic field HA obtained in (i) above, the magnetization rotation angle φ with respect to the magnetic field H in the portion where there is no measured value of the magnetization curve is obtained by the equation (2-1). ),
The magnetization M is obtained by the equation (2-2). In (ii), Stoner-Wohlfar of the following equation (A-1)
It is necessary to determine the magnetization rotation angle φ when the magnetic field H and the anisotropic magnetic field HA are given to the th equation.

【0041】[0041]

【数7】 ここでは(A−1)式を(A−2)式、(A−3)式の
ように置き、ニュートン法を用いて、φ=0から出発
し、(A−4)式を繰り返すことにより、磁化回転角φ
を求める。
(Equation 7) Here, the equation (A-1) is set as the equations (A-2) and (A-3), and starting from φ = 0 using the Newton method, the equation (A-4) is repeated. , Magnetization rotation angle φ
Ask for.

【0042】[0042]

【数8】 上記方法により、磁界Hに対する磁化Mが求まる。一般
に磁化曲線は磁界Hが大きくなるにつれて飽和磁化M
に近づき、その変化の度合いは小さくなる。従って磁化
曲線を有限ないくつかの点で表現する場合には、磁界H
が大きな部分ほど点の間隔を大きくした方が少数の点で
表現することができる。このとき磁化Mを与えて磁界H
を求める方法では、磁化Mの与え方が難しいが(飽和磁
化Mに近づくほど、間隔を小さくする必要がある)、
本方法によれば、磁界Hを与えることから、点の間隔を
容易に大きく設定できるので非常に便利であるという効
果が得られる。
(Equation 8) By the above method, the magnetization M with respect to the magnetic field H is obtained. In general, the magnetization curve shows the saturation magnetization M s as the magnetic field H increases.
, And the degree of the change becomes smaller. Therefore, when the magnetization curve is represented by a finite number of points, the magnetic field H
The larger the distance between the points, the larger the distance between the points can be represented by a small number of points. At this time, the magnetization M is given and the magnetic field H
In the method for determining the, it is difficult how given magnetization M (closer to the saturation magnetization M s, it is necessary to reduce the distance),
According to this method, since the magnetic field H is applied, the interval between points can be easily set to be large, so that there is an advantage that the method is very convenient.

【0043】2)完全着磁部分の推定方法の妥当性 次に上記1)のStoner−Wohlfarth方程
式により得られたBH曲線の外挿部分の妥当性を確認す
る方法を説明する。
2) Validity of Method for Estimating Completely Magnetized Part Next, a method for confirming the validity of the extrapolated part of the BH curve obtained by the Stoner-Wohlfarth equation of 1) will be described.

【0044】[0044]

【数9】 (2−6)式で求めた異方性磁界Hは、減磁曲線のM
点での接線の勾配をχとして(図6は減磁時の磁化
曲線(減磁曲線)で、磁界H=0の時の磁化MをM
点における減磁曲線の傾きをχとして)、次式で
表すことができることがわかっている。なお本式中<>
は空間平均値を意味し、<>の値は完全異方性磁石では
ゼロ、完全等方性磁石では2/3である。
(Equation 9) The anisotropic magnetic field HA obtained by the equation (2-6) is expressed by M
The tangent slope at the point r as chi r (in the magnetization curve of FIG. 6 Demagnetized (demagnetization curve), the magnetization M when the magnetic field H = 0 M r,
M the slope of the demagnetization curve as chi r at point r), it has been found that can be expressed by the following equation. In this formula <>
Means a spatial average value, and the value of <> is zero for a completely anisotropic magnet and 2/3 for a perfectly isotropic magnet.

【0045】また<>の値は、後述の代表粒子モデルに
対しては、次式のようになる。
The value of <> is given by the following equation for a representative particle model described later.

【0046】[0046]

【数10】 そこで、上記(2−6)式で求めた異方性磁界H
(2−7)式に代入して得られるχ(次式(2−1
0))と、測定した磁化曲線のχとを比較すること
で、上記で推定された磁化曲線の完全磁化部分の妥当性
を確認することができる。
(Equation 10) Therefore, 異 方 性r obtained by substituting the anisotropic magnetic field HA obtained by the above equation (2-6) into the equation (2-7) (the following equation (2-1)
By comparing 0)) with 曲線r of the measured magnetization curve, the validity of the completely magnetized portion of the magnetization curve estimated above can be confirmed.

【0047】なお等方性磁石に対して、(2−10)式
の<>を計算するにあたっては、2/3とする方法と
(2−9)を使用する方法の2つをあげたが、両者の差
は小さく、どちらを採用してもよい。
In calculating the <> of the equation (2-10) for the isotropic magnet, there are two methods, namely, a method using 2/3 and a method using (2-9). The difference between the two is small, and either may be adopted.

【0048】[0048]

【数11】 [Equation 11]

【0049】3)完全着磁部分の推定処理の流れ 次に完全着磁部分の推定処理の具体的な手順を図7を用
いて以下に説明する。
3) Flow of the process of estimating the completely magnetized portion Next, the specific procedure of the process of estimating the completely magnetized portion will be described with reference to FIG.

【0050】ステップS701では、永久磁石の特性で
ある、初磁化曲線、可逆回転磁化領域の最小磁界
(H)、残留磁化Mをメモリに読み込む。なお、こ
れらはいずれも測定によって得られるデータである。
In step S701, the characteristics of the permanent magnet, that is, the initial magnetization curve, the minimum magnetic field ( Hb ) in the reversible rotating magnetization region, and the residual magnetization Mr are read into the memory. These are all data obtained by measurement.

【0051】ステップS702ではステップS701で
読み込んだ磁化曲線を構成する各点のデータに関して、
磁化Mを求める。
In step S702, the data of each point constituting the magnetization curve read in step S701 is
Find the magnetization M.

【0052】ステップS703では上記aまたはbの方
法により、飽和磁化Mを求め、ステップS704で
は、角型比Rを求める。
[0052] By the method of step S703 the a or b, obtains a saturation magnetization M s, in step S704, obtains the squareness ratio R s.

【0053】ステップS705では(2−3)式によ
り、平均的な磁化回転角ωを求める。ステップS706
では(2−5)式および(2−6)式により、可逆磁化
回転領域における異方性磁界Hを求める。
In step S705, an average magnetization rotation angle ω is obtained from equation (2-3). Step S706
Then, the anisotropic magnetic field HA in the reversible magnetization rotation region is obtained by the equations (2-5) and (2-6).

【0054】ステップS707では(2−1)式、(2
−2)式により、測定点のない領域の磁界Hに対する磁
化Mを求める。
In step S707, equation (2-1), (2)
The magnetization M with respect to the magnetic field H in the region where there is no measurement point is obtained by the equation -2).

【0055】ステップS708では(2−10)式より
磁化曲線における残留磁化M点での減磁曲線の傾きχ
を求める。
[0055] the slope of the demagnetization curve of the residual magnetization M r point in the magnetization curve than in step S708 (2-10) formula χ
Find r .

【0056】3.初磁化過程計算部 初磁化過程計算部は、磁石を有限個の要素に分割し、磁
化0の状態から各要素に対して着磁器より磁界Hを印加
した場合の印加磁界の過渡解析を有限要素法等の一般的
な磁界計算を用いて算出し、各要素ごとの最大磁界を抽
出し、該最大磁界と磁石の特性とに基づいて各要素ごと
の磁化(最大磁化点)を算出する処理である。以下に、
有限要素法等の一般的な磁界計算を利用できる根拠を示
した上で、初磁化過程計算部における処理手順を説明す
る。
3. Initial magnetization process calculation unit The initial magnetization process calculation unit divides the magnet into a finite number of elements and performs a finite element transient analysis of the applied magnetic field when a magnetic field H is applied from a magnetizer to each element from the state of zero magnetization. Calculation using a general magnetic field calculation such as a method, extracting the maximum magnetic field for each element, and calculating the magnetization (maximum magnetization point) for each element based on the maximum magnetic field and the characteristics of the magnet. is there. less than,
After showing the basis for using general magnetic field calculation such as the finite element method, the processing procedure in the initial magnetization process calculation unit will be described.

【0057】1)有限要素法等の一般的な磁界計算を利
用できる根拠 図8のように、単位体積の磁性体片に外部磁界Hが印
加され、平均磁化Mが誘起されたときの系の自由エネル
ギー変化は次式で表される(ここでは熱的、力学的効果
等は考えない)。
1) Grounds for using general magnetic field calculation such as the finite element method As shown in FIG. 8, a system in which an external magnetic field H 0 is applied to a magnetic substance piece having a unit volume and an average magnetization M is induced is obtained. Is expressed by the following equation (the thermal and mechanical effects are not considered here).

【0058】[0058]

【数12】 本式の積分項をここでは、「反磁界Hによるエネルギ
ー」と「有効磁界H ffによるエネルギー」とに便宜
的に分けて取り扱うことにすると、(3−2)式のよう
に表すことができる。
(Equation 12) Here the integral term of the equation, when that handled divided for convenience as "energy by the effective magnetic field H e ff" "demagnetizing field H d by energy" and be represented as (3-2) below Can be.

【0059】[0059]

【数13】 次に、(3−2)式の右辺のそれぞれの項について考え
る。
(Equation 13) Next, each term on the right side of the equation (3-2) will be considered.

【0060】まず反磁界係数テンソルの主軸をa軸、b
軸方向、主値をそれぞれN、N(N≧N)とす
ると、反磁界エネルギーは、重ねあわせの原理に従っ
て、a軸方向にMcos(θ−φ)を持つ場合とb軸方
向に磁化Msin(θ−φ)をもつ場合のエネルギーの
和として次式で表すことができる。ここで各ベクトルの
方向は、図8に示すとおりで斜線領域で示した単位体積
の磁性体片に対して、磁化容易軸方向と磁化困難軸方向
とをそれぞれ破線矢印のようにとった場合、反磁界係数
テンソルの主軸のうち、a軸と磁化容易軸方向とのなす
角度をφ、磁化Mの方向と磁化容易軸方向とのなす角度
をθ、外部磁界Hと磁化容易軸方向とのなす角度をΩ
とおく。また、μは真空の透磁率である。
First, the principal axis of the demagnetizing factor tensor is a-axis, and b
Axially, the main value each N a, when the N b (N b ≧ N a ), demagnetizing energy in accordance with the principles of superposition, if the b-axis direction having a Mcos (θ-φ) in the a-axis direction Can be expressed by the following equation as the sum of the energies in the case of having the magnetization Msin (θ−φ). Here, the directions of the respective vectors are as shown in FIG. 8 in the case where the direction of the easy axis of magnetization and the direction of the hard axis of magnetization are respectively taken as indicated by the dashed arrows with respect to the magnetic piece having a unit volume indicated by the hatched area. Of the principal axes of the demagnetizing factor tensor, the angle between the a-axis and the easy axis direction is φ, the angle between the direction of the magnetization M and the easy axis direction is θ, and the angle between the external magnetic field H O and the easy axis direction is Angle to make
far. In addition, μ 0 is the permeability of vacuum.

【0061】[0061]

【数14】 次に磁化エネルギーは、有効磁界Heffの磁化容易軸
方向と磁化困難軸方向の成分をそれぞれH、H
し、またそれぞれの方向の磁化成分M、MをMco
sθ、Msinθで置き換えると、次のように表され
る。
[Equation 14] Then magnetization energy, the effective magnetic field H eff easy axis direction and hard axis direction of the respective components H e, H h, also magnetization component M e in each direction, the M h Mco
When replaced by sθ and Msinθ, it is expressed as follows.

【0062】[0062]

【数15】 一方、外部磁界Hとの相互エネルギーは次の通りであ
る。
(Equation 15) On the other hand, the mutual energy with the external magnetic field H 2 O is as follows.

【0063】[0063]

【数16】 以上より、次の自由エネルギーUの具体式(3−7)が
得られる。
(Equation 16) From the above, the following specific formula (3-7) of the free energy U is obtained.

【0064】[0064]

【数17】 (3−7)式に変分原理を適用する。すなわち∂U/∂
M=0、∂U/∂θ=0を求めることにより、次の方程
式(3−8)および(3−9)が導かれる。
[Equation 17] The variation principle is applied to the equation (3-7). That is, ∂U / ∂
By finding M = 0 and ∂U / ∂θ = 0, the following equations (3-8) and (3-9) are derived.

【0065】[0065]

【数18】 異方性磁性体片の磁化Mを求めるためには、本連立方程
式を解けばよい。ここで、等方性材料からなる、磁性体
の塊の場合について考える。このとき、磁性体内部の微
小部分においては形状異方性に対して、
(Equation 18) In order to determine the magnetization M of the anisotropic magnetic material piece, the simultaneous equations may be solved. Here, the case of a magnetic mass made of an isotropic material will be considered. At this time, in the minute part inside the magnetic body,

【0066】[0066]

【数19】 としてよい。 また等方性であることから、[Equation 19] It may be. Also, because it is isotropic,

【0067】[0067]

【数20】 である。これより(3−9)式は、次のように表され
る。
(Equation 20) It is. Thus, equation (3-9) is expressed as follows.

【0068】[0068]

【数21】 よって、(3−13)式が導かれる。(Equation 21) Therefore, equation (3-13) is derived.

【0069】[0069]

【数22】 (3−13)より、磁化M、外部磁界H、反磁界
、有効磁界Heffはすべて方向が一致することが
わかる。一方このとき、(3−8)式は、次のようにな
る。
(Equation 22) From (3-13), it is understood that the magnetization M, the external magnetic field H 0 , the demagnetizing field H d , and the effective magnetic field H eff all have the same direction. On the other hand, at this time, the expression (3-8) becomes as follows.

【0070】[0070]

【数23】 ここで、反磁界H、有効磁界Heffは(3−1
5)、(3−16)式の通りであることから、(3−1
4)式は、(3−17)式のようになる。
(Equation 23) Here, the demagnetizing field H d and the effective magnetic field H eff are (3-1)
5) and (3-16), (3-1)
Equation 4) is as shown in equation (3-17).

【0071】[0071]

【数24】 磁化M、外部磁界H、反磁界H、有効磁界Heff
はすべて方向が一致すること及び(3−17)式から、
等方性磁石の塊の場合、(3−8)、(3−9)式にお
ける磁化Mと有効磁界Heffの関係は、等方性軟磁性
体の磁化現象と同じになることがわかる。
(Equation 24) Magnetization M, external magnetic field H 0 , demagnetizing field H d , effective magnetic field H eff
Are all in the same direction and from equation (3-17),
In the case of a block of isotropic magnets, it can be seen that the relationship between the magnetization M and the effective magnetic field H eff in the equations (3-8) and (3-9) is the same as the magnetization phenomenon of the isotropic soft magnetic material.

【0072】従って、等方性磁石の初磁化過程は、磁石
部分を、磁石の初磁化曲線をもった軟磁性体として扱う
ことで、有限要素法等の一般的な磁界計算で求めること
ができる。
Therefore, the initial magnetization process of the isotropic magnet can be obtained by a general magnetic field calculation such as the finite element method by treating the magnet portion as a soft magnetic material having an initial magnetization curve of the magnet. .

【0073】なお本初磁化過程を、着磁電流の時間変
化、渦電流考慮等過渡的に計算する場合において、どの
時点での磁化を採用すべきかが問題となる。そこでここ
では有限要素法で磁界計算する際の各要素に対して、時
間経過中における最大値を採用することにする。
In the case where the initial magnetization process is calculated transiently, for example, by considering the time change of the magnetization current and the eddy current, there is a problem as to when the magnetization should be adopted. Therefore, here, the maximum value during the passage of time is used for each element when calculating the magnetic field by the finite element method.

【0074】また、本初磁化過程によって、各粒子の磁
化のうち、所定の分布の粒子で磁化反転が起こり、その
結果、粒子磁化のベクトル総和は有限値Mになるとし
て今後の説明を行う。
[0074] Further, the prime magnetization process, of the magnetization of the particles, occurs magnetization reversal with particles of a predetermined distribution, so that performing future described as a vector sum of the particle magnetization becomes a finite value M m .

【0075】2)初磁化過程計算部における処理手順 次に上記1)をふまえて初磁化過程計算部における具体
的な処理手順を図9を用いて以下に説明する。
2) Processing Procedure in Initial Magnetization Process Calculation Unit Next, a specific processing procedure in the initial magnetization process calculation unit will be described with reference to FIG.

【0076】ステップS901では、着磁器の構成等を
示すデータとして着磁器本体のデータをメモリに読み込
む。具体的には着磁器本体における着磁器分割モデル、
着磁ヨークのBH特性及び導電率、コイルの巻き数、着
磁電流波形として着磁電流波形計算部で得た結果であ
る。
In step S901, data of the main body of the magnetizer is read into the memory as data indicating the configuration and the like of the magnetizer. Specifically, a magnetizer split model in the magnetizer body,
It is a result obtained by the magnetizing current waveform calculator as the BH characteristic and conductivity of the magnetizing yoke, the number of turns of the coil, and the magnetizing current waveform.

【0077】ステップS902では磁石の特性データと
して、上記完全着磁曲線推定部で得た完全着磁曲線、及
び磁石の導電率をメモリに読み込む。
In step S902, the complete magnetization curve obtained by the complete magnetization curve estimation unit and the conductivity of the magnet are read into the memory as the characteristic data of the magnet.

【0078】ステップS903では有限要素法等により
磁界計算を行う。計算はヨーク、磁石の渦電流、飽和を
考慮した非線型過渡解析となる。
In step S903, a magnetic field calculation is performed by the finite element method or the like. The calculation is a nonlinear transient analysis taking into account the eddy currents and saturation of the yoke and magnet.

【0079】ステップS904では各要素の磁束密度経
時変化のピーク値を最大磁束密度点Bとし、最大磁束
密度点Bに基づいてそれより最大磁化点Mを求めて
外部記憶装置に保存する。
In step S904, the peak value of the temporal change of the magnetic flux density of each element is set as the maximum magnetic flux density point Bm, and based on the maximum magnetic flux density point Bm , the maximum magnetization point Mm is obtained and stored in the external storage device. .

【0080】4.残留磁化計算部 残留磁化計算部は、所定の磁界を印加して磁石を着磁後
に磁界を0とした場合の磁石の残留磁化をもとめる処理
手段であり、上記初磁化過程計算部によりもとめた最大
磁化点Mをとおる磁化曲線をもとめ、該磁化曲線に基
づいて算出する。以下にその基本式と、最大磁化点M
をとおる磁化曲線をもとめる手順を示した上で、残留磁
化計算部における処理の流れについて説明する。
4. Remanent Magnetization Calculation Unit The remanence magnetization calculation unit is processing means for obtaining the remanent magnetization of the magnet when a predetermined magnetic field is applied to magnetize the magnet and the magnetic field is set to 0, and the maximum magnetization obtained by the initial magnetization process calculation unit is determined. determine the magnetization curve passing through the magnetization point M m, it is calculated on the basis of the magnetization curve. The basic formula and the maximum magnetization point M m are described below.
Then, a procedure for obtaining a magnetization curve through the following will be shown, and then the flow of processing in the remanent magnetization calculation unit will be described.

【0081】1)残留磁化計算部における基本式 磁石の減磁曲線の第一象限の最大磁化点(H、M
から第二象限の急降下部の寸前までの範囲は、次の単磁
区粒子の一斉磁化回転モデルすなわちStoner−W
ohlfarth方程式で再現できる。なお式(4−
1)において、Hは外部磁界である。
1) Basic formula in remanent magnetization calculation section Maximum magnetization point (H m , M m ) in the first quadrant of the demagnetization curve of the magnet
To the area immediately before the descent portion in the second quadrant, the simultaneous magnetization rotation model of the next single domain particle, that is, Stoner-W
It can be reproduced by the ohlfarth equation. Note that the expression (4-
In 1), H is an external magnetic field.

【0082】[0082]

【数25】 ここでH(M)は上記初磁化過程計算部でもとめた
最大磁化点(H、M )を通る減磁曲線における異方
性磁界である。また、M(M)は図10に示す磁化
曲線において、最大磁化点(H、M)をとおる減磁
曲線の飽和磁化であり、R(M)は該減磁曲線の角
型比である。なおこれらの値は、初磁化過程における磁
化反転の状態に依存するものであり、最大磁化点
(H、M)によって決定されるものである。
(Equation 25)Where HA(Mm) Was also determined by the above initial magnetization process calculation section
Maximum magnetization point (Hm, M mAnisotropy in the demagnetization curve passing through
Sexual magnetic field. Also, Ms(Mm) Indicates magnetization shown in FIG.
In the curve, the maximum magnetization point (Hm, MmDemagnetization through
The saturation magnetization of the curve, Rs(Mm) Is the angle of the demagnetization curve
It is a mold ratio. Note that these values are
It depends on the state of
(Hm, Mm).

【0083】ここで、各最大磁化点ごとの減磁曲線の角
型比は、最大磁化点に依存せず、次のように一定と仮定
する((2−4)式の値と同じ)。
Here, it is assumed that the squareness ratio of the demagnetization curve for each maximum magnetization point does not depend on the maximum magnetization point and is constant as follows (the same as the value of equation (2-4)).

【0084】[0084]

【数26】 減磁曲線が、メジャーループの磁化曲線の場合(メジャ
ーループの磁化曲線とは、可逆磁化回転領域以上の磁界
以上(すなわちH以上)印加した後に減磁した場合の
着磁および減磁曲線をいう)を考えると、可逆回転磁化
領域の最小磁化点(H、M)において、磁化回転角
φは、(4−2)式より(4−6)式のようになり、
このとき本状態での異方性磁界H(M)は(4−
1)式より、(4−7)式となる。
(Equation 26) When the demagnetization curve is a magnetization curve of a major loop (the magnetization curve of the major loop is a magnetization curve and a demagnetization curve when demagnetization is performed after applying a magnetic field equal to or more than a reversible magnetization rotation region (ie, Hb or more). ), At the minimum magnetization point (H b , M b ) of the reversible rotation magnetization region, the magnetization rotation angle φ b is changed from the expression (4-2) to the expression (4-6),
At this time, the anisotropic magnetic field HA ( Mb ) in this state is (4-
From equation (1), equation (4-7) is obtained.

【0085】[0085]

【数27】 ここで、異方性磁界H(M)は次式のように、最大
磁化点に比例すると仮定する。
[Equation 27] Here, it is assumed that the anisotropic magnetic field H A (M b ) is proportional to the maximum magnetization point as in the following equation.

【0086】[0086]

【数28】 以上により、次の2)に示す手順で、任意の最大磁化点
(H、M)に対して、減磁曲線を再現することがで
きるようになった。
[Equation 28] As described above, the demagnetization curve can be reproduced at an arbitrary maximum magnetization point (H m , M m ) in the procedure shown in the following 2).

【0087】2)最大磁化点Mをとおる磁化曲線をも
とめる手順 最大磁化点Mをとおる磁化曲線をもとめる手順を以下
示す。 (i)(4−3)、(4−5)式より磁化回転角ωを求
め、(4−6)式より可逆磁化回転領域における磁化回
転角φを求める。そして(4−7)、(4−8)式に
より異方性磁界H(M)を求める。
[0087] 2) is shown below the procedure to determine the magnetization curve passing through the procedure maximum magnetization point M m to determine the magnetization curve passing through the maximum magnetization point M m. (I) (4-3), (4-5) determine the magnetization rotation angle ω from equation (4-6) determining the magnetization rotation angle phi b of the reversible magnetization rotation region from the equation. Then, the anisotropic magnetic field H A (M m ) is obtained by the equations (4-7) and (4-8).

【0088】(ii)(4−1)式を用いて、最大磁化
点(H、M)における(H=H )磁化回転角φ
を求める。これは上述の(A−1)〜(A−4)式を用
いて求めることができる。
(Ii) Using the equation (4-1), the maximum magnetization
Point (Hm, Mm(H = H) m) Magnetization rotation angle φm
Ask for. This uses the above equations (A-1) to (A-4).
You can ask.

【0089】(iii)(4−2)式において、φ=φ
、M=Mとおいて、飽和磁化M (M)を求め
る。本値は次式(4−9)の通りである。
(Iii) In the equation (4-2), φ = φ
m, M = MmIn addition, the saturation magnetization M s(Mm)
You. This value is as in the following equation (4-9).

【0090】(iv)任意の磁界Hに対して(4−1)
式により磁化回転角φを求めた後、(4−2)式を用い
て磁化Mを求める。
(Iv) For an arbitrary magnetic field H, (4-1)
After finding the magnetization rotation angle φ by the equation, the magnetization M is found by using the equation (4-2).

【0091】[0091]

【数29】 本減磁曲線におけるH=0での磁化(残留磁化M(M
))は、(4−2)式におけるφ=0の場合に相当し
(←(4−1)式は、H=0のときφ=0となる)、
(4−2)式に(4−9)式を代入した次式(4−1
0)で求めることができる。
(Equation 29) The magnetization at the time of H = 0 (the residual magnetization M r (M
m )) corresponds to the case of φ = 0 in the equation (4-2) (← equation (4-1) becomes φ = 0 when H = 0),
The following equation (4-1) obtained by substituting equation (4-9) into equation (4-2)
0).

【0092】[0092]

【数30】 [Equation 30]

【0093】3)残留磁化計算部における処理の流れ 次に残留磁化計算部における具体的な手順を図11を用
いて以下に説明する。ステップS1101では永久磁石
の磁化曲線データである、可逆回転磁化領域の最小磁界
、残留磁化M、飽和磁化M、χrec及び完全
着磁曲線推定部で得た完全着磁を含む磁化曲線をメモリ
に読み込む。
3) Processing Flow in Remanent Magnetization Calculator Next, a specific procedure in the remanence magnetization calculator will be described with reference to FIG. In step S1101, the magnetization including the minimum magnetic field H b , the residual magnetization M r , the saturation magnetization M s , ある rec, and the complete magnetization obtained by the complete magnetization curve estimating unit, which are the magnetization curve data of the permanent magnet, are the permanent magnet magnetization curve data. Load a curve into memory.

【0094】ステップS1102ではステップS110
1で読み込んだ残留磁化Mと飽和磁化Mとに基づい
て角型比Rを求める。一般には0.5に近い値とな
る。
In step S1102, step S110
Request squareness ratio R s based on the residual magnetization M r read in 1 and the saturation magnetization M s. Generally, the value is close to 0.5.

【0095】ステップS1103では上記初磁化過程計
算部で得た各要素の最大磁化点の値Mを読み込む。
[0095] reads the value M m of the maximum magnetization points of each element obtained in step S1103 in the first magnetization process calculating section.

【0096】ステップS1104ではステップS110
3で読み込んだ最大磁化点Mでの磁化ベクトルの方向
を磁化容易軸方向Θとして計算する(本磁化容易軸方
向は後述の残留磁化過程に必要なためである)。
In step S1104, step S110
The direction of the magnetization vector at the maximum magnetization point M m read in step 3 is calculated as the easy axis direction m m (this easy axis direction is necessary for a remanent magnetization process described later).

【0097】ステップS1105では次の手順で、各要
素の異方性磁界H(M)、及び残留磁化M
(M)を求める。 (i)(4−3)式により、磁化回転角ωを求める。 (ii)(4−6)、(4−7)式により、H
(M)を求める。 (iii)各要素について、次の手順で残留磁化M
(M)を求める。 a.ステップS1103で読み込んだ最大磁化点M
に対するH値を完全着磁曲線から求める。 b.(4−8)式により、H(M)を求める。 c.(4−1)式により、磁化回転角φを求める。 d.(4−10)式により、M(M)を求める。
In step S1105, the anisotropic magnetic field H A (M m ) and the residual magnetization M
Find r (M m ). (I) The magnetization rotation angle ω is obtained from the equation (4-3). (Ii) According to equations (4-6) and (4-7), H
Find A (M s ). (Iii) For each element, the residual magnetization M
Find r (M m ). a. Determined from the complete deposition磁曲line H m values for the maximum magnetization point M m values read in step S1103. b. H A (M m ) is obtained by the equation (4-8). c. The magnetization rotation angle φ m is obtained from the equation (4-1). d. M r (M m ) is obtained by the equation (4-10).

【0098】ステップS1106では各要素の磁化容易
軸方向Θ、残留磁化M(M)及び異方性磁界H
(M)を外部記憶装置に出力する。
In step S1106, the direction 軸m of the easy axis of each element, the residual magnetization M r (M m ), and the anisotropic magnetic field H A
(M m ) is output to the external storage device.

【0099】5.減磁過程計算部 減磁過程計算部は、残留磁化計算部により算出された各
要素の残留磁化と、該残留磁化を有する各要素に、該各
要素の磁化が発生する磁界が印加された場合の前記各要
素の磁化を算出する処理手段である。以下にかかる減磁
過程の磁化分布をもとめる基本式を導く過程を示したう
えで、減磁過程計算部における処理手順を説明する。
5. Demagnetization process calculation unit The demagnetization process calculation unit calculates the residual magnetization of each element calculated by the remanence magnetization calculation unit, and applies a magnetic field that generates the magnetization of each element to each element having the remanence. A means for calculating the magnetization of each element. A process for deriving a basic expression for obtaining the magnetization distribution in the demagnetization process will be described below, and then a processing procedure in the demagnetization process calculation unit will be described.

【0100】1)減磁過程の磁化分布をもとめる基本式 減磁過程の計算にあたっては、出発点を残留角θを持
った残留磁化Mの状態にとり、磁化回転角θは磁化容
易軸から測るものとする。そして、磁化が(M
θ)の状態(変化前の状態)から(M、θ)の状態
(変化後の状態)に変化したときの自由エネルギー密度
の変化をUとする。また、反磁界のない状態での磁化に
要する仕事は、磁化をMからMまで磁化容易軸方向に
沿って変化させるのに要する仕事Umagと、Mをθ
方向からずらす仕事(異方性エネルギーUaniso
との和で近似する。すると自由エネルギー密度の変化U
は次の4つの寄与の和であらわすことができる。
1) Basic formula for determining the magnetization distribution in the demagnetization process In calculating the demagnetization process, the starting point is the residual angle θrHave
Remanent magnetization MrThe magnetization rotation angle θ is the magnetization volume
It shall be measured from the easy axis. And the magnetization is (M r,
θr) State (state before change) to (M, θ) state
Free energy density when changed to (state after change)
Is defined as U. Also, magnetization in the absence of a demagnetizing field
The required work is to change the magnetization to MrFrom M to M in the easy axis direction
Work required to change alongmagAnd M is θr
Work shifted from the direction (anisotropic energy Uaniso)
Approximate with the sum of Then the change in free energy density U
Can be expressed as the sum of the following four contributions.

【0101】[0101]

【数31】 demag はいわゆる反磁界エネルギーの変化であ
り、次式で表される。
(Equation 31) U demag is a change in so-called demagnetizing field energy, and is expressed by the following equation.

【0102】[0102]

【数32】 a、bは反磁界テンソルの主値N、Nの方向を表す
(N≦N)。変化後の状態における磁化M、θ(磁
化Mと磁化容易軸方向とのなす角度)を未知数とするた
め、この式に含まれる各磁化は次のようにおきかえるこ
とができる。なおここで、φは磁化容易軸方向と反磁界
テンソルa方向とのなす角(< 90deg)であり、
、Mは変化後の状態における磁化の反磁界テンソ
ルの各軸方向の成分、Mar、Mbrは変化前の状態に
おける磁化の反磁界テンソルの各軸方向の成分、θ
変化前の状態における磁化Mと磁化容易軸方向とのな
す角度をそれぞれ表す(図12)。また、μは真空の
透磁率である。
(Equation 32) a, b represents the direction of the main value N a, N b demagnetisation tensor (N aN b). Since the magnetizations M and θ (the angle between the magnetization M and the direction of the easy axis of magnetization) in the state after the change are unknown, each magnetization included in this equation can be replaced as follows. Here, φ is the angle (<90 deg) between the direction of the easy axis of magnetization and the direction of the demagnetizing field tensor a.
M a and M b are the components of the demagnetizing field tensor of the magnetization in the state after the change in each axial direction, Mar and M br are the components of the demagnetizing field tensor of the magnetization in the state of the axis before the change, and θ r is the change. It represents respectively the angle formed between the magnetization M r and the magnetization easy axis in the previous state (Fig. 12). In addition, μ 0 is the permeability of vacuum.

【0103】[0103]

【数33】 (5−3)式により(5−2)式は次のように表され
る。
[Equation 33] The expression (5-2) is expressed as follows by the expression (5-3).

【0104】[0104]

【数34】 次にUmagを具体的に書き表すため、磁化容易軸方向
磁化曲線の主要部を直線で近似する。すなわち、
(Equation 34) Next, in order to specifically write U mag , the main part of the magnetization curve in the easy axis direction is approximated by a straight line. That is,

【0105】[0105]

【数35】 このχrecは当直線の勾配であり、第2象限の屈曲部
寸前の点と残留磁化M の点を結ぶ直線の勾配である
(図13)。かくして、Umagは次式で表される。な
お、図14に本式の積分の内容を図で示したもので、U
magは図14の斜線部分に他ならない。
(Equation 35)This χrecIs the slope of this straight line, and the bend in the second quadrant
Immediate point and remanent magnetization M rIs the slope of the line connecting the points
(FIG. 13). Thus, UmagIs represented by the following equation. What
FIG. 14 is a diagram showing the contents of the integration of this equation.
magAre nothing but the shaded portions in FIG.

【0106】[0106]

【数36】 異方性エネルギーUanisoについて、ここでは減磁
曲線の急降下部前までの区間では異方性磁界は一定であ
ると仮定して次のように表す。
[Equation 36] Here, the anisotropic energy U aniso is expressed as follows, assuming that the anisotropic magnetic field is constant in a section up to a portion of the demagnetization curve up to the steep drop portion.

【0107】[0107]

【数37】 一方、外部磁界との相互エネルギーは次の通りである。(37) On the other hand, the mutual energy with the external magnetic field is as follows.

【0108】[0108]

【数38】 以上よりUの具体的表現は次のようになる。(38) From the above, the specific expression of U is as follows.

【0109】[0109]

【数39】 このUに変分原理を適用する。すなわち∂U/∂M=
0、∂U/∂θ=0を求めることにより、Mとθを決め
る次の連立方程式を得る。
[Equation 39] The variation principle is applied to this U. That is, ∂U / ∂M =
By obtaining 0, ∂U / ∂θ = 0, the following simultaneous equations that determine M and θ are obtained.

【0110】[0110]

【数40】 異方性磁石の磁化を求めるためには、本連立方程式を解
けばよい。ここで、等方性材料からなる磁石を考える。
このとき、磁石内部の微小部分においては形状異方性に
対して、
(Equation 40) In order to determine the magnetization of the anisotropic magnet, the simultaneous equations may be solved. Here, a magnet made of an isotropic material is considered.
At this time, in the minute part inside the magnet,

【0111】[0111]

【数41】 としてよい。 また等方性であることから、[Equation 41] It may be. Also, because it is isotropic,

【0112】[0112]

【数42】 である。これより、(5−10)、(5−11)式は、
次のようになる。
(Equation 42) It is. From this, the expressions (5-10) and (5-11) are
It looks like this:

【0113】[0113]

【数43】 ここで磁石内部の微小部分における有効磁界をHeff
とすると、Heffは外部磁界Hと反磁界Hの和と
して表され、その磁化Mに平行な方向成分を
effθ、垂直な方向成分をHeff⊥とすると、そ
れぞれ次のように記述される。ただしここで、H0θ
dθは外部磁界及び反磁界の磁化Mに平行な方向成
分、H0⊥、Hd⊥は垂直な成分である。
[Equation 43]Here, the effective magnetic field in the minute portion inside the magnet is represented by Heff
Then, HeffIs the external magnetic field H0And demagnetizing field HdAnd the sum of
The direction component parallel to the magnetization M is expressed as
H effθ, The vertical component is Heff⊥Then,
Each is described as follows. Where H,
HIs the direction component parallel to the magnetization M of the external and demagnetizing fields.
Min, H0⊥, Hd⊥Is the vertical component.

【0114】[0114]

【数44】 これによって(5−14)、(5−15)式は次のよう
に表される。
[Equation 44] Thus, the equations (5-14) and (5-15) are expressed as follows.

【0115】[0115]

【数45】 本方程式を解くことによってM、θが求まる。次に基準
座標軸(ここでは直交座標系のX軸の方向を基準軸とす
る)に対して表現された磁界分布に対して、本方程式
(5−18)、(5−19)を適用する場合について説
明する。
[Equation 45] M and θ are obtained by solving this equation. Next, when the equations (5-18) and (5-19) are applied to a magnetic field distribution expressed with respect to a reference coordinate axis (here, the direction of the X axis of the orthogonal coordinate system is used as a reference axis). Will be described.

【0116】図16に示すように磁化容易軸方向が基準
軸に対して、Θだけ傾いた状態にあり、基準軸(X
軸)から測ったHeff、磁化Mの方向をそれぞれΘ
eff、Θとしたとき、磁界H=(H、H)は次の
ように表現できる。つまり次式によって磁界H=
(H、H)に対する、HeffとΘeffが決ま
る。
As shown in FIG. 16, the direction of the axis of easy magnetization is tilted by mm with respect to the reference axis.
Axis), H eff and the direction of magnetization M
When eff , Θ, the magnetic field H = (H x , H y ) can be expressed as follows. That is, the magnetic field H =
H eff and Θ eff for (H x , H y ) are determined.

【0117】[0117]

【数46】 次に、ここで求まったHeffとΘeffを用いて、磁
界H=(Heffθ、Heff⊥)は次のように求ま
る。なおここで、θは磁化容易軸方向と磁化Mのなす角
度であり、Ωeffは磁化容易軸方向と有効磁界H
effとのなす角度である。
[Equation 46] Next, using the H eff and theta eff that Motoma' here, the magnetic field H = (H effθ, H eff⊥ ) is found as follows. Here, θ is an angle formed between the direction of the easy axis and the magnetization M, and Ω eff is the direction of the easy axis and the effective magnetic field H.
This is an angle formed with eff .

【0118】[0118]

【数47】 以上により、X軸方向を基準とした直交座標系で表現さ
れた磁界Hに対して、(5−20)〜(5−25)式を
用いて、Heffθ、Heff⊥が求まった。
[Equation 47] As described above, H eff θ and H eff 求 were obtained using the equations (5-20) to (5-25) with respect to the magnetic field H expressed in the orthogonal coordinate system based on the X-axis direction.

【0119】そこで更に、式 (5−19)を用いて磁
化回転角θを求め、(5−18)を用いて磁化Mを求め
れば、次式により磁化M=(M、M)が求まる。
[0119] Thus further obtains the magnetization rotation angle θ using the formula (5-19), by obtaining the magnetization M with (5-18), the magnetization M = (M x, M y) by the following equation I get it.

【0120】[0120]

【数48】 減磁後の磁化としては、磁化M自身が作る磁界H=(H
、H)が、式(5−18)、(5−19)を満たす
ような、自己無撞着な磁化M(Mとθ)を求めればよ
い。
[Equation 48] As the magnetization after the demagnetization, the magnetic field H = (H
x , H y ) may be obtained as a self-consistent magnetization M (M and θ) that satisfies the expressions (5-18) and (5-19).

【0121】なお、等方性磁石の場合における上記本減
磁過程の磁化容易軸の方向Θは、(5−13)式にあ
るように、初磁化過程直後における磁界の方向をとれば
よい。
In the case of an isotropic magnet, the direction 容易m of the axis of easy magnetization in the above demagnetization process may be the direction of the magnetic field immediately after the initial magnetization process, as shown in equation (5-13). .

【0122】上記自己無撞着な磁化M(Mとθ)を求め
るために、ここでは以下のような手順で計算を行う。 (i)残留磁化過程で求まった各要素の磁化Mの向き
を磁化容易軸の方向とし、Θを求める。 (ii)磁化Mを、これから求めようとする減磁後の
磁化Mの初期値に設定する。 (iii)各要素に対して、磁化Mと(i)で求めた磁
化容易軸とのなす角度θを求める。本θは初回は0、
(x)の反復後は(viii)で求めたθの値となる。 (iv)磁化Mを用いて、有限要素法で磁石単体での磁
界計算を行う。 (v)必要に応じて、磁界計算後の後処理を行い磁界の
結果を得る。具体的には例えば磁界計算に有限要素法を
用いた場合、磁束密度Bが求まるので、下式(5−2
9)を使用して、磁界Hに変換する(磁石部分の透磁率
をμrecとした)。 (vi)磁界H=(H、H)から、式(5−20)
〜(5−22)を用いて、HeffとΘeffを求め
る。 (vii)式(5−25)からΩeffを求め、式(5
−23)、(5−24) からHeffθ、Heff⊥
を求める。 (viii)式(5−19)からθを求め、(5−1
8)より磁化Mを求める。なおここで異方性磁界H
は、(4−8)で求めたH(M)を使用する。 (ix)式(5−28)よりΘを求め、式(5−2
6)、(5−27)より、新たな磁化Mを求める。 (x)(ix)で求まった新たな磁化Mを用いて、(i
ii)〜(vii)を、自己無撞着な磁化Mが得られる
まで繰り返す。なお実際には、反復により(viii)
で新たなθとMを求める際に、旧θとMをそのまま更新
(置換)するのではなく、変動分の0.2〜0.8だけ
を修正する緩和係数を導入することで収束性が向上す
る。
In order to obtain the self-consistent magnetization M (M and θ), calculation is performed in the following procedure. (I) the direction of magnetization M 0 of each element Motoma' the residual magnetization process and the direction of the easy axis, obtaining the theta m. (Ii) Set the magnetization M 0 to the initial value of the magnetization M after demagnetization to be obtained. (Iii) For each element, determine the angle θ between the magnetization M and the easy axis determined in (i). This θ is 0 for the first time,
After the repetition of (x), the value of θ obtained in (viii) is obtained. (Iv) Using the magnetization M, a magnetic field calculation is performed on the magnet alone by the finite element method. (V) If necessary, perform post-processing after magnetic field calculation to obtain a magnetic field result. Specifically, for example, when the finite element method is used for the magnetic field calculation, the magnetic flux density B is obtained.
9) is used to convert to a magnetic field H (permeability of the magnet part is μ 0 + χrec ). (Vi) a magnetic field H = (H x, H y ) from the formula (5-20)
By using (5-22), H eff and Θ eff are obtained. (Vii) Ω eff is obtained from the equation (5-25), and the equation (5)
−23) and (5-24) from H eff θ and H eff ⊥
Ask for. (Viii) θ is obtained from the equation (5-19), and (5-1)
8) Calculate the magnetization M from: Note that here the anisotropy field H A, using the H A (M m) obtained in (4-8). (Ix) Θ is obtained from the equation (5-28), and the equation (5-2) is obtained.
6) A new magnetization M is obtained from (5-27). (X) Using the new magnetization M obtained in (ix), (i)
Steps ii) to (vii) are repeated until a self-consistent magnetization M is obtained. Note that, in practice, (viii)
When finding new θ and M, the convergence is improved by introducing a relaxation coefficient that corrects only the variation of 0.2 to 0.8 instead of updating (replacement) the old θ and M as they are. improves.

【0123】[0123]

【数49】 [Equation 49]

【0124】2)残留磁化計算部における処理の流れ 上記に基づいて残留磁化計算部では図17に示す流れで
処理を行う。
2) Processing Flow in Residual Magnetization Calculation Unit Based on the above, the remanence magnetization calculation unit performs processing according to the flow shown in FIG.

【0125】ステップS1701では、残留磁化過程計
算部で得た、磁化容易軸Θの方向、残留磁化M(M
)、異方性磁界Hの結果をメモリに読み込む。
In step S1701, the direction of the axis of easy magnetization mm and the residual magnetization M r (M
m ), read the result of the anisotropic magnetic field HA into the memory.

【0126】ステップS1702では磁化の大きさM及
び方向θの初期値を設定する。大きさはM(M)、
方向は磁化容易軸と一致する方向(θ=0)とする。
In step S1702, initial values of the magnetization magnitude M and the direction θ are set. The size is Mr ( Mm ),
The direction is a direction (θ = 0) that coincides with the easy axis of magnetization.

【0127】ステップS1703では磁化ベクトルを直
交座標のx、y成分(M、 M)で表す。
In step S1703, the magnetization vector is represented by the x and y components (M x , M y ) of the orthogonal coordinates.

【0128】ステップS1704では磁化分布(M
)を用いて、磁石単体での磁場計算を行う。有限要
素法等の一般的な磁界計算ソルバーを使用する。
In step S1704, the magnetization distribution (M x ,
Using M y ), a magnetic field calculation is performed for the magnet alone. Use a general magnetic field calculation solver such as the finite element method.

【0129】ステップS1705では磁界計算の結果求
まる磁石の部分の磁束密度(B、B) から磁界
(H、H)を求める 。
[0129] Step S1705 the magnetic flux density in the part of the result obtained magnet field calculation (B x, B y) from the magnetic field (H x, H y) obtained.

【0130】ステップS1706では磁界(H
)を元に、(5−20)〜(5−22)式により、
eff、Θeffを求める。
At step S1706, the magnetic field (H x ,
H y ), based on equations (5-20) to (5-22),
H eff and Θ eff are obtained.

【0131】ステップS1707では(5−23)〜
(5−25)式により、Ωeff、H effθ、H
eff⊥を求める。
In step S1707, (5-23)-
According to equation (5-25), Ωeff, H effθ, H
eff⊥Ask for.

【0132】ステップS1708では(5−18)式、
(5−19)式を用いて、新たな磁化の大きさM及び方
向θを求める。
In step S1708, equation (5-18) is used.
The new magnitude M and direction θ of the magnetization are obtained using the equation (5-19).

【0133】ステップS1709では磁化の大きさM及
び方向θが十分収束したか否かを判定し、収束が不十分
の場合には、ステップS1703に戻り、ステップS1
703からステップS1708までの処理を繰り返す。
一方、ステップS1709で磁化M及び方向θが十分収
束したと判定された場合には、ステップS1710に進
み、磁化M及び方向θから、(5−26)、(5−2
7)式より磁化ベクトルを求め磁化分布の結果として、
外部記憶装置に出力する。
In step S1709, it is determined whether or not the magnitude M and the direction θ of the magnetization have sufficiently converged. If the convergence is insufficient, the process returns to step S1703, and step S1 is executed.
The processing from 703 to step S1708 is repeated.
On the other hand, if it is determined in step S1709 that the magnetization M and the direction θ have sufficiently converged, the process advances to step S1710 to calculate (5-26), (5-2) from the magnetization M and the direction θ.
The magnetization vector is obtained from the expression 7), and as a result of the magnetization distribution,
Output to an external storage device.

【0134】なおここでは、減磁過程を計算する際に、
減磁曲線の第2象限の屈曲部寸前の点と残留磁化M
点を結ぶ直線の勾配χrecを使用したが、一般に本勾
配は完全磁化曲線推定部で得られるχ((2−10)
式)とほぼ同じ値をもつものであり、χで代用しても
よい。
Here, when calculating the demagnetization process,
Although the gradient χ rec of a straight line connecting the point just before the bent portion of the second quadrant of the demagnetization curve and the point of the residual magnetization M r was used, this gradient is generally obtained by 完全r ((2- 10)
Has substantially the same value as in the expression, and may be substituted by でr .

【0135】また(5−20)〜(5−28)式では、
計算をxy平面の2次元に限定して説明を行ってきた
が、容易にわかるように、これを3次元の式に拡張し
て、上記S1704のステップでは3次元の磁界計算ソ
ルバーを用いることで、3次元の磁化分布を求めること
も容易である。従って上記計算手順中で使用した(5−
20)〜(5−28)式は、表記のような2次元に限定
されるものではなく、3次元に拡張した式も含むもので
ある。
In the equations (5-20) to (5-28),
Although the description has been made by limiting the calculation to two dimensions on the xy plane, as will be easily understood, this is extended to a three-dimensional equation, and in the step of S1704, a three-dimensional magnetic field calculation solver is used. It is also easy to obtain a three-dimensional magnetization distribution. Therefore, it was used in the above calculation procedure (5-
The expressions (20) to (5-28) are not limited to the two-dimensional expressions as described above, but also include expressions extended to three dimensions.

【0136】上記着磁電流波形計算部、完全着磁曲線推
定部、初磁化過程計算部、残留磁化計算部、減磁過程計
算部を持つ着磁計算装置を用いて、円筒形状をした永久
磁石の着磁計算を行った例を示す。
Using a magnetizing calculator having the magnetizing current waveform calculator, the complete magnetizing curve estimator, the initial magnetization process calculator, the residual magnetization calculator, and the demagnetization process calculator, a cylindrical permanent magnet The example which performed the magnetization calculation of is shown.

【0137】図18は着磁器の分割モデルの一例で、1
801はコイル、1802は磁石である。本着磁器にコ
ンデンサを接続して電流を流したときの電流波形の着磁
電流波形計算部による計算結果を図19に示す。ピーク
電流(Jpeak)を10kAとしており、本電流波形
が実測値に近いものとなっていることを確認している。
FIG. 18 shows an example of a divided model of a magnetizer.
801 is a coil, 1802 is a magnet. FIG. 19 shows a calculation result of a current waveform when a current is caused to flow by connecting a capacitor to the magnetizer by the magnetizing current waveform calculator. The peak current ( Jpeak ) was set to 10 kA, and it was confirmed that the current waveform was close to the actually measured value.

【0138】また、測定によって得られた初磁化曲線を
元に、完全飽和磁化曲線を作成した結果を図20に示
す。横軸に磁界H、縦軸に磁化Mをとり、2001に示
す磁界領域については測定結果を、2002に示す磁界
領域については完全着磁曲線推定部により算出された結
果をプロットしており、妥当な完全飽和磁化曲線が得ら
れている様子がわかる。
FIG. 20 shows the result of creating a complete saturation magnetization curve based on the initial magnetization curve obtained by the measurement. The magnetic field H is plotted on the horizontal axis, and the magnetization M is plotted on the vertical axis. The measurement results are plotted for the magnetic field region shown in 2001, and the results calculated by the perfect magnetization curve estimator for the magnetic field region shown in 2002 are plotted. It can be seen that a perfect saturation magnetization curve is obtained.

【0139】図21の(a)は初磁化過程計算部による
初磁化過程計算後、(b)は残留磁化計算部による残留
磁化計算後、(c)は減磁過程計算部による減磁過程計
算後の磁石内の磁化分布を矢印で表示した図を示す。ま
た図21(d)は減磁過程計算部における減磁過程計算
で得られた磁化分布の結果を用いて磁石単体での磁束の
様子を図にしたものである。
FIG. 21 (a) shows the result of the initial magnetization process calculation by the initial magnetization process calculation unit, FIG. 21 (b) shows the result of the remanence magnetization calculation by the remanence magnetization calculation unit, and FIG. 21 (c) shows the calculation of the demagnetization process by the demagnetization process calculation unit The figure which displayed the magnetization distribution in the magnet afterward with the arrow is shown. FIG. 21D illustrates the state of the magnetic flux of the magnet alone using the result of the magnetization distribution obtained by the demagnetization process calculation in the demagnetization process calculation unit.

【0140】このように、各計算部の結果を結果を図に
して表示することで、着磁計算過程を非常に分かり易く
知ることができる。
As described above, by displaying the results of the respective calculation units in the form of a diagram, the magnetization calculation process can be understood very easily.

【0141】図22は磁石単体での磁石表面の磁束密度
分布を実験結果と比較したものである。実測値に対して
極めてよく一致する計算結果が得られていることがわか
る。以上述べてきた本着磁計算方法に対して、計算を行
うのに必要なデータをまとめると図23の通りである。
ここにあげたデータは比較的容易に測定、調査または決
定できるものばかりである。
FIG. 22 is a comparison of the magnetic flux density distribution on the magnet surface of the magnet alone with the experimental results. It can be seen that a calculation result that matches the measured value very well is obtained. FIG. 23 summarizes the data necessary for performing the calculations for the above-described magnetization calculation method described above.
The data presented here are those that can be measured, investigated or determined relatively easily.

【0142】[0142]

【実施形態2】上記実施形態1の着磁電流波形計算部で
は、LCR回路のうち、着磁器のインダクタンスL、コ
ンデンサの容量C、コイルの抵抗Rをユーザが指定し、
コンデンサ両端子間の電圧をプログラム内部で調整する
ことにより、ユーザの指定した着磁電流波形のピーク値
を求めた。
[Embodiment 2] In the magnetizing current waveform calculating section of Embodiment 1, the user specifies the inductance L of the magnetizer, the capacitance C of the capacitor, and the resistance R of the coil in the LCR circuit.
The peak value of the magnetizing current waveform specified by the user was obtained by adjusting the voltage between both terminals of the capacitor within the program.

【0143】しかし、これは電源回路中のコンデンサ両
端子間の電圧をユーザが指定し、コイルの抵抗(電源回
路全体からみたときのコイルの抵抗)をプログラム内部
で調整することにより、ユーザの指定した着磁電流波形
のピーク値を求めてもよい。なお本方法を実現するに当
たっての着磁電流波形計算部における処理の流れを計算
の流れを図24に示す。図3との違いは、ステップS2
403においてコイルの抵抗(R)の初期値を設定し、
ステップS2408において コイルの抵抗Rを更新す
るように変更する点である。これによって、着磁計算を
行うのに必要なデータは図25に示す通りで、着磁器の
コイル抵抗ではなく、着磁器のコンデンサ両端子間の電
圧を読み込む。
However, in this case, the user specifies the voltage between both terminals of the capacitor in the power supply circuit, and adjusts the resistance of the coil (the resistance of the coil as viewed from the entire power supply circuit) within the program, thereby allowing the user to specify the voltage. The peak value of the magnetized current waveform obtained may be obtained. FIG. 24 shows the flow of calculation in the magnetizing current waveform calculation unit in implementing this method. The difference from FIG.
At 403, an initial value of the coil resistance (R) is set,
The point is that in step S2408, a change is made to update the resistance R of the coil. As a result, data necessary for performing the magnetization calculation is as shown in FIG. 25, and the voltage between both terminals of the capacitor of the magnetizer is read instead of the coil resistance of the magnetizer.

【0144】本例のようにすることで、着磁回路中のコ
イルの抵抗が不明な場合にも簡単に計算を行うことが可
能になる。
According to the present embodiment, calculation can be easily performed even when the resistance of the coil in the magnetized circuit is unknown.

【0145】[0145]

【実施形態3】上記実施形態1では、(4−8)式に示
したように、異方性磁界を最大磁化点に比例すると仮定
した。本仮定は次式(4−8)’に示すように、異方性
磁界を最大磁化点を通る減磁曲線の飽和磁束密度M
(M)に比例するとした方がより正確である。
Third Embodiment In the first embodiment, as shown in the equation (4-8), it is assumed that the anisotropic magnetic field is proportional to the maximum magnetization point. This assumption assumes that the anisotropic magnetic field is equal to the saturation magnetic flux density M of the demagnetization curve passing through the maximum magnetization point as shown in the following equation (4-8) ′.
It is more accurate to make it proportional to s (M m ).

【0146】[0146]

【数50】 そして、本仮定を用いた減磁曲線は、次の手順で求める
ことができる。 (i)(4−3)、(4−5)式より磁化回転角ωを求
め、(4−6)式より可逆磁化回転領域における磁化回
転角φを求める。 (ii)飽和磁化M(M)を適当な値(M程度)
に設定する。 (iii)(4−7)、(4−8)’式により異方性磁
界H(M)を求める。 (iv)(4−1)式を用いて、最大磁化点(H、M
)における(H=H )磁化回転角φを求める。こ
れは上記(A−1)〜(A−4)式を用いて求めること
ができる。 (v)(4−2)式において、φ=φ、M=Mとお
いて、飽和磁化M(M)を求める。本値は式(4−
9)の通りである。 (vi)求まった飽和磁化M(M)を用いて(ii
i)〜(v)の計算を再び行う。本処理を飽和磁化M
(M)が十分収束するまで繰り返す。 (vii)求まった異方性磁界H(M)、飽和磁化
(M)を用いて、任意の磁界Hに対して(4−
1)式により磁化回転角φを求めた後、(4−2)式を
用いて磁化Mを求める。
[Equation 50]Then, the demagnetization curve using this assumption is obtained by the following procedure.
be able to. (I) Calculating the magnetization rotation angle ω from the equations (4-3) and (4-5)
From Equation (4-6), the magnetization rotation in the reversible magnetization rotation region is obtained.
Turning angle φbAsk for. (Ii) saturation magnetization Ms(Mm) To an appropriate value (Msdegree)
Set to. (Iii) Anisotropic magnetic field according to (4-7), (4-8) '
World HA(Mm). (Iv) Using the equation (4-1), the maximum magnetization point (Hm, M
m(H = H) m) Magnetization rotation angle φmAsk for. This
Is obtained using the above equations (A-1) to (A-4).
Can be. (V) In the equation (4-2), φ = φm, M = MmToo
And the saturation magnetization Ms(Mm). This value is calculated by the formula (4-
It is as 9). (Vi) The saturation magnetization M founds(Mm) Using (ii)
The calculations of i) to (v) are performed again. This process is performed with the saturation magnetization Ms
(MmRepeat until) is sufficiently converged. (Vii) The determined anisotropic magnetic field HA(Mm), Saturation magnetization
Ms(Mm), For any magnetic field H, (4-
After obtaining the magnetization rotation angle φ by the equation (1), the equation (4-2) is changed to
Is used to determine the magnetization M.

【0147】また、(iii)〜(v)の収束解として
得られたφを用いて、(4−10)式により残留磁化
(M)を求めることができる。
[0147] Further, it is possible to obtain the (iii) ~ (v) using the obtained phi m as converged solution of (4-10) residual magnetization M r (M m) by expression.

【0148】[0148]

【実施形態4】上記実施形態1乃至3では、着磁計算を
行う方法及び手順等について、着磁計算装置を構成する
着磁電流波形計算部、完全着磁曲線推定部、初磁化過程
計算部、残留磁化計算部、減磁過程計算部の5つの部分
について説明を行ってきた。
Fourth Embodiment In the first to third embodiments, the method and procedure for performing the magnetization calculation are described with respect to the magnetization current waveform calculation unit, the complete magnetization curve estimation unit, and the initial magnetization process calculation unit that constitute the magnetization calculation device. The description has been made on the five parts, the remanent magnetization calculation section and the demagnetization process calculation section.

【0149】本実施形態では、これらの構成部分を実際
に組み込んだモジュール、及び装置全体の構成について
説明する。
In this embodiment, a description will be given of a module in which these components are actually incorporated, and a configuration of the entire apparatus.

【0150】図26は装置を構成するモジュール、入力
データファイル、結果データファイル及び着磁計算の流
れを説明する図である。図中符号がPから始まるものは
実効形式のプログラムモジュールを示し、Qから始まる
ものはユーザが用意すべき入力データ、Rから始まるも
のはプログラムが吐き出すファイルである。
FIG. 26 is a diagram for explaining the modules constituting the apparatus, the input data file, the result data file, and the flow of the magnetization calculation. In the figure, those starting with P indicate effective form program modules, those starting with Q are input data to be prepared by the user, and those starting with R are files emitted by the program.

【0151】P02は上述の着磁電流波形計算部を組み
込んだ着磁電流波形計算モジュールであり、P03は完
全着磁曲線推定部を組み込んだ完全着磁曲線推定モジュ
ールであり、P04は初磁化過程計算モジュールを組み
込んだ初磁化過程計算モジュールであり、P05は残留
磁化計算モジュールと減磁過程計算モジュールを組み込
んだ残留磁化・減磁過程計算モジュールである。またこ
こでは新たにP01に示す着磁分割モデル自動生成モジ
ュールを付加している。本モジュールは着磁磁石の極
数、直径、着磁器のコイルの太さ、スロット当たりのコ
イルの巻き数を入力データとして、それにあった形状の
分割モデルを内部で自動的に生成するものである。モー
タ等に使用する磁石としては一般的に円筒形をしたもの
が多く、このようにあらかじめ決まった形状の磁石を着
磁する場合に、それにあった着磁器の分割モデルを生成
するものである。
P02 is a magnetization current waveform calculation module incorporating the above-described magnetization current waveform calculation section, P03 is a complete magnetization curve estimation module incorporating the complete magnetization curve estimation section, and P04 is the initial magnetization process. The initial magnetization process calculation module incorporating the calculation module, and P05 is a remanence / demagnetization process calculation module incorporating the remanence calculation module and the demagnetization process calculation module. Also, here, a magnetization division model automatic generation module shown in P01 is newly added. This module uses the number of poles and diameter of magnetized magnet, the thickness of coil of magnetizer, and the number of turns of coil per slot as input data, and automatically generates a divided model of the shape corresponding to the input data internally. . Many magnets used in motors and the like generally have a cylindrical shape. When magnetizing a magnet having a predetermined shape in this way, a magnetized splitter model is generated in accordance with the magnet.

【0152】Q01は着磁器の形状を表すデータファイ
ルであり、Q02は着磁器の電源回路のデータファイル
であり、Q03は磁石の初磁化曲線を表す点列(磁界と
磁化の組み合わせ、または磁界と磁束密度の組み合わ
せ)のデータである。Q04は磁石のメジャーループの
形状を表すデータである。Q03とQ04は磁石の磁気
特性をBHカーブトレーサー等で測定して得られるもの
である。
Q01 is a data file representing the shape of the magnetizer, Q02 is a data file of the power supply circuit of the magnetizer, and Q03 is a point sequence representing the initial magnetization curve of the magnet (a combination of a magnetic field and a magnetization, or (Combination of magnetic flux densities). Q04 is data representing the shape of the major loop of the magnet. Q03 and Q04 are obtained by measuring the magnetic properties of the magnet with a BH curve tracer or the like.

【0153】Q02の着磁器の電源回路データの具体的
な内容の一例を図28(a)に示す。着磁電流の目安値
2801、コイルの巻き数2802、着磁電流のピーク
値2803、コンデンサの容量2804、コンデンサ充
電時の両端子電圧2805のデータが入っている。
FIG. 28 (a) shows an example of the specific contents of the power supply circuit data of the magnetizer of Q02. The data of the reference value 2801 of the magnetizing current, the number of turns 2802 of the coil, the peak value 2803 of the magnetizing current, the capacitance 2804 of the capacitor, and the voltage 2805 at both terminals when the capacitor is charged are stored.

【0154】Q03の磁石の初磁化曲線を表す点列のデ
ータの例を図28(b)に示す。点列データとして、磁
界Hと磁束密度Bの組が10個設定されている。
FIG. 28B shows an example of data of a point sequence representing the initial magnetization curve of the magnet of Q03. Ten sets of the magnetic field H and the magnetic flux density B are set as the point sequence data.

【0155】Q04の磁石のメジャーループの形状を表
すデータの例を図28(c) に示す。可逆磁化回転領
域の最小磁界H(2806)、残留磁化M(280
7)、及びχrec(2808)が入っている。
FIG. 28 (c) shows an example of data representing the shape of the major loop of the magnet of Q04. The minimum magnetic field H b (2806) of the reversible magnetization rotation region and the residual magnetization M r (280
7), and χ rec (2808).

【0156】なおここでは、着磁ヨークの磁気特性と導
電率及び磁石の導電率はプログラムモジュールP02〜
P05の中に内蔵されているものとする。
Here, the magnetic properties and conductivity of the magnetized yoke and the conductivity of the magnet are determined by the program modules P02 to P02.
It is assumed that it is built in P05.

【0157】このようにデータを磁石の特性データと着
磁器の特性データとで分けて管理することで、管理が行
い易く、使い易いシステムとなる。
As described above, the data is separately managed by the characteristic data of the magnet and the characteristic data of the magnetizer, so that the system can be easily managed and used.

【0158】次にこれらの入力データ及びプログラムモ
ジュールを用いて実際に着磁計算を行う際の手順及びデ
ータの流れについて説明する。
Next, the procedure and data flow for actually performing the magnetization calculation using these input data and program modules will be described.

【0159】ユーザはまず着磁器分割モデル自動生成モ
ジュールP01を起動する。すると本モジュールはデー
タQ01をファイルから読み込み、その内容に従って着
磁器の分割モデルのファイルR01を出力する。図27
(a)に生成した分割モデルの一例を示す。
First, the user activates the magnetizer split model automatic generation module P01. Then, the module reads the data Q01 from the file, and outputs a file R01 of the divided model of the magnetizer according to the contents. FIG.
(A) shows an example of the generated divided model.

【0160】図27(b)は分割モデル中での材料分布
を分かり易くするために表示した図である。なお、実際
に分割モデルを表示する際には、材料ごとに異なる色で
表示すると分かり易く、特に本着磁計算においては、永
久磁石2701、着磁ヨーク2702、空気2703、
+コイル2704及び−コイル2705で色を変えて表
示するとよい。
FIG. 27B is a diagram displayed for easy understanding of the material distribution in the divided model. It should be noted that when actually displaying the divided model, it is easy to understand that the divided models are displayed in different colors for each material. In particular, in the main magnetization calculation, the permanent magnet 2701, the magnetized yoke 2702, the air 2703,
The + coil 2704 and the −coil 2705 may be displayed in different colors.

【0161】ユーザは次に着磁電流波形計算モジュール
P02を起動する。本モジュールは着磁器の電源回路デ
ータQ02をファイルから読み込み、計算された着磁電
流波形を初磁化過程計算モジュールの入力フォーマット
に沿って初磁化計算用入力ファイルの雛形R02として
出力する。
Next, the user activates the magnetizing current waveform calculation module P02. This module reads the power supply circuit data Q02 of the magnetizer from the file and outputs the calculated magnetizing current waveform as a template R02 of the input file for initial magnetization calculation according to the input format of the initial magnetization process calculation module.

【0162】次にユーザは完全着磁曲線推定モジュール
P03を起動する。本モジュールは磁石の初磁化曲線デ
ータファイルQ03、磁石のメジャーループデータファ
イルQ04、及び初磁化計算用入力ファイルの雛形R0
2を読み込み、ファイルR02の内容に、ここで求めた
完全着磁曲線を付加して、初磁化計算用入力データR0
3として出力する。
Next, the user activates the complete magnetization curve estimation module P03. This module includes a magnet initial magnetization curve data file Q03, a magnet major loop data file Q04, and a template R0 of an input file for initial magnetization calculation.
2, the complete magnetization curve obtained here is added to the contents of the file R02, and the initial magnetization calculation input data R0
Output as 3.

【0163】次にユーザは初磁化過程計算モジュールP
04を起動する。本モジュールは着磁電流波形データと
完全着磁曲線のはいった初磁化計算用入力データR03
と磁石のメジャーループデータファイルQ04、及び着
磁器の分割モデルファイルR01を読み込んだ後、内蔵
する初磁化過程計算部により、初磁化を計算し、初磁化
ファイルR04を出力する。なお初磁化ファイルR04
には分割モデルデータも含まれている。
Next, the user enters the initial magnetization process calculation module P
04 is started. In this module, the initial magnetization calculation input data R03 containing the magnetization current waveform data and the complete magnetization curve
After reading the magnet major loop data file Q04 and the magnetizer split model file R01, the built-in initial magnetization process calculation unit calculates the initial magnetization and outputs the initial magnetization file R04. The first magnetization file R04
Also includes division model data.

【0164】最後にユーザは残留磁化・減磁過程計算モ
ジュールを起動する。本モジュールは初磁化ファイルR
04を読み込み、内蔵された残留磁化計算部、減磁過程
計算部により、残留磁化と減磁過程を経た磁化分布を計
算し、夫々ファイルR05とファイル06に出力する。
Finally, the user activates the residual magnetization / demagnetization process calculation module. This module is the first magnetized file R
04 is read, the residual magnetization and the demagnetization process calculation unit are used to calculate the residual magnetization and the magnetization distribution after the demagnetization process, and output them to the file R05 and the file 06, respectively.

【0165】残留磁化計算部と減磁過程計算部が同一の
モジュール内にあることで、両者間で引き渡されるべき
データである磁化容易軸の方向Θ 、残留磁化M
(M) 、異方性磁界H(M)は、ファイルを
介してではなく、モジュール内部で引き渡される。
Since the remanent magnetization calculation unit and the demagnetization process calculation unit are in the same module, the direction of the easy axis 磁化m , which is data to be transferred between the two, and the remanence magnetization M
r (M m ) and the anisotropic magnetic field HA (M m ) are delivered not inside a file but inside the module.

【0166】ここには表示していないが、ファイルR0
2を用いて図20に示すような経過時間×電流値の着磁
電流波形をグラフ表示するモジュール、ファイルR03
を用いて完全着磁曲線を図20に示すような磁界×磁化
の磁化曲線をグラフ表示するモジュール、ファイルR0
4、R05、R06の磁化分布の様子をそれぞれベクト
ル表示するモジュールを用意しておく。
Although not shown here, file R0
A module for displaying a magnetization current waveform of elapsed time × current value as shown in FIG.
A module for displaying a complete magnetization curve as a magnetic field × magnetization curve as shown in FIG.
A module is prepared for displaying the state of the magnetization distribution of R04, R05, and R06 in vectors.

【0167】このように図化モジュールを用意しておく
ことで、着磁計算過程を非常に分かり易く追跡すること
が可能となる。なおこれらの図化モジュールの機能は、
上記5つの計算モジュール機能の一部として、中に含め
てもよい。
By preparing the plotting module in this way, it is possible to track the magnetization calculation process very easily. The functions of these plotting modules are
As a part of the above five calculation module functions, they may be included therein.

【0168】本実施形態で説明したように、着磁計算過
程に沿って着磁計算を行うモジュールをいくつかに分割
しておき、それぞれを独立なプログラムとすることによ
って、一部のデータだけを変更して計算する際の重複計
算の無駄が削除できるとともに、計算過程を逐一追跡し
ながらの着磁計算が可能となる。
As described in this embodiment, the module for performing the magnetization calculation along the magnetization calculation process is divided into several modules, each of which is an independent program, so that only a part of the data is obtained. It is possible to eliminate redundant calculation waste when performing calculations by changing the calculation, and it is possible to perform magnetization calculation while tracking the calculation process one by one.

【0169】[0169]

【他の実施形態】また、本発明の目的は、前述した実施
形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード
を記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給
し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(または
CPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコ
ードを読出し実行することによっても、達成されること
は言うまでもない。
Another object of the present invention is to provide a storage medium storing a program code of software for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus, and to provide a computer (or CPU) of the system or apparatus. And MPU) read and execute the program code stored in the storage medium.

【0170】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。
In this case, the program code itself read from the storage medium implements the functions of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.

【0171】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD
−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMな
どを用いることができる。
Examples of the storage medium for supplying the program code include a floppy disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, and CD.
-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

【0172】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレ
ーティングシステム)などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。
When the computer executes the readout program code, not only the functions of the above-described embodiment are realized, but also the OS (Operating System) running on the computer based on the instructions of the program code. ) May perform some or all of the actual processing, and the processing may realize the functions of the above-described embodiments.

【0173】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。
Further, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, based on the instruction of the program code, It goes without saying that the CPU included in the function expansion board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the processing realizes the functions of the above-described embodiments.

【0174】[0174]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
石の磁化分布の算出に必要な着磁器の着磁電流波形を計
算によりもとめることが可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain the magnetizing current waveform of the magnetizer required for calculating the magnetization distribution of the magnet by calculation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a magnetization distribution calculation device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の着磁電流波形計算部で解く回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram solved by a magnetization current waveform calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の着磁電流波形計算部の行う処理フローを示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a processing flow performed by a magnetization current waveform calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の着磁電流波形計算部において1/H外挿により飽和
磁化を求める方法を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of obtaining saturation magnetization by 1 / H 2 extrapolation in a magnetization current waveform calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】磁化曲線の可逆磁化回転領域を説明する図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a reversible magnetization rotation region of a magnetization curve.

【図6】χを説明する図である。FIG. 6 is a diagram to explain the χ r.

【図7】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の完全磁化曲線推定部の行う処理フローを示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a processing flow performed by a complete magnetization curve estimation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の初磁化過程計算部の内容を説明する磁化回転モデルの
説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a magnetization rotation model for explaining the contents of an initial magnetization process calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装置
の初磁化過程計算部の行う処理フローを示すである。
FIG. 9 shows a processing flow performed by an initial magnetization process calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置の残留磁化の計算方法を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating residual magnetization by the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置の残留磁化計算部の行う処理フローを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a processing flow performed by a remanent magnetization calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図12】異方性磁石の減磁過程を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a demagnetization process of an anisotropic magnet.

【図13】χrecを説明する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating χ rec .

【図14】Heffの積分の計算を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating calculation of integration of H eff .

【図15】等方性磁石の減磁過程を説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a demagnetization process of an isotropic magnet.

【図16】減磁過程の磁化の回転を基準軸から測った角
度で説明する図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining rotation of magnetization in a demagnetization process by an angle measured from a reference axis.

【図17】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置の減磁過程計算部の行う処理フローを示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a processing flow performed by a demagnetization process calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施形態1にかかる着磁器分割モデ
ルの一例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a magnetizer split model according to the first embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置の電流波形の計算結果の一例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a calculation result of a current waveform by the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置の完全飽和磁化曲線推定部の結果の一例を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a result of a full saturation magnetization curve estimation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図21】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置の初磁化過程計算部、残留磁化計算部、減磁過程計算
部の結果の一例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a result of an initial magnetization process calculation unit, a remanence magnetization calculation unit, and a demagnetization process calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図22】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置により得られた磁石の磁化分布を用いて磁石単体での
表面磁束密度分布を求めた結果の一例を示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a result of obtaining a surface magnetic flux density distribution of a single magnet using the magnetization distribution of the magnet obtained by the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施形態1にかかる磁化分布算出装
置が必要とする入力データの一覧を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a list of input data required by the magnetization distribution calculation device according to the first embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施形態2にかかる磁化分布算出装
置の着磁電流波形計算部の行う処理フローを示す図であ
る。
FIG. 24 is a diagram showing a processing flow performed by a magnetization current waveform calculation unit of the magnetization distribution calculation device according to the second embodiment of the present invention.

【図25】本発明の実施形態2の磁化分布算出装置の着
磁電流計算手段が必要とする入力データの一覧を示す図
である。
FIG. 25 is a diagram showing a list of input data required by the magnetizing current calculation means of the magnetization distribution calculation device according to the second embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施形態4にかかる磁化分布算出装
置の構成する主要モジュールとデータの流れの一例を示
す図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a main module and a data flow included in a magnetization distribution calculation device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図27】本発明の実施形態4にかかる磁化分布算出装
置の着磁器の分割モデルの一例を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing an example of a divided model of a magnetizer of the magnetization distribution calculation device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図28】本発明の実施形態4にかかる磁化分布算出装
置の着磁計算を行う入力データファイルの一例を示す図
である。
FIG. 28 is a diagram illustrating an example of an input data file for performing magnetization calculation of the magnetization distribution calculation device according to the fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 CPU 102 表示装置 103 入力装置 104 外部記憶装置 105 メモリ 106 バス 101 CPU 102 display device 103 input device 104 external storage device 105 memory 106 bus

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年5月1日(2001.5.1)[Submission date] May 1, 2001 (2001.5.1)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 着磁器によって磁性材料に磁界を印加し
着磁したときの、該磁性材料における磁化分布を算出す
る磁化分布算出装置であって、 前記着磁器に流れる電流波形を算出する着磁電流波形計
算手段を備え、 該着磁電流波形計算手段は、 前記着磁器の固有のパラメータを設定する設定手段と、
前記設定された固有のパラメータと前記磁性材料の特性
とに基づいて、前記着磁器と該磁性材料とを含んだ系に
対応したパラメータを算出する算出手段と、 前記固有のパラメータと系に対応したパラメータとに基
づいて着磁器に流れる電流波形を計算する計算手段とを
備え、 前記着磁電流波形計算手段により算出された電流波形に
基づいて磁化分布を算出することを特徴とする磁化分布
算出装置。
1. A magnetization distribution calculation device for calculating a magnetization distribution in a magnetic material when a magnetic field is applied to the magnetic material by the magnetizer and magnetized, the magnetization distribution calculating a current waveform flowing in the magnetizer. A current waveform calculating means, wherein the magnetizing current waveform calculating means comprises: setting means for setting a unique parameter of the magnetizer;
Calculating means for calculating parameters corresponding to a system including the magnetizer and the magnetic material based on the set unique parameters and characteristics of the magnetic material; and Calculating means for calculating a waveform of a current flowing through the magnetizer based on the parameter, and calculating a magnetization distribution based on the current waveform calculated by the magnetizing current waveform calculating means. .
【請求項2】 前記着磁器の固有のパラメータと、前記
磁性材料の特性を示すパラメータとを独立に管理するこ
とを特徴とする請求項1に記載の磁化分布算出装置。
2. The magnetization distribution calculating apparatus according to claim 1, wherein parameters unique to the magnetizer and parameters indicating characteristics of the magnetic material are managed independently.
【請求項3】 前記着磁電流波形計算手段において、 前記設定手段は、前記着磁器の固有のパラメータとし
て、該着磁器の分割モデル、着磁ヨークの磁化特性、着
磁ヨークの導電率、コイルの巻き数、コイルの抵抗、コ
ンデンサの容量、着磁電流のピーク値を設定することを
特徴とする請求項2に記載の磁化分布算出装置。
3. The magnetizing current waveform calculating means, wherein the setting means includes, as parameters unique to the magnetizer, a divided model of the magnetizer, magnetization characteristics of a magnetizing yoke, conductivity of the magnetizing yoke, and a coil. 3. The magnetization distribution calculation device according to claim 2, wherein the number of turns, the resistance of the coil, the capacitance of the capacitor, and the peak value of the magnetization current are set.
【請求項4】 前記着磁電流波形計算手段において、 前記算出手段は、前記設定されたパラメータに基づいて
磁場計算を行い、所定の電流を流したときの前記着磁器
のインダクタンスを算出することを特徴とする請求項3
に記載の磁化分布算出装置。
4. The magnetizing current waveform calculating means, wherein the calculating means calculates a magnetic field based on the set parameters and calculates an inductance of the magnetizer when a predetermined current flows. Claim 3
3. A magnetization distribution calculation device according to claim 1.
【請求項5】 前記着磁電流波形計算手段において、 前記計算手段は、前記インダクタンスと、前記コンデン
サの両端電圧に設定した所定値とに基づいて、(1−
2)乃至(1−3)式より着磁電流波形を求め、該着磁
電流波形のピーク値と、前記着磁電流のピーク値との差
が所定値以下となるように前記コンデンサの両端電圧を
変更させ、 前記着磁電流波形と、前記着磁電流のピーク値との差が
所定値以下になったときの着磁電流波形をもとめること
を特徴とする請求項4に記載の磁化分布算出装置。
5. The magnetizing current waveform calculating means, wherein the calculating means calculates (1−1) based on the inductance and a predetermined value set for a voltage across the capacitor.
A magnetizing current waveform is obtained from equations 2) to (1-3), and the voltage across the capacitor is set so that the difference between the peak value of the magnetizing current waveform and the peak value of the magnetizing current is equal to or less than a predetermined value. The magnetization distribution calculation according to claim 4, wherein a magnetization current waveform when a difference between the magnetization current waveform and a peak value of the magnetization current is equal to or smaller than a predetermined value is obtained. apparatus.
【請求項6】 前記磁性材料に磁界を印加して着磁した
場合の磁化の状態を示す磁化曲線のうち、高磁界を印加
した場合の磁化曲線を、該磁性材料の特性に基づいて算
出する完全着磁曲線推定手段をさらに備え、該磁化曲線
を用いて磁化分布を算出することを特徴とする請求項1
乃至5に記載の磁化分布算出装置。
6. A magnetization curve when a high magnetic field is applied, among magnetization curves indicating a state of magnetization when a magnetic field is applied to the magnetic material and magnetized, is calculated based on characteristics of the magnetic material. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a complete magnetization curve estimating means, wherein the magnetization distribution is calculated using the magnetization curve.
6. The magnetization distribution calculation device according to any one of items 1 to 5.
【請求項7】 前記完全着磁曲線推定手段は、 前記磁性材料の特性を示す、低磁界の磁化曲線と、残留
磁化Mと、該磁化曲線のうち着磁時と減磁時のヒステ
リシスが生じない最小の磁界Hとを読み込み、 前記磁性材料の特性に基づき、飽和磁化Mを算出し、 前記飽和磁化Mと、前記残留磁化Mとに基づいて、
(2−3)式および(2−4)式より磁化回転角ωをも
とめ、 前記最小の磁界H以上の任意の磁化曲線上の点
(H、M)に基づき、(2−5)式及び(2−6)
式より、異方性磁界Hをもとめ、 (2−1)式および(2−2)式より高磁界における磁
化回転角φを(A−2)乃至(A−4)式を用いたニュ
ートン法で算出することを特徴とする請求項6に記載の
磁化分布算出装置。
Wherein said full deposition磁曲line estimating means, representing characteristics of the magnetic material, the magnetization curve of the low magnetic field, and the residual magnetization M r, hysteresis wear磁時and Demagnetized of magnetization curve A minimum magnetic field Hb that does not occur is read, and a saturation magnetization Mr is calculated based on the characteristics of the magnetic material. Based on the saturation magnetization Mr and the residual magnetization Mr ,
From the equations (2-3) and (2-4), the magnetization rotation angle ω is obtained, and based on a point (H f , M f ) on an arbitrary magnetization curve equal to or more than the minimum magnetic field Hb , (2-5) ) And (2-6)
From the formula, the anisotropic magnetic field HA is obtained, and the magnetization rotation angle φ in a high magnetic field is calculated from Newton using formulas (A-2) to (A-4) from formulas (2-1) and (2-2). The magnetization distribution calculation apparatus according to claim 6, wherein the calculation is performed by a method.
【請求項8】 前記飽和磁化Mは、前記残留磁化M
の2倍であることを特徴とする請求項7に記載の磁化分
布算出装置。
Wherein said saturation magnetization M s, the residual magnetization M r
The magnetization distribution calculation device according to claim 7, wherein the value is twice as large as the following.
【請求項9】 前記飽和磁化Mは、前記低磁界の磁化
曲線に基づいて算出することを特徴とする請求項7に記
載の磁化分布算出装置。
9. The magnetization distribution calculator according to claim 7, wherein the saturation magnetization Ms is calculated based on the magnetization curve of the low magnetic field.
【請求項10】 前記異方性磁界Hは、前記最小の磁
界H以上の任意の磁化曲線上の複数の点について算出
された値の平均値であることを特徴とする請求項7に記
載の磁化分布算出装置。
Wherein said anisotropic magnetic field H A can in claim 7, wherein the minimum average of the values calculated for a plurality of points on the magnetic field H b or more of any of the magnetization curve The magnetization distribution calculation device according to the above.
【請求項11】 前記異方性磁界H、前記磁化回転角
ω、前記飽和磁化M に基づいて、(2−10)式よ
り、磁化曲線における磁界0の点での接線の傾きχ
もとめることで、前記完全着磁曲線推定手段において算
出された高磁界における磁化曲線の妥当性を示すことを
特徴とする請求項7に記載の磁化分布算出装置。
11. The anisotropic magnetic field HA, The magnetization rotation angle
ω, the saturation magnetization M sBased on the following formula,
And the slope of the tangent at the point of zero magnetic field in the magnetization curve χrTo
The complete magnetization curve estimation means calculates
To show the validity of the magnetization curve at the emitted high magnetic field.
The magnetization distribution calculation device according to claim 7, wherein:
【請求項12】 着磁器によって磁性材料に磁界を印加
し着磁したときの、該磁性材料における磁化分布を算出
する磁化分布算出方法であって、 前記着磁器に流れる電流波形を算出する着磁電流波形計
算工程を備え、 該着磁電流波形計算工程は、 前記着磁器の固有のパラメータを設定する設定工程と、
前記設定された固有のパラメータと前記磁性材料の特性
とに基づいて、前記着磁器と該磁性材料とを含んだ系に
対応したパラメータを算出する算出工程と、 前記固有のパラメータと系に対応したパラメータとに基
づいて着磁器に流れる電流波形を計算する計算工程とを
備え、 前記着磁電流波形計算工程により算出された電流波形に
基づいて磁化分布を算出することを特徴とする磁化分布
算出方法。
12. A magnetization distribution calculating method for calculating a magnetization distribution in a magnetic material when the magnetic material is magnetized by applying a magnetic field to the magnetic material, the method comprising calculating a waveform of a current flowing through the magnetizer. A current waveform calculating step, wherein the magnetizing current waveform calculating step comprises: setting a unique parameter of the magnetizer;
A calculation step of calculating parameters corresponding to a system including the magnetizer and the magnetic material based on the set unique parameters and characteristics of the magnetic material; and Calculating a current waveform flowing through the magnetizer based on the parameters and calculating a magnetization distribution based on the current waveform calculated by the magnetizing current waveform calculating step. .
【請求項13】 前記着磁器の固有のパラメータと、前
記磁性材料の特性を示すパラメータとを独立に管理する
ことを特徴とする請求項12に記載の磁化分布算出方
法。
13. The magnetization distribution calculation method according to claim 12, wherein parameters unique to the magnetizer and parameters indicating characteristics of the magnetic material are managed independently.
【請求項14】 前記着磁電流波形計算工程において、 前記設定工程は、前記着磁器の固有のパラメータとし
て、該着磁器の分割モデル、着磁ヨークの磁化特性、着
磁ヨークの導電率、コイルの巻き数、コイルの抵抗、コ
ンデンサの容量、着磁電流のピーク値を設定することを
特徴とする請求項13に記載の磁化分布算出方法。
14. In the magnetizing current waveform calculating step, the setting step includes, as parameters unique to the magnetizer, a divided model of the magnetizer, magnetization characteristics of a magnetizing yoke, conductivity of the magnetizing yoke, and a coil. 14. The method according to claim 13, wherein the number of turns, the resistance of the coil, the capacitance of the capacitor, and the peak value of the magnetizing current are set.
【請求項15】 前記着磁電流波形計算工程において、 前記算出工程は、前記設定されたパラメータに基づいて
磁場計算を行い、所定の電流を流したときの前記着磁器
のインダクタンスを算出することを特徴とする請求項1
4に記載の磁化分布算出方法。
15. In the magnetizing current waveform calculating step, the calculating step performs a magnetic field calculation based on the set parameters, and calculates an inductance of the magnetizer when a predetermined current flows. Claim 1.
5. The method for calculating a magnetization distribution according to item 4.
【請求項16】 前記着磁電流波形計算工程において、 前記計算工程は、前記インダクタンスと、前記コンデン
サの両端電圧に設定した所定値とに基づいて、(1−
2)乃至(1−3)式より着磁電流波形を求め、 該着磁電流波形のピーク値と、前記着磁電流のピーク値
との差が所定値以下となるように前記コンデンサの両端
電圧を変更させ、 前記着磁電流波形と、前記着磁電流のピーク値との差が
所定値以下になったときの着磁電流波形をもとめること
を特徴とする請求項15に記載の磁化分布算出方法。
16. In the magnetizing current waveform calculating step, the calculating step is based on the inductance and a predetermined value set to a voltage between both ends of the capacitor.
A magnetizing current waveform is obtained from the expressions 2) to (1-3). The magnetization distribution calculation according to claim 15, wherein a magnetization current waveform when a difference between the magnetization current waveform and a peak value of the magnetization current is equal to or smaller than a predetermined value is obtained. Method.
【請求項17】 前記磁性材料に磁界を印加して着磁し
た場合の磁化の状態を示す磁化曲線のうち、高磁界を印
加した場合の磁化曲線を、該磁性材料の特性に基づいて
算出する完全着磁曲線推定工程をさらに備え、該磁化曲
線を用いて磁化分布を算出することを特徴とする請求項
13乃至16に記載の磁化分布算出方法。
17. A magnetization curve when a high magnetic field is applied, among magnetization curves indicating a state of magnetization when a magnetic field is applied to the magnetic material and magnetized, is calculated based on characteristics of the magnetic material. 17. The method according to claim 13, further comprising a step of estimating a complete magnetization curve, wherein the magnetization distribution is calculated using the magnetization curve.
【請求項18】 前記完全着磁曲線推定工程は、 前記磁性材料の特性を示す、低磁界の磁化曲線と、残留
磁化Mと、該磁化曲線のうち着磁時と減磁時のヒステ
リシスが生じない最小の磁界Hとを読み込み、 前記磁性材料の特性に基づき、飽和磁化Mを算出し、 前記飽和磁化Mと、前記残留磁化Mとに基づいて、
磁化回転角ωをもとめ、 前記最小の磁界H以上の任意の磁化曲線上の点
(H、M)に基づき、(2−5)式及び(2−6)
式より、異方性磁界Hをもとめ、 (2−1)式および(2−2)式より高磁界における磁
化回転角φを(A−2)乃至(A−4)式を用いたニュ
ートン法で算出することを特徴とする請求項17に記載
の磁化分布算出方法。
18. The full deposition磁曲line estimation step indicates the characteristics of the magnetic material, the magnetization curve of the low magnetic field, and the residual magnetization M r, hysteresis wear磁時and Demagnetized of magnetization curve minimum reading and a magnetic field H b does not occur, based on said characteristics of the magnetic material, it calculates the saturation magnetization M r, wherein a saturation magnetization M r, on the basis of said residual magnetization M r,
The magnetization rotation angle ω is obtained, and based on a point (H f , M f ) on an arbitrary magnetization curve that is equal to or greater than the minimum magnetic field Hb , the equation (2-5) and the equation (2-6)
From the formula, the anisotropic magnetic field HA is obtained, and the magnetization rotation angle φ in a high magnetic field is calculated from Newton using formulas (A-2) to (A-4) from formulas (2-1) and (2-2). The method according to claim 17, wherein the magnetization distribution is calculated by a method.
【請求項19】 前記飽和磁化Mは、前記残留磁化M
の2倍であることを特徴とする請求項18に記載の磁
化分布算出方法。
19. The saturation magnetization M s is equal to the residual magnetization M
19. The method according to claim 18, wherein r is twice as large as r .
【請求項20】 前記飽和磁化Mは、前記低磁界の磁
化曲線に基づいて算出することを特徴とする請求項18
に記載の磁化分布算出方法。
20. The method of claim 19, wherein the saturation magnetization M s is claim and calculating on the basis of the magnetization curve of the low magnetic field 18
3. A method for calculating a magnetization distribution according to item 1.
【請求項21】 前記異方性磁界Hは、前記最小の磁
界H以上の任意の磁化曲線上の複数の点について算出
された値の平均値であることを特徴とする請求項18に
記載の磁化分布算出方法。
21. The apparatus according to claim 18, wherein the anisotropic magnetic field HA is an average value of values calculated for a plurality of points on an arbitrary magnetization curve equal to or larger than the minimum magnetic field Hb. The method for calculating the magnetization distribution described above.
【請求項22】 前記異方性磁界H、前記磁化回転角
ω、前記飽和磁化M に基づいて、(2−10)式よ
り、磁化曲線における磁界0の点での接線の傾きχ
もとめることで、前記完全着磁曲線推定工程において算
出された高磁界における磁化曲線の妥当性を示すことを
特徴とする請求項18に記載の磁化分布算出方法。
22. The anisotropic magnetic field HA, The magnetization rotation angle
ω, the saturation magnetization M sBased on the following formula,
And the slope of the tangent at the point of zero magnetic field in the magnetization curve χrTo
In the above, the calculation in the complete magnetization curve estimation step is performed.
To show the validity of the magnetization curve at the emitted high magnetic field.
19. The method according to claim 18, wherein the magnetization distribution is calculated.
【請求項23】 請求項12〜22のいずれか1つに記
載の磁化分布算出方法をコンピュータによって実現させ
るための制御プログラムを格納した記憶媒体。
23. A storage medium storing a control program for causing a computer to implement the magnetization distribution calculation method according to claim 12.
【請求項24】 請求項12〜22のいずれか1つに記
載の磁化分布算出方法をコンピュータによって実現させ
るための制御プログラム。
A control program for causing a computer to realize the magnetization distribution calculation method according to any one of claims 12 to 22.
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