JP2003098241A - System for evaluating iron loss in electro-magnetic field analysis - Google Patents

System for evaluating iron loss in electro-magnetic field analysis

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JP2003098241A
JP2003098241A JP2001287415A JP2001287415A JP2003098241A JP 2003098241 A JP2003098241 A JP 2003098241A JP 2001287415 A JP2001287415 A JP 2001287415A JP 2001287415 A JP2001287415 A JP 2001287415A JP 2003098241 A JP2003098241 A JP 2003098241A
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flux density
curve
stress
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a Maxwell equation to evaluate an iron loss, taking anisotropy in magnetic permeability or reluctivity of a steel material into account. SOLUTION: An objective area is divided into a plurality of micro-areas by an area dividing means 1, and an angle θ formed by a predetermined direction of a steel sheet and a direction of magnetic flux in the each area is imparted by a magnetic flux density vector determining means 2. Data of magnetic flux density (H-B curve) in a magnetic field and the iron loss (W-B curve) are stored in a database 3 using the angle θ and a stress σ as parameters. The magnetic flux density vector determining means 2 executes convergence calculation by compounding with the Maxwell equation, based on the H-B curve, and founds the magnetic flux density. An interpolation calculation means 4 calls out the W-B curve corresponding to the magnetic flux density, and interpolation-corrects it using the angle θ and the stress σ as the parameters. The iron loss Wi within the micro-area ai is found, based on the corrected W-B curve, in a micro-area loss calculating means 5. Total of the iron losses Wi is found to bring the iron loss as the whole, in an iron loss totalizing means 6.

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、電磁場解析を利用
した電磁場解析の鉄損評価システムに関し、特に、鋼板
の電磁気特性の異方性を考慮に入れた鉄損評価法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis using electromagnetic field analysis, and more particularly to an iron loss evaluation method that takes into consideration the anisotropy of electromagnetic characteristics of a steel sheet.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からマックスウェル方程式による電
磁場解析法は、鋼板等の鉄損評価に用いられてきた。電
磁場解析にはコンピュータが利用され、鋼板の形状、計
算のために分割された微小領域の大きさ、磁界Hに対す
る磁束密度B、鋼板に加えられる応力σ、周波数等は、
コンピュータによる計算の解を求めるための物性量パラ
メーター条件として採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetic field analysis method based on Maxwell's equation has been used for iron loss evaluation of steel sheets and the like. A computer is used for electromagnetic field analysis, and the shape of the steel sheet, the size of the minute region divided for calculation, the magnetic flux density B with respect to the magnetic field H, the stress σ applied to the steel sheet, the frequency, etc.
It is used as a parameter condition for physical quantity for obtaining a solution calculated by a computer.

【0003】すなわち、これらの条件を考慮に入れて、
マックスウェル方程式の計算機解が得られる。マックス
ウェル方程式の計算機解に、磁束密度Bに対応して測定
された鉄損Wのデータ(B−W曲線)を考慮に加えて鉄
損が求められている。
That is, taking these conditions into consideration,
A computer solution of the Maxwell equation is obtained. In the computer solution of the Maxwell equation, the iron loss is obtained in consideration of the data (B-W curve) of the iron loss W measured corresponding to the magnetic flux density B.

【0004】例えば、図7は、従来技術に基づいて実行
される鉄損の数値計算ルーチンの流れを示すブロック図
である。まず、鋼板の形状71、微小領域分割72、周
波数73等をパラメーターとしたH−B曲線74など、
解を求めるための条件を与え、計算によってマックスウ
ェル方程式75の数値解を求める。
For example, FIG. 7 is a block diagram showing the flow of a core loss numerical calculation routine executed according to the prior art. First, the steel sheet shape 71, the minute area division 72, the frequency 73, etc.
A condition for obtaining a solution is given, and a numerical solution of Maxwell's equation 75 is obtained by calculation.

【0005】磁束密度Bの分布77に対応して測定され
た、微小領域における鋼材の鉄損Wのデータ(B−W曲
線)76を上の数値解に与え、鉄損Wの分布78から鋼
板全体の鉄損79を算出する。ここで、予め定められた
方向と磁束方向との成す角度θは一定に固定され、等方
性の透磁率を仮定している。
Data (B-W curve) 76 of the iron loss W of the steel material in a minute region measured corresponding to the distribution 77 of the magnetic flux density B is given to the above numerical solution, and from the distribution 78 of the iron loss W, the steel plate is obtained. The overall iron loss 79 is calculated. Here, the angle θ formed between the predetermined direction and the magnetic flux direction is fixed and isotropic permeability is assumed.

【0006】ここで、マックスウェル方程式の解法につ
いて簡単に説明する。公知の多くの文献から明らかなよ
うに、マックスウェル方程式は次の(式1)で与えられ
る。
Here, a method of solving the Maxwell equation will be briefly described. As is clear from many known documents, the Maxwell equation is given by (Equation 1) below.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】ここで、B,H,D,E,Jはそれぞれ磁
束密度、磁界、電束密度、電界、電流密度である。ま
た、ρは電荷密度である。B,H,D,E,Jの間には
次の(式2)の関係がある。
Here, B, H, D, E, and J are magnetic flux density, magnetic field, electric flux density, electric field, and current density, respectively. Further, ρ is the charge density. B, H, D, E, and J have the following relationship (Equation 2).

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】ここで、μ,ε,σはそれぞれ透磁率、誘
電率、導電率である。
Here, μ, ε and σ are magnetic permeability, permittivity and conductivity, respectively.

【0011】一方、中田高義、高橋則雄両氏による「電
気工学の有限要素法」(森北出版、1982)によれば、
電磁界に関する解析が詳細に記載されている。同文献に
よれば、∂D/∂tは無視されている。磁束の発散は常
に零であるので、連続であり、磁気ベクトルポテンシャ
ルAが次式によって与えられている。
On the other hand, according to "Finite Element Method of Electrical Engineering" by Takayoshi Nakata and Norio Takahashi (Morikita Publishing, 1982),
The electromagnetic field analysis is described in detail. According to the document, ∂D / ∂t is ignored. Since the divergence of the magnetic flux is always zero, it is continuous, and the magnetic vector potential A is given by the following equation.

【0012】[0012]

【数3】 [Equation 3]

【0013】これらの式から、From these equations,

【0014】[0014]

【数4】 [Equation 4]

【0015】が得られている。したがって、Is obtained. Therefore,

【0016】[0016]

【数5】 [Equation 5]

【0017】が得られる。ここで、-gradφ=E、J0
外部からの強制電流密度、Jeはうず電流密度、テンソル
量で与えられる磁気抵抗率「ν」は「ν」=1/「μ」で
ある。(式5)式は、ガラーキン法(Galerkin Metho
d)により2次元的、及び3次元的に解かれる。実際に
は、透磁率は一般に異方性である。しかし、従来の鉄損
評価法では、透磁率が等方性であるとして数値解析が行
われ、解が求められていた。
Is obtained. Here, -grad φ = E, J 0 is a forced current density from the outside, Je is an eddy current density, and the magnetic resistivity “ν” given by the tensor amount is “ν” = 1 / “μ”. (Equation 5) is a Galerkin method
It is solved two-dimensionally and three-dimensionally by d). In practice, magnetic permeability is generally anisotropic. However, in the conventional iron loss evaluation method, numerical analysis was performed assuming that the magnetic permeability was isotropic, and a solution was obtained.

【0018】前記マックスウェル方程式に対して、鋼板
の各微小領域におけるH−B曲線のデータを適用すれ
ば、磁界Hに対する磁束密度Bの数値解が求められる。
ここで、H−B曲線は透磁率が等方性であると仮定し、
鋼板に加えられる応力σi(i=1,2,……n)をパ
ラメーターとして予め測定して求められたデータであ
る。H−B曲線のデータは適当な間隔で設定された各応
力値ごとに用意され、データベースに格納されている。
A numerical solution of the magnetic flux density B with respect to the magnetic field H can be obtained by applying the data of the H-B curve in each minute region of the steel sheet to the Maxwell equation.
Here, the H-B curve is assumed to have isotropic permeability,
The data is obtained by measuring in advance using the stress σ i (i = 1, 2, ... N) applied to the steel sheet as a parameter. The H-B curve data is prepared for each stress value set at appropriate intervals and stored in the database.

【0019】ここで、応力σjと応力σj+1との中間値の
応力σに対応する、磁界Hに対する磁束密度Bの数値解
は、内挿近似或は級数近似により求められる。このよう
にして、与えられた磁界強度Hに対する微小領域ごとに
求められた、応力σj(i=1,2,3……n)をパラ
メーターとする磁束密度Bから、各微小領域における磁
束密度の分布が求められる。
Here, the numerical solution of the magnetic flux density B with respect to the magnetic field H, which corresponds to the stress σ that is an intermediate value between the stress σ j and the stress σ j + 1 , can be obtained by interpolation approximation or series approximation. In this way, from the magnetic flux density B with the stress σ j (i = 1, 2, 3 ... N) as a parameter, which is obtained for each minute region with respect to the given magnetic field strength H, the magnetic flux density in each minute region is obtained. Distribution is required.

【0020】一方、磁束密度Bと鉄損Wの関係は応力σ
をパラメーターとして予め測定され、W−B曲線の形で
データベースに格納されている。したがって、前記数値
計算によって求められた磁束密度分布を、応力σをパラ
メーターとして予め測定され、データベースに格納され
たW−B曲線に適用すれば、与えられた磁界強度Hに対
する鋼板全体の鉄損が数値計算によって求められる。
On the other hand, the relationship between the magnetic flux density B and the iron loss W is the stress σ
Is measured in advance as a parameter and stored in the database in the form of a WB curve. Therefore, if the magnetic flux density distribution obtained by the numerical calculation is applied to the WB curve previously measured using the stress σ as a parameter and stored in the database, the iron loss of the entire steel sheet with respect to the given magnetic field strength H is reduced. Calculated by numerical calculation.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では鉄損
を求めるための電磁場解析において、透磁率は等方性で
あるとして計算を行っているため、実際の鉄鋼材料にお
いて存在する透磁率の異方性が無視され、そのために実
測値の計算値との間の相違が無視できず、鉄損を十分に
評価できないと云う欠点があった。
In the above-mentioned prior art, in the electromagnetic field analysis for obtaining the iron loss, since the magnetic permeability is calculated as isotropic, the difference in the magnetic permeability existing in the actual steel material is calculated. However, there is a drawback in that the difference between the measured value and the calculated value cannot be ignored, and the iron loss cannot be sufficiently evaluated.

【0022】本発明は上述の問題点にかんがみ、従来の
解析方法を踏襲しながら、上述のような従来技術の欠点
を除去し、鉄鋼材料の物性量パラメーターの異方性を考
慮に入れた鉄損評価方式を提供できるようにすることを
目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art while following the conventional analysis method, and takes into consideration the anisotropy of the physical property parameter of the steel material. The purpose is to be able to provide a loss evaluation method.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明による電磁場解析
の鉄損評価システムは、鉄鋼材料の対象領域全体を複数
の微小領域に分割する領域分割手段と、前記微小領域で
鋼板の予め定められた方向と磁束密度の方向との間の角
度θを異方性のパラメーターとして磁束密度に対する磁
界(H−B曲線)のデータを格納しておき、磁束密度ベ
クトルの決定に提供する第1のデータベースと、前記第
1のデータベースに格納されているデータ(H−B曲
線)を基にして、前記微小分割領域においてマックスウ
ェル方程式に基づき、前記角度θ、及び前記磁束密度の
大きさBを決定する磁束密度ベクトル決定手段と、角度
θを異方性のパラメーターとして磁束密度に対する鉄損
(W−B曲線)のデータを格納しておき、鉄損の計算に
提供する第2のデータベースと、前記第2のデータベー
スに格納されている鉄損(W−B曲線)をデータとして
任意の角度θに対するW−B曲線の内挿値を計算する補
間内挿手段と、前記内挿値を使用して前記各微小領域の
鉄損を計算する鉄損計算手段と、前記各微小領域の鉄損
の総和を求める鉄損総和手段とを具備して構成したこと
を特徴としている。また、本発明の他の特徴とするとこ
ろは、鉄鋼材料の対象領域全体を複数の微小領域に分割
する領域分割手段と、前記微小領域で鋼板の予め定めら
れた方向と磁束密度の方向との間の角度θを異方性のパ
ラメーターとして磁束密度に対する磁界(H−B曲線)
及び鉄損(W−B曲線)のデータを格納しておき、鉄損
の計算に提供するデータベースと、前記データベースに
格納されているH−B曲線を基にして、前記微小領域に
おいてマックスウェル方程式に基づき、前記角度θ及び
前記磁束密度の大きさBを決定する磁束密度ベクトル決
定手段と、前記データベースに格納されている前記磁束
密度に対する鉄損(W−B曲線)をデータとして任意の
角度θに対するW−B曲線の内挿値を計算する補間内挿
手段と、前記内挿値を使用して前記各微小領域の鉄損を
計算する鉄損計算手段と、前記各微小領域の鉄損の総和
を求める鉄損総和手段とを具備して構成したことを特徴
としている。また、本発明のその他の特徴とするところ
は、鉄鋼材料の対象領域全体を複数の微小領域に分割す
る領域分割手段と、前記微小領域での鋼板の予め定めら
れた方向と磁束密度の方向との間の角度θ及び応力σを
異方性のパラメーターとして磁束密度に対する磁界(H
−B曲線)及び鉄損(W−B曲線)のデータを格納して
おき、鉄損の計算にに提供するデータベースと、前記デ
ータベースに格納されているH−B曲線を基にして前期
微小領域においてマックスウエル方程式及び前記応力σ
を基にして、角度θ及び前記磁束密度の大きさBを決定
する磁束密度ベクトル決定手段と、前記データベースに
格納されている前記磁束密度に対する鉄損(W−B曲
線)をデータとして任意の角度θ及び応力σに対する内
挿値を計算する補間内挿手段と、前記内挿値を使用して
前記各微小領域の鉄損を計算する鉄損計算手段と、前記
各微小領域の鉄損の総和を求める鉄損総和手段とを具備
して構成したことを特徴としている。また、本発明のそ
の他の特徴とするところは、上記に記載の電磁場解析の
鉄損評価システムであって、前記磁束密度ベクトル決定
手段は鋼板の加工で発生する残留応力を構造解析に基づ
く応力σの計算により求める応力計算手段を備えたこと
を特徴としている。また、本発明のその他の特徴とする
ところは、上記に記載の電磁場解析の鉄損評価システム
であって、前記磁束密度ベクトル決定手段の前記応力計
算手段により求める応力σは、 σ=√(σc 2+σt 2+σs 2) σc:圧縮応力、σt:引っ張り応力、σs:せん断応
力、によって与えることを特徴としている。
An iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis according to the present invention comprises a region dividing means for dividing an entire target region of a steel material into a plurality of minute regions, and a predetermined plate steel sheet in the minute regions. A first database that stores the data of the magnetic field (H-B curve) with respect to the magnetic flux density by using the angle θ between the direction and the magnetic flux density direction as an anisotropy parameter and provides the data for determining the magnetic flux density vector. , A magnetic flux that determines the angle θ and the magnitude B of the magnetic flux density based on the Maxwell equation in the minute divided region based on the data (H-B curve) stored in the first database. Second data provided for density loss determination means and iron loss (WB curve) data with respect to magnetic flux density using the angle θ as an anisotropy parameter and provided for iron loss calculation. And an interpolating and interpolating means for calculating an interpolated value of the WB curve with respect to an arbitrary angle θ using the iron loss (WB curve) stored in the second database as data. It is characterized by comprising an iron loss calculating means for calculating the iron loss of each of the minute areas using a value, and an iron loss summing means for obtaining the sum of the iron loss of each of the minute areas. Further, another feature of the present invention is that a region dividing means for dividing the entire target region of the steel material into a plurality of minute regions, and a predetermined direction of the steel sheet and a direction of magnetic flux density in the minute regions. Magnetic field (H-B curve) with respect to magnetic flux density with the angle θ between them as an anisotropy parameter
And the iron loss (WB curve) data are stored, and based on the database provided for the calculation of the iron loss and the HB curve stored in the database, the Maxwell equation in the minute region Based on the above, the angle θ and the magnetic flux density vector determining means for determining the magnitude B of the magnetic flux density, and an arbitrary angle θ with the iron loss (WB curve) for the magnetic flux density stored in the database as data. For the WB curve, an interpolating interpolation means for calculating an interpolated value of the WB curve, an iron loss calculating means for calculating the iron loss of each of the minute regions using the interpolated value, and an iron loss of each of the minute regions. It is characterized in that it is configured by including an iron loss summing means for obtaining the sum. Further, the other feature of the present invention is a region dividing means for dividing the entire target region of the steel material into a plurality of minute regions, a predetermined direction of the steel sheet in the minute region and a direction of magnetic flux density. Between the magnetic flux density (H
-B curve) and iron loss (WB curve) data are stored and provided to the calculation of iron loss, and the minute region based on the H-B curve stored in the database. At Maxwell's equation and the stress σ
Based on the angle θ and the magnetic flux density vector determining means for determining the magnitude B of the magnetic flux density, and an arbitrary angle using the iron loss (WB curve) for the magnetic flux density stored in the database as data. Interpolation interpolation means for calculating interpolation values for θ and stress σ, iron loss calculation means for calculating iron loss in each of the minute areas using the interpolated values, and total of iron loss in each of the minute areas It is characterized by comprising an iron loss summing means for obtaining Further, another feature of the present invention is the iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis described above, wherein the magnetic flux density vector determination means determines the residual stress generated in the processing of the steel sheet by stress σ based on the structural analysis. It is characterized in that it is provided with a stress calculating means which is calculated by Another feature of the present invention is the iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis described above, wherein the stress σ obtained by the stress calculation means of the magnetic flux density vector determination means is σ = √ (σ c 2 + σ t 2 + σ s 2 ) σ c : compressive stress, σ t : tensile stress, σ s : shear stress.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の電
磁場解析の鉄損評価システムを詳細に説明する。鉄鋼材
料には鋼材の予め定められた方向、例えば圧延方向とそ
れに直角の方向とでは透磁率に異方性があり、更に、か
しめや溶接などの機械加工によっても異方性が生ずる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The iron and steel material has anisotropy in magnetic permeability in a predetermined direction of the steel material, for example, a rolling direction and a direction perpendicular to the rolling direction, and further, anisotropy is caused by mechanical processing such as caulking and welding.

【0025】このような鉄鋼材料の透磁率の異方性を考
慮に入れれば、鉄損を精度よく評価することが可能とな
る。この場合、鉄鋼材料の対象とする全領域を複数の微
小領域に分割し、各微小領域の内部で透磁率が等方性を
満足し、角度θの値は一定であると仮定すれば、各微小
領域間で透磁率μ及び磁気抵抗率νや、予め定められた
方向、例えば圧延方向と磁束密度Bの方向との間の角度
θに差があっても計算上問題はない。このようにして透
磁率と角度θとを与えれば、マックスウェル方程式の解
を求めるのにコンピュータを利用できる。
By taking into consideration the anisotropy of magnetic permeability of such a steel material, it becomes possible to evaluate the iron loss with high accuracy. In this case, assuming that the entire target area of the steel material is divided into a plurality of minute regions, the magnetic permeability satisfies the isotropic property inside each minute region, and the value of the angle θ is constant, There is no problem in calculation even if there is a difference in the magnetic permeability μ and the magnetic resistivity ν between the minute regions and the angle θ between the predetermined direction, for example, the rolling direction and the direction of the magnetic flux density B. Given the permeability and the angle θ in this way, a computer can be used to find the solution of the Maxwell equation.

【0026】図1は、鉄鋼材料の対象とする全領域を格
子状の複数の微小領域に分割した模様を示す説明図であ
る。図1において、鉄鋼材料は1,2,3……,i,i
+1,i+2,……,j,j+1,j+2,……nの微
小領域に分割してある。例えば、i番目の微小領域の磁
束密度が△Biであるとし、鉄損がΔwiであるとする。
FIG. 1 is an explanatory view showing a pattern in which the entire target area of a steel material is divided into a plurality of grid-like minute areas. In FIG. 1, steel materials are 1, 2, 3 ..., i, i
It is divided into minute regions of +1, i + 2, ..., J, j + 1, j + 2 ,. For example, the magnetic flux density of the i-th small area are △ B i, the iron loss is assumed to be [Delta] w i.

【0027】図1において、分割された各微小領域の内
部においては、透磁率μ及び磁気抵抗率νは等方性であ
って一定の値、磁束密度は一定であるとする。このよう
にすれば、有限要素法において、各微小領域間の境界で
は不連続であっても、領域内では一様なパラメーターを
もっていると考えることができる。
In FIG. 1, it is assumed that the magnetic permeability μ and the magnetic resistivity ν are isotropic and have constant values and the magnetic flux density is constant inside each of the divided minute regions. In this way, in the finite element method, it can be considered that even if the boundaries between the minute regions are discontinuous, they have uniform parameters within the regions.

【0028】したがって、異方性や非直線性を有する鉄
鋼材料の鉄損の計算においても、予め計算された各微小
領域の鉄損の総和を求めることによって、全体損失を容
易に計算することができる。図1では、全体の鉄損W
(watts/kgまたはwatts/m3)は、
Therefore, also in the calculation of the iron loss of a steel material having anisotropy or non-linearity, the total loss can be easily calculated by obtaining the total sum of the iron loss of each minute region calculated in advance. it can. In Fig. 1, the overall iron loss W
(Watts / kg or watts / m 3 ) is

【0029】[0029]

【数6】 [Equation 6]

【0030】で与えられる。ここで、wiは微小領域内
の鉄損である。また、△Biの方向θと大きさΔBiは、
各微小領域によってそれぞれ異なった値をとる。鉄損W
は磁束密度Bが大きい程、大きな値をとるが、必ずしも
直線関係にあるわけではない。前記領域分割は有限要素
法が適用されることを前提にして実施したものである
が、差分法或はその他の類似の目的の計算方式に適用可
能であることは言うまでもない。
Is given by Here, w i is the iron loss in the minute region. Also, △ direction θ and magnitude .DELTA.B i of B i is
It takes a different value for each micro area. Iron loss W
Has a larger value as the magnetic flux density B is larger, but is not necessarily in a linear relationship. The region division is performed on the assumption that the finite element method is applied, but it goes without saying that it can be applied to the difference method or other similar purpose calculation method.

【0031】図2は、磁束密度の異方性を示す説明図で
ある。図2において、RDは鋼板の圧延方向(rolled d
irection)、TDはそれに直角な方向(transversal di
rection)である。磁束密度Bの方向と鋼板の圧延方向
RDとの間の角度をθとすれば、H−B曲線及びW−B
曲線のθ依存性は、例えば図3(a)、(b)に示すよ
うな形状で与えられる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the anisotropy of the magnetic flux density. In FIG. 2, RD is the rolling direction of the steel sheet (rolled d
irection), TD is the direction perpendicular to it (transversal di
rection). When the angle between the direction of the magnetic flux density B and the rolling direction RD of the steel sheet is θ, the H-B curve and the W-B curve
The θ dependence of the curve is given in a shape as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), for example.

【0032】ここで、鋼板の圧延方向の代りに、任意の
予め定められた方向とすることも可能である。図3
(a)、(b)はいずれも角度θの依存性を表したもの
であるが、複数葉のデータは更に応力σに対する依存性
も示している。応力σは、圧縮応力(σc)、引張り応
力(σt)、及びせん断応力(σs)によって発生する。
これらの応力はベクトル量であるが、数値計算を容易に
する関係上、スカラー量σ 0として次の式(式7)によ
り表現する。
Here, instead of the rolling direction of the steel sheet, an arbitrary
It is also possible to set it in a predetermined direction. Figure 3
Both (a) and (b) show the dependence of the angle θ.
However, the multi-leaf data has a further dependence on the stress σ.
Also shows. The stress σ is the compressive stress (σc), Tension
Force (σt), And shear stress (σs) Caused by.
These stresses are vector quantities, but facilitate numerical calculations
Scalar amount σ 0As the following equation (Equation 7)
Express.

【0033】[0033]

【数7】 [Equation 7]

【0034】データベースに格納されるH−B曲線及び
W−B曲線では、数値的取扱いを容易にするため、スカ
ラー量σ0をパラメーターとして使用するが、実用上の
誤差は十分に無視できる。
In the H-B curve and the W-B curve stored in the database, the scalar amount σ 0 is used as a parameter in order to facilitate the numerical handling, but the practical error can be sufficiently ignored.

【0035】図3では、θ=0゜,15゜,30゜……
のデータがH−B関数及びW−B関数として与えられて
いるが、その他の角度θではデータが関数として与えら
れていない。この場合、θ=20゜において求める必要
のある磁束密度と磁界との関係は、θ=15゜及びθ=
30゜におけるデータから求められた近似関数につい
て、ニュートンラプソン法によるテイラー展開からマッ
クスウェル方程式との連成により繰返し計算して求めら
れる。一方、磁束密度が与えられたときの鉄損は、θ=
15度及びθ=30度におけるデータから補間内挿して
求められる。
In FIG. 3, θ = 0 °, 15 °, 30 ° ...
Data is given as an H-B function and a WB function, but the data is not given as a function at other angles θ. In this case, the relationship between the magnetic flux density and the magnetic field that needs to be obtained at θ = 20 ° is θ = 15 ° and θ =
The approximate function obtained from the data at 30 ° is repeatedly calculated from the Taylor expansion by the Newton-Raphson method by coupling with the Maxwell equation. On the other hand, the iron loss when the magnetic flux density is given is θ =
It is obtained by interpolation interpolation from the data at 15 degrees and θ = 30 degrees.

【0036】ここで、応力σの変化が十分に無視できる
ほど小さい場合は、応力σは一定であると仮定してかま
わない。もし、応力σが十分に大きく変化する場合に
は、それぞれの応力σに対応したH−B曲線及びW−B
曲線を選択して繰り返し計算を実行する。
If the change in the stress σ is sufficiently small to be ignored, the stress σ may be assumed to be constant. If the stress σ changes sufficiently, the H-B curve and WB corresponding to the respective stress σ
Select the curve and repeat the calculation.

【0037】次に、図3(a)、(b)に含まれている
応力σに対する依存性に関して少し詳細に説明する。応
力σは正の値が引張り、負の値が圧縮を表わす。例え
ば、図3(a)、(b)では+20MPa>σ>−50
MPa(MPa:メガパスカル)の範囲のデータを取扱
い、サンプル化された応力σの値に対するデータとして
示してある。
Next, the dependence on the stress σ included in FIGS. 3A and 3B will be described in some detail. As for the stress σ, a positive value indicates tension and a negative value indicates compression. For example, in FIGS. 3A and 3B, +20 MPa>σ> −50
Data in the range of MPa (MPa: megapascal) is dealt with and shown as data for the sampled stress σ values.

【0038】したがって、データの表に直接、与えられ
ていない応力値に対する磁束密度や鉄損は、角度θの場
合と同様にニュートンラプソン法によるテイラー展開か
ら内挿補間して求められる。すなわち、(Bi、θI
σ)によって微小領域iにおける鉄損wiが求められ
る。
Therefore, the magnetic flux density and the iron loss with respect to the stress values not given in the data table can be obtained by the interpolation from the Taylor expansion by the Newton-Raphson method as in the case of the angle θ. That is, (B i , θ I ,
σ) determines the iron loss w i in the small area i.

【0039】例えば、図3(b)に示すσ=+20MP
aのデータにおいて、θ=15゜及び30゜の曲線、及
びB=2.0wb/m2及び3.0wb/m2によって切断され、点AB
CDによって囲まれた領域を仮定し、点P(θ=20
゜、B=2.5wb/m2)における鉄損を求めるものとする。
For example, σ = + 20MP shown in FIG.
In the data of a, the curve of θ = 15 ° and 30 °, and B = 2.0wb / m 2 and 3.0wb / m 2 were cut, and the point AB
Assuming a region surrounded by CD, point P (θ = 20
The iron loss at B, 2.5 wb / m 2 ) shall be obtained.

【0040】まず、θ=15゜及び30゜の曲線から内
挿近似によって級数展開を行い、θ=20゜のW−B曲
線を求める。次にB=2.0 wb/m2及び3.0 wb/m2の直線
(曲線でもよい。)によって前記θ=20゜のW−B曲
線を切断、B軸上の内挿によってB=2.5 wb/m2におけ
る点Pを確定する。確定された点Pのy座標軸から鉄損
Wを読取ることができる。
First, a series expansion is performed from the curves of θ = 15 ° and 30 ° by interpolation approximation to obtain a WB curve of θ = 20 °. Next, the WB curve of θ = 20 ° is cut by straight lines (curves may be used) of B = 2.0 wb / m 2 and 3.0 wb / m 2 , and B = 2.5 wb / m by interpolation on the B axis. Determine the point P in 2 . The iron loss W can be read from the y coordinate axis of the determined point P.

【0041】実際の処理では、図3(b)のグラフはデ
ータベース内に格納されているので、コンピュータのソ
フトウェア処理によって内挿計算を行い、鉄損を求める
ことができる。
In the actual process, since the graph of FIG. 3B is stored in the database, it is possible to calculate the iron loss by performing the interpolation calculation by the software process of the computer.

【0042】応力σの影響によってH−B曲線が変化す
ることは、図3によって説明したとおりである。例え
ば、凹型鉄芯は鋼板をせん断して整形され、回転機器等
に使用される。このとき、せん断や機械的圧縮、伸張に
よって鉄芯に残留応力が存在している。
As described with reference to FIG. 3, the HB curve changes due to the influence of the stress σ. For example, a concave iron core is shaped by shearing a steel plate, and is used for a rotating machine or the like. At this time, residual stress exists in the iron core due to shearing, mechanical compression, and extension.

【0043】図4は、鉄芯における応力の磁束密度への
影響例を示した説明図である。図4において、xは鋼板
の圧延方向、Bは磁束の接線方向、θはx軸と磁束密度
Bとの成す角度を示す。空間上の指定された位置を決定
すると、磁束密度ベクトルBが与えられ、応力σの値が
決定される。すなわち、指定された空間位置において
(H−B)(θ,σ)が求められ、これによって(W−
B)(θ,σ)が決定される。空間位置に対応する応力
は、材料力学の理論に従ってCADによって求めること
が可能である。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of the influence of stress in the iron core on the magnetic flux density. In FIG. 4, x indicates the rolling direction of the steel sheet, B indicates the tangential direction of the magnetic flux, and θ indicates the angle between the x axis and the magnetic flux density B. When the designated position on the space is determined, the magnetic flux density vector B is given and the value of the stress σ is determined. That is, (H−B) (θ, σ) is obtained at the designated spatial position, and (W−)
B) (θ, σ) is determined. The stress corresponding to the spatial position can be obtained by CAD according to the theory of material mechanics.

【0044】前記計算処理のルーチンを図5に示す。図
5において、1は領域分割手段、2は磁束密度ベクトル
決定手段、3は磁束密度及び鉄損のデータベース、4は
補間内挿計算手段、5は微小領域内鉄損計算手段、6は
鉄損総和手段である。データベース3は、H−B曲線を
表わす第1のデータベース、及びW−B曲線を表わす第
2のデータベースより成立つ。H−B曲線は周波数に依
存し、磁気抵抗率νは周波数の増加に伴って増加する。
FIG. 5 shows the routine of the calculation processing. In FIG. 5, 1 is an area dividing means, 2 is a magnetic flux density vector determining means, 3 is a database of magnetic flux density and iron loss, 4 is interpolation interpolation calculating means, 5 is small area iron loss calculating means, and 6 is iron loss. It is a means of summation. The database 3 is composed of a first database representing an H-B curve and a second database representing a WB curve. The H-B curve is frequency dependent and the magnetoresistivity ν increases with increasing frequency.

【0045】したがって、マックスウエル方程式では、
νによって鋼板の周波数特性を含ませている。領域分割
手段1は鉄鋼材料の対象領域全体を複数の微小領域(i
=1〜n)に分割する。鉄鋼材料が一様な厚さの平面状
板材であれば、微小領域の形状を三角形とすることがで
き、この場合には有限要素法による計算の適用が容易と
なる。
Therefore, in the Maxwell equation,
The frequency characteristic of the steel sheet is included by ν. The area dividing means 1 divides the entire target area of the steel material into a plurality of minute areas (i
= 1 to n). If the steel material is a flat plate material having a uniform thickness, the shape of the minute region can be made triangular, and in this case, the calculation by the finite element method can be easily applied.

【0046】磁束密度ベクトル決定手段2には、応力解
析に基づく応力分布データを入力し、一方では領域分割
手段1からの領域分割の結果、及びデータベース3から
の(H−B曲線)のデータを入力する。磁束密度ベクト
ル決定手段2では、分割された領域ごとにニュートンラ
プソン法を使い、マックスウェル方程式との連成によ
り、テイラー展開から磁束密度ベクトルの収束計算を実
行する。
The stress distribution data based on the stress analysis is input to the magnetic flux density vector determination means 2, while the result of the area division from the area division means 1 and the (H-B curve) data from the database 3 are input. input. In the magnetic flux density vector determination means 2, the Newton-Raphson method is used for each divided region, and the convergence calculation of the magnetic flux density vector is performed from the Taylor expansion by coupling with the Maxwell equation.

【0047】すなわち、領域分割手段1からの入力デー
タを基にして、磁束密度ベクトル決定手段2は微小領域
iで、鋼板の圧延方向RDと磁束密度の方向との間の
角度θ、及び磁束密度の大きさBとを決定して、補間内
挿計算手段4に与える。ここで、圧延方向の代りに、任
意の予め定められた方向とすることもできる。
That is, based on the input data from the area dividing means 1, the magnetic flux density vector determining means 2 in the minute area a i , the angle θ between the rolling direction RD of the steel sheet and the direction of the magnetic flux density, and the magnetic flux. The magnitude B of the density is determined and given to the interpolation / interpolation calculation means 4. Here, the rolling direction may be replaced by any predetermined direction.

【0048】磁束密度に対する磁界(H−B曲線)及び
鉄損(W−B曲線)のデータベース3は、応力σの値を
パラメーターとして表わしたデータ別に複数葉に分けら
れたデータの表を格納し、各データの表には角度θに対
するH−B曲線及びW−B曲線を格納している。
The database 3 of the magnetic field (H-B curve) and iron loss (W-B curve) with respect to the magnetic flux density stores a table of data divided into a plurality of leaves according to the data representing the value of the stress σ as a parameter. The table of each data stores the H-B curve and the WB curve for the angle θ.

【0049】データベース3に格納されているH−B曲
線とW−B曲線は、それぞれサンプル化して与えられた
角度θと応力σに対応して、磁束密度と磁界、及び磁束
密度と鉄損の関係を与えるものである。これらのデータ
は、予め測定されたデータを、サンプル化された角度θ
と応力σの関数の形で保持している。
The H-B curve and WB curve stored in the database 3 correspond to the magnetic flux density and the magnetic field, and the magnetic flux density and the iron loss corresponding to the angle θ and the stress σ which are sampled and given, respectively. It is what gives a relationship. These data are pre-measured data and sampled angle θ
And holds in the form of a function of stress σ.

【0050】したがって、任意の角度θと応力σに対す
る磁束密度Bと損失Wの関係は、補間内挿計算手段4に
より補間内挿法を採用してニュートンラプソン法を使
い、繰返し計算を実行して求める。鉄鋼材料の鉄損デー
タ(W−B曲線)は、データベースから補間内挿手段4
に提供される。
Therefore, the relation between the magnetic flux density B and the loss W with respect to an arbitrary angle θ and stress σ is calculated by interpolating and interpolating by means of the interpolating and interpolating means 4 by using the Newton-Raphson method. Ask. The iron loss data (WB curve) of the steel material is interpolated and interpolated by the database 4
Provided to.

【0051】次に、データベース3からのW−B曲線の
データを利用し、補間内挿計算手段4によって求められ
た微小領域ai内の磁束密度Bと角度θを使い、微小領
域内鉄損計算手段5によって鉄損 wiを計算する。そ
こで、鉄損総和手段6は微小領域ai内の鉄損wiの総和
Wを求める。このようにして、異方性をもった鉄鋼材料
の鉄損が具体的に数値計算によって求められる。
Next, using the data of the WB curve from the database 3, the magnetic flux density B in the minute area a i and the angle θ obtained by the interpolation / interpolation calculation means 4 are used to calculate the iron loss in the minute area. The iron loss w i is calculated by the calculation means 5. Therefore, the iron loss summation means 6 obtains the total sum W of the iron loss w i in the minute area a i . In this way, the iron loss of the steel material having anisotropy is specifically obtained by numerical calculation.

【0052】図6では、具体的な実測に基づいたH−B
曲線データについて、異方性を考慮した鉄鋼材料の鉄損
計算ルーチンを示した。このルーチンによって実行され
るマックスウェル方程式の解は、理論モデルにより次の
ようにして精度よく求められる。すなわち、磁気ベクト
ルポテンシャルAを用いて電流密度J0を表わすと、次
の(式8)が与えられる。
In FIG. 6, H-B based on actual measurement is performed.
Regarding the curve data, the iron loss calculation routine of steel materials considering anisotropy was shown. The solution of Maxwell's equations executed by this routine is accurately obtained by the theoretical model as follows. That is, when the magnetic vector potential A is used to represent the current density J 0 , the following (Equation 8) is given.

【0053】[0053]

【数8】 [Equation 8]

【0054】νをテンソル表示し、二次元場の式で表わ
すと(式9)が得られる。
When ν is represented by a tensor and expressed by a two-dimensional field equation, (Equation 9) is obtained.

【0055】[0055]

【数9】 [Equation 9]

【0056】(式9)に対応した氾関数χは次の(式1
0)で与えられる。
The function χ corresponding to (Equation 9) is given by the following (Equation 1
0).

【0057】[0057]

【数10】 [Equation 10]

【0058】これを要素eにおける値で表わし、要素e
を構成する節点ieのポテンシャルで偏微分すると、
(∂x/Aie)が得られる。そこで、
This is represented by the value in element e, and element e
Partially differentiating with the potential of the node ie that constitutes
(∂x / Aie) is obtained. Therefore,

【0059】[0059]

【数11】 [Equation 11]

【0060】が有限要素法で解くべき方程式である。こ
こで、nuが未知節点の総数である。そこで、ニュート
ン、ラプソン法を適用するために書き直すと、次の(式
12)が得られる。
Is an equation to be solved by the finite element method. Here, nu is the total number of unknown nodes. Therefore, when rewriting to apply the Newton-Raphson method, the following (Equation 12) is obtained.

【0061】[0061]

【数12】 [Equation 12]

【0062】(式12)のマトリクスを解くことにより
得られたk回目のδAjが求められれば、k+1回目の
反復で得られる節点iでのポテンシャルの近似解、
If the k-th δA j obtained by solving the matrix of (Equation 12) is obtained, an approximate solution of the potential at the node i obtained in the (k + 1) -th iteration,

【0063】[0063]

【数13】 [Equation 13]

【0064】が得られる。ただし、Is obtained. However,

【0065】[0065]

【数14】 [Equation 14]

【0066】更に解析を行うと、次の(式15)が得ら
れる。
Further analysis gives the following (formula 15).

【0067】[0067]

【数15】 [Equation 15]

【0068】前記の解析に従えば、テンソルで表わされ
た磁気抵抗率が解析モデルによる数値計算により求めら
れる。具体的計算ルーチンの一例を図6のフローチャー
トに示す。
According to the above analysis, the magnetic resistivity represented by a tensor can be obtained by numerical calculation using an analytical model. An example of a specific calculation routine is shown in the flowchart of FIG.

【0069】図6に示したように、最初のステップS6
1において定数を入力する。次に、ステップS62にお
いて、磁束密度の最大値Bmaxをセットする。次に、
時刻Tを1にセットする。(ステップS63)。本実施
の形態においては交流解析なので、1周期をある分割数
で分割し、過渡解析にて解析する。ここでは、12分割
にした内容を示す(ステップS70で定義する)。
As shown in FIG. 6, the first step S6
Enter the constant in 1. Next, in step S62, the maximum value Bmax of the magnetic flux density is set. next,
Set time T to 1. (Step S63). Since AC analysis is performed in the present embodiment, one cycle is divided by a certain number of divisions, and the transient analysis is performed. Here, the contents divided into 12 are shown (defined in step S70).

【0070】磁気抵抗率νの初期値を決め、収束計算な
ので、係数kを1にセットする(ステップS64)。な
お、磁気抵抗率νの初期値は、前回の時刻で計算したも
のを用いることにしてもよい。
Since the initial value of the magnetic resistivity ν is determined and the calculation is a convergence calculation, the coefficient k is set to 1 (step S64). The initial value of the magnetic resistivity ν may be the one calculated at the previous time.

【0071】次に、(式15)に従い、σAkを求め
る。これにより、Ak+1を求める(ステップS65)。
次に、σAkの収束性を判定し(ステップS66)、収
束していたら、Akより式3に従って、磁束密度ベクト
ルBを求める(ステップS70)。
Next, σA k is calculated according to (Equation 15). As a result, A k + 1 is obtained (step S65).
Next, the convergence of σA k is determined (step S66), and if it has converged, the magnetic flux density vector B is obtained from A k according to equation 3 (step S70).

【0072】一方、ステップS66の判断の結果、収束
していなかったら、係数kを1つ進める(ステップS6
8)。その状態における磁束密度ベクトルBを式3に従
って、すべての空間的に分割したセルにおいて求め、あ
るセルにおける、予め定めた方向と磁束密度ベクトルB
との方向差θに従ったB・H曲線より、そのセルの磁界
ベクトルHを求める(ステップS69)。
On the other hand, if the result of determination in step S66 is that it has not converged, the coefficient k is incremented by 1 (step S6).
8). The magnetic flux density vector B in that state is obtained in all spatially divided cells according to Equation 3, and a predetermined direction and magnetic flux density vector B in a certain cell are obtained.
The magnetic field vector H of the cell is obtained from the B.H curve according to the direction difference .theta.

【0073】磁束密度ベクトルBと磁界ベクトルHとの
比より、磁気抵抗率νを求める。これをすべてのセルに
対して計算する。すると、このときのAkが決まり、σ
kを求める(ステップS65)。
The magnetic resistivity ν is obtained from the ratio of the magnetic flux density vector B and the magnetic field vector H. Calculate this for all cells. Then, A k at this time is determined, and σ
A k is obtained (step S65).

【0074】以上のことを、σAkがある収束するまで
計算する。これにより、その時刻での磁束密度ベクトル
Bを求める(ステップS67)。ある時刻での、収束性
が終わったら、時刻を1つ進め(ステップS71)、そ
の時刻での磁束密度ベクトルBを求めるべく、同上の収
支計算を行う。
The above is calculated until σA k converges. Thereby, the magnetic flux density vector B at that time is obtained (step S67). When the convergence at a certain time ends, the time is advanced by one (step S71), and the balance calculation is performed to obtain the magnetic flux density vector B at that time.

【0075】時刻は、この場合、12分割まで行う(ス
テップS70)。実際は、更に2〜5周期計算し、周期
における収束性を見るようにする。図6により、マック
スウェル方程式の数値解から磁気抵抗率νがテンソル量
として精度よく与えられるので、H−B曲線が精度よく
解析される。
In this case, the time is divided up to 12 (step S70). Actually, further 2 to 5 cycles are calculated, and the convergence in the cycles is checked. According to FIG. 6, since the magnetic resistivity ν is accurately given as the tensor amount from the numerical solution of the Maxwell equation, the H-B curve can be analyzed accurately.

【0076】データベースの規模が以前には容易には大
きくすることができなかったが、近年、1GB〜50G
Bのような大きさでも容易に実現できるようになってき
た。このようなコンピュータ周辺技術の進歩により応力
σを考慮することが極めて容易になってきた。
Although the scale of the database could not be easily increased in the past, in recent years, the size of the database is 1 GB to 50 G.
It has become easy to realize even a size such as B. With such advances in computer peripheral technology, it has become extremely easy to consider the stress σ.

【0077】そこで、図4に示す評価システムでは、鋼
材のかしめや溶接などの加工に伴って内部に生ずる機械
的応力を考慮に入れて評価してきた。更に、詳細に分析
して鉄鋼材料などの結晶構造のグレインサイズを考慮に
入れた応力等に関するデータベースを作ることも可能に
なってきた。よって、応力σの要因としてのグレインサ
イズを異方性パラメーターとしてデータベースに含ませ
ることも、本発明の評価システムの範囲内であるとす
る。
Therefore, the evaluation system shown in FIG. 4 has been evaluated in consideration of the mechanical stress generated inside the steel material during the caulking and welding of the steel material. Furthermore, it has become possible to make a detailed analysis and create a database relating to stress and the like in consideration of the grain size of the crystal structure of a steel material or the like. Therefore, it is within the scope of the evaluation system of the present invention to include the grain size as a factor of the stress σ in the database as an anisotropic parameter.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は鉄鋼材料
の全領域を微小領域に分割し、分割された各微小領域に
対して予め定められた方向と磁束密度方向との成す角度
と、加工によって生じた応力とをパラメーターとして考
慮に入れた鉄損データをデータベースから求めて計算
し、更に各微小領域で求められた鉄損データの総和をと
ることにより、異方性の大きい材料であっても、磁束密
度の異方性や磁界に対する磁束密度の非直線性を意識し
ないで鉄損を評価計算することができると云う効果が得
られる。
As described above, the present invention divides the entire area of the steel material into minute areas, and an angle formed by a predetermined direction and the magnetic flux density direction with respect to each of the divided minute areas, Material with large anisotropy is obtained by calculating the iron loss data taking into account the stress generated by processing as a parameter from the database and calculating the sum of the iron loss data obtained in each micro area. However, it is possible to obtain the effect that the iron loss can be evaluated and calculated without considering the anisotropy of the magnetic flux density and the nonlinearity of the magnetic flux density with respect to the magnetic field.

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

【図1】鉄鋼材料を格子状の微小領域に分割した模様を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a pattern in which a steel material is divided into lattice-shaped minute regions.

【図2】磁束密度の異方性を説明するために使用する説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram used for explaining anisotropy of magnetic flux density.

【図3】応力に対する依存性を複数葉のグラフで与える
ことにより、H−B曲線及びW−B曲線の角度、依存性
及び応力依存性を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing an angle, a dependency, and a stress dependency of an HB curve and a WB curve by giving a dependency on stress in a graph of a plurality of leaves.

【図4】鉄芯における応力の磁束密度への影響例を示し
た説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the influence of stress in the iron core on the magnetic flux density.

【図5】異方性を考慮した鉄鋼材料の鉄損計算ルーチン
を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an iron loss calculation routine of a steel material in consideration of anisotropy.

【図6】マックスウェル方程式により磁気抵抗率をテン
ソルとして精度よく求めるルーチンを示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a routine for accurately obtaining a magnetic resistivity using a Maxwell equation as a tensor.

【図7】従来技術によりマックスウェル方程式を使って
鉄鋼材料の鉄損を求めるルーチンを示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a routine for obtaining an iron loss of a steel material using a Maxwell equation according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 領域分割手段 2 磁束密度ベクトル決定手段 3 磁束密度及び鉄損のデータベース 4 補間内挿計算手段 5 微小領域内鉄損計算手段 6 鉄損総和手段 1 Area dividing means 2 Magnetic flux density vector determination means 3 Magnetic flux density and iron loss database 4 Interpolation interpolation calculation means 5 Iron loss calculation means in micro area 6 Iron loss summation means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G017 AA07 BA15 CA02 CA09 CA10 CA17 CB16 CB23 2G053 AB23    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G017 AA07 BA15 CA02 CA09 CA10                       CA17 CB16 CB23                 2G053 AB23

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】鉄鋼材料の対象領域全体を複数の微小領域
に分割する領域分割手段と、 前記微小領域で鋼板の予め定められた方向と磁束密度の
方向との間の角度θを異方性のパラメーターとして磁束
密度に対する磁界(H−B曲線)のデータを格納してお
き、磁束密度ベクトルの決定に提供する第1のデータベ
ースと、 前記第1のデータベースに格納されているデータ(H−
B曲線)を基にして、前記微小分割領域においてマック
スウェル方程式に基づき、前記角度θ、及び前記磁束密
度の大きさBを決定する磁束密度ベクトル決定手段と、 角度θを異方性のパラメーターとして磁束密度に対する
鉄損(W−B曲線)のデータを格納しておき、鉄損の計
算に提供する第2のデータベースと、 前記第2のデータベースに格納されている鉄損(W−B
曲線)をデータとして任意の角度θに対するW−B曲線
の内挿値を計算する補間内挿手段と、 前記内挿値を使用して前記各微小領域の鉄損を計算する
鉄損計算手段と、 前記各微小領域の鉄損の総和を求める鉄損総和手段とを
具備して構成したことを特徴とする電磁場解析の鉄損評
価システム。
1. An area dividing means for dividing an entire target area of a steel material into a plurality of minute areas, and an anisotropy of an angle θ between a predetermined direction of a steel sheet and a magnetic flux density direction in the minute areas. The data of the magnetic field (H-B curve) with respect to the magnetic flux density is stored as a parameter of, and provided to the determination of the magnetic flux density vector, and the data (H- stored in the first database.
B curve), a magnetic flux density vector determining means for determining the angle θ and the magnitude B of the magnetic flux density on the basis of the Maxwell equation in the minute division region, and the angle θ as an anisotropic parameter. A second database that stores data of iron loss (WB curve) with respect to magnetic flux density and is provided for calculation of iron loss, and iron loss (WB) stored in the second database.
(Curve) as data, and interpolation interpolation means for calculating an interpolated value of the WB curve for an arbitrary angle θ, and iron loss calculation means for calculating the iron loss of each of the minute regions by using the interpolated value. An iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis, comprising: an iron loss summing means for calculating the sum of iron losses of the respective minute regions.
【請求項2】 鉄鋼材料の対象領域全体を複数の微小領
域に分割する領域分割手段と、 前記微小領域で鋼板の予め定められた方向と磁束密度の
方向との間の角度θを異方性のパラメーターとして磁束
密度に対する磁界(H−B曲線)及び鉄損(W−B曲
線)のデータを格納しておき、鉄損の計算に提供するデ
ータベースと、 前記データベースに格納されているH−B曲線を基にし
て、前記微小領域においてマックスウェル方程式に基づ
き、前記角度θ及び前記磁束密度の大きさBを決定する
磁束密度ベクトル決定手段と、 前記データベースに格納されている前記磁束密度に対す
る鉄損(W−B曲線)をデータとして任意の角度θに対
するW−B曲線の内挿値を計算する補間内挿手段と、 前記内挿値を使用して前記各微小領域の鉄損を計算する
鉄損計算手段と、 前記各微小領域の鉄損の総和を求める鉄損総和手段とを
具備して構成したことを特徴とする電磁場解析の鉄損評
価システム。
2. An area dividing means for dividing an entire target area of a steel material into a plurality of minute areas, and an anisotropy of an angle θ between a predetermined direction of a steel sheet and a direction of magnetic flux density in the minute areas. Data of magnetic field (H-B curve) and iron loss (W-B curve) with respect to magnetic flux density are stored as parameters of, and provided to the calculation of iron loss, and H-B stored in the database. Magnetic flux density vector determining means for determining the angle θ and the magnitude B of the magnetic flux density based on the curve based on the Maxwell equation in the micro area, and the iron loss for the magnetic flux density stored in the database. Interpolation interpolation means for calculating an interpolated value of the WB curve with respect to an arbitrary angle θ using (WB curve) as data, and iron loss of each minute region is calculated using the interpolated value. Loss calculation means and the iron loss evaluation system of an electromagnetic field analysis, characterized by being configured to and a core loss sum means for obtaining a total sum of the iron loss of each minute region.
【請求項3】 鉄鋼材料の対象領域全体を複数の微小領
域に分割する領域分割手段と、 前記微小領域での鋼板の予め定められた方向と磁束密度
の方向との間の角度θ及び応力σを異方性のパラメータ
ーとして磁束密度に対する磁界(H−B曲線)及び鉄損
(W−B曲線)のデータを格納しておき、鉄損の計算に
に提供するデータベースと、 前記データベースに格納されているH−B曲線を基にし
て前期微小領域においてマックスウエル方程式及び前記
応力σを基にして、角度θ及び前記磁束密度の大きさB
を決定する磁束密度ベクトル決定手段と、 前記データベースに格納されている前記磁束密度に対す
る鉄損(W−B曲線)をデータとして任意の角度θ及び
応力σに対する内挿値を計算する補間内挿手段と、 前記内挿値を使用して前記各微小領域の鉄損を計算する
鉄損計算手段と、 前記各微小領域の鉄損の総和を求める鉄損総和手段とを
具備して構成したことを特徴とする電磁場解析の鉄損評
価システム。
3. An area dividing means for dividing an entire target area of a steel material into a plurality of minute areas, and an angle θ and a stress σ between a predetermined direction of a steel sheet and a direction of magnetic flux density in the minute areas. Data of the magnetic field (H-B curve) and iron loss (W-B curve) with respect to the magnetic flux density is stored as a parameter of anisotropy, and is stored in the database, which is provided for calculation of iron loss. Based on the H-B curve, the angle θ and the magnitude B of the magnetic flux density are calculated based on the Maxwell's equation and the stress σ in the previous minute region.
And a magnetic flux density vector determining means for determining the magnetic flux density vector, and an interpolating interpolation means for calculating an interpolated value for an arbitrary angle θ and stress σ using the iron loss (WB curve) for the magnetic flux density stored in the database as data. And an iron loss calculating means for calculating the iron loss of each of the minute areas using the interpolated value, and an iron loss summing means for obtaining the sum of the iron loss of each of the minute areas. A characteristic iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis.
【請求項4】 請求項3に記載の電磁場解析の鉄損評価
システムであって、 前記磁束密度ベクトル決定手段は鋼板の加工で発生する
残留応力を構造解析に基づく応力σの計算により求める
応力計算手段を備えたことを特徴とする電磁場解析の鉄
損評価システム。
4. The iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis according to claim 3, wherein the magnetic flux density vector determination means obtains residual stress generated in processing of a steel sheet by calculating stress σ based on structural analysis. An iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis, characterized by comprising means.
【請求項5】 請求項4に記載の電磁場解析の鉄損評価
システムであって、 前記磁束密度ベクトル決定手段の前記応力計算手段によ
り求める応力σは、 σ=√(σc 2+σt 2+σs 2) σc:圧縮応力、σt:引っ張り応力、σs:せん断応
力、 によって与えることを特徴とする電磁場解析の鉄損評価
システム。
5. The iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis according to claim 4, wherein the stress σ obtained by the stress calculation means of the magnetic flux density vector determination means is σ = √ (σ c 2 + σ t 2 + σ s 2 ) σ c : compressive stress, σ t : tensile stress, σ s : shear stress, an iron loss evaluation system for electromagnetic field analysis.
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