JP2005043340A - Electromagnetic field analysis device, electromagnetic field analysis system, electromagnetic field analysis method, computer program, and computer readable recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁場解析装置、電磁場解析システム、電磁場解析方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、磁性体を含む複数の物質が存在している領域に発生する電磁場を解析するために用いて好適なものである。 The present invention relates to an electromagnetic field analysis device, an electromagnetic field analysis system, an electromagnetic field analysis method, a computer program, and a computer-readable recording medium, and in particular, analyzes an electromagnetic field generated in a region where a plurality of substances including a magnetic material are present. Therefore, it is suitable for use.
一般に、電気機器を使用すると周囲に磁界が発生する。そこで、磁気シールド装置を用いて、上記電気機器から発生する磁界が周囲に漏れないようにすることが行われている。 Generally, when an electric device is used, a magnetic field is generated around it. Therefore, a magnetic shield device is used to prevent the magnetic field generated from the electrical equipment from leaking to the surroundings.
そして、近年の技術の発達により、大電流を使用する大型の電気機器を使用する施設が増えてきている。このような大型の電気機器に対しては、大型の磁気シールド装置を使用する必要がある。
また、磁気シールド装置の近くに大電流が流れていたり、残留磁場のある磁性体があったりする場合には、そこから磁場が発生する。このような磁場は、磁気シールド装置内で精密装置の精密な測定を行おうとする場合の妨げとなる。また、外部磁場が進入しないように磁気シールド装置を構成する必要もある。
And with the development of technology in recent years, facilities using large electric devices that use large currents are increasing. For such a large electric device, it is necessary to use a large magnetic shield device.
In addition, when a large current flows near the magnetic shield device or there is a magnetic material having a residual magnetic field, a magnetic field is generated therefrom. Such a magnetic field is a hindrance when trying to perform a precise measurement of a precision device within a magnetic shield device. It is also necessary to configure the magnetic shield device so that an external magnetic field does not enter.
例えば、1辺の長さが2[m]、厚さが1[mm]の方向性電磁鋼板を、200枚用意し、これら200枚の方向性電磁鋼板を、間隔を隔てて簾状に並べ、全体として2[m]角の大きさになるように構成された大型の磁気シールド装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 For example, 200 directional electrical steel sheets having a side length of 2 [m] and a thickness of 1 [mm] are prepared, and these 200 directional electrical steel sheets are arranged in a bowl shape at intervals. A large-sized magnetic shield device configured to have a size of 2 [m] square as a whole has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、このような大型の磁気シールド装置の有用性を検証するために、上記大型の磁気シールド装置に生じる電磁場を数値解析するのが望ましい。このような場合、従来は、有限要素法を用いるようにするのが一般的であった。この有限要素法では、解析しようとする領域を比較的単純な形状の多数の領域(セル)に分割して、電磁場を解析する。 By the way, in order to verify the usefulness of such a large magnetic shield device, it is desirable to numerically analyze the electromagnetic field generated in the large magnetic shield device. In such a case, conventionally, the finite element method is generally used. In this finite element method, an electromagnetic field is analyzed by dividing a region to be analyzed into a number of regions (cells) having a relatively simple shape.
上述したように、磁気シールド装置は、磁気異方性を有する鋼板を用いて構成されるので、上記有限要素法を用いて電磁場を解析する場合、上記解析しようとする領域を非常に細かくする必要がある。具体的に説明すると、上記解析しようとする領域を、0.2[mm]角程度の大きさを有する多数のセルに分割する必要がある。 As described above, since the magnetic shield device is configured using a steel plate having magnetic anisotropy, when analyzing the electromagnetic field using the finite element method, it is necessary to make the region to be analyzed very fine. There is. More specifically, it is necessary to divide the region to be analyzed into a large number of cells having a size of about 0.2 [mm] square.
しかしながら、上述した例のような大型の磁気シールド装置に生じる電磁場を、上記従来の有限要素法により解析しようとすると、一辺が2[m]の立方体の領域を0.2[mm]角の領域(セル)に分割しなければならない。したがって、解析する領域の数が1兆個程度になる。
ところが、現在のパーソナルコンピュータにおける主記憶装置の容量は、最大でも4[GB]程度である。したがって、解析することができる領域(セル)の数は、最大でも百万個程度である。
However, when an electromagnetic field generated in a large-sized magnetic shield device as in the above-described example is analyzed by the conventional finite element method, a cubic region having a side of 2 [m] is converted into a region of 0.2 [mm] square. Must be divided into (cells). Therefore, the number of areas to be analyzed is about 1 trillion.
However, the capacity of the main storage device in the current personal computer is about 4 [GB] at the maximum. Accordingly, the maximum number of regions (cells) that can be analyzed is about one million.
このように、大規模の磁気シールド装置における電磁場を、上記従来の有限要素法を用いて解析しようとすると、解析に必要なデータ量が、パーソナルコンピュータの記憶容量を遥かに超えてしまう。このため、上述した磁気シールド装置のような大規模の設備に生じる電磁場を解析することが極めて困難であるという問題点があった。 As described above, when an electromagnetic field in a large-scale magnetic shield device is analyzed using the conventional finite element method, the amount of data necessary for the analysis far exceeds the storage capacity of the personal computer. For this reason, there is a problem that it is extremely difficult to analyze an electromagnetic field generated in a large-scale facility such as the above-described magnetic shield device.
本発明は、上述の問題点にかんがみてなされたものであり、大規模の設備に生じる電磁場を容易に且つ確実に解析することができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to easily and reliably analyze an electromagnetic field generated in a large-scale facility.
本発明の電磁場解析装置は、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する平均磁界演算手段と、上記平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算するとともに、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度を演算する平均磁界演算手段と、上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算手段と、上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記等価要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有し、上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であることを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、複数の磁性体と非磁性体とが繰り返し存在している解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析装置であって、上記磁性体と非磁性体とを含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算手段と、上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有し、上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であり、上記磁気特性演算手段は、上記複数の磁性体が充填して占有している領域がある方向における上記透磁率または磁気抵抗率を求めるに際し、上記等価要素内にある磁性体の透磁率または磁気抵抗率と、上記等価要素内にある非磁性体の透磁率または磁気抵抗率とを、上記等価要素内にある磁性体の断面積と、上記等価要素内にある非磁性体の断面積とに応じて按分することを特徴とする。
The electromagnetic field analysis apparatus of the present invention includes an average magnetic field calculation means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, the average magnetic flux density, and the average magnetic field. And an electromagnetic field analyzing means for analyzing an electromagnetic field generated in a wider area than the equivalent element.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density and the average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the average magnetic flux density and the average magnetic field are calculated. An electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element by using an average magnetic field calculation means for calculating an angle formed by: an average magnetic flux density; an average magnetic field; and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. And an electromagnetic field analysis means for analyzing.
Another feature of the present invention is that the magnetic property calculating means for calculating the magnetic permeability or magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, and the magnetic permeability or magnetic resistivity described above. And an electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element, and the magnetic permeability or the magnetic resistivity is a physical quantity that relates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element. It is characterized by being.
Another feature of the present invention is an electromagnetic field analysis apparatus for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area where a plurality of magnetic bodies and nonmagnetic bodies are present repeatedly. The magnetic property calculation means for calculating the magnetic permeability or the magnetic resistivity in the equivalent element occupied by a plurality of substances including the body, and the electromagnetic field generated in the analysis target region is analyzed using the magnetic permeability or the magnetic resistivity. And the magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that correlates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element, and the magnetic property calculation means is filled with the plurality of magnetic bodies. When determining the magnetic permeability or magnetic resistivity in a certain direction, the magnetic permeability or magnetic resistivity of the magnetic substance in the equivalent element and the equivalent element The magnetic permeability or magnetic resistivity of the non-magnetic material in the above-mentioned equivalent element is apportioned according to the cross-sectional area of the magnetic material in the equivalent element and the cross-sectional area of the non-magnetic material in the equivalent element. To do.
本発明の電磁場解析システムは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する平均磁界演算手段を有する複数の電磁場解析装置と、上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段を有する全体モデル解析装置とを有し、上記複数の電磁場解析装置が有している平均磁界演算手段のそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算するとともに、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度を演算する平均磁界演算手段を有する複数の電磁場解析装置と、上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界と、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段を有する全体モデル解析装置とを有し、上記複数の電磁場解析装置が有している平均磁界演算手段のそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする。
The electromagnetic field analysis system of the present invention includes a plurality of electromagnetic field analysis devices having an average magnetic field calculation means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, Using the average magnetic flux density calculated by the electromagnetic field analysis apparatus and the average magnetic field, and an overall model analysis apparatus having an electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element, Each of the average magnetic field calculation means included in the electromagnetic field analyzer is characterized by calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density and the average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the average magnetic flux density and the average magnetic field are calculated. A plurality of electromagnetic field analyzers having an average magnetic field calculating means for calculating an angle formed by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field; And an overall model analysis device having an electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element, and each of the average magnetic field calculation means possessed by the plurality of electromagnetic field analysis devices, An average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements are calculated.
本発明の電磁場解析方法は、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する平均磁界演算ステップと、上記平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算するとともに、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度を演算する平均磁界演算ステップと、上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算ステップと、上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記等価要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有し、上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であることを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、複数の磁性体と非磁性体とが繰り返し存在している解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析方法であって、上記磁性体と非磁性体とを含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算ステップと、上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有し、上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であり、上記磁気特性演算ステップは、上記複数の磁性体が充填して占有している領域がある方向における上記透磁率または磁気抵抗率を求めるに際し、上記等価要素内にある磁性体の透磁率または磁気抵抗率と、上記等価要素内にある非磁性体の透磁率または磁気抵抗率とを、上記等価要素内にある磁性体の断面積と、上記等価要素内にある非磁性体の断面積とに応じて按分することを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する平均磁界演算ステップを複数の電磁場解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算するとともに、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度を演算する平均磁界演算ステップを複数の電磁場解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界と、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする。
The electromagnetic field analysis method of the present invention includes an average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance, the average magnetic flux density, and the average magnetic field. And an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in a wider area than the equivalent element.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density and the average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the average magnetic flux density and the average magnetic field are calculated. An electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element by using an average magnetic field calculation step for calculating an angle formed by: the average magnetic flux density, the average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. And an electromagnetic field analysis step for analyzing.
Another feature of the present invention is that a magnetic property calculating step for calculating a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, and the magnetic permeability or the magnetic resistivity described above. And an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element, and the magnetic permeability or the magnetic resistivity is a physical quantity that relates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element. It is characterized by being.
Another feature of the present invention is an electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field generated in a region to be analyzed in which a plurality of magnetic bodies and nonmagnetic bodies are present repeatedly, wherein the magnetic body and the nonmagnetic body A magnetic property calculation step for calculating the magnetic permeability or magnetic resistivity of an equivalent element occupied by a plurality of substances including the body, and analyzing the electromagnetic field generated in the analysis target area using the magnetic permeability or magnetic resistivity. An electromagnetic field analyzing step, wherein the magnetic permeability or the magnetic resistivity is a physical quantity that associates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element, and the magnetic property calculating step is filled with the plurality of magnetic bodies. In determining the magnetic permeability or magnetic resistivity in a direction occupied by the region, the magnetic permeability or magnetic resistivity of the magnetic substance in the equivalent element, The magnetic permeability or magnetic resistivity of the nonmagnetic material in the equivalent element is prorated according to the cross-sectional area of the magnetic material in the equivalent element and the cross-sectional area of the nonmagnetic material in the equivalent element. It is characterized by that.
In addition, another feature of the present invention is that a plurality of electromagnetic field analysis devices include an average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material. The overall model analyzer performs an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using the average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers and the average magnetic field, Each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analyzers calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density and the average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the average magnetic flux density and the average magnetic field are calculated. A plurality of electromagnetic field analyzers perform an average magnetic field calculation step for calculating an angle formed by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field The overall model analysis device performs an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element, and each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices is performed in different equivalent elements. An average magnetic flux density and an average magnetic field are calculated.
本発明のコンピュータプログラムは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する平均磁界演算ステップと、上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算するとともに、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度を演算する平均磁界演算ステップと、上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算ステップと、上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記等価要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させ、上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であることを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、複数の磁性体と非磁性体とが繰り返し存在している解析対象領域に生じる電磁場を解析することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、上記磁性体と非磁性体とを含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算ステップと、上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させ、上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であり、上記磁気特性演算ステップは、上記複数の磁性体が充填して占有している領域がある方向における上記透磁率または磁気抵抗率を求めるに際し、上記等価要素内にある磁性体の透磁率または磁気抵抗率と、上記等価要素内にある非磁性体の透磁率または磁気抵抗率とを、上記等価要素内にある磁性体の断面積と、上記等価要素内にある非磁性体の断面積とに応じて按分することを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する平均磁界演算ステップを複数の電磁場解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することをコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明のその他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算するとともに、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度を演算する平均磁界演算ステップを複数の電磁場解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界と、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することをコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
The computer program of the present invention includes an average magnetic flux calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance, the average magnetic flux density, the average magnetic field, Using the average magnetic flux density, the computer executes an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density and the average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the average magnetic flux density and the average magnetic field are calculated. An electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element by using an average magnetic field calculation step for calculating an angle formed by: the average magnetic flux density, the average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. And an electromagnetic field analysis step for analyzing the above.
Another feature of the present invention is that a magnetic property calculating step for calculating a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, and the magnetic permeability or the magnetic resistivity described above. The computer executes an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element, and the magnetic permeability or the magnetic resistivity is obtained by calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element. It is a physical quantity to be related.
Another feature of the present invention is a computer program for causing a computer to analyze an electromagnetic field generated in an analysis target area where a plurality of magnetic bodies and non-magnetic bodies are repeatedly present. A magnetic property calculation step for calculating a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including the magnetic material and the non-magnetic material, and the analysis using the magnetic permeability or the magnetic resistivity. An electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in a target region is executed by a computer, and the magnetic permeability or the magnetic resistivity is a physical quantity that associates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element, and the magnetic characteristic calculation step includes And obtaining the magnetic permeability or magnetic resistivity in a direction in which there is a region filled and occupied by the plurality of magnetic bodies. At this time, the magnetic permeability or magnetic resistivity of the magnetic substance in the equivalent element and the magnetic permeability or magnetic resistivity of the non-magnetic substance in the equivalent element are determined by the cross-sectional area of the magnetic substance in the equivalent element. And the cross-sectional area of the nonmagnetic material in the equivalent element.
In addition, another feature of the present invention is that a plurality of electromagnetic field analysis devices include an average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material. The overall model analyzer performs an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using the average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers and the average magnetic field, Each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analyzers is characterized by causing a computer to calculate an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density and the average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the average magnetic flux density and the average magnetic field are calculated. A plurality of electromagnetic field analyzers perform an average magnetic field calculation step for calculating an angle formed by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field The overall model analysis device performs an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element, and each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices is performed in different equivalent elements. The computer is caused to calculate an average magnetic flux density and an average magnetic field.
A computer-readable recording medium according to the present invention records the above-described computer program.
本発明によれば、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算し、演算した平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析するようにしたので、従来のように解析領域を多数の要素に分割しなくても、解析領域に生じる電磁場を解析することができる。これにより、電磁場を解析する際に要する記憶容量を大幅に減らすことができるようになり、従来では解析が困難であった大規模の設備における電磁場を確実に解析することができる。 According to the present invention, an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material are calculated, and the equivalent magnetic flux is calculated using the calculated average magnetic flux density and the average magnetic field. Since the electromagnetic field generated in a region wider than the element is analyzed, the electromagnetic field generated in the analysis region can be analyzed without dividing the analysis region into a number of elements as in the prior art. As a result, the storage capacity required for analyzing the electromagnetic field can be greatly reduced, and the electromagnetic field in a large-scale facility that has been difficult to analyze can be reliably analyzed.
(第1の実施の形態)
次に、図面を参照しながら、本発明における第1の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態における電磁場解析装置の構成の一例を示したブロック図である。なお、本実施の形態では、図2に示すように、等間隔(30[mm]間隔)で簾状に並べられている5枚の鋼板(磁性体)20a〜20eを含む解析対象領域21に生じる電磁場を解析する場合を例に挙げて説明する。なお、解析対象領域21は、縦が4000[mm]、横が1155[mm]の大きさを有する長方形の領域である。また、各鋼板20a〜20eは、それぞれ、1000[mm]の幅を有するとともに、1[mm]の厚さを有しており、各鋼板20a〜20eは、それぞれ30mm間隔で平行に配置されているものとする。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the electromagnetic field analyzer in the present embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
図1において、電磁場解析装置1は、操作部2と、表示部3と、処理部4とを有している。
操作部2は、キーボードやマウスなどにより構成される装置であり、ユーザ(解析者)により入力された内容を処理部4に伝えるようにするための装置である。
In FIG. 1, the electromagnetic
The
表示部3は、ディスプレイなどにより構成される装置であり、処理部4により実行された処理結果などを表示するための装置である。ユーザは、この表示部3に表示された内容を見ながら、操作部2を操作して所望の内容を入力する。
The
処理部4は、CPU、ROM、及びRAMなどにより構成されるコンピュータである。この処理部4は、上記ROMに記録されているプログラムを実行するなどして電磁場解析装置1における処理動作を行う。
The
具体的に処理部4は、平均磁界演算部4aと、磁気特性曲線作成部4bと、磁界分布演算部4cとを有している。
平均磁界演算部4aは、図2に示した解析対象領域21内の所定のある領域31を等価的な要素とみなし、この等価的な要素内の平均磁束密度Baveや平均磁界Haveなどの磁気特性を演算する。この他、平均磁界演算部4aは、上記等価的な要素における磁気特性として、演算した平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHなども演算する。なお、本発明では、上記等価的な要素を等価要素と称する。なお、上記において、太字はベクトルであることを示している。
Specifically, the
The average magnetic
図2に示すように、解析対象領域21には、磁性体(鋼板20)と非磁性体(空気)とからなる等価要素31が繰り返して存在している。つまり、図2においては、等価要素31が、X方向に10個、Y方向に5個存在していることになる。そこで、本実施の形態では、図2の解析対象領域21における磁性体20を、等価要素31に置き換え、この等価要素31の磁気特性を用いて解析対象領域21における電磁場を計算するようにする。このようにすれば、従来の技術のように図2の解析対象領域21を多数の領域に分割する必要がなくなる。本実施形態の電磁場解析装置1では、上記等価要素31の磁気特性を得る部分が、図1における処理部4の平均磁界演算部4a及び磁気特性曲線作成部4bであり、この等価要素31の磁気特性を用いることにより、解析対象領域21における分割数を従来よりも大幅に少なくして解析対象領域21における電磁場を解析する部分が、処理部4の磁界分布演算部4cである。
ここで、図3と図4を参照しながら、本実施の形態における解析領域と等価要素について詳細に説明する。
As shown in FIG. 2, an
Here, the analysis region and equivalent elements in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
図3は、等価要素31の磁気特性(例えば、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveの関係や、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHと平均磁束密度Baveとの関係)を求めるための解析モデルの一例を示した図である。図3に示すように、等価要素31は、図2の等価要素31と同じであり、磁性体20eの中央部20e1と、その側方の空気とによって形成される2次元の領域(平面)であり、縦が100[mm]、横が31[mm]の大きさを有する。ここでは、等価要素を、図2の磁性体20eの一部とした場合を例に挙げて説明しているが、図2の他の磁性体20a、20bなどであっても、磁気特性はほぼ同じであるので、本手法での図2の解析では、図3より算出した同じ磁気特性データを用いてもかまわない。
3, the magnetic properties of the equivalent elements 31 (e.g., the average magnetic flux density B ave relationships and the average magnetic field H ave, the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave the angle theta BH of the average magnetic flux density B ave It is the figure which showed an example of the analysis model for calculating | requiring (relationship). As shown in FIG. 3, the
解析領域30は、等価要素31を中央に含む2次元の領域(平面)であり、縦が200[mm]、横が200[mm]の大きさを有する。
The
図4は、図3の解析領域30を、有限要素法による電磁場解析にて解析できるように、正方形または長方形からなる複数の領域に解析領域30を分割した様子を示した図である。なお、この分割した複数の領域は、それぞれ有限要素法(FEM:Finite Element Method)により計算することができる適切な大きさを有している。また、以下の説明では、この分割した領域を分割領域と表す。なお、本実施の形態では、電磁場の解析手法として有限要素法を用いているが、差分法およびフーリエ変換、フーリエ級数といった他の数値解析手法で用いても、有限要素法を用いた場合と同様に電磁場を解析することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the
平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextを解析領域30に与えた際に、複数の分割領域のそれぞれに生じる磁束密度Bと、磁界Hとを求める。外部磁界Hextは、以下の(1式)のように表される。
Hext={HextX,HextY}・・・(1式)
The average magnetic
H ext = {H extX , H extY } (1 set)
このように、外部磁界Hextは、磁化容易軸方向の値HextXと、磁化困難軸方向の値HextYとを有する2次元のベクトルである。なお、本実施の形態では、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φにより、外部磁界Hextの方向を特定するようにしている(図2〜図4を参照)。 Thus, the external magnetic field H ext is a two-dimensional vector having a value H EXTx easy axis direction, and a value H ExtY the hard axis direction. In the present embodiment, the direction of the external magnetic field H ext is specified by the angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy axis X (see FIGS. 2 to 4).
このような外部磁界Hextを与えたときに、図4の斜線で示した分割領域に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)は、それぞれ以下の(2式)及び(3式)により表される。 When such an external magnetic field H ext is applied, the magnetic flux density B (i, j) and magnetic field H (i, j) generated in the divided areas shown by the oblique lines in FIG. (Expression 3)
B(i,j)={BX(i,j),BY(i,j)}・・・(2式)
H(i,j)={HX(i,j),HY(i,j)}・・・(3式)
B (i, j) = {B X (i, j), B Y (i, j)} (Expression 2)
H (i, j) = {H X (i, j), H Y (i, j)} (Expression 3)
なお、上記において、i,jは、分割領域の場所を特定するための自然数である。
このように、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)も、磁化容易軸方向の値BX(i,j)、HX(i,j)と、磁場困難軸方向の値BY(i,j)、HY(i,j)とを有する2次元のベクトルである。こうした、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)は、マックスウェルの電磁方程式に基づく有限要素法による電磁場解析より得られる。具体的には以下の(4式)に示す静磁場に関する方程式を用いる。
In the above, i and j are natural numbers for specifying the location of the divided region.
As described above, the magnetic flux density B (i, j) and the magnetic field H (i, j) generated in each divided region are also expressed as values B X (i, j) and H X (i, j) in the easy axis direction. It is a two-dimensional vector having values B Y (i, j) and H Y (i, j) in the magnetic field hard axis direction. The magnetic flux density B (i, j) and magnetic field H (i, j) generated in each divided region can be obtained by electromagnetic field analysis by a finite element method based on Maxwell's electromagnetic equations. Specifically, the equation regarding the static magnetic field shown in the following (formula 4) is used.
ここで、[μ]-1は、透磁率の逆数である。また、Aは、ベクトルポテンシャルであり、このベクトルポテンシャルAは、以下の(5式)のように定義される。 Here, [μ] −1 is the reciprocal of the magnetic permeability. A is a vector potential, and this vector potential A is defined as in the following (formula 5).
また、J0は、電気機器に励磁される印加電流である。この式を基に、図4のごとく空間的に離散化された分割領域での補間関数を用い、変分法またはガラーキン法を用いて、構成方程式を求め、ガウスの消去法またはICCG法を用いて、分割領域でのベクトルポテンシャルAを求め、それから、そこでの磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)を求めている。なお、有限要素法の詳細は、例えば、「中田、高橋『電気工学の有限要素法第二版』森北出版、1982」に記載されているので、ここでは、概略のみを記した。 J 0 is an applied current excited in the electric device. Based on this equation, using the interpolation function in the spatially discrete division region as shown in FIG. 4, using the variational method or the Galerkin method, the constitutive equation is obtained, and using the Gaussian elimination method or the ICCG method. Thus, the vector potential A in the divided region is obtained, and then the magnetic flux density B (i, j) and the magnetic field H (i, j) there are obtained. The details of the finite element method are described in, for example, “Nakada, Takahashi,“ Fine Element Method of Electrical Engineering, Second Edition ”, Morikita Publishing, 1982”, so only an outline is given here.
そして、平均磁界演算部4aは、以上のようにして得られた各分割領域に生じる磁束密度B(i,j)と、磁界H(i,j)の中から、等価要素31に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)を抽出する。
The average magnetic
そして、抽出した磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)から、等価要素31内の平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。具体的には、以下の(6式)〜(11式)により求める。
Then, the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave in the
なお、上記において、BX(i,j)は、磁束密度B(i,j)の磁化容易軸方向の値である。BY(i,j)は、磁束密度B(i,j)の磁化困難軸方向の値である。 In the above, B X (i, j) is the value of the magnetic flux density B (i, j) in the easy axis direction. B Y (i, j) is the value of the magnetic flux density B (i, j) in the hard axis direction.
また、HX(i,j)は、磁界H(i,j)の磁化容易軸方向の値である。HY(i,j)は、磁界H(i,j)の磁化困難軸方向の値である。
また、ΔS(i,j)は、分割領域の大きさ(面積)である(図4を参照)。
H X (i, j) is a value in the direction of the easy axis of the magnetic field H (i, j). H Y (i, j) is the value of the magnetic field H (i, j) in the hard axis direction.
ΔS (i, j) is the size (area) of the divided region (see FIG. 4).
そして、本実施の形態では、以上のようにして演算された平均磁束密度Baveを等価要素31に生じる磁束密度と見なす。また、平均磁界Haveを等価要素31に生じる磁界と見なす。
In this embodiment, the average magnetic flux density Bave calculated as described above is regarded as the magnetic flux density generated in the
なお、本実施の形態では、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBにより、平均磁束密度Baveの方向を特定するようにしている。また、平均磁界Haveと磁化容易軸Xとのなす角度θHにより、平均磁界Haveの方向を特定するようにしている(図3を参照)。 In the present embodiment, the direction of the average magnetic flux density B ave is specified by the angle θ B formed by the average magnetic flux density B ave and the easy axis X. Further, the direction of the average magnetic field H ave is specified by the angle θ H formed by the average magnetic field H ave and the easy magnetization axis X (see FIG. 3).
また、上記のようにして、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)を求める際には、図5に示すような予め実験で測定した鋼板20のB−H曲線を用いるようにする。図5において、黒丸でプロットされているB−H曲線51は、磁性体20〜24の磁化容易軸方向におけるB−H曲線である。また、白抜きの四角でプロットされているB−H曲線52は、鋼板20の磁化困難軸方向におけるB−H曲線である。
Further, when the magnetic flux density B (i, j) and the magnetic field H (i, j) generated in each divided region are obtained as described above, the B of the steel plate 20 measured in advance as shown in FIG. -H curve is used. In FIG. 5, a
以上のことから、等価要素31における磁気特性は、以下の(12式)〜(14式)により求められる。
From the above, the magnetic characteristics in the
そして、外部磁界Hextの大きさと方向(外部磁界Hextと、磁化容易軸Xとのなす角度φ)を変えて、上記(2式)〜(12式)による計算を繰り返し行う。
具体的に説明すると、例えば、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φを、0、15、30、45、60、75、90[°]にし、それぞれの角度φにおいて、外部磁界Hextの大きさを、0、100、500、1000、2000、5000、10000[Gauss]にした場合の平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。
Then, by changing the external magnetic field H ext magnitude and direction (the external magnetic field H ext, the angle φ between the magnetization easy axis X), repeating the calculation by the (expression 2) to (12 type).
More specifically, for example, the angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy magnetization axis X is set to 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 [°], and the external magnetic field at each angle φ. An average magnetic flux density B ave and an average magnetic field H ave are obtained when the size of H ext is 0, 100, 500, 1000, 2000, 5000, 10000 [Gauss].
以上のように、本実施の形態の平均磁界演算部4aは、以下の4つの関係を、それぞれ、外部磁界Hextの大きさと、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φとをパラメータとして求めるようにする。
1.外部磁界Hext−角度θB
2.外部磁界Hext−平均磁束密度Bave
3.外部磁界Hext−平均磁界Have
4.外部磁界Hext−角度θBH
なお、本実施の形態では、外部磁界Hextと、角度θB、平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度θBHとの関係を求めるようにしたが、外部磁束密度Bextと、角度θB、平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度θBHとの関係を求めるようにしてもよい。
As described above, the average magnetic
1. External magnetic field H ext -angle θ B
2. External magnetic field H ext −average magnetic flux density B ave
3. External magnetic field H ext -average magnetic field H ave
4). External magnetic field H ext -angle θ BH
In this embodiment, the external magnetic field H ext, the angle theta B, the average magnetic flux density B ave, the average magnetic field H ave, and was to obtain the relationship between the angle theta BH, and the external magnetic flux density B ext, You may make it obtain | require the relationship with angle (theta) B , average magnetic flux density Bave , average magnetic field Have , and angle (theta) BH .
磁気特性曲線作成部4bは、平均磁界演算部4aにより演算された平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとに基づいて、等価要素31におけるB−H曲線を作成する。すなわち、平均磁界Haveと平均磁束密度Baveとの関係を表す曲線を作成する。そして、作成したB−H曲線を記録媒体に記録する。等価要素31におけるB−H曲線の具体的な作成方法の一例を、図6〜図8を参照しながら説明する。
The magnetic characteristic curve creation unit 4b creates a BH curve in the
まず、図6に示すように、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBと、外部磁界Hextとの関係を表す曲線60〜66を、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φをパラメータとして作成する。 First, as shown in FIG. 6, curves 60 to 66 representing the relationship between the angle θ B between the average magnetic flux density B ave and the easy magnetization axis X and the external magnetic field H ext are represented by the external magnetic field H ext and the easy magnetization axis. An angle φ formed with X is created as a parameter.
そして、これらの曲線60〜66から、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが、0、15、30、90[°]のときの平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。なお、このときに使用する平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBは、0、15、30、90[°]に限定されないということは言うまでもない。
From these
具体的に説明すると、例えば、図7に示すように、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが30[°]の線70と、図6に示した曲線(例えば曲線64)との交点71を求める。そして、求めた交点71における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを求める。
More specifically, for example, as shown in FIG. 7, a
このとき、交点71の前後の点72、73における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを用いて線形補間を行い、交点71における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを演算することができる。
At this time, performs linear interpolation using the average magnetic flux density B ave before and after the
そして、以上のようにして求めた平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとの関係を表すB−H曲線80〜83を作成する(図8を参照)。さらに、これらB−H曲線80〜83に対して平準化処理を行う。本実施の形態では、この平準化処理を行ったB−H曲線90〜93を、等価要素31におけるB−H曲線とする(図9を参照)。 Then, to create a B-H curve 80-83 representing the relationship between the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave obtained as described above (see Figure 8). Further, a leveling process is performed on the BH curves 80 to 83. In the present embodiment, the BH curves 90 to 93 that have been subjected to the leveling process are defined as BH curves in the equivalent element 31 (see FIG. 9).
また、磁気特性曲線作成部4bは、平均磁界演算部4aにより演算された平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとに基づいて、等価要素31におけるB−θ曲線を作成する。すなわち、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHと(図3を参照)、平均磁束密度Baveとの関係を表す曲線を作成する。そして、作成したB−θ曲線を記録媒体に記録する。
The magnetic characteristic curve creation unit 4b creates a B-θ curve in the
具体的に説明すると、図10に示すように、上述した(10式)を用いて求めた平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHと、平均磁束密度Baveとの関係を表すB−θ曲線100〜103を、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBをパラメータとして作成する。図10に示した例では、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが、0、15、30、90[°]のときの曲線100〜103を作成する。なお、パラメータとして使用する平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBは、図9に示したB−H曲線90〜93を作成する際に使用した角度θBと同じ値を用いるようにする。
More specifically, as shown in FIG. 10, the above-mentioned (10 type) and the average magnetic flux density B ave and the angle theta BH between the average magnetic field H ave obtained using the relationship between the average magnetic flux density B ave B-
磁界分布演算部4cは、以上のようにして磁気特性曲線作成部4bにより作成されたB−H曲線90〜93とB−θ曲線100〜103とに基づいて、解析対象領域21に生じる磁束線を求める。そして、求めた磁束線から、解析対象領域21内の所望の位置における磁束密度を求める。なお、解析対象領域21に生じる磁束線は、有限要素法(FEM)を用いて求めるようにする。有限要素法による電磁場解析の方法は、前述した通りである。
The magnetic field
また、有限要素法を用いる際には、辺要素有限要素法を適用するのが好ましい。本実施の形態では、二次元モデルを用いているが、後述する三次元モデルにおいては、辺要素を適用して電磁場解析を行うことは特に重要である。節点要素を適用した場合よりも、辺要素を適用した場合の方が、解析に用いるデータ量が少なくなるからである。具体的に説明すると、節点要素を適用した場合には、要素における頂点(節点)の数(本実施形態では4)に、次元の数(本実施形態では2)を乗じた数(本実施形態では8)に基づいたデータが必要になる。一方、辺要素を適用した場合には、要素を構成する辺の数(本実施形態では6)に基づいたデータがあればよい。 Further, when using the finite element method, it is preferable to apply the side element finite element method. In this embodiment, a two-dimensional model is used. However, in a three-dimensional model described later, it is particularly important to perform an electromagnetic field analysis by applying side elements. This is because the amount of data used for the analysis is smaller when the edge element is applied than when the node element is applied. More specifically, when a node element is applied, the number (this embodiment) is obtained by multiplying the number of vertices (nodes) in the element (4 in this embodiment) by the number of dimensions (2 in this embodiment). Then, data based on 8) is required. On the other hand, when the side element is applied, there may be data based on the number of sides constituting the element (6 in the present embodiment).
この他、節点要素有限要素法を適用した場合よりも、辺要素有限要素法を適用した場合の方が、より正確に磁束線を求めることができるという利点もある。具体的に説明すると、例えば、対向する2辺のうちの一方が異なる物質(本実施形態では鋼板と空気)の境界にある長方形の領域(要素)に対して、節点要素有限要素法を適用した場合、各節点から得られる物理量は、上記異なる物質における物理量が混合したものとなってしまう。これに対し、辺要素有限要素法を適用した場合、上記対向する2辺のうちの一方から得られる物理量は、上記異なる物質における物理量が混合したものになるが、上記対向する2辺のうちの他方から得られる物理量は、1つの物質の物理量となる。したがって、上記のような長方形の領域(要素)では、節点要素有限要素法を適用するよりも、辺要素有限要素法を適用した方が、より正確に磁束線を求めることができる。 In addition, the magnetic flux lines can be obtained more accurately when the side element finite element method is applied than when the nodal element finite element method is applied. More specifically, for example, the nodal element finite element method is applied to a rectangular region (element) at the boundary between different materials (in this embodiment, a steel plate and air) on one of two opposing sides. In this case, the physical quantity obtained from each node is a mixture of physical quantities of the different substances. On the other hand, when the side element finite element method is applied, the physical quantity obtained from one of the two opposing sides is a mixture of physical quantities of the different substances, The physical quantity obtained from the other is the physical quantity of one substance. Therefore, in the rectangular region (element) as described above, the magnetic flux lines can be obtained more accurately by applying the side element finite element method than by applying the nodal element finite element method.
なお、等価要素31の磁気特性を求めるために、図3において、等価要素31に外部磁界Hextを印加すると、等価要素31内の磁性体20e1は磁化されるが、磁性体20e1の形状及び数によっては、反磁界の影響が出てきて、所定の磁気特性を得られない場合がある。そのために、本実施の形態では、図3に示したように、反磁界が出ない程度に磁性体の数、大きさに注意した広い領域を、電磁場を解析する領域として考えるようにするのが好ましい。
In FIG. 3, when an external magnetic field H ext is applied to the
次に、図11のフローチャートを参照しながら、本実施の形態の電磁場解析装置1における処理動作の一例を説明する。
まず、最初のステップS1において、平均磁界演算部4aは、解析領域30に与える外部磁界Hextの大きさを初期値(0[Gauss])に設定する。
Next, an example of the processing operation in the electromagnetic
First, in the first step S1, the average magnetic
次に、ステップS2において、平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φを初期値(0[°])に設定する。
このように、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φを設定することにより、外部磁界Hextの方向を設定する。
Next, in step S2, the average magnetic
Thus, the direction of the external magnetic field H ext is set by setting the angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy magnetization axis X.
次に、ステップS3において、平均磁界演算部4aは、解析領域30の境界条件を、外部磁界Hextに応じて設定する。具体的に説明すると、本実施の形態では、外部磁界Hextを与えたときに、例えば図4の解析領域30における境界の要素に、外部磁界Hextに相当する値を挿入して境界条件を設定するようにする。
Next, in step S3, the average magnetic
次に、ステップS4において、平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextの設定内容に従って、解析領域30に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)を演算する。
具体的に説明すると、外部磁界Hextを境界条件として与えて、解析領域30に対し、前述した有限要素法の電磁場解析を実行する。
Next, in step S4, the average magnetic
More specifically, the aforementioned finite element method electromagnetic field analysis is performed on the
次に、ステップS5において、平均磁界演算部4aは、上記ステップS4における処理により得られた磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)の中から、等価要素31に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)を抽出する。
Next, in step S5, the average magnetic
次に、ステップS6において、平均磁界演算部4aは、ステップS5で抽出した磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)とを用いて、等価要素における磁気特性(等価要素31内の平均磁束密度Baveと、平均磁界Haveと)を求めて記録媒体に格納する。さらに、求めた平均磁束密度Bave及び平均磁界Haveのなす角度θBHを求めて記録媒体に格納する。
Next, in step S6, the average magnetic
次に、ステップS7において、平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextの大きさが規定値であるか否かを判定する。
本実施の形態では、外部磁界Hextの大きさを、0、100、500、1000、2000、5000、10000[Gauss]の順で増大させるようにしている。したがって、10000[Gauss]が規定値となる。
Next, in step S7, the average magnetic
In the present embodiment, the magnitude of the external magnetic field H ext is increased in the order of 0, 100, 500, 1000, 2000, 5000, and 10000 [Gauss]. Therefore, 10000 [Gauss] is the specified value.
このステップS7の判定の結果、外部磁界Hextの大きさが規定値でない場合には、ステップS8に進んで設定値を変更する。例えば、外部磁界Hextの大きさの設定値が、0[Gauss]である場合には、設定値を100[Gauss]に変更する。そして、ステップS3に戻る。
一方、外部磁界Hextの大きさの設定値が規定値である場合には、ステップS9に進んで設定値を初期値にリセットする。
As a result of the determination in step S7, if the magnitude of the external magnetic field H ext is not a specified value, the process proceeds to step S8 and the set value is changed. For example, when the set value of the magnitude of the external magnetic field H ext is 0 [Gauss], the set value is changed to 100 [Gauss]. Then, the process returns to step S3.
On the other hand, when the set value of the magnitude of the external magnetic field H ext is a specified value, the process proceeds to step S9 and the set value is reset to the initial value.
次に、ステップS10において、平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextの方向(外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φ)の設定値が、規定値であるか否かを判定する。
本実施の形態では、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φを、0、15、30、45、60、75、90[°]の順で増大させるようにしている。したがって、90[°]が規定値となる。
Then, the determination in step S10, the average magnetic field
In the present embodiment, the angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy axis X is increased in the order of 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 [°]. Therefore, 90 [°] is the specified value.
このステップS10の判定の結果、外部磁界Hextの方向(外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φ)の設定値が、規定値でない場合には、ステップS11に進んで設定値を変更する。例えば、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φの設定値が、0[°]である場合には、設定値を15[°]に変更する。そして、ステップS3に戻る。 Result of judgment at step S10, the set value of the direction of the external magnetic field H ext (angle between the external magnetic field H ext magnetization easy axis X phi) is, if not specified value, the setting value proceeds to step S11 change. For example, when the set value of the angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy axis X is 0 [°], the set value is changed to 15 [°]. Then, the process returns to step S3.
一方、外部磁界Hextの方向(外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度φ)の設定値が、規定値である場合には、ステップS12に進んで設定値を初期値にリセットする。 On the other hand, the set value of the direction of the external magnetic field H ext (angle between the external magnetic field H ext magnetization easy axis X phi) is, when it is the specified value is reset to the initial value settings proceeds to step S12 .
次に、ステップS13において、磁気特性曲線作成部4bは、ステップS6で求められた平均磁束密度Bave(i,j)と平均磁界Have(i,j)とから、等価要素31におけるB−H曲線90〜93を作成する。
Next, in step S13, the magnetic characteristic curve creating unit 4b calculates B− in the
次に、ステップS14において、磁気特性曲線作成部4bは、ステップS6で求められた平均磁束密度Bave(i,j)と、平均磁束密度Bave及び平均磁界Haveのなす角度θBHとから、等価要素31におけるB−θ曲線100〜103を作成する。
Next, in step S14, the magnetic characteristic curve creation unit 4b determines from the average magnetic flux density B ave (i, j) obtained in step S6 and the angle θ BH formed by the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave. The B-
最後に、ステップS15において、磁界分布演算部4cは、ステップS13、14で作成された等価要素31におけるB−H曲線90〜93と、B−θ曲線100〜103とを用いて、解析対象領域21に生じる磁束線を求める。さらに、求めた磁束線から、解析対象領域21内の所望の位置における磁束密度を求める。
Finally, in step S15, the magnetic field
次に、図12のフローチャートを参照しながら、図11のステップS13におけるB−H曲線を作成する際の、電磁場解析装置1における処理動作の一例を説明する。
まず、最初のステップS21において、磁気特性曲線作成部4bは、ステップS6で求められた平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBと、外部磁界Hextとの関係を表す曲線60〜66を、前述した線形補間を行うなどして作成する。
Next, an example of processing operation in the
First, in the first step S21, the magnetic characteristic curve creating unit 4b represents a curve representing the relationship between the external magnetic field H ext and the angle θ B formed by the average magnetic flux density B ave obtained in step S6 and the easy axis X. 60 to 66 are created by performing the linear interpolation described above.
次に、ステップS22において、磁気特性曲線作成部4bは、ステップS21で求めた曲線60〜66から、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが、0、15、30、90[°]のときの平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。
最後に、ステップS23において、磁気特性曲線作成部4bは、ステップS22で求めた平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとの関係を表すB−H曲線90〜93を、前述した平準化処理を行うなどして作成する。
Next, in step S22, the magnetic characteristic curve generator unit 4b, from the
Finally, in step S23, the magnetic characteristic curve generator unit 4b, the
次に、図13のフローチャートを参照しながら、図11のステップS14におけるB−θ曲線を作成する際の、電磁場解析装置1における処理動作の一例を説明する。
まず、最初のステップS31において、磁気特性曲線作成部4bは、ステップS6で求められた平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが、0、15、30、90[°]のときの平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHを求める。
Next, an example of the processing operation in the
First, in the first step S31, the magnetic characteristic curve creation unit 4b determines that the angle θ B formed by the average magnetic flux density Bave obtained in step S6 and the easy magnetization axis X is 0, 15, 30, 90 [°]. The angle θ BH formed by the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave is obtained.
そして、ステップS32において、磁気特性曲線作成部4bは、図12のステップ22で求めた、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが、0、15、30、90[°]のときの平均磁束密度Baveと、ステップS31で求めた、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBが、0、15、30、90[°]のときの平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHとの関係を表すB−θ曲線100〜103を作成する。
In step S32, the magnetic characteristic curve creating unit 4b determines that the angle θ B formed by the average magnetic flux density Bave and the easy axis X obtained in
以上のような、解析対象領域21に生じる電磁場(例えば磁束線)を求める本実施の形態の手法(等価BH法)をまとめると、図14に示すようになる。
The above-described method (equivalent BH method) of the present embodiment for obtaining the electromagnetic field (for example, magnetic flux lines) generated in the
次に、以上のようにして求められる磁束密度の解析結果について示す。
図15は、本実施の形態の方法で解析した結果と、従来の方法で解析した結果とを比較した図である。
Next, the analysis result of the magnetic flux density obtained as described above will be shown.
FIG. 15 is a diagram comparing the result analyzed by the method of the present embodiment with the result analyzed by the conventional method.
具体的に、図15(a)は、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度(外部磁界進入角度)φと、図2に示したA点における磁束密度との関係を比較した図である。 Specifically, FIG. 15A is a diagram comparing the relationship between the angle (external magnetic field approach angle) φ formed by the external magnetic field H ext and the easy magnetization axis X and the magnetic flux density at the point A shown in FIG. It is.
また、図15(b)は、外部磁界Hextと磁化容易軸Xとのなす角度(外部磁界進入角度)φと、図2に示したB点における磁束密度との関係を比較した図である。
なお、図15においては、本実施の形態における方法を等価BH法と表している。また、これらの結果を表形式であらわしたものを以下の表1に示す。
FIG. 15B is a diagram comparing the relationship between the angle (external magnetic field approach angle) φ formed by the external magnetic field H ext and the easy magnetization axis X and the magnetic flux density at the point B shown in FIG. .
In FIG. 15, the method in the present embodiment is represented as an equivalent BH method. Table 1 below shows these results in a tabular form.
なお、図16(a)に示すように、本実施の形態の方法(等価BH法)を用いると、図2に示した解析対象領域21により占められている領域(縦4000[mm]、横1155[mm])は、667個の領域(要素)に分割される。これに対し、図16(b)に示すように、従来の有限要素法を用いると、解析対象領域21により占められている領域は、52488個の領域(要素)に分割される。
As shown in FIG. 16A, when the method of the present embodiment (equivalent BH method) is used, the region occupied by the
これらのことから(表1、図15、図16)、本実施の形態の方法で解析した場合には、分割する領域の数(要素数)を少なくしても、従来の方法で解析した場合と略同様の結果が得られることが分かる。 From these facts (Table 1, FIG. 15 and FIG. 16), when analyzed by the method of the present embodiment, even if the number of divided regions (number of elements) is reduced, the analysis is performed by the conventional method. It can be seen that substantially similar results are obtained.
以上のように本実施の形態では、所定の間隔を有して繰り返し存在している磁性体20の央部20e1と、その側方の空気とにより占められる所定の領域を1つの等価要素31とし、その等価要素31に生じる平均磁束密度Baveと、平均磁界Haveと、平均磁束密度Bave及び平均磁界Haveのなす角度θBHとを演算し、演算した平均磁界Haveと平均磁束密度Baveとの関係を表すB−H曲線90〜93、及び平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとのなす角度θBHと、平均磁束密度Baveとの関係を表すB−θ曲線100〜103を、角度θBをパラメータとして作成し、作成したB−H曲線90〜93とB−θ曲線100〜103とを用いて、解析対象領域21に生じる磁束線を求めるようにしたので、多数の要素に分割しなくても、解析対象領域21に生じる電磁場を解析することができる。これにより、電磁場を解析する際に要する記憶容量を大幅に減らすことができるようになり、従来では解析が困難であった大規模の設備における電磁場を確実に解析することができる。
このように、等価な磁気特性を用いて解析対象領域21の電磁場を解析する点で、このような電磁場の解析手法を、等価B−H法と呼ぶ。
As described above, in the present embodiment, a predetermined area occupied by the central portion 20e1 of the magnetic body 20 that repeatedly exists at a predetermined interval and the air on the side thereof is defined as one
In this way, the electromagnetic field analysis method is called an equivalent BH method in that the electromagnetic field in the
なお、本実施の形態では、平均磁束密度Baveを基準(B中心)として、電磁場を解析する場合について説明したが、平均磁界Haveを基準(H中心)としてもよい。例えば、本実施の形態では、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBをパラメータとして、B−H曲線90〜93を作成するようにしたが、平均磁界Haveと磁化容易軸Xとのなす角度θHをパラメータとしてこれらを作成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the electromagnetic field is analyzed using the average magnetic flux density B ave as a reference (B center) has been described, but the average magnetic field H ave may be used as a reference (H center). For example, in this embodiment, the angle theta B between the average magnetic flux density B ave easy axis of magnetization X as a parameter, has been to create a
また、外部磁界Hextを与えた際に生じる鉄損を求めるようにしてもよい。具体的に説明すると、例えば、磁気特性曲線作成部4bにより作成されたB−H曲線90〜93に基づいて、鉄損を求める。また、求めた鉄損と、平均磁束密度Baveとの関係を表す曲線を、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度θBをパラメータとして作成し、作成した曲線を記録媒体に記録するようにしてもよい。 Moreover, you may make it obtain | require the iron loss which arises when the external magnetic field Hext is given. Specifically, for example, the iron loss is obtained based on the BH curves 90 to 93 created by the magnetic characteristic curve creation unit 4b. Further, a curve representing the relationship between the obtained iron loss and the average magnetic flux density B ave is created using the angle θ B formed by the average magnetic flux density B ave and the easy magnetization axis X as a parameter, and the created curve is used as a recording medium. It may be recorded.
さらに、等価要素の解析対象領域は、磁性体を含む複数の物質により占められている領域であれば、図3に示したものに限定されない。すなわち、解析対象領域21の中の代表的な領域であれば、等価要素の位置及び大きさは、図3に示したものに限定されず、解析対象領域21における磁界分布が適切に得られる範囲で適宜決定することができる。
Furthermore, the analysis target area of the equivalent element is not limited to that shown in FIG. 3 as long as it is an area occupied by a plurality of substances including a magnetic material. That is, as long as it is a representative region in the
例えば、図17に示すように、中空直方体状に加工された鋼板170を用いて構成される解析対象領域171に生じる電磁場を解析する場合にも、本実施の形態の電磁場解析装置1を適用することができる。この場合、等価要素172は、例えば、鋼板170の一部と、その側方の空気とによって形成される2次元の領域(平面)となる。そして、この等価要素172に外部磁界Hextを与え、前述したようにして、平均磁束密度Baveと、平均磁界Haveを演算する。さらに、平均磁束密度Bave及び平均磁界Haveのなす角度θBHとを演算する。そして、磁気シールド装置(解析領域)171に生じる磁束線を求める。
For example, as shown in FIG. 17, the electromagnetic
ここで、外部磁界Hextは、例えば、図17に示すように、鋼板170によって囲まれる中空領域の央部に配設された励磁器173により与えられる。具体的に説明すると、コア173aに巻き回されたコイル173bに電流を流すことにより、外部磁界Hextを等価要素172に与えるようにする。なお、外部磁界Hextの大きさと向きは、それぞれコイル173bに電流の大きさと、コア173aの角度φ´とを変えることにより、変えることができる。
Here, the external magnetic field H ext is given by, for example, an
この他、実際のシールド装置を、縮小(例えば(1/16)倍、又は(1/8)倍に)したものを解析対象のシールド装置とし、この解析対象のシールド装置に生じる磁束線を、上述したようにして求めるようにしてもよい。 In addition, the actual shield device is reduced (for example, (1/16) times or (1/8) times) the shield device to be analyzed, and the magnetic flux lines generated in the shield device to be analyzed are You may make it obtain | require as mentioned above.
なお、上述した解析領域は、複数種類の等価要素から構成される場合もあり、その場合は、等価要素は複数種類存在することになる。この場合、等価要素は複数種類存在するので、それに対応した図9に相当する等価B−H曲線も複数種類存在することになる。 Note that the analysis region described above may be composed of a plurality of types of equivalent elements, and in that case, there are a plurality of types of equivalent elements. In this case, since there are a plurality of types of equivalent elements, there are also a plurality of types of equivalent BH curves corresponding to FIG.
また、本実施の形態では、磁性体20eの央部20e1と、その側方の空気とによって形成される2次元の領域を等価要素31としたが、等価要素に含まれる物質はこれらに限定されない。すなわち、磁性体と非磁性体とにより占められている領域であれば、どのような領域を等価要素としてもよい。ここで、磁性体は、鉄やコバルトといった強磁性体に限らず、酸化鉄などの常磁性体など強磁性体以外の磁性体であってもよい。また、非磁性体とは、空気に限らず、銅コイル、木、及び樹脂など、磁性を帯びないものを指す。
In the present embodiment, the two-dimensional region formed by the central portion 20e1 of the
また、本実施の形態では、電磁場の解析結果の精度を向上させるために、角度θBHを考慮したが、簡易式および求めるべき解析精度によっては、この角度θBHを無視しても構わない。
また、電磁場解析装置1における操作部2と表示部3と処理部4とは、同一の空間にあってもよいし、ネットワークを介して結合していても構わない。
In this embodiment, the angle θ BH is considered in order to improve the accuracy of the analysis result of the electromagnetic field. However, the angle θ BH may be ignored depending on the simple formula and the analysis accuracy to be obtained.
In addition, the
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1の実施の形態と同一の部分については、図1〜図17に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same portions as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 17 and detailed description thereof is omitted.
本実施の形態は、上述した第1の実施の形態における二次元解析を簡略にしたものであり、本実施の形態の電磁場解析装置は、平均磁界演算部4a及び磁気特性曲線作成部4bの代わりに磁気特性演算部を有している。この磁気特性演算部は、図3に示した等価要素31における透磁率を求める。
In the present embodiment, the two-dimensional analysis in the first embodiment described above is simplified, and the electromagnetic field analysis apparatus of the present embodiment replaces the average magnetic
図3においては、等価要素31の磁化困難軸(Y軸)方向の長さは31mmであり、磁性体20eの磁化困難軸(Y軸)方向の厚みは1mmである。このように、等価要素31内の磁性体20eの磁化困難軸(Y軸)方向の厚みは、等価要素31の磁化困難軸(Y軸)方向の長さに比べて十分に薄い。そうすると、図3の解析モデルにおいては、磁化容易軸(X軸)方向に鋼板20e1が充填して占有しているのに対して、磁化困難軸(Y軸)方向に鋼板20e1が充填して占有していないということになる。これにより、磁気特性演算部は、図3の解析モデルにおける各軸の透磁率(等価要素31における透磁率)μaveX、μaveYを以下の(15式)及び(16式)を用いて求めることができる。
In FIG. 3, the length of the
上記において、μXFeは、等価要素31内の磁性体の磁化容易軸(X軸)方向における透磁率である。μYFeは、等価要素31内の磁性体の磁化困難軸(Y軸)方向における透磁率である。μ0は、空気(非磁性体)の透磁率である。kは、反磁界の影響を加味した定数である。
In the above, μ XFe is the magnetic permeability in the easy axis (X axis) direction of the magnetic body in the
なお、上述したように、本実施の形態では、等価要素31内の磁性体20eの磁化困難軸(Y軸)方向の厚みは、等価要素31の磁化困難軸(Y軸)方向の長さに比べて十分に薄い。したがって、上記(16式)に示すように、等価要素31における磁化困難軸(Y軸)方向の透磁率μYは、空気(非磁性体)の透磁率μ0に近似することができる。
As described above, in the present embodiment, the thickness of the
磁界分布演算部4cは、上記磁気特性演算部で求められた磁化容易軸(X軸)方向における透磁率μaveXと、磁化困難軸(Y軸)方向における透磁率μaveYとを用いて、図2に示した解析対象領域21の電磁場解析を実行する。
Magnetic field
以上のように本実施の形態では、等価要素31における磁化容易軸(X軸)方向の透磁率μaveXを、(15)式を用いて求めるとともに、等価要素31における磁化困難軸(Y軸)方向の透磁率μaveYを、(16式)を用いて求め、求めた透磁率μaveX、μaveYを用いて解析対象領域21における電磁場を解析するようにしたので、電磁場をより高速に解析することができる。本実施の形態で説明した手法は、解析精度よりも、高速に解析を実行することが要求される場合に有効である。
なお、本実施の形態では、透磁率を求めるようにしたが、透磁率の逆数である磁気抵抗率を求めるようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the permeability μ aveX in the easy axis (X axis) direction of the
In this embodiment, the magnetic permeability is obtained, but a magnetic resistivity that is the reciprocal of the magnetic permeability may be obtained.
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。上述した第1及び第2の実施の形態では、2次元の電磁場を解析する場合について説明したが、本実施の形態では、3次元の電磁場を解析する場合について説明する。このように、本実施の形態と、上述した第1の実施の形態とは、解析する電磁場の次元が異なるだけであるので、上述した第1の実施の形態と同一の部分については、図1〜図17に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments described above, the case where a two-dimensional electromagnetic field is analyzed has been described. In the present embodiment, a case where a three-dimensional electromagnetic field is analyzed will be described. Thus, the present embodiment and the first embodiment described above differ only in the dimension of the electromagnetic field to be analyzed. Therefore, the same parts as those of the first embodiment described above are shown in FIG. Detailed description will be omitted by attaching the same reference numerals as those shown in FIG.
図18は、本実施の形態の電磁場解析装置で解析を行う磁気シールド装置の構成の一例を示した図である。本実施の形態では、この磁気シールド装置180のシールド性能を評価する場合の電磁場解析装置について説明する。
FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of a magnetic shield device that performs analysis by the electromagnetic field analysis device of the present embodiment. In the present embodiment, an electromagnetic field analyzer for evaluating the shielding performance of the
図18において、磁気シールド装置180は、長さが300mm、幅が25mm、厚さが1mmの鋼板を32枚組み合わせて構成される。具体的に説明すると、「口」の字状に配置した4枚の鋼板の組みを、30mm間隔で8組み積み上げて磁気シールド装置180を構成している。この場合、磁性体と非磁性体とからなる等価要素としては、等価要素182と等価要素183とが考えられる。本実施の形態では、等価要素182の場合の等価な磁気特性についてまず説明する。なお、この図18は、上述した第1の実施の形態における図2に相当する図である。
In FIG. 18, the
図19は、図18に示した等価要素182の磁気特性を求めるため解析モデルの一例を示した図であり、上述した第1の実施の形態における図3又は図17に相当する。図19に示すように、解析領域190の中に、等価要素182が存在し、等価要素182の中に、磁性体181の央部181aがある。
FIG. 19 is a diagram showing an example of an analysis model for obtaining the magnetic characteristics of the
本実施の形態において、等価要素182内にある磁性体(の央部)181aは、幅(磁化容易軸(X軸)と磁化困難軸(Y軸)とに垂直な垂直軸(Z軸)方向の長さ)が25mmであり、厚み(磁化困難軸(Y軸)方向の長さ)が1mmであり、長さ(磁化容易軸(X軸)方向の長さ)が、25mmとする。
In the present embodiment, the magnetic body (central part) 181a in the
また、本実施の形態における解析領域190は、等価要素182を中央に含む3次元の領域(空間)である。
このように、本実施の形態では、鋼板20の磁化容易軸Xと、磁化困難軸Yと、垂直軸Zとにより定められる3次元の領域(空間)に生じる電磁場を解析するようにしている。
In addition, the
Thus, in the present embodiment, an electromagnetic field generated in a three-dimensional region (space) defined by the easy magnetization axis X, the hard magnetization axis Y, and the vertical axis Z of the steel plate 20 is analyzed.
また、本実施の形態では、図20(a)に示すように、立方体または直方体からなる複数の分割領域に解析領域190を分割するようにしている。なお、これら複数の分割領域は、それぞれ有限要素法(FEM)により計算することができる適切な大きさを有している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 20A, the
平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextを解析領域190の境界領域に与えた際に、有限要素法による電磁場解析によって、複数の分割領域のそれぞれに生じる磁束密度Bと、磁界Hとを求める。外部磁界Hextは、以下の(17式)のように表される。
Hext={HextX,HextY,Hextz}・・・(17式)
When the external magnetic field H ext is applied to the boundary region of the
H ext = {H extX , H extY , H extz } (Expression 17)
このように、外部磁界Hextは、磁化容易軸方向の値HextXと、磁化困難軸方向の値HextYの値と、垂直軸方向の値Hextzの値とを有する3次元のベクトルである。 Thus, the external magnetic field H ext is a three-dimensional vector having a direction of easy magnetization value H EXTx, the values of H ExtY the hard axis direction, and a value of the vertical axis value H Extz .
そして、このような外部磁界Hextを等価要素190に与えたときに、図20(a)の斜線で示した分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)は、それぞれ以下の(18式)及び(19式)により表される。
When such an external magnetic field H ext is applied to the
B(i,j,k)={BX(i,j,k),BY(i,j,k),Bz(i,j,k)}・・・(18式)
H(i,j,k)={HX(i,j,k),HY(i,j,k),Bz(i,j,k)}・・・(19式)
B (i, j, k) = {B X (i, j, k), B Y (i, j, k), B z (i, j, k)} (18)
H (i, j, k) = {H X (i, j, k), H Y (i, j, k), B z (i, j, k)} (Equation 19)
なお、上記において、i,j,kは分割領域の場所を特定するための自然数である。
このように、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)も、磁化容易軸方向の値BX(i,j,k)、HX(i,j,k)と、磁場困難軸方向の値BY(i,j,k)、HY(i,j,k)と、垂直軸方向の値Bz(i,j,k)、Hz(i,j,k)とを有する3次元のベクトルである。
In the above, i, j, and k are natural numbers for specifying the location of the divided region.
Thus, the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in each divided region are also values B X (i, j, k), H X ( i, j, k), values B Y (i, j, k), H Y (i, j, k) in the hard axis direction, and values B z (i, j, k) in the vertical axis direction, A three-dimensional vector having H z (i, j, k).
平均磁界演算部4aは、以上のようにして得られた各分割領域における磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)の中から、等価要素181に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を抽出し、抽出した磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)から、等価要素182における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。
The average magnetic
図20に示すように、本実施の形態では、平均磁束密度Baveを、磁化容易軸−磁化困難軸方向の成分BaveX-Yと、垂直軸方向の成分BaveZとに分けて求める。なお、以下の説明では、平均磁束密度Baveの磁化容易軸−磁化困難軸方向の成分BaveX-Yと、垂直軸方向の成分BaveZを、それぞれ第2及び第3の平均磁束密度BaveX-Y、BaveZと表す。 As shown in FIG. 20, in this embodiment, the average magnetic flux density B ave is obtained by dividing it into a component B aveX-Y in the easy axis-hard magnetization axis direction and a component B aveZ in the vertical axis direction. In the following description, the component B aveX-Y in the easy axis-hard magnetization axis direction and the component B aveZ in the vertical axis direction of the average magnetic flux density B ave are respectively expressed as the second and third average magnetic flux densities B aveX. -Y and BaveZ .
また、平均磁界Haveについても、磁化容易軸−磁化困難軸方向の成分HaveX-Yと、垂直軸方向の成分HaveZとに分けて求める。なお、以下の説明では、平均磁界Haveの磁化容易軸−磁化困難軸方向の成分HaveX-Yと、垂直軸方向の成分HaveZを、それぞれ第2及び第3の平均磁界HaveX-Y、HaveZと表す。 The average magnetic field H ave is also obtained by dividing into a component H aveX-Y in the easy axis-hard magnetization axis direction and a component H aveZ in the vertical axis direction. In the following description, the component H aveX-Y in the easy axis-hard magnetization axis direction and the component H aveZ in the vertical axis direction of the average magnetic field H ave are respectively expressed as the second and third average magnetic fields H aveX-Y. And HaveZ .
そして、磁化容易軸−磁化困難軸方向については、上述した第1の実施の形態と同様に、外部磁界Hext1の大きさと方向を変えて、第2の平均磁束密度BaveX-Yと、第2の平均磁界HaveX-Yと、第2の平均磁束密度BaveX-Yと第2の平均磁界HaveX-Yとのなす角度θBHX-Yとを求める(図20を参照)。
なお、上記において、外部磁界Hext1は、外部磁界Hextの磁化容易軸−磁化困難軸方向の成分を表す。
As for the easy magnetization axis-hard magnetization axis direction, as in the first embodiment described above, the magnitude and direction of the external magnetic field H ext1 are changed, and the second average magnetic flux density B aveX-Y , the average
In the above, the external magnetic field H ext1 represents a component of the external magnetic field H ext in the direction of the easy axis to the hard axis.
一方、垂直軸方向については、外部磁界Hext2の大きさを変えて、第3の平均磁束密度BaveZと、第3の平均磁界HaveZと、第3の平均磁束密度BaveZと第3の平均磁界HaveZとのなす角度θBHZとを求める。
なお、上記において、外部磁界Hext2は、Hextの垂直軸方向成分を表す。
On the other hand, in the vertical axis direction, the magnitude of the external magnetic field H ext2 is changed to change the third average magnetic flux density B aveZ , the third average magnetic field H aveZ , the third average magnetic flux density B aveZ, and the third average magnetic flux density B aveZ . An angle θ BHZ formed with the average magnetic field H aveZ is obtained.
In the above, the external magnetic field H ext2 represents the vertical axis direction component of H ext .
磁気特性曲線作成部4bは、以上のようにして平均磁界演算部4aにより求められた第2及び第3の平均磁束密度BaveX-Y、BaveZと、第2及び第3の平均磁界HaveX-Y、HaveZとに基づいて、図21に示すようなB−H曲線2001、2002を作成する。また、第2及び第3の平均磁束密度BaveX-Yと、角度θBHX-Yとに基づいて、図22に示すようなB−θ曲線2101を作成する。
The magnetic characteristic curve creation unit 4b performs the second and third average magnetic flux densities B aveX-Y and B aveZ obtained by the average magnetic
すなわち、第2の平均磁束密度BaveX-Yと、第2の平均磁界HaveX-Yとから求まるB−H曲線2001a〜2001nを、上述した第1の実施の形態と同様にして作成する。また、第3の平均磁束密度BaveZと、第3の平均磁界HaveZとから求まるB−H曲線2002を作成する。
さらに、第2の平均磁束密度BaveX-Yと、第2の平均磁束密度BaveX-Yと第2の平均磁界HaveX-Yとのなす角度θBHX-Yとから求まるB−θ曲線2101a〜2101nを、上述した第1の実施の形態と同様にして作成する。
That is, the
Further, a second average flux density B avex-Y, the second average flux density B avex-Y and B-theta curve 2101a determined from the angle theta BHX-Y of the second average magnetic field H avex-Y To 2101n are created in the same manner as in the first embodiment described above.
以上のように、本実施の形態では、3次元の値を有する平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを、磁化容易軸−磁化困難軸方向成分と、垂直方向成分とに分けて求めるようにし、磁化容易軸−磁化困難軸方向成分については、上述した第1の実施の形態と同様にして、B−H曲線2001と、B−θ曲線2101とを作成し、垂直軸方向については別途B−H曲線2002を作成するようにしたので、3次元の等価要素182におけるB−H曲線と、B−θ曲線とを、複雑な計算を行うことなく作成することができる。
As described above, in the present embodiment, the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave having three-dimensional values are obtained separately for the easy magnetization axis-hard magnetization axis direction component and the vertical direction component. As for the easy axis to hard axis direction component, a BH curve 2001 and a B-θ curve 2101 are created in the same manner as in the first embodiment described above, and the vertical axis direction is separately B. Since the −
なお、本実施の形態では、第3の平均磁束密度Bavezと、第3の平均磁界Havezを演算するようにしたが、これらを演算せずに予め用意しておいてもよい。すなわち、垂直軸方向の成分については、予め用意したB−H曲線を使用してもよい。この場合、透磁率(比透磁率)を一定としてもよい。例えば、比透磁率の値を1000としてもよい。 In the present embodiment, the third average magnetic flux density B avez and the third average magnetic field H avez are calculated, but they may be prepared in advance without calculating them. That is, a BH curve prepared in advance may be used for the component in the vertical axis direction. In this case, the magnetic permeability (relative magnetic permeability) may be constant. For example, the value of relative permeability may be set to 1000.
また、上述したようにして平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求めるに際し、等価要素181おける三軸(磁化容易軸X、磁化困難軸Y、垂直軸Z)と、解析領域180の互いに直交する三軸(縦、横、高さ方向の軸)とが一致しない場合には、等価要素182を座標変換または回転変換させるなどして、等価要素182における三軸と、解析領域190における三軸とを一致させるようにするのが好ましい。
Further, when obtaining the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave as described above, the three axes (easy magnetization axis X, difficult magnetization axis Y, vertical axis Z) in the
さらに、本実施の形態では、解析領域190及び等価要素182を、磁化容易軸Xと、磁化困難軸Yと、垂直軸Zとから定まる3次元の領域(空間)としたが、上述した第1の実施の形態と同様に、解析領域及び等価要素を、磁化容易軸Xと、磁化困難軸Yとから定まる2次元の領域(平面)としてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、図18に示した等価要素183についても、等価要素182の磁気特性を求める場合と同様の処理を行えばよい。この場合、図17に示したモデルを三次元に展開したものを、等価要素の磁気特性を求めるための解析モデルとして用い、その解析モデルのコーナ部分を等価要素として用いるようにすればよい。
Further, the
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態と上述した第3の実施の形態とは、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveの演算方法が異なるだけであるので、上述した第1〜第3の実施の形態と同一の部分については、図1〜図22に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Note that the present embodiment and the third embodiment described above differ only in the calculation method of the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave , and therefore the first to third embodiments described above. About the same part, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the code | symbol same as the code | symbol attached | subjected to FIGS.
図23に示すように、本実施の形態における解析領域190と等価要素182は、第3の実施の形態と同じである。そして、解析領域190は、図20(a)に示したようにして複数の分割領域に分割される。
As shown in FIG. 23, the
平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextを解析領域190の境界領域に与えた際に、有限要素法による電磁場解析によって、複数の分割領域のそれぞれに生じる磁束密度Bと、磁界Hとを求める。外部磁界Hextは、上述した第2の実施の形態と同様に、3次元のベクトルである((17式)を参照))。
When the external magnetic field H ext is applied to the boundary region of the
また、外部磁界Hextを等価要素182に与えたときに、図20(a)の斜線で示した分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)も、上述した第3の実施の形態と同様に、3次元のベクトルである((18式)、(19式)を参照)。
Further, when the external magnetic field H ext is applied to the
平均磁界演算部4aは、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)の中から、等価要素182に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を抽出し、抽出した磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)とから、等価要素182における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを求める。具体的には、以下の(20式)〜(27式)により求める。
The average magnetic
なお、上記において、BX(i,j,k)は、磁束密度B(i,j,k)の磁化容易軸方向の値である。BY(i,j,k)は、磁束密度B(i,j,k)の磁化困難軸方向の値である。BZ(i,j,k)は、磁束密度B(i,j,k)の垂直軸方向の値である。 In the above, B X (i, j, k) is a value in the easy axis direction of the magnetic flux density B (i, j, k). B Y (i, j, k) is a value of the magnetic flux density B (i, j, k) in the hard axis direction. B Z (i, j, k) is a value in the vertical axis direction of the magnetic flux density B (i, j, k).
また、HX(i,j,k)は、磁界H(i,j,k)の磁化容易軸方向の値である。HY(i,j,k)は、磁界H(i,j,k)の磁化困難軸方向の値である。HZ(i,j,k)は、磁界H(i,j,k)の垂直軸方向の値である。
また、ΔV(i,j,k)は、分割領域の大きさ(体積)である。
H X (i, j, k) is a value in the easy axis direction of the magnetic field H (i, j, k). H Y (i, j, k) is a value in the hard axis direction of the magnetic field H (i, j, k). H Z (i, j, k) is a value in the vertical axis direction of the magnetic field H (i, j, k).
ΔV (i, j, k) is the size (volume) of the divided area.
そして、図24(a)に示すように、本実施の形態では、角度αB、βBにより、平均磁束密度Baveの方向を特定するようにしている。具体的に角度αBは、基準線OPと、磁化困難軸Yとのなす角度である。ここで、基準線OPとは、平均磁束密度Baveの磁化容易軸方向の値BaveXと、磁化困難軸方向の値BaveYとから定まるベクトルである。また、角度βBは、基準線OPと、平均磁束密度Baveとのなす角度である。 And as shown to Fig.24 (a), in this Embodiment, the direction of average magnetic flux density Bave is specified by angle (alpha) B , (beta) B. Specifically, the angle α B is an angle formed between the reference line OP and the hard magnetization axis Y. Here, the reference line OP is a vector determined from the value B aveX in the easy axis direction of the average magnetic flux density B ave and the value B aveY in the hard axis direction. The angle β B is an angle formed by the reference line OP and the average magnetic flux density B ave .
ここで、角度αBは、以下の(28式)で表される。
αB=90−θB・・・(28式)
なお、上記において、θBは、基準線OPと磁化容易軸Xとのなす角度であり、上述した第1〜第3の実施の形態で説明した角度θBに対応するものである。
Here, the angle α B is expressed by the following (Equation 28).
α B = 90−θ B (Expression 28)
In the above, θ B is an angle formed by the reference line OP and the easy axis X, and corresponds to the angle θ B described in the first to third embodiments.
また、図24(b)に示すように、本実施の形態では、角度αH、βHにより、平均磁界Haveの方向を特定するようにしている。具体的に角度αHは、基準線OQと、磁化困難軸Yとのなす角度である。ここで、基準線OQとは、平均磁界Haveの磁化容易軸方向の値HaveXと、磁化困難軸方向の値HaveYとから定まるベクトルである。また、角度βHは、基準線OQと、平均磁束密度Haveとのなす角度である。 Further, as shown in FIG. 24B, in the present embodiment, the direction of the average magnetic field H ave is specified by the angles α H and β H. Specifically, the angle α H is an angle formed by the reference line OQ and the hard magnetization axis Y. Here, the reference line OQ is a vector determined from the value H aveX of the average magnetic field H ave in the easy axis direction and the value H aveY in the hard axis direction. The angle β H is an angle formed by the reference line OQ and the average magnetic flux density H ave .
ここで、角度αHは、以下の(29式)で表される。
αH=90−θH・・・(29式)
なお、上記において、θHは、基準線OQと磁化容易軸Xとのなす角度であり、上述した第1〜第3の実施の形態で説明した角度θHに対応するものである。
Here, the angle α H is expressed by the following (formula 29).
α H = 90−θ H (Expression 29)
In the above, θ H is an angle formed by the reference line OQ and the easy axis X, and corresponds to the angle θ H described in the first to third embodiments.
そして、平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextの大きさと、方向を変えて、上記(20式)〜(27式)による演算を行い、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。
Then, the average magnetic
なお、本実施の形態において、外部磁界Hextの方向は、図23に示すように、角度φ1、φ2により特定するようにしている。ここで、角度φ1は、外部磁界Hextの磁化容易軸方向の値Hextxと、磁化困難軸方向の値HextYとから定まる基準線ORと、磁化容易軸Xとのなす角度である。また、角度φ2は、基準線ORと、外部磁界Hextとのなす角度である。なお、以下の説明では、角度φ1、φ2を用いて外部磁界Hextの方向が特定する場合を例に挙げて説明するが、外部磁界Hextの方向が特定できれば、必ずしも角度φ1、φ2を用いて外部磁界Hextの方向が特定する必要はない。 In the present embodiment, the direction of the external magnetic field H ext is specified by the angles φ 1 and φ 2 as shown in FIG. Here, the angle φ 1 is an angle between the easy axis X and the reference line OR determined from the value H extx in the easy axis direction of the external magnetic field H ext and the value H extY in the hard axis direction. Further, the angle φ 2 is an angle formed by the reference line OR and the external magnetic field H ext . In the following description, the case where the direction of the external magnetic field H ext is specified by using the angles φ 1 and φ 2 will be described as an example. However, if the direction of the external magnetic field H ext can be specified, the angle φ 1 , The direction of the external magnetic field H ext need not be specified using φ 2 .
また、平均磁界演算部4aは、図24(c)に示すように、基準線OPと基準線OQとのなす角度αBHを求める。なお、この角度αBHは、前述した第1〜第3の実施形態で説明した角度θBHに対応するものである。
Further, the average magnetic
以上のように、本実施の形態の平均磁界演算部4aは、以下の6つの関係を、それぞれ、外部磁界Hextの大きさと、角度φ1、φ2とをパラメータとして求めるようにする。
1.外部磁界Hext−平均磁束密度Bave
2.外部磁界Hext−平均磁界Have
3.外部磁界Hext−角度αB
4.外部磁界Hext−角度βB
5.外部磁界Hext−角度βH
6.外部磁界Hext−角度αH
なお、上記において、外部磁界Hextと角度βHとの関係(外部磁界Hext−角度βH)、又は外部磁界Hextと角度αHとの関係(外部磁界Hext−角度αH)の代わりに、外部磁界Hextと角度αBHとの関係(外部磁界Hext−角度αBH)を求めるようにしてもよい。
As described above, the average magnetic
1. External magnetic field H ext −average magnetic flux density B ave
2. External magnetic field H ext -average magnetic field H ave
3. External magnetic field H ext -angle α B
4). External magnetic field H ext -angle β B
5. External magnetic field H ext -angle β H
6). External magnetic field H ext -angle α H
In the above, the relationship between the external magnetic field H ext and the angle β H (external magnetic field H ext −angle β H ) or the relationship between the external magnetic field H ext and the angle α H (external magnetic field H ext −angle α H ). Instead, the relationship between the external magnetic field H ext and the angle α BH (external magnetic field H ext −angle α BH ) may be obtained.
そして、図25に示すように、磁気特性曲線作成部4bは、角度αB、βBをパラメータとして、等価要素182におけるB−H曲線2401a〜2401n、すなわち、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとの関係を表す曲線を作成する。
Then, as shown in FIG. 25, the magnetic characteristic curve creating unit 4b uses the angles α B and β B as parameters, and the
また、図26に示すように、磁気特性曲線作成部4bは、角度αB、βBをパラメータとして、等価要素182における第1のB−θ曲線2501a〜2501n、すなわち、平均磁束密度Baveと、基準線OPと基準線OQとのなす角度αBHとの関係を表す曲線を作成する。
さらに、図27に示すように、磁気特性曲線作成部4bは、角度αB、βBをパラメータとして、等価要素182における第2のB−θ曲線2601a〜2601n、すなわち、平均磁束密度Baveと、基準線OQと平均磁界Haveとのなす角度βHとの関係を表す曲線を作成する。
As shown in FIG. 26, the magnetic characteristic curve creating unit 4b uses the angles α B and β B as parameters, and the first B-
Further, as shown in FIG. 27, the magnetic characteristic curve creating unit 4b uses the angles α B and β B as parameters, and the second B-
以上のように、本実施の形態では、3次元の値を有する平均磁束密度Baveと平均磁界Haveと関係と、平均磁束密度Baveと角度αBHとの関係と、平均磁束密度Baveと角度βHとの関係を、角度αB、βBをパラメータとして求めるようにしたので、3次元の値を有する平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを、より正確に求めることができる。 As described above, in the present embodiment, the relationship between the average magnetic flux density B ave having a three-dimensional value and the average magnetic field H ave , the relationship between the average magnetic flux density B ave and the angle α BH , and the average magnetic flux density B ave And the angle β H are obtained using the angles α B and β B as parameters, the average magnetic flux density B ave and average magnetic field H ave having three-dimensional values can be obtained more accurately.
なお、本実施の形態では、磁気特性曲線作成部4bが、B−H曲線2401a〜2401nと、第1及び第2のB−θ曲線2501a〜2501n、2601a〜2601nとを作成するようにしたが、磁界分布演算部4cが、磁気シールド装置に生じる磁力線を求めることができれば、磁気特性曲線作成部4bで作成する曲線は、これらに限定されないということは言うまでもない。
In the present embodiment, the magnetic characteristic curve creation unit 4b creates the BH curves 2401a to 2401n and the first and second B-
(第5の実施の形態)
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1〜第4の実施の形態と同一の部分については、図1〜図27に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施の形態では、上述した第3及び第4の実施の形態における三次元解析を簡略にしたものである。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same portions as those in the first to fourth embodiments described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 27, and detailed description thereof is omitted.
In this embodiment, the three-dimensional analysis in the third and fourth embodiments described above is simplified.
平均磁界演算部4aは、まず、図23に示した解析モデルおいて、磁化容易軸(X軸)方向のみに外部磁界HextXを印加した場合の等価要素182における平均磁束密度BaveXと、平均磁界HaveXとを、上記(22式)、(25式)を用いて求める。
The average magnetic
次に、平均磁界演算部4aは、図23に示した解析モデルおいて、磁化困難軸(Y軸)方向のみに外部磁界HextYを印加した場合の等価要素182における平均磁束密度BaveYと、平均磁界HaveYとを上記(23式)、(26式)を用いて求める。
Next, the average magnetic
さらに、平均磁界演算部4aは、図23に示した解析モデルおいて、垂直軸(Z軸)方向のみに外部磁界HextZを印加した場合の等価要素182における平均磁束密度BaveZと、平均磁界HaveZとを上記(24式)、(27式)を用いて求める。
Further, the average magnetic
磁気特性曲線作成部4bは、平均磁界演算部4aで求められた平均磁束密度BaveXと、平均磁界HaveXとから、磁化容易軸(X軸)方向におけるB−H曲線を作成する。
また、磁気特性曲線作成部4bは、平均磁界演算部4aで求められた平均磁束密度BaveYと、平均磁界HaveYとから、磁化困難軸(Y軸)方向におけるB−H曲線を作成する。
さらに、磁気特性曲線作成部4bは、平均磁界演算部4aで求められた平均磁束密度BaveZと、平均磁界HaveZとから、垂直軸(Z軸)方向におけるB−H曲線を作成する。
The magnetic characteristic curve creation unit 4b creates a BH curve in the easy axis (X axis) direction from the average magnetic flux density B aveX obtained by the average magnetic
Further, the magnetic characteristic curve creation unit 4b creates a BH curve in the hard axis (Y axis) direction from the average magnetic flux density B aveY obtained by the average magnetic
Further, the magnetic characteristic curve creation unit 4b creates a BH curve in the vertical axis (Z-axis) direction from the average magnetic flux density B aveZ obtained by the average magnetic
磁界分布演算部4cは、磁気特性曲線作成部4bで作成された磁化容易軸(X軸)、磁化困難軸(Y軸)、及び垂直軸(Z軸)のそれぞれについての(3つの)B−H曲線を用いて、図18に示した磁気シールド装置180における電磁場の解析を実行する。
The magnetic field
以上のように本実施の形態では、等価要素182における平均磁束密度と平均磁界とを、磁化容易軸(X軸)、磁化困難軸(Y軸)、及び垂直軸(Z軸)のそれぞれについて求めるようにしたので、電磁場をより高速に解析することができる。本実施の形態で説明した手法は、解析精度よりも、高速に解析を実行することが要求される場合に有効である。
As described above, in the present embodiment, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the
(第6の実施の形態)
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1〜第5の実施の形態と同一の部分については、図1〜図27に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態は、第3〜5の実施の形態における三次元解析をさらに簡略にしたものである。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same portions as those in the first to fifth embodiments described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 27, and detailed description thereof is omitted. In the present embodiment, the three-dimensional analysis in the third to fifth embodiments is further simplified.
まず、本実施の形態の電磁場解析装置は、平均磁界演算部4a及び磁気特性曲線作成部4bの代わりに磁気特性演算部を有している。この磁気特性演算部は、図29に示す磁気シールド装置290における透磁率を以下のようにして求める。なお、図29に示す磁気シールド装置290は、外部からの磁場をシールドする装置であり、本実施の形態では、この磁気シールド装置290のシールド性能を評価する場合を例に挙げて説明する。
First, the electromagnetic field analysis apparatus according to the present embodiment includes a magnetic characteristic calculation unit instead of the average magnetic
図29において、磁気シールド装置290は、長さが300mm、幅が25mm、厚さが1mmの鋼板を32枚組み合わせて構成される。具体的に説明すると、「口」の字状に配置した4枚の鋼板の組みを、30mm間隔で8組み積み上げて磁気シールド装置を構成している。なお、図29は、上述した第1の実施の形態における図2に相当する。
In FIG. 29, the
この場合、磁性体と非磁性体とからなる等価要素としては、等価要素291と等価要素292との組で考える場合と、等価要素293と等価要素294との組で考える場合とが考えられる。等価要素291及び等価要素293は、鋼板の平行部分に相当し、鋼板の厚みは1mmになる。等価要素292及び等価要素294は、鋼板のコーナ部分に相当し、鋼板の厚みは2mmになる。
In this case, as an equivalent element composed of a magnetic body and a non-magnetic body, there are a case where a combination of an
まず、等価要素293と等価要素294との組について考える。後述するように細部においては相違するが、等価要素293と等価要素294は、共に図28に示したようになる。図28では、磁性体(鋼板)280は、X軸方向及び、Z軸方向には占有しているが、Y軸方向には部分的にしか占有していない。なお、図28において、LX、LY、LZは、等価要素293のX軸方向の長さがLXであり、Y軸方向の長さがLYであり、Z軸方向の長さがLZであることを示している。
First, consider a set of
そして、本実施の形態では、図28において、等価要素293の外形を、LX=25mm、LY=30mm、LZ=25mmとすることができる。ここで、等価要素293のY軸方向の長さLYを30mmにしたのは、図29に示した磁気シールド装置290の側面図において、「口」の字状に組み合わせた4枚の鋼板を30mmの間隔で積み上げていることに対応する。
In the present embodiment, in FIG. 28, the outer shape of the
そうすると、等価要素293と等価要素294との違いは、図28における鋼板280の厚みdが、1mmであるか、2mmであるかの違いに帰着する。ただし、等価要素294では、鋼板280の磁化容易軸及び磁化困難軸の考え方が等価要素293とは多少異なる。
Then, the difference between the
また、図29に示した磁気シールド装置290の三次元の向き(X軸、Y軸、Z軸)と、図28に示した等価要素290の三次元の向き(X軸、Y軸、Z軸)とは、等価要素内に存在する鋼板280の磁化容易軸および磁化困難軸とを考慮して、適宜変換することを考えなければいけない。ここで、図28に示したX軸を鋼板の磁化容易軸、Y軸を鋼板の磁化困難軸と想定する。
Further, the three-dimensional orientation (X axis, Y axis, Z axis) of the
このような想定に基づいて、図28と図29とを対比することで、図29のX軸(等価要素293の磁化容易軸、鋼板が連続して続いている)が、図28のX軸(等価要素モデル293の磁化容易軸、この方向に鋼板が充填して占有している)と考えることができ、図29のY軸(等価要素293の磁化困難軸)が、図28のY軸(等価要素モデルの磁化困難軸、この方向には鋼板が充填して占有していない)と考えることができ、図29のZ軸(等価要素293の垂直軸、鋼板が繰り返して続いている)が、図28のZ軸(等価要素モデルの垂直軸、この方向に鋼板が充填して占有している)と考えることができる。
Based on such an assumption, FIG. 28 and FIG. 29 are compared, so that the X axis of FIG. 29 (the easy axis of the
そうすると、図28においては、X軸方向及びZ軸方向には鋼板280が充填して占有している領域があり、Y軸方向には鋼板280が充填して占有していないということになる。
In this case, in FIG. 28, there are regions that are filled and occupied by the
これにより、図28の等価要素293における各軸(X軸、Y軸、Z軸)の透磁率は以下の(30式)〜(33式)のようになる。
Thereby, the magnetic permeability of each axis (X axis, Y axis, Z axis) in the
上記において、kは、反磁界の影響を加味した定数である。本実施の形態では、等価要素293内の磁性体280のY軸方向の厚みdは、等価要素293のY軸方向の長さに比べて十分に薄い。したがって、上記(16式)に示すように、等価要素293におけるY軸方向の透磁率μYは、空気(非磁性体)の透磁率μ0に近似することができる。
In the above, k is a constant that takes into account the influence of the demagnetizing field. In the present embodiment, the thickness d of the
また、μXFeは、等価要素293内にある鋼板280の磁化容易軸(X軸)方向の透磁率であり、B−H曲線のごとく非線形な特性であっても、その特性を考慮でき、鋼板280の磁化容易軸方向のB−H曲線をd/LXに縮小したものになっている。
Further, μ XFe is the permeability in the easy axis (X axis) direction of the
μZFeは、等価要素293内にある鋼板280の垂直軸(Z軸)方向の透磁率であり、B−H曲線のごとく非線形であっても、その特性を考慮でき、鋼板280の磁化困難軸のB−H曲線をd/LZに縮小したものになっている。
μ ZFe is the magnetic permeability in the vertical axis (Z-axis) direction of the
上記(30式)〜(33式)は、次のような考え方より導出されたものである。今簡単のために、X軸方向のみ考える。図28に示した等価要素293のX軸方向における平均磁束密度と平均磁界とは、それぞれ以下の(33式)、(34式)のようになる。
The above (Expression 30) to (Expression 33) are derived from the following concept. For simplicity, only the X-axis direction is considered. The average magnetic flux density and the average magnetic field in the X-axis direction of the
上記において、Biには、等価要素293を分割した領域(分割領域)iのX軸方向の磁束密度である(図20を参照)。ΔViは、等価要素293モデルを分割した領域(分割領域)iの体積である(図20を参照)。BFeは、等価要素293における鋼板280のX軸方向の磁束密度である(ただし、鋼板280内の磁束密度は均一であると仮定している)。Bairは、等価要素293における空気のX軸方向の磁束密度である(ただし、空気内の磁束密度は均一であると仮定している)。
In the above, B i is the magnetic flux density in the X-axis direction of a region (divided region) i obtained by dividing the equivalent element 293 (see FIG. 20). ΔV i is the volume of a region (divided region) i obtained by dividing the
また、Nは、等価要素293を分割した領域の数である。Hiは、等価要素293を分割した領域(分割領域)iのX軸方向の磁界である(図20を参照)。HFeは、等価要素293における鋼板280のX軸方向の磁界である(ただし、鋼板280内の磁界は均一であると仮定している)。Hairは、等価要素293における空気のX軸方向の磁界である(空気内の磁界は均一であると仮定している)。
そうすると、上記(33式)と(34式)とより、平均磁束密度と平均磁界とを関係つける透磁率μaveXは、次の(35式)のようになる。
N is the number of areas into which the
Then, from the above (Expression 33) and (Expression 34), the permeability μ aveX that relates the average magnetic flux density and the average magnetic field is expressed by the following (Expression 35).
ここで、磁界は鋼板280の平行成分については連続であることを考えると、鋼板280の磁界と空気の磁界とは、以下の(36式)のように同じであると仮定することができる。したがって、平均磁束密度と平均磁界とを関係つける透磁率μaveXは、以下の(37式)のようになる。
Here, considering that the magnetic field is continuous with respect to the parallel component of the
これは、X軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向において、鋼板(磁性体)280の磁束密度と磁界とを用いて求められる透磁率μXFe、μYFe、μZFeと、空気(非磁性体)の透磁率μ0とを、等価要素293と磁性体280との、その方向に垂直な断面積の比で按分したものになっている。
This is based on the permeability μ XFe , μ YFe , μ ZFe and air (non-magnetic) obtained by using the magnetic flux density and magnetic field of the steel plate (magnetic material) 280 in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. a magnetic permeability mu 0 of the body), the
つまり、等価要素293内において、鋼板(磁性体)280が充填して占有している領域が存在する方向(X軸方向、Z軸方向)での平均磁束密度BaveX、BaveZと平均磁界HaveX、HaveZとを関係つける透磁率μaveX、μaveZは、等価要素293内にある鋼板(磁性体)280の、その方向(X軸方向、Z軸方向)の透磁率μXFe、μZFeと、等価要素293内にある空気(非磁性体)のその方向の透磁率μ0とを、その方向(X軸方向、Z軸方向)での等価要素293内にある鋼板(磁性体)280の断面積と、等価要素293内にある空気(非磁性体)の断面積とに応じて按分していることになる。
That is, in the
また、等価要素293内において、鋼板(磁性体)280が充填して占有していない領域がある方向(Y軸方向)での平均磁束密度BaveYと平均磁界HaveYとを関係つける透磁率μaveYは、等価要素293内におけるその方向(Y軸方向)の空気(非磁性体)の透磁率μ0であることになる。
Further, in the
一方、等価要素294については、等価要素294内で重なっている2枚の鋼板における磁化容易軸は、図29のX軸方向とZ軸方向とに存在している。すなわち、図29の等価要素294内の下側の鋼板の磁化容易軸は、図29のX軸と一致するのに対し、図29の等価要素294内の上側の鋼板の磁化容易軸は、図29のZ軸と一致する。この場合は、例えば、磁化容易軸方向のB−H曲線と磁化困難軸方向のB−H曲線との平均値を鋼板(磁性体)の透磁率として、上述した計算を行い、等価要素294における透磁率μaveX、μaveY、μaveZを求めるようにする。
On the other hand, for the
次に、等価要素291と等価要素292との組の場合について説明する。等価要素291は、図30のようになる。等価要素291内において、鋼板(磁性体)はX軸方向には占有しているが、Y軸方向及びZ軸方向には部分的にしか占有していない。したがって、この場合は、X軸方向には鋼板が充填して占有している領域があり、Y軸方向及びZ軸方向に鋼板が充填して占有していないということになる。このため、等価要素における各軸(X軸、Y軸、Z軸)の透磁率は以下の(38式)〜(40式)のようになる。
Next, the case of a set of an
上記において、Z軸及びY軸における「kz、kY」は、反磁界の影響を加味した定数である。図30に示すように、等価要素293内の磁性体280のY軸方向の厚みdと、Z軸方向の長さWが薄い(小さい)が場合は、等価要素におけるY軸方向の透磁率μaveYと、等価要素におけるZ軸方向の透磁率μaveZは、空気の透磁率μ0とほぼ同じになる。
In the above, “k z , k Y ” on the Z axis and the Y axis are constants that take into account the influence of the demagnetizing field. As shown in FIG. 30, when the thickness d in the Y-axis direction of the
そして、磁界分布演算部4cでは、上述したようにして磁気特性演算部で求められたX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの透磁率μaveX、μaveY、μaveZを用いて、図29に示した磁気シールド装置290の電磁場解析を実行する。
Then, in the magnetic field
以上のように本実施の形態では、等価要素におけるX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの透磁率μaveX、μaveY、μaveZを、(30式)〜(32式)及び(38式)〜(40式)を用いて求め、求めた透磁率μaveX、μaveY、μaveZを用いて、磁気シールド装置290における電磁場を解析するようにしたので、電磁場をより高速に解析することができる。本実施の形態で説明した手法は、解析精度よりも、高速に解析を実行することが要求される場合に有効である。
なお、本実施の形態では、透磁率を求めるようにしたが、透磁率の逆数である磁気抵抗率を求めるようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the permeability μ aveX , μ aveY , and μ aveZ of the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the equivalent element are expressed by (Expression 30) to (Expression 32) and (Expression 38). Since the electromagnetic field in the
In this embodiment, the magnetic permeability is obtained, but a magnetic resistivity that is the reciprocal of the magnetic permeability may be obtained.
(第7の実施の形態)
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1〜第6の実施の形態と同一の部分については、図1〜図30に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In addition, in the following description, about the part same as the 1st-6th embodiment mentioned above, the code | symbol same as the code | symbol attached | subjected to FIGS. 1-30 is attached | subjected, and detailed description is abbreviate | omitted.
上述した第1〜第6の実施の形態では、電磁場を解析する際に必要となる等価要素が1又は2個の場合を主として説明した。これに対し、本実施の形態では、等価要素が複数になる場合に、より効率的に磁束線を求めることができるようにする。 In the above-described first to sixth embodiments, the description has mainly been given of the case where one or two equivalent elements are required when analyzing an electromagnetic field. On the other hand, in the present embodiment, when there are a plurality of equivalent elements, the magnetic flux lines can be obtained more efficiently.
図31は、本実施の形態の電磁場解析システムの構成の一例を示したブロック図である。
図31において、電磁場解析システムは、n(nは2以上の自然数)個の電磁場解析装置2701a〜2701nと、全体モデル解析装置2702とがネットワーク2703を介して相互に通信可能に接続されている。なお、ネットワーク2703は、有線又は無線の電気通信回線であればどのようなものであってもよい。例えば、ネットワーク2703の一例としては、LANや、インターネットなどが挙げられる。
FIG. 31 is a block diagram showing an example of the configuration of the electromagnetic field analysis system of this embodiment.
In FIG. 31, in the electromagnetic field analysis system, n (n is a natural number of 2 or more) electromagnetic
図32は、本実施の形態の電磁場解析装置2701aの構成の一例を示したブロック図である。なお、図32では、電磁場解析装置2701aの構成を示すが、他の電磁場解析装置(例えば2701n)も、同じ構成であるので、これら他の電磁場解析装置についての説明を省略する。
FIG. 32 is a block diagram showing an example of the configuration of the
図32において、電磁場解析装置2701aは、操作部2801と、表示部2802と、処理部2803と、入出力部2804とを有している。
操作部2801は、図1に示した操作部2に対応するものであり、キーボードやマウスなどにより構成される。
表示部2802は、図1に示した表示部3に対応するものであり、ディスプレイなどにより構成される。
In FIG. 32, the electromagnetic
The
The
処理部2803は、図1に示した処理部4に対応するものであり、CPU、ROM、及びRAMなどにより構成される。
具体的に処理部2803は、前述した平均磁界演算部4aと、磁気特性曲線作成部4bとを有している。
The
Specifically, the
入出力部2804は、通信インターフェースなどにより構成される装置であり、全体モデル解析装置2702と通信を行うための装置である。処理部2803は、この入出力部2804を介して、全体モデル解析装置2702から情報を受信したり、全体モデル解析装置2702に情報を送信したりする。
The input / output unit 2804 is a device configured by a communication interface or the like, and is a device for communicating with the overall
図33は、本実施の形態の全体モデル解析装置2702の構成の一例を示したブロック図である。
図33において、全体モデル解析装置2702は、操作部2901と、表示部2902と、処理部2903と、入出力部2904とを有している。これら操作部2901と、表示部2902と、処理部2903と、入出力部2904とは、それぞれ、図32に示した操作部2801と、表示部2802と、処理部2803と、入出力部2804と同一のハードウェア構成を有している。
FIG. 33 is a block diagram showing an example of the configuration of the overall
In FIG. 33, the overall
処理部2903は、具体的な機能として、モデル決定部2903aと、電磁場解析装置割り当て部2903bと、等価要素計算部2903cと、磁界分布演算部2903dとを有している。
The
モデル決定部2903aは、例えば、ユーザの操作部2901の操作に従って、電磁場解析用の所定のアプリケーションソフトウェアを起動し、所定のグラフィックユーザインタフェースを表示部2902に表示させる。そして、このグラフィックユーザインタフェースを用いてユーザにより指示入力された内容に基づいて、電磁場の解析対象となる磁気シールド装置の全体モデルと、上記磁気シールド装置における等価要素モデルとを決定する。
For example, the model determination unit 2903a activates predetermined application software for electromagnetic field analysis in accordance with the operation of the
なお、上記において、磁気シールド装置の全体モデルは、例えば、磁気シールド装置の全体を表現するモデルであり、そこでは磁気シールド装置の大きさや、磁気シールド装置を構成する鋼板の大きさ、形状、及び材質などにより定められる。また、等価要素モデルは、磁気シールド装置を構成する要素であり、例えば、繰り返される磁気シールド装置の鋼板の部分、或いはいくつかの鋼板で構成されるコーナ部分である。つまり、全体モデルである磁気シールド装置は、その構成要素である幾つかの等価要素より構成されている。本手法は、いくつかの等価要素は、磁気シールド装置において繰り返して存在しているので、その等価要素の等価は磁気特性(B−H曲線など)を数値解析で求めて、全体モデルでの解析セル数を低減することにある。 In the above, the overall model of the magnetic shield device is, for example, a model that represents the entire magnetic shield device, in which the size of the magnetic shield device, the size, shape, and shape of the steel plate constituting the magnetic shield device, and It is determined by the material. Moreover, an equivalent element model is an element which comprises a magnetic shield apparatus, for example, is a steel plate part of the magnetic shield apparatus repeated, or a corner part comprised of several steel plates. In other words, the magnetic shield device as an overall model is composed of several equivalent elements as its constituent elements. In this method, several equivalent elements exist repeatedly in the magnetic shield device. Therefore, the equivalent elements are obtained by numerical analysis of the magnetic characteristics (BH curve, etc.), and are analyzed in the overall model. The purpose is to reduce the number of cells.
電磁場解析装置割り当て部2903bは、モデル決定部2903aで決定された各等価要素モデルを電磁場解析装置2701に割り当てる。すなわち、どの電磁場解析装置2701でどの等価要素モデルを適用させるかを決定する。例えば、1つの電磁場解析装置2701に対して1つの等価要素モデルを割り当てるようにする。
The electromagnetic field analysis
ここで、モデル決定部2903aで決定された等価要素モデルの数が、全体モデル解析装置2702で管理している電磁場解析装置2701の数よりも多い場合、電磁場解析装置割り当て部2903bは、管理している電磁場解析装置2701の中で、全ての等価要素モデルに対する計算ができるようにやりくりする。すなわち、このような場合には、1つの電磁場解析装置2701に対して、複数の等価要素モデルを割り当てるようにする。このようにして複数の等価要素モデルが割り当てられた電磁場解析装置2701は、例えば、1つの等価要素モデルに対する計算を終えた後に、他の等価要素モデルに対する計算を順次行うようにする。
Here, when the number of equivalent element models determined by the model determination unit 2903a is larger than the number of electromagnetic field analysis devices 2701 managed by the overall
等価要素計算部2903cは、モデル決定部2903aで決定された各等価要素モデルを用いた電磁場解析を行うのに必要なパラメータ(各等価要素モデルを特定するためのパラメータ)の導出を行う。すなわち、電磁場解析装置2701の平均磁界演算部4aで平均磁束密度や平均磁界を算出するためのパラメータの導出や、磁気特性曲線作成部4bで磁気特性曲線(例えば、図9のB−H曲線90〜93や、図10のB−θ曲線100〜103)を作成するためのパラメータの導出を行う。具体的に説明すると、等価要素計算部2903cは、例えば、解析領域の位置や大きさ、分割領域の数や大きさ、並びに電磁場解析装置2701の磁気特性曲線作成部4bで作成される磁気特性曲線の数、種類、及び離散間隔などを導出する。
The equivalent
そして、等価要素計算部2903cは、入出力部2904を介して、電磁場解析装置割り当て部2903bで割り当てられた電磁場解析装置2701に、導出したパラメータを出力する。
具体的に説明すると、例えば、電磁場解析装置割り当て部2903bにより、モデル決定部2903aで決定された第1の等価要素モデルを、電磁場解析装置2701aで計算させることを決定した場合、等価要素計算部2903cは、上記第1の等価要素モデルに対して導出されたパラメータを、電磁場解析装置2701aに出力する。同様に、電磁場解析装置割り当て部2903bにより、モデル決定部2903aで決定された第nの等価要素モデルを電磁場解析装置2701nで計算させることを決定した場合、等価要素計算部2903cは、上記第nの等価要素モデルに対して導出されたパラメータを電磁場解析装置2701nに出力する。
Then, the equivalent
Specifically, for example, when the electromagnetic field analysis
磁界分布演算部2903dは、等価要素計算部2903cにより出力されたパラメータに基づいて、各電磁場解析装置2701a〜2701nで作成された磁気特性曲線(例えば、図9のB−H曲線90〜93や、図10のB−θ曲線100〜103)を、入出力部2904を介して入力する。そして、モデル決定部2903aで決定された磁気シールド装置の全体モデルに生じる磁束線を、入力した各磁気特性曲線に基づいて求める。そして、求めた磁束線から、磁気シールド装置の全体モデル内の所望の位置における磁束密度を求める。なお、磁気シールド装置の全体モデルに生じる磁束線は、有限要素法(FEM)を用いて求めるようにする。
The magnetic field
次に、図34のフローチャートを参照しながら、本実施の形態の全体モデル解析装置2702における処理動作の一例を説明する。
まず、最初のステップS41において、モデル決定部2903aは、ユーザの操作部2901の操作に従って、電磁場解析用の所定のアプリケーションソフトウェアを起動し、所定のグラフィックユーザインタフェースを表示部2902に表示させる。
Next, an example of the processing operation in the overall
First, in the first step S41, the model determination unit 2903a activates predetermined application software for electromagnetic field analysis in accordance with the operation of the
次に、ステップS42において、モデル決定部2903aは、ステップS41で表示させたグラフィックユーザインタフェースを用いてユーザにより所定の指示入力があるまで待機する。そして、所定の指示入力があると、ステップS43に進み、モデル決定部2903aは、指示入力された結果に基づいて、磁気シールド装置の全体モデルと、上記磁気シールド装置における等価要素モデルとを決定する。 Next, in step S42, the model determination unit 2903a stands by until a predetermined instruction is input by the user using the graphic user interface displayed in step S41. When a predetermined instruction is input, the process proceeds to step S43, and the model determination unit 2903a determines an overall model of the magnetic shield device and an equivalent element model of the magnetic shield device based on the result of the instruction input. .
次に、ステップS44において、電磁場解析装置割り当て部2903bは、ステップS43で決定された各等価要素モデルを電磁場解析装置2701の何れかに割り当てる。
次に、ステップS45において、電磁場解析装置割り当て部2903bは、ステップS43で決定された全ての等価要素モデルを、電磁場解析装置2701の何れかに割り当てたか否かを判定する。そして、全ての等価要素モデルを、電磁場解析装置2701の何れかに割り当てるまで、ステップS44、S45の処理を繰り返す。
なお、ステップS44において、各電磁場解析装置2701に割り当てられる等価要素モデルの数が可及的に少なくなるように、等価要素モデルの割り当てを行うようにするのが好ましい。このようにすれば、各電磁場解析装置2701における計算時間を可及的に短くすることができ、複数の電磁場解析装置2701を並列的に処理する実益が向上するからである。
Next, in step S44, the electromagnetic field analysis
Next, in step S45, the electromagnetic field analysis
In step S44, it is preferable to assign the equivalent element model so that the number of equivalent element models assigned to each electromagnetic field analysis device 2701 is as small as possible. This is because the calculation time in each electromagnetic field analysis device 2701 can be shortened as much as possible, and the actual benefit of processing a plurality of electromagnetic field analysis devices 2701 in parallel is improved.
このようにして全ての等価要素モデルが、電磁場解析装置2701の何れかに割り当てられると、ステップS46において、等価要素計算部2903cは、ステップS43で決定された各等価要素モデルを用いた電磁場解析を行うのに必要なパラメータの導出を行う。
次に、ステップS47において、等価要素計算部2903cは、ステップS44で割り当てられた電磁場解析装置2701に、ステップS46で導出されたパラメータを、入出力部2904を介して出力する。
When all the equivalent element models are assigned to any one of the electromagnetic field analysis devices 2701 in this way, in step S46, the equivalent
Next, in step S47, the equivalent
次に、ステップS48において、磁界分布演算部2903dは、ステップS47で出力されたパラメータに基づいて、各電磁場解析装置2701a〜2701nで作成された磁気特性曲線を、入力するまで待機する。なお、このステップS48では、ステップS43で決定された全ての等価要素モデルにおける磁気特性曲線を入力するまで待機する。
Next, in step S48, the magnetic field
なお、各電磁場解析装置2701a〜2701nは、ステップS47で出力されたパラメータに基づいて、等価要素や解析領域などを求め、求めた等価要素における平均磁束密度や平均磁界を演算するとともに、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度を演算する。これらの演算方法は、上述した第1〜第3の実施の形態で説明した通りである。そして、演算結果から、磁気特性曲線(例えば、B−H曲線90〜93、B−θ曲線100〜103)を求める。
Each of the electromagnetic
このようにして、磁気特性曲線を入力すると、磁界分布演算部2903dは、ステップS43で決定された磁気シールド装置の全体モデルに生じる磁束線を、入力した各磁気特性曲線に基づいて求める。
最後に、ステップS49において、磁界分布演算部2903dは、ステップS48で求めた磁束線の分布を表示部2902に表示させる。
When the magnetic characteristic curve is input in this way, the magnetic field
Finally, in step S49, the magnetic field
以上のように本実施の形態では、複数の等価要素を用いて行う電磁場の解析を、複数のCPUを用いて並行して行うようにしたので、全体モデルに適用される等価要素が複数になる場合であっても、可及的に高速に電磁場を解析することができるようになる。 As described above, in the present embodiment, since the analysis of the electromagnetic field performed using a plurality of equivalent elements is performed in parallel using a plurality of CPUs, a plurality of equivalent elements are applied to the overall model. Even in this case, the electromagnetic field can be analyzed as fast as possible.
(本発明の他の実施形態)
上述した各実施の形態における電磁場解析装置、及び全体モデル解析装置による制御動作は、図35に示すようなコンピュータシステムを用いることにより実現することができる。
図35は、電磁場解析装置1、2701、及び全体モデル解析装置2702に配設されたコンピュータシステムの構成の一例を示したブロック図である。
図35において、コンピュータシステム3100は、CPU3101と、ROM3102と、RAM3103と、キーボード(KB)3104のキーボードコントローラ(KBC)3105と、表示部としてのCRTディスプレイ(CRT)3106のCRTコントローラ(CRTC)3107と、ハードディスク(HD)3108及びフレキシブルディスク(FD)3109のディスクコントローラ(DKC)3110と、ネットワーク3111との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ(NIC)3112とが、システムバス3113を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
(Other embodiments of the present invention)
Control operations by the electromagnetic field analysis apparatus and the overall model analysis apparatus in each of the above-described embodiments can be realized by using a computer system as shown in FIG.
FIG. 35 is a block diagram showing an example of the configuration of a computer system disposed in the electromagnetic
35, a
CPU3101は、ROM3102或いはHD3108に記憶されたソフトウェア、或いはFD3109より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス3103に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、CPU3101は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ROM3102、或いはHD3108、或いはFD3109から読み出して実行することで、後述する動作を実現するための制御を行う。
The
That is, the
RAM3103は、CPU3101の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
KBC3105は、KB3104や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
The
The
CRTC3107は、CRT3106の表示を制御する。
DKC3110は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するHD3108及びFD3109とのアクセスを制御する。
NIC3112は、ネットワーク3111上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。
A
The
The
また、上述した各実施の形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、上記各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施の形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。 In order to operate various devices so as to realize the functions of the above-described embodiments, the functions of the above-described embodiments can be realized for an apparatus connected to the various devices or a computer in the system. Implementations by supplying software program codes and operating the various devices in accordance with programs stored in a computer (CPU or MPU) of the system or apparatus are also included in the scope of the present invention.
また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上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自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。 In this case, the program code itself of the software realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and means for supplying the program code to the computer, for example, the program code are stored. The recorded medium constitutes the present invention. As a recording medium for storing the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述した実施の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がコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれる。 Further, by executing the program code supplied by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the OS (operating system) or other application software in which the program code is running on the computer. Such program code is also included in the embodiment of the present invention when the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with the above.
さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの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格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれる。 Further, after the supplied program code is stored in the memory provided in the function expansion board of the computer or the function expansion unit connected to the computer, the CPU provided in the function expansion board or function expansion unit based on the instruction of the program code The present invention also includes a case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing part or all of the actual processing.
1、2701 電磁場解析装置
2、2801、2901 操作部
3、2802、2902 表示部
4、2803、2903 処理部
4a 平均磁界演算部
4b 磁気特性曲線作成部
4c 磁界分布演算部
20、170、181、280 磁性体(鋼板)
21、171 解析対象領域
30、172、190 解析領域
31、182、291〜294 等価要素
90〜93、2001、2002、2401 B−H曲線
100〜103、2101 B−θ曲線
2501 第1のB−θ曲線
2601 第2のB−θ曲線
2702 全体モデル解析装置
2903a モデル決定部
2903b 電磁場解析装置割り当て部
2903c 等価要素計算部
2903d 磁界分布演算部
1, 2701
21, 171
Claims (71)
上記平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする電磁場解析装置。 An average magnetic field calculating means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material;
An electromagnetic field analysis apparatus comprising: an electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using the average magnetic flux density and the average magnetic field.
上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする電磁場解析装置。 An average magnetic field density calculating means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body, and calculating an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field;
Using electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element, using the average magnetic flux density, the average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. Electromagnetic field analyzer.
上記電磁場解析手段は、上記磁気特性曲線作成手段により作成されたB−H曲線と、B−θ曲線とに基づいて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁場解析装置。 The BH curve representing the relationship between the average magnetic flux density calculated by the average magnetic field calculation means and the average magnetic field, the relationship between the average magnetic flux density, and the angle between the average magnetic flux density and the average magnetic field. A magnetic characteristic curve creating means for creating a B-θ curve;
The electromagnetic field analysis means analyzes an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element based on the BH curve and the B-θ curve created by the magnetic characteristic curve creation means. Item 3. The electromagnetic field analysis apparatus according to Item 1 or 2.
上記平均磁界演算手段は、上記磁性体の一部と、その周囲の非磁性体により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電磁場解析装置。 The plurality of substances are a magnetic material and a non-magnetic material,
The average magnetic field calculation means calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a part of the magnetic material and a surrounding nonmagnetic material. 4. The electromagnetic field analysis device according to any one of 3 above.
上記磁気特性曲線作成手段は、上記第2の平均磁束密度と、上記第2の平均磁界との関係を表すB−H曲線と、上記第2の平均磁束密度と、上記第2の平均密度と上記第2の平均磁化との関係を表すB−θ曲線とを、上記第2の平均磁束密度と、上記磁化容易軸とのなす角度をパラメータとして作成することを特徴とする請求項12に記載の電磁場解析装置。 The average magnetic field calculation means includes a second average magnetic flux density determined from a value of the average magnetic flux density in the easy axis direction and a value in the hard axis direction, a value of the average magnetic field in the easy axis direction, and a hard magnetization. A second average magnetic field determined from an axial value, and an angle formed by the second average magnetic flux density and the second average magnetic field,
The magnetic characteristic curve creating means includes a BH curve representing a relationship between the second average magnetic flux density and the second average magnetic field, the second average magnetic flux density, and the second average density. 13. The B-θ curve representing the relationship with the second average magnetization is created by using an angle between the second average magnetic flux density and the easy magnetization axis as a parameter. Electromagnetic field analyzer.
上記磁気特性曲線作成手段は、上記平均磁束密度と、上記平均磁界との関係を表すB−H曲線と、上記第1の基準線と上記第2の基準線とのなす角度と、上記平均磁束密度との関係を表す第1のB−θ曲線と、上記第2の基準線と上記平均磁界とのなす角度と、上記平均磁束密度との関係を表す第2のB−θ曲線とを、上記第1の基準線と上記磁化困難軸とのなす角度と、上記第1の基準線と上記平均磁束密度とのなす角度とをパラメータとして作成することを特徴とする請求項12に記載の電磁場解析装置。 The average magnetic field calculation means includes a first reference line defined by a value of the average magnetic flux density in the easy magnetization axis direction and a value of the hard magnetization axis direction, a value of the average magnetic field in the easy magnetization axis direction, and a hard magnetization axis. A second reference line determined from the direction value,
The magnetic characteristic curve creating means includes a BH curve representing a relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field, an angle formed by the first reference line and the second reference line, and the average magnetic flux. A first B-θ curve representing the relationship with density, a second B-θ curve representing the relationship between the average magnetic flux density, and the angle between the second reference line and the average magnetic field, The electromagnetic field according to claim 12, wherein an angle formed by the first reference line and the hard axis of magnetization and an angle formed by the first reference line and the average magnetic flux density are created as parameters. Analysis device.
上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記等価要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有し、
上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であることを特徴とする電磁場解析装置。 A magnetic property calculating means for calculating the magnetic permeability or the magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material;
Electromagnetic field analysis means for analyzing the electromagnetic field generated in the analysis target area wider than the equivalent element using the magnetic permeability or magnetic resistivity,
The magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that correlates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element.
上記磁性体と非磁性体とを含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算手段と、
上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有し、
上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であり、
上記磁気特性演算手段は、上記複数の磁性体が充填して占有している領域がある方向における上記透磁率または磁気抵抗率を求めるに際し、上記等価要素内にある磁性体の透磁率または磁気抵抗率と、上記等価要素内にある非磁性体の透磁率または磁気抵抗率とを、上記等価要素内にある磁性体の断面積と、上記等価要素内にある非磁性体の断面積とに応じて按分することを特徴とする電磁場解析装置。 An electromagnetic field analyzer for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target region where a plurality of magnetic bodies and non-magnetic bodies are repeatedly present,
Magnetic characteristic calculation means for calculating the magnetic permeability or the magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including the magnetic body and the non-magnetic body,
Electromagnetic field analysis means for analyzing the electromagnetic field generated in the analysis target region using the magnetic permeability or magnetic resistivity,
The magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that associates the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element,
The magnetic property calculating means determines the magnetic permeability or magnetic resistance of the magnetic material in the equivalent element when determining the magnetic permeability or magnetic resistivity in a direction in which a region occupied by the plurality of magnetic materials is filled and occupied. Depending on the cross-sectional area of the magnetic body in the equivalent element and the cross-sectional area of the non-magnetic body in the equivalent element. Electromagnetic field analyzer characterized by apportioning.
上記磁気特性演算手段は、上記磁性体の一部と、その周囲の非磁性体により占められている等価要素内における透磁率または磁気抵抗率を演算することを特徴とする請求項21〜23の何れか1項に記載の電磁場解析装置。 The plurality of substances are a magnetic material and a non-magnetic material,
24. The magnetic characteristic calculation means calculates a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a part of the magnetic body and a non-magnetic body around the magnetic body. The electromagnetic field analysis apparatus according to any one of the above.
上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段を有する全体モデル解析装置とを有し、
上記複数の電磁場解析装置が有している平均磁界演算手段のそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする電磁場解析システム。 A plurality of electromagnetic field analyzers having an average magnetic field calculating means for calculating an average magnetic flux density in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body and an average magnetic field;
Using an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analysis devices and an average magnetic field, and an overall model analysis device having an electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element,
Each of the average magnetic field calculation means included in the plurality of electromagnetic field analysis devices calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界と、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段を有する全体モデル解析装置とを有し、
上記複数の電磁場解析装置が有している平均磁界演算手段のそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする電磁場解析システム。 Mean magnetic field calculating means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body and calculating an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field A plurality of electromagnetic field analyzers;
Electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field And an overall model analysis device having
Each of the average magnetic field calculation means included in the plurality of electromagnetic field analysis devices calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
上記全体モデル解析装置が有している電磁場解析手段は、上記磁気特性曲線作成手段により作成されたB−H曲線と、B−θ曲線とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項27又は28に記載の電磁場解析システム。 The plurality of electromagnetic field analyzers include an average magnetic flux density calculated by the average magnetic field calculating means and a BH curve representing a relationship between the average magnetic field, the average magnetic flux density, the average magnetic flux density, and the average magnetic field. Magnetic characteristic curve creating means for creating a B-θ curve representing the relationship with the angle formed by
The electromagnetic field analysis means possessed by the overall model analysis apparatus uses the BH curve created by the magnetic characteristic curve creation means and the B-θ curve to generate an electromagnetic field generated in a wider area than the equivalent element. The electromagnetic field analysis system according to claim 27 or 28, wherein
上記モデル決定手段により決定された複数の等価要素のモデルを、上記複数の電磁場解析装置に割り当てる電磁場解析装置割り当て手段とを有し、
上記複数の電磁場解析装置が有している平均磁界演算手段のそれぞれは、上記電磁場解析装置割り当て手段により割り当てられた等価要素のモデルにより特定される等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする請求項27〜29の何れか1項に記載の電磁場解析システム。 The overall model analysis apparatus includes a model determination unit that determines an overall model in a region wider than the equivalent element and a plurality of equivalent element models in a region wider than the equivalent element;
An electromagnetic field analyzer assigning means for assigning a plurality of equivalent element models determined by the model determining means to the plurality of electromagnetic field analyzers;
Each of the average magnetic field calculation means possessed by the plurality of electromagnetic field analysis devices has an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element specified by the equivalent element model assigned by the electromagnetic field analysis device assignment means. The electromagnetic field analysis system according to any one of claims 27 to 29, wherein the electromagnetic field analysis system performs calculation.
上記複数の電磁場解析装置が有している平均磁界演算手段のそれぞれは、上記等価要素計算手段により導出されたパラメータを用いて、上記電磁場解析装置割り当て手段により割り当てられた等価要素のモデルにより特定される等価要素を求めることを特徴とする請求項30に記載の電磁場解析システム。 The overall model analysis device has equivalent element calculation means for deriving parameters for identifying a model of a plurality of equivalent elements assigned by the electromagnetic field analysis device assignment means,
Each of the average magnetic field calculation means possessed by the plurality of electromagnetic field analysis devices is specified by the equivalent element model assigned by the electromagnetic field analysis device assignment means, using the parameters derived by the equivalent element calculation means. The electromagnetic field analysis system according to claim 30, wherein an equivalent element is obtained.
上記平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする電磁場解析方法。 An average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material and an average magnetic field;
An electromagnetic field analysis method comprising: an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using the average magnetic flux density and the average magnetic field.
上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする電磁場解析方法。 Calculating an average magnetic flux density in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material and an average magnetic field, and calculating an average magnetic field calculating step for calculating an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field;
An electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element by using the average magnetic flux density, the average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. Electromagnetic field analysis method.
上記電磁場解析ステップは、上記磁気特性曲線作成ステップにより作成されたB−H曲線と、B−θ曲線とに基づいて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項33又は34に記載の電磁場解析方法。 The BH curve representing the relationship between the average magnetic flux density calculated in the average magnetic field calculation step and the average magnetic field, the relationship between the average magnetic flux density, and the angle between the average magnetic flux density and the average magnetic field. A magnetic characteristic curve creating step for creating a B-θ curve,
The electromagnetic field analysis step analyzes an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element based on the BH curve and the B-θ curve created by the magnetic characteristic curve creation step. Item 35. The electromagnetic field analysis method according to Item 33 or 34.
上記平均磁界演算ステップは、上記磁性体の一部と、その周囲の非磁性体により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする請求項33〜35の何れか1項に記載の電磁場解析方法。 The plurality of substances are a magnetic material and a non-magnetic material,
The average magnetic field calculating step calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a part of the magnetic material and a nonmagnetic material around the magnetic material. 36. The electromagnetic field analysis method according to any one of 35.
上記磁気特性曲線作成ステップは、上記第2の平均磁束密度と、上記第2の平均磁界との関係を表すB−H曲線と、上記第2の平均磁束密度と、上記第2の平均密度と上記第2の平均磁化との関係を表すB−θ曲線とを、上記第2の平均磁束密度と、上記磁化容易軸とのなす角度をパラメータとして作成することを特徴とする請求項44に記載の電磁場解析方法。 The average magnetic field calculating step includes a second average magnetic flux density determined from a value of the average magnetic flux density in the easy axis direction and a value of the hard axis direction, a value of the average magnetic field in the easy axis direction, and a hard magnetization. A second average magnetic field determined from an axial value, and an angle formed by the second average magnetic flux density and the second average magnetic field,
The magnetic characteristic curve creating step includes a BH curve representing a relationship between the second average magnetic flux density and the second average magnetic field, the second average magnetic flux density, and the second average density. 45. The B-θ curve representing the relationship with the second average magnetization is created by using an angle between the second average magnetic flux density and the easy axis as a parameter. Electromagnetic field analysis method.
上記磁気特性曲線作成ステップは、上記平均磁束密度と、上記平均磁界との関係を表すB−H曲線と、上記第1の基準線と上記第2の基準線とのなす角度と、上記平均磁束密度との関係を表す第1のB−θ曲線と、上記第2の基準線と上記平均磁界とのなす角度と、上記平均磁束密度との関係を表す第2のB−θ曲線とを、上記第1の基準線と上記磁化困難軸とのなす角度と、上記第1の基準線と上記平均磁束密度とのなす角度とをパラメータとして作成することを特徴とする請求項44に記載の電磁場解析方法。 The average magnetic field calculating step includes a first reference line determined from a value of the average magnetic flux density in the easy axis direction and a value in the hard axis direction, a value of the average magnetic field in the easy axis direction and the hard axis of magnetization. A second reference line determined from the direction value,
The magnetic characteristic curve creating step includes a BH curve representing a relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field, an angle formed by the first reference line and the second reference line, and the average magnetic flux. A first B-θ curve representing the relationship with density, a second B-θ curve representing the relationship between the average magnetic flux density, and the angle between the second reference line and the average magnetic field, 45. The electromagnetic field according to claim 44, wherein the electromagnetic field is created by using an angle formed by the first reference line and the hard axis and an angle formed by the first reference line and the average magnetic flux density as parameters. analysis method.
上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記等価要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有し、
上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であることを特徴とする電磁場解析方法。 A magnetic property calculating step for calculating the magnetic permeability or the magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material;
An electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element using the magnetic permeability or the magnetic resistivity;
The electromagnetic permeability analysis method, wherein the magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that associates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element.
上記磁性体と非磁性体とを含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算ステップと、
上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有し、
上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であり、
上記磁気特性演算ステップは、上記複数の磁性体が充填して占有している領域がある方向における上記透磁率または磁気抵抗率を求めるに際し、上記等価要素内にある磁性体の透磁率または磁気抵抗率と、上記等価要素内にある非磁性体の透磁率または磁気抵抗率とを、上記等価要素内にある磁性体の断面積と、上記等価要素内にある非磁性体の断面積とに応じて按分することを特徴とする電磁場解析方法。 An electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target region where a plurality of magnetic bodies and non-magnetic bodies are present repeatedly,
A magnetic property calculation step for calculating a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including the magnetic material and the non-magnetic material;
An electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in the analysis target region using the magnetic permeability or the magnetic resistivity;
The magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that associates the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element,
In the magnetic characteristic calculation step, the magnetic permeability or magnetic resistance of the magnetic body in the equivalent element is determined when the magnetic permeability or magnetic resistivity in a direction in which the region filled and occupied by the plurality of magnetic bodies is determined. Depending on the cross-sectional area of the magnetic body in the equivalent element and the cross-sectional area of the non-magnetic body in the equivalent element. Electromagnetic field analysis method characterized by apportioning.
上記磁気特性演算ステップは、上記磁性体の一部と、その周囲の非磁性体により占められている等価要素内における透磁率または磁気抵抗率を演算することを特徴とする請求項53〜55の何れか1項に記載の電磁場解析方法。 The plurality of substances are a magnetic material and a non-magnetic material,
The magnetic characteristic calculation step calculates a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a part of the magnetic body and a non-magnetic body surrounding the part. The electromagnetic field analysis method according to any one of claims.
上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、
上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする電磁場解析方法。 A plurality of electromagnetic field analyzers perform an average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body,
Using the average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analysis devices and the average magnetic field, the overall model analysis device performs an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element,
Each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界と、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、
上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする電磁場解析方法。 A plurality of average magnetic field calculation steps for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body and calculating an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field The electromagnetic field analyzer of
An electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field The overall model analyzer performs
Each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements.
上記全体モデル解析装置が行う電磁場解析ステップは、上記磁気特性曲線作成ステップにより作成されたB−H曲線と、B−θ曲線とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項45又は46に記載の電磁場解析方法。 The BH curve representing the relationship between the average magnetic flux density calculated in the average magnetic field calculation step and the average magnetic field, the relationship between the average magnetic flux density, and the angle between the average magnetic flux density and the average magnetic field. A plurality of electromagnetic field analyzers perform a magnetic characteristic curve creation step for creating a B-θ curve,
In the electromagnetic field analysis step performed by the overall model analysis apparatus, an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element is analyzed using the BH curve and the B-θ curve created by the magnetic characteristic curve creation step. The electromagnetic field analysis method according to claim 45 or 46, wherein:
上記モデル決定ステップにより決定された複数の等価要素のモデルを、上記複数の電磁場解析装置に割り当てる電磁場解析装置割り当てステップとを上記全体モデル解析装置が行い、
上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、上記電磁場解析装置割り当てステップにより割り当てられた等価要素のモデルにより特定される等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする請求項45〜47の何れか1項に記載の電磁場解析方法。 A model determining step for determining an overall model of a region wider than the equivalent element and a model of a plurality of equivalent elements in a region wider than the equivalent element;
The overall model analysis device performs an electromagnetic field analysis device assignment step of assigning a plurality of equivalent element models determined by the model determination step to the plurality of electromagnetic field analysis devices,
Each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field within the equivalent element specified by the equivalent element model assigned by the electromagnetic field analysis device assignment step. The electromagnetic field analysis method according to any one of claims 45 to 47, wherein:
上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、上記等価要素計算ステップにより導出されたパラメータを用いて、上記電磁場解析装置割り当てステップにより割り当てられた等価要素のモデルにより特定される等価要素を求めることを特徴とする請求項48に記載の電磁場解析方法。 The overall model analysis device performs an equivalent element calculation step for deriving a parameter for specifying a model of a plurality of equivalent elements assigned by the electromagnetic field analysis device assignment means,
Each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analyzers is equivalent to the equivalent element specified by the equivalent element model assigned by the electromagnetic field analyzer assignment step, using the parameters derived by the equivalent element calculation step. 49. The electromagnetic field analysis method according to claim 48, wherein an element is obtained.
上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 An average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material and an average magnetic field;
A computer program for causing a computer to execute an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using the average magnetic flux density, the average magnetic field, and the average magnetic flux density.
上記平均磁界演算ステップにより演算された平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度と上記平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 Calculating an average magnetic flux density in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material and an average magnetic field, and calculating an average magnetic field calculating step for calculating an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field;
Electromagnetic field analysis for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using the average magnetic flux density calculated by the average magnetic field calculation step, the average magnetic field, and the angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field A computer program for causing a computer to execute the steps.
上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記等価要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させ、
上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であることを特徴とするコンピュータプログラム。 A magnetic property calculating step for calculating the magnetic permeability or the magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material;
Using the magnetic permeability or magnetic resistivity, let the computer execute an electromagnetic field analysis step for analyzing the electromagnetic field generated in the analysis target area wider than the equivalent element,
The computer program according to claim 1, wherein the magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that associates an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element.
上記磁性体と非磁性体とを含む複数の物質により占められている等価要素における透磁率または磁気抵抗率を演算する磁気特性演算ステップと、
上記透磁率または磁気抵抗率を用いて、上記解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させ、
上記透磁率または磁気抵抗率は、上記等価要素における平均磁束密度と平均磁界とを関連付ける物理量であり、
上記磁気特性演算ステップは、上記複数の磁性体が充填して占有している領域がある方向における上記透磁率または磁気抵抗率を求めるに際し、上記等価要素内にある磁性体の透磁率または磁気抵抗率と、上記等価要素内にある非磁性体の透磁率または磁気抵抗率とを、上記等価要素内にある磁性体の断面積と、上記等価要素内にある非磁性体の断面積とに応じて按分することを特徴とするコンピュータプログラム。 A computer program for causing a computer to analyze an electromagnetic field generated in an analysis target area where a plurality of magnetic bodies and non-magnetic bodies are repeatedly present,
A magnetic property calculation step for calculating a magnetic permeability or a magnetic resistivity in an equivalent element occupied by a plurality of substances including the magnetic material and the non-magnetic material;
Using the magnetic permeability or magnetic resistivity, let the computer execute an electromagnetic field analysis step for analyzing the electromagnetic field generated in the analysis target region,
The magnetic permeability or magnetic resistivity is a physical quantity that associates the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element,
In the magnetic characteristic calculation step, the magnetic permeability or magnetic resistance of the magnetic body in the equivalent element is determined when the magnetic permeability or magnetic resistivity in a direction in which the region filled and occupied by the plurality of magnetic bodies is determined. Depending on the cross-sectional area of the magnetic body in the equivalent element and the cross-sectional area of the non-magnetic body in the equivalent element. A computer program characterized by apportioning.
上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、
上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A plurality of electromagnetic field analyzers perform an average magnetic field calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body,
Using the average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analysis devices and the average magnetic field, the overall model analysis device performs an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element,
A computer program for causing a computer to calculate an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements in each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices.
上記複数の電磁場解析装置により演算された平均磁束密度と、平均磁界と、平均磁束密度と平均磁界とのなす角度とを用いて、上記等価要素よりも広い領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップを全体モデル解析装置が行い、
上記複数の電磁場解析装置により行われる平均磁界演算ステップのそれぞれは、異なる等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。 A plurality of average magnetic field calculation steps for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body and calculating an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field The electromagnetic field analyzer of
An electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in a region wider than the equivalent element using an average magnetic flux density calculated by the plurality of electromagnetic field analyzers, an average magnetic field, and an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field The overall model analyzer performs
A computer program for causing a computer to calculate an average magnetic flux density and an average magnetic field in different equivalent elements in each of the average magnetic field calculation steps performed by the plurality of electromagnetic field analysis devices.
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