JP2005308487A - Electromagnetic field analyzer, electromagnetic field analyzing method, computer program and computer readable recording medium - Google Patents

Electromagnetic field analyzer, electromagnetic field analyzing method, computer program and computer readable recording medium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and certainly analyze the electromagnetic field generated in large-scaled equipment. <P>SOLUTION: The central part 20e1 of a magnetic body 20, the average magnetic flux density B<SB>ave</SB>generated in the equivalent element 31 occupied by the air on the lateral side of the magnetic body 20 and average magnetic field H<SB>ave</SB>are operated. At this time, so far as the value of magnetic flux density and the value in the direction of the easy magnetization axis X of a magnetic field are respectively constant on the line 22a in the equivalent element 31, the average magnetic flux density B<SB>ave</SB>, the average magnetic flux density B<SB>ave</SB>and the average magnetic field H<SB>ave</SB>become effective. Then, a B-H curves 90-93 showing the relation between the average magnetic field H<SB>ave</SB>and the average magnetic flux density B<SB>ave</SB>and the B-θ curves 100-103 showing the relation between the average magnetic flux density B<SB>ave</SB>and an angle θ<SB>BH</SB>are formed using angle θ<SB>B</SB>as a parameter. These formed curves are used to calculate electromagnetic field in a region 21 to be analyzed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電磁場解析装置、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 method, a computer program, and a computer-readable recording medium, and in particular, used for analyzing an electromagnetic field generated in a region where a plurality of substances including a magnetic material exist. Is preferred.

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.

特開2002−164686号公報JP 2002-164686 A

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、上記平均磁界演算手段は、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記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 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 analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element, and the average magnetic field calculation means is an easy-magnetization-axis direction of magnetic characteristics at a predetermined position in the equivalent element. In this state, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element 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、上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記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 an analysis target area wider than the equivalent element, and the average magnetic field calculation step includes a direction of an easy magnetization axis of magnetic characteristics at a predetermined position in the equivalent element. In this state, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element 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、上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記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。
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 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 average magnetic flux density, and the average magnetic field. And an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element, and the average magnetic field calculation step includes an easy magnetization axis of magnetic characteristics at a predetermined position in the equivalent element. It is characterized in that the direction value becomes constant, and in this state, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element are calculated.
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解析対象領域に生じる電磁場を求めるようにしたので、従来のように解析対象領域を多数の要素に分割しなくても、解析対象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。
そして、本発明では、以上のようにして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に際し、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にしたので、上記等価要素内にある磁性体の内部に生じる反磁界および端の影響が、解析対象領域に生じる電磁場の解析結果に顕在化しないようにすることができる。これにより、解析対象領域に生じる電磁場を正確に求めることができる。
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 the analysis target area wider than the element is obtained, the electromagnetic field generated in the analysis target area can be analyzed without dividing the analysis target area into a large 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.
In the present invention, when calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element as described above, the value of the magnetic property in the easy axis direction of the magnetic characteristic at a predetermined position in the equivalent element becomes constant. Since the state is set, it is possible to prevent the influence of the demagnetizing field and the edge generated inside the magnetic body in the equivalent element from appearing in the analysis result of the electromagnetic field generated in the analysis target region. Thereby, the electromagnetic field generated in the analysis target region can be accurately obtained.

(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(24[mm]間隔)で簾状に並べられている5枚の磁性体(鋼板)20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について説明する。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、各磁性体(鋼板)20は、それぞれ、1000[mm]の幅を有するとともに、1[mm]の厚さを有している。
(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, an electromagnetic field generated in an analysis target region 21 including five magnetic bodies (steel plates) 20 arranged in a bowl at regular intervals (24 [mm] intervals). The case of analyzing the above will be described as an example. The analysis target area 21 is a rectangular area having a size of 4000 [mm] in the vertical direction and 1155 [mm] in the horizontal direction. Each magnetic body (steel plate) 20 has a width of 1000 [mm] and a thickness of 1 [mm].

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)により実行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 field analysis device 1 includes an operation unit 2, a display unit 3, and a processing unit 4.
The operation unit 2 is a device configured by a keyboard, a mouse, and the like, and is a device for transmitting the contents executed by the user (analyzer) to the processing unit 4.

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 display unit 3 is a device configured with a display or the like, and is a device for displaying a processing result or the like executed by the processing unit 4. The user operates the operation unit 2 and inputs desired content while viewing the content displayed on the display unit 3.

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 processing unit 4 is a computer that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The processing unit 4 performs a processing operation in the electromagnetic field analysis device 1 by executing a program recorded in the ROM.

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内の所定の領域を、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と平均磁界Haveとを演算する。この他、平均磁界演算部4aは、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。また、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 processing unit 4 includes an average magnetic field calculation unit 4a, a magnetic characteristic curve creation unit 4b, and a magnetic field distribution calculation unit 4c.
The average magnetic field calculation unit 4a regards a predetermined area in the analysis target area 21 shown in FIG. 2 as an equivalent element, and calculates an average magnetic flux density B ave and an average magnetic field H ave in the equivalent element. To do. In addition, the average magnetic field calculation unit 4a also calculates an angle θ BH formed by the calculated average magnetic flux density B ave and average magnetic field H ave as the magnetic characteristics of equivalent elements. In the present invention, the above equivalent elements are referred to as equivalent elements. Further, in the above, bold characters indicate vectors.

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。   As shown in FIG. 2, in the analysis target region 21, an equivalent element 31 composed of a magnetic body (steel plate) 20 and a nonmagnetic body (air) is repeatedly present. That is, in FIG. 2, there are ten equivalent elements 31 in the X direction and five in the Y direction. Therefore, in the present embodiment, the magnetic body 20 in the analysis target region 21 in FIG. 2 is replaced with the equivalent element 31, and the electromagnetic field in the analysis target region 21 is calculated using the magnetic characteristics of the equivalent element 31. In this way, it is not necessary to divide the analysis target area 21 of FIG. 2 into a large number of areas as in the prior art. In the electromagnetic field analysis apparatus 1 of the present embodiment, the portions for obtaining the magnetic characteristics of the equivalent element 31 are the average magnetic field calculation section 4a and the magnetic characteristic curve creation section 4b of the processing section 4 in FIG. The part that analyzes the electromagnetic field in the analysis target region 21 with the number of divisions in the analysis target region 21 significantly reduced by using the characteristics is the magnetic field distribution calculation unit 4 c of the processing unit 4.

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等価要素解析領域と等価要素について詳細に説明する。
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、図2に示した複数の磁性体(鋼板)20のうちの1つである磁性体(鋼板)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25[mm]の大きさを有する(図4を参照)。ここでは、等価要素31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20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。
Here, the equivalent element analysis region and equivalent elements in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 3 and FIG.
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 equivalent element 31 is the same as the equivalent element 31 of FIG. 2, and is equivalent to the magnetic body (steel plate) 20 e that is one of the plurality of magnetic bodies (steel plates) 20 shown in FIG. 2. It is a two-dimensional region (plane) formed by the central portion 20e1 and air on its side, and has a size of 100 [mm] in the vertical direction and 25 [mm] in the horizontal direction (see FIG. 4). Here, the case where the equivalent element 31 is a part of the magnetic body 20e of FIG. 2 is described as an example, but the magnetic characteristics of the other magnetic bodies 20 of FIG. Therefore, in the analysis of FIG. 2 by this method, the same magnetic characteristic data calculated from FIG. 3 may be used.

等価要素解析領域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10000[mm]、横が10000[mm]の大きさを有する。そして、本実施の形態では、このような大きさを有する等価要素解析領域30の中に、磁性体20eと同じ41枚の磁性体が等間隔(24[mm]間隔)で簾状に並べられたモデルを解析モデルとしている。そして、これら41枚の磁性体の真ん中に位置する磁性体20eの中央部と、その側方の空気とによって形成される2次元の領域を等価要素31としている(図4を参照)。このように、本実施の形態では、磁性体(鋼板)20の磁化容易軸Xと、磁化困難軸Yとにより定められる平面に生じる電磁場を解析するようにしている。   The equivalent element analysis region 30 is a two-dimensional region (plane) including the equivalent element 31 in the center, and has a size of 10000 [mm] in the vertical direction and 10000 [mm] in the horizontal direction. In the present embodiment, 41 magnetic bodies, which are the same as the magnetic bodies 20e, are arranged in a bowl shape at equal intervals (24 [mm] intervals) in the equivalent element analysis region 30 having such a size. The model is the analysis model. A two-dimensional region formed by the central portion of the magnetic body 20e located in the middle of these 41 magnetic bodies and the air on the side thereof is used as an equivalent element 31 (see FIG. 4). Thus, in the present embodiment, an electromagnetic field generated on a plane defined by the easy magnetization axis X and the hard magnetization axis Y of the magnetic body (steel plate) 20 is analyzed.

ところで、等価要素31の磁気特性を求めるために、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、等価要素解析領域30内の磁性体の形状及び数によっては、反磁界および端の影響が出てきて、所定の磁気特性を得られない場合がある。すなわち、図3に示す等価要素解析領域30、等価要素解析領域30内にある磁性体の数、等価要素解析領域30内にある磁性体の磁化容易軸方向の長さ、および等価要素解析領域30内にある磁性体の端から上記等価要素解析領域の端までの距離を十分に大きくしないと、磁性体(鋼板)20eの内部に生じる反磁界および端の影響が、求めた電磁場に表れてしまう。具体的に説明すると、等価要素31における磁束密度や磁界が、磁性体(鋼板)20eの端部の影響を受けてしまい、磁束密度や磁界の分布が平坦でなくなってしまう。そのために、本実施の形態では、図3に示したように、反磁界および端の影響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、等価要素解析領域30とし、等価要素31における電磁場が、磁性体(鋼板)20eの内部に生じる反磁界および端の影響を、可及的に受けないようにしている。
なお、反磁界の詳細は、例えば、「近角『強磁性体の物理(上)』裳華房 物理学選書4、1978」に記載されているので、ここでは、概略のみを記した。また、ここでは、等価要素が繰り返し存在している場合を考慮しているので、繰り返し性が不足すると、「端の影響」が出てくる。このため、端の影響はできるだけ排除して、等価要素の磁気特性を求めなければいけない。
By the way, when an external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 31 in order to obtain the magnetic characteristics of the equivalent element 31, the magnetic body 20e1 in the equivalent element 31 is magnetized, but the shape of the magnetic body in the equivalent element analysis region 30 is obtained. Depending on the number, the influence of the demagnetizing field and the edge may appear, and predetermined magnetic characteristics may not be obtained. That is, the equivalent element analysis region 30, the number of magnetic bodies in the equivalent element analysis region 30, the length of the magnetic body in the equivalent element analysis region 30 in the easy axis direction, and the equivalent element analysis region 30 shown in FIG. Unless the distance from the end of the magnetic body inside to the end of the equivalent element analysis region is sufficiently increased, the influence of the demagnetizing field and the end generated inside the magnetic body (steel plate) 20e appears in the obtained electromagnetic field. . More specifically, the magnetic flux density and magnetic field in the equivalent element 31 are affected by the end of the magnetic body (steel plate) 20e, and the magnetic flux density and magnetic field distribution are not flat. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a wide area in which the number and size of the magnetic materials are noted to such an extent that the influence of the demagnetizing field and the edge does not occur is defined as an equivalent element analysis area 30. The electromagnetic field in the element 31 is prevented from being affected as much as possible by the demagnetizing field and the edge generated inside the magnetic body (steel plate) 20e.
The details of the demagnetizing field are described in, for example, “Near-angle“ Physics of Ferromagnetic Material (above) ”裳 華 房 Physics Selections 4, 1978”, so only the outline is described here. Here, since the case where the equivalent element exists repeatedly is considered, if the repeatability is insufficient, an “end effect” appears. For this reason, the influence of the edge must be eliminated as much as possible to obtain the magnetic characteristics of the equivalent element.

そして、本実施の形態の平均磁界演算部4aでは、このような反磁界および端の影響を考慮して、ユーザにより設定された等価要素解析領域30における磁束密度と磁界とを演算する。
なお、本実施の形態では、等価要素31における電磁場が、磁性体(鋼板)20eの内部に生じる反磁界および端の影響を受けているか否かを、以下のようにして判定する。
まず、平均磁界演算部4aは、等価要素31内の磁性体(鋼板)20eの中心(図3の例では等価要素31の中心)31aを通る、磁化困難軸Yに平行な線22上の、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とを求める。そして、求めた磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値との中から、等価要素31内の値を抽出する。そして、抽出した磁束密度の磁化容易軸X方向の値が一定であり、且つ抽出した磁界の磁化容易軸X方向の値が一定である場合に、ユーザにより設定された等価要素解析領域30を有効なものとする。
Then, the average magnetic field calculation unit 4a according to the present embodiment calculates the magnetic flux density and the magnetic field in the equivalent element analysis region 30 set by the user in consideration of such a demagnetizing field and the influence of the edges.
In the present embodiment, whether or not the electromagnetic field in the equivalent element 31 is affected by the demagnetizing field and the edge generated inside the magnetic body (steel plate) 20e is determined as follows.
First, the average magnetic field calculation unit 4a passes through the center 22 of the magnetic body (steel plate) 20e in the equivalent element 31 (the center of the equivalent element 31 in the example of FIG. 3) 31a on the line 22 parallel to the hard axis Y. A value of the magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and a value of the magnetic field in the easy magnetization axis X direction are obtained. Then, the value in the equivalent element 31 is extracted from the value of the obtained magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field in the easy magnetization axis X direction. When the value of the extracted magnetic flux density in the easy axis X direction is constant and the value of the extracted magnetic field in the easy axis X direction is constant, the equivalent element analysis region 30 set by the user is effective. It shall be

一方、上記抽出した磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、上記抽出した磁界の磁化容易軸X方向の値との少なくとも何れか一方が一定でない場合には、等価要素解析領域30が適切でない旨を表示部3に表示する。この表示がされた後、ユーザは、操作部2を操作して、等価要素解析領域30を設定し直す。そして、平均磁界演算部4aは、上記設定し直された等価要素解析領域30に生じる電磁場を、上述したようにして再度求め、等価要素解析領域30が有効であるか否かを再度判定する。   On the other hand, if at least one of the value of the extracted magnetic flux density in the easy axis X direction and the value of the extracted magnetic field in the easy axis X direction is not constant, the equivalent element analysis region 30 is not appropriate. A message to the effect is displayed on the display unit 3. After this display, the user operates the operation unit 2 to reset the equivalent element analysis region 30. Then, the average magnetic field calculation unit 4a re-determines the electromagnetic field generated in the reset equivalent element analysis region 30 as described above, and determines again whether or not the equivalent element analysis region 30 is valid.

また、本実施の形態では、図5に示すように、図3の等価要素解析領域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等価要素解析領域30を分割するようにしている。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。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the equivalent element analysis region 30 of FIG. 3 is divided into a plurality of square or rectangular regions so that the equivalent element analysis region 30 can be analyzed by the electromagnetic field analysis by the finite element method. The area 30 is divided. Each of the plurality of divided areas has an appropriate size that can be calculated by a finite element method (FEM). In the following description, this divided area is referred to as a divided area. In this embodiment, the finite element method is used as an electromagnetic field analysis method. However, even if it is used in other numerical analysis methods such as a difference method, Fourier transform, and Fourier series, it is the same as when using the finite element method. The electromagnetic field can be analyzed.

平均磁界演算部4aは、以上のようにして設定された等価要素解析領域30に外部磁界Hextを与えた際に、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。
ext={HextX,HextY}・・・(1式)
The average magnetic field calculation unit 4a obtains the magnetic flux density B and the magnetic field H generated in each of the plurality of divided regions when the external magnetic field H ext is applied to the equivalent element analysis region 30 set as described above. The external magnetic field H ext is expressed as (Formula 1) below.
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5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 5).

このような外部磁界Hextを与えたときに、図5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.

Figure 2005308487
Figure 2005308487

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).

Figure 2005308487
Figure 2005308487

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5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 discretized divided region as shown in FIG. 5, using the variational method or the Galerkin method, the constitutive equation is obtained, and the Gaussian elimination method or the ICCG method is used. 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 field calculation unit 4a then generates the magnetic flux density generated in the equivalent element 31 from the magnetic flux density B (i, j) generated in each divided region and the magnetic field H (i, j) obtained as described above. B (i, j) and magnetic field H (i, j) are extracted.

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 equivalent element 31 are obtained from the extracted magnetic flux density B (i, j) and the magnetic field H (i, j). Specifically, it is obtained by the following (formula 6) to (formula 11).

Figure 2005308487
Figure 2005308487

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5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. 5).

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 equivalent element 31. The average magnetic field H ave is regarded as a magnetic field generated in the equivalent element 31.

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4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. 4).

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6に示すような予め実験で測定した磁性体(鋼板)20のB−H曲線を用いるようにする。図6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、磁性体(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, a magnetic body (steel plate) measured in advance as shown in FIG. ) Use 20 BH curves. In FIG. 6, the BH curve 51 plotted with black circles is a BH curve in the easy magnetization axis direction of the magnetic bodies 20 to 24. A BH curve 52 plotted with a white square is a BH curve in the hard axis direction of the magnetic body (steel plate) 20.

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 equivalent element 31 are obtained by the following (Expression 12) to (Expression 14).

Figure 2005308487
Figure 2005308487

そして、平均磁束密度の大きさBaveと、角度θBが所望の値になるように、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)〜(14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, the size B ave average magnetic flux density, so that the angle theta B becomes a desired value, the external magnetic field H ext magnitude and direction (the external magnetic field H ext, the angle φ between the axis of easy magnetization X) The calculation according to the above (Formula 2) to (Formula 14) is repeated.
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 field calculation unit 4a according to the present embodiment has the following four relations, respectively, indicating the magnitude of the external magnetic field H ext and the angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy axis X. As a parameter.
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7〜図9を参照しながら説明する。 The magnetic characteristic curve creation unit 4b creates a BH curve in the equivalent element 31 based on the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave calculated by the average magnetic field calculation unit 4a. That is, a curve representing the relationship between the average magnetic field H ave and the average magnetic flux density B ave is created. Then, the created BH curve is recorded on a recording medium. An example of a specific method for creating the BH curve in the equivalent element 31 will be described with reference to FIGS.

まず、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. 7, 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 curves 60 to 66, the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H when the angle θ B formed by the average magnetic flux density B ave and the easy magnetization axis X is 0, 15, 30, 90 [°]. Ask for ave . Needless to say, the angle θ B formed between the average magnetic flux density B ave and the easy magnetization axis X used at this time is not limited to 0, 15, 30, 90 [°].

具体的に説明すると、例えば、図8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7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. 8, a line 70 having an angle θ B of 30 [°] between the average magnetic flux density B ave and the easy axis X, and a curve (for example, a curve) shown in FIG. 64) is obtained. Then, the average magnetic flux density B ave and average magnetic field H ave at the obtained intersection 71 are obtained.

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 point 72 and 73 of the intersection 71 and the average magnetic field H ave, computing the the average magnetic flux density B ave at the intersection 71 and the average magnetic field H ave Can do.

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9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10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 9). 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. 10).

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4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 equivalent element 31 based on the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave calculated by the average magnetic field calculation unit 4a. That is, a curve representing the relationship between the angle θ BH formed by the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave (see FIG. 4) and the average magnetic flux density B ave is created. Then, the created B-θ curve is recorded on a recording medium.

具体的に説明すると、図11に示すように、上述した(12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11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10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. 11, the relationship between the average magnetic flux density B ave obtained by using the above-described (Equation 12) and the angle θ BH formed by the average magnetic field H ave and the average magnetic flux density B ave. B-θ curves 100 to 103 representing the angle θ B formed by the average magnetic flux density B ave and the easy magnetization axis X are created as parameters. In the example shown in FIG. 11, curves 100 to 103 are created when the angle θ B formed between the average magnetic flux density B ave and the easy axis X is 0, 15, 30, 90 [°]. The angle θ B formed between the average magnetic flux density B ave used as a parameter and the easy axis X is the same value as the angle θ B used when creating the BH curves 90 to 93 shown in FIG. Use it.

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に生じる電磁場(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や磁界などを求める。なお、解析対象領域21に生じる電磁場(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 distribution calculation unit 4c generates an electromagnetic field (in the analysis target region 21) based on the BH curves 90 to 93 and the B-θ curves 100 to 103 created by the magnetic characteristic curve creation unit 4b as described above. Find the magnetic flux lines. Then, the magnetic flux density and magnetic field at a desired position in the analysis target region 21 are obtained from the obtained magnetic flux lines. Note that the electromagnetic field (magnetic flux lines) generated in the analysis target region 21 is obtained using a finite element method (FEM). The method of electromagnetic field analysis by the finite element method is as described above.

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、より正確に電磁場(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(本実施形態では磁性体(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、より正確に電磁場(磁束線)を求めることができる。   In addition, there is an advantage that the electromagnetic field (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, a nodal element finite element is applied to a rectangular region (element) at the boundary between different substances (in this embodiment, a magnetic body (steel plate) and air) on one of two opposing sides. When the method is applied, the physical quantity obtained from each node is a mixture of the 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 electromagnetic field (flux lines) can be obtained more accurately by applying the side element finite element method than by applying the nodal element finite element method.

次に、図12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、等価要素解析領域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 field analyzer 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in the first step S1, the average magnetic field calculation unit 4a sets the magnitude of the external magnetic field H ext applied to the equivalent element analysis region 30 to an initial value (0 [Gauss]).

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 field calculation unit 4a sets an angle φ formed by the external magnetic field H ext and the easy magnetization axis X to an initial value (0 [°]).
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、ユーザからの設定に従って、等価要素解析領域30の大きさ及び位置を設定する。また、平均磁界演算部4aは、等価要素解析領域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5に示した等価要素解析領域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 field calculation unit 4a sets the size and position of the equivalent element analysis region 30 according to the setting from the user. Further, the average magnetic field calculation unit 4a sets the boundary condition of the equivalent element analysis region 30 according to the external magnetic field Hext . More specifically, in the present embodiment, when the external magnetic field H ext is applied, for example, a value corresponding to the external magnetic field H ext is inserted into the boundary element in the equivalent element analysis region 30 shown in FIG. To set boundary conditions.

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、等価要素解析領域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、等価要素解析領域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 field calculation unit 4a calculates the magnetic flux density B (i, j) and magnetic field H (i, j) generated in the equivalent element analysis region 30 in accordance with the setting contents of the external magnetic field Hext .
More specifically, the above-described finite element method electromagnetic field analysis is performed on the equivalent element analysis region 30 with the external magnetic field H ext as a boundary condition.

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 field calculation unit 4a determines the magnetic flux density generated in the equivalent element 31 from the magnetic flux density B (i, j) and the magnetic field H (i, j) obtained by the processing in step S4. B (i, j) and magnetic field H (i, j) are extracted.

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(i,j)と、平均磁界Have(i,j)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 field calculation unit 4a uses the magnetic flux density B (i, j) and the magnetic field H (i, j) extracted in step S5 to determine the magnetic characteristics (in the equivalent element 31). Of the average magnetic flux density B ave (i, j) and average magnetic field H ave (i, j)) are obtained and stored in the recording medium. Further, an angle θ BH formed by the obtained average magnetic flux density B ave and average magnetic field H ave is obtained and stored in the recording medium.

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 field calculation unit 4a determines whether or not the magnitude of the external magnetic field Hext is a specified value.
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 arithmetic section 4a, 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, whether the specified value To do.
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、平均磁界演算部4aは、ステップS4で求めた等価要素解析領域30に生じる電磁場から、等価要素31の中心31aを通る磁化困難軸Yに平行な線22a上の、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とを抽出する。そして、抽出した磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とがそれぞれ一定であるか否かを判定する。   Next, in step S13, the average magnetic field calculation unit 4a determines the magnetic flux on the line 22a parallel to the hard axis Y that passes through the center 31a of the equivalent element 31 from the electromagnetic field generated in the equivalent element analysis region 30 obtained in step S4. A value of the density in the easy magnetization axis X direction and a value of the magnetic field in the easy magnetization axis X direction are extracted. Then, it is determined whether or not the value of the extracted magnetic flux density in the easy axis X direction and the value of the magnetic field in the easy axis X direction are constant.

この判定の結果、一定でない場合には、ステップS18に進み、平均磁界演算部4aは、等価要素解析領域30が適切でない旨を表示部3に表示させて、等価要素解析領域30の再設定をユーザに促し処理を終了する。   If the result of this determination is not constant, the process proceeds to step S18, where the average magnetic field calculation unit 4a displays on the display unit 3 that the equivalent element analysis region 30 is not appropriate, and resets the equivalent element analysis region 30. Prompt the user and end the process.

一方、一定である場合には、ステップS14に進み、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。 On the other hand, if it is constant, the process proceeds to step S14, where the magnetic characteristic curve creation unit 4b determines from the average magnetic flux density B ave (i, j) and the average magnetic field H ave (i, j) obtained in step S6. The BH curves 90 to 93 in the equivalent element 31 are created.

次に、ステップS15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 S15, 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-θ curves 100 to 103 in the equivalent element 31 are created.

次に、ステップS16において、磁界分布演算部4cは、ステップS13、S14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に生じる電磁場を求める。
最後に、ステップS17において、磁界分布演算部4cは、ステップS15で求めた電磁場を表示部3に表示させて処理を終了する。
Next, in Step S16, the magnetic field distribution calculation unit 4c uses the BH curves 90 to 93 and the B-θ curves 100 to 103 in the equivalent element 31 created in Steps S13 and S14 to analyze the analysis target region. The electromagnetic field generated at 21 is obtained.
Finally, in step S17, the magnetic field distribution calculation unit 4c displays the electromagnetic field obtained in step S15 on the display unit 3 and ends the process.

次に、図13のフローチャートを参照しながら、図12のステップS14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 the processing operation in the electromagnetic field analyzer 1 when creating the BH curve in step S14 in FIG. 12 will be described with reference to the flowchart in FIG.
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 curve 60 to 66 obtained in step S21, the angle theta B between the average magnetic flux density B ave magnetization easy axis X, 0, 15, 30, The average magnetic flux density B ave and average magnetic field H ave at 90 [°] are obtained.
Finally, in step S23, the magnetic characteristic curve generator unit 4b, the B-H curve 90 to 93 representing the relationship between the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave obtained in step S22, the leveling process described above Create by doing.

次に、図14のフローチャートを参照しながら、図12のステップS15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 electromagnetic field analyzer 1 when creating the B-θ curve in step S15 in FIG. 12 will be described with reference to the flowchart in FIG.
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13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 step 22 in FIG. 13 is 0, 15, 30, 90 [°. ] and the average magnetic flux density B ave of time, determined in step S31, the angle theta B between the average magnetic flux density B ave easy magnetization axis X is the average magnetic flux when the 0,15,30,90 [°] B-θ curves 100 to 103 representing the relationship between an angle θ BH formed by the density B ave and the average magnetic field H ave are created.

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15に示すようになる。
そして、本願発明者らは、このような本実施の形態の手法を用いると、従来の方法よりも分割する領域の数(要素数)を(2桁のオーダで)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を確認した。
The above-described method (equivalent BH method) for obtaining an electromagnetic field (for example, magnetic flux lines) generated in the analysis target region 21 is summarized as shown in FIG.
The inventors of the present application use the method of the present embodiment as described above, even if the number of regions (number of elements) to be divided is smaller (in the order of two digits) than the conventional method. It was confirmed that substantially the same results as those obtained by the method were obtained.

次に、等価要素解析領域の大きさなどによって、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とが、どのように変わるのかを示す。
図16は、等価要素解析領域における磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、等価要素31内の磁性体(鋼板)20e1の中心31aからの磁化困難軸Y方向における距離との関係の一例を示した図である。図17は、磁界分布演算部4cにより求められた磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値と、等価要素31内の磁性体(鋼板)20e1の中心からの磁化困難軸Y方向における距離との関係の一例を示した図である。
Next, it will be shown how the value of the magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field in the easy magnetization axis X direction change depending on the size of the equivalent element analysis region.
FIG. 16 shows an example of the relationship between the value of the magnetic flux density in the equivalent element analysis region in the easy magnetization axis X direction and the distance in the hard magnetization axis Y direction from the center 31a of the magnetic body (steel plate) 20e1 in the equivalent element 31. FIG. FIG. 17 shows the value in the easy magnetization axis X direction of the magnetic field (magnetic field strength) obtained by the magnetic field distribution calculation unit 4c and the distance in the hard magnetization axis Y direction from the center of the magnetic body (steel plate) 20e1 in the equivalent element 31. It is the figure which showed an example of the relationship.

図16(a)に示す特性線151は、図3に示した等価要素解析領域30について求めた場合の関係を示したものである。また、図16(b)に示す特性線152は、図18(a)に示す等価要素解析領域171について求めた場合の関係を示したものである。さらに、図16(c)に示す特性線153は、図18(b)に示す等価要素解析領域172について求めた場合の関係を示したものである。なお、特性線151〜153は、等価要素における平均磁束密度Baveが0.05[T]であるときの特性を示したものである。 A characteristic line 151 shown in FIG. 16A shows a relationship when the equivalent element analysis region 30 shown in FIG. 3 is obtained. In addition, a characteristic line 152 shown in FIG. 16B shows a relationship when the equivalent element analysis region 171 shown in FIG. Furthermore, a characteristic line 153 shown in FIG. 16C shows a relationship when the equivalent element analysis region 172 shown in FIG. 18B is obtained. The characteristic lines 151 to 153 indicate the characteristics when the average magnetic flux density B ave in the equivalent element is 0.05 [T].

図18(a)に示すように、等価要素解析領域171は、縦と横とがそれぞれ10000[mm]の長さを有する正方形の領域である。そして、等間隔(24[mm]間隔)で簾状に並べられている10枚の磁性体(鋼板)が、等価要素解析領域171内に配設されている。また、各磁性体(鋼板)は、それぞれ、1000[mm]の幅を有するとともに、1[mm]の厚さを有している。このように、等価要素解析領域171は、図3に示した等価要素解析領域30と同じ大きさを有している。しかしながら、等価要素解析領域171内に配設された磁性体(鋼板)の数が、図3に示した等価要素解析領域30内に配設された磁性体(鋼板)の数よりも少ない。   As shown in FIG. 18A, the equivalent element analysis region 171 is a square region having a length of 10000 [mm] in the vertical and horizontal directions. Ten magnetic bodies (steel plates) arranged in a bowl shape at equal intervals (24 [mm] intervals) are arranged in the equivalent element analysis region 171. Each magnetic body (steel plate) has a width of 1000 [mm] and a thickness of 1 [mm]. Thus, the equivalent element analysis region 171 has the same size as the equivalent element analysis region 30 shown in FIG. However, the number of magnetic bodies (steel plates) disposed in the equivalent element analysis region 171 is smaller than the number of magnetic bodies (steel plates) disposed in the equivalent element analysis region 30 shown in FIG.

図18(b)に示すように、等価要素解析領域172は、縦が2000[mm]、横が3000[mm]の長さを有する長方形の領域である。そして、等間隔(24[mm]間隔)で簾状に並べられている10枚の磁性体(鋼板)が、等価要素解析領域172内に配設されている。また、各磁性体(鋼板)は、それぞれ、1000[mm]の幅を有するとともに、1[mm]の厚さを有している。このように、等価要素解析領域172は、図3に示した等価要素解析領域30よりも大きさが小さい。さらに、等価要素解析領域172内に配設された磁性体(鋼板)の数が、図3に示した等価要素解析領域30内に配設された磁性体(鋼板)の数よりも少ない。   As shown in FIG. 18B, the equivalent element analysis area 172 is a rectangular area having a length of 2000 [mm] and a width of 3000 [mm]. Ten magnetic bodies (steel plates) arranged in a bowl shape at equal intervals (24 [mm] intervals) are arranged in the equivalent element analysis region 172. Each magnetic body (steel plate) has a width of 1000 [mm] and a thickness of 1 [mm]. Thus, the equivalent element analysis region 172 is smaller in size than the equivalent element analysis region 30 shown in FIG. Further, the number of magnetic bodies (steel plates) disposed in the equivalent element analysis region 172 is smaller than the number of magnetic bodies (steel plates) disposed in the equivalent element analysis region 30 shown in FIG.

図16に示すように、図3に示したようにして等価要素解析領域30を設定すると、磁束密度の磁化容易軸X方向の値Bxが、広い範囲にわたって一定であるのに対し、図18に示したようにして等価要素解析領域171、172を設定すると、磁束密度の磁化容易軸X方向の値Bxが、一定でないことが分かる。 As shown in FIG. 16, when the equivalent element analysis region 30 is set as shown in FIG. 3, the value B x of the magnetic flux density in the easy axis X direction is constant over a wide range, whereas FIG. When the equivalent element analysis regions 171 and 172 are set as shown in FIG. 5, it can be seen that the value B x of the magnetic flux density in the easy axis X direction is not constant.

同様に、図17に示すように、図3に示したようにして等価要素解析領域30を設定すると、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値Hxが、広い範囲にわたって一定であるのに対し、図18に示したようにして解析対象領域171、172を設定すると、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値Hxが、一定でないことが分かる。 Similarly, as shown in FIG. 17, when the equivalent element analysis region 30 is set as shown in FIG. 3, the value H x in the easy axis X direction of the magnetic field (magnetic field strength) is constant over a wide range. On the other hand, when the analysis target regions 171 and 172 are set as shown in FIG. 18, it can be seen that the value H x of the magnetic field (magnetic field strength) in the easy magnetization axis X direction is not constant.

以上のように、図3に示したようにして等価要素解析領域30を設定すると、磁性体(鋼板)20内に生じる反磁界および端による影響が、求めた電磁場に顕在化しないのに対し、図18に示したようにして等価要素解析領域171、172を設定すると、磁性体(鋼板)173、174内に生じる反磁界および端による影響が、求めた電磁場に顕在化してしまうことが分かる。   As described above, when the equivalent element analysis region 30 is set as shown in FIG. 3, the influence of the demagnetizing field and the edge generated in the magnetic body (steel plate) 20 is not manifested in the obtained electromagnetic field. When the equivalent element analysis regions 171 and 172 are set as shown in FIG. 18, it can be seen that the demagnetizing field generated in the magnetic bodies (steel plates) 173 and 174 and the influence of the edges are manifested in the obtained electromagnetic field.

図16及び図17に示した結果から、磁性体(鋼板)内に生じる反磁界および端の影響が、求めた電磁場に顕在化しないように、等価要素解析領域の大きさだけでなく、等価要素解析領域に含まれる磁性体(鋼板)の数や大きさも考慮して、等価要素解析領域を設定する必要があることが分かる。磁性体(鋼板)内に生じる反磁界は、その磁性体(鋼板)の磁化容易軸X方向の長さが長いほど小さくなり、その磁性体(鋼板)の周囲に並べられた磁性体(鋼板)の数が多いほど小さくなり、等価要素解析領域の端と磁性体(鋼板)の端との間隔が広いほど小さくなるからである。   From the results shown in FIG. 16 and FIG. 17, not only the size of the equivalent element analysis region but also the equivalent element so that the influence of the demagnetizing field and the edge generated in the magnetic body (steel plate) is not manifested in the obtained electromagnetic field. It can be seen that it is necessary to set the equivalent element analysis region in consideration of the number and size of the magnetic bodies (steel plates) included in the analysis region. The demagnetizing field generated in the magnetic body (steel plate) becomes smaller as the length of the magnetic body (steel plate) in the easy magnetization axis X direction becomes longer, and the magnetic body (steel plate) arranged around the magnetic body (steel plate). This is because the larger the number, the smaller, and the smaller the distance between the end of the equivalent element analysis region and the end of the magnetic body (steel plate), the smaller.

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(鋼板)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における電磁場(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 this embodiment, a predetermined area occupied by the central portion 20e1 of the magnetic body (steel plate) 20 that repeatedly exists at a predetermined interval and the air on the side thereof is equivalent to one equivalent. The average magnetic flux density B ave generated in the equivalent element 31, the average magnetic field H ave, and the angle θ BH formed by the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave are calculated, and the calculated average magnetic field H ave the average magnetic flux density B ave BH curve representing the relationship between the 90 to 93, and the average magnetic flux density B ave and the angle theta BH between the average magnetic field H ave, B-theta representing the relationship between the average magnetic flux density B ave The curves 100 to 103 are created using the angle θ B as a parameter, and the electromagnetic fields (magnetic flux lines) in the analysis target region 21 are obtained using the created BH curves 90 to 93 and the B-θ curves 100 to 103. So do n’t divide it into many elements , It is possible to analyze the electromagnetic field generated in the analysis target area 21. 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.
In this way, the electromagnetic field analysis method is called an equivalent BH method in that the electromagnetic field in the analysis target region 21 is analyzed using equivalent magnetic characteristics.

特に、本実施の形態では、等価要素31内の磁性体(鋼板)20e1の中心(等価要素31の中心)31aを通る、磁化困難軸Yに平行な、等価要素31内の線22a上の所定の位置において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定となるように、等価要素解析領域30を設定するようにした。すなわち、等価要素解析領域に含まれる磁性体(鋼板)の数や大きさを考慮して、等価要素解析領域の大きさを設定するようにしたので、磁性体(鋼板)内に生じる反磁界および端の影響が、求めた電磁場に顕在化しないようにすることができ、解析対象領域21における電磁場を正確に求めることができる。   In particular, in the present embodiment, a predetermined value on a line 22a in the equivalent element 31 that passes through the center 31a (the center of the equivalent element 31) 31a of the magnetic body (steel plate) 20e1 in the equivalent element 31 and is parallel to the hard axis Y. The equivalent element analysis region 30 is set so that the value of the magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field (magnetic field strength) in the easy magnetization axis X direction are constant. . That is, since the size of the equivalent element analysis region is set in consideration of the number and size of the magnetic bodies (steel plates) included in the equivalent element analysis region, the demagnetizing field generated in the magnetic body (steel plate) and The influence of the edge can be prevented from appearing in the obtained electromagnetic field, and the electromagnetic field in the analysis target region 21 can be obtained accurately.

なお、本実施の形態では、磁界分布演算部4cにおいて、等価要素31内における磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、等価要素31内における磁界の磁化容易軸X方向の値とが一定である場合に限り、設定された等価要素解析領域(演算した平均磁束密度Baveと、平均磁界Have)を有効なものとしたが、必ずしもこのようにしなくてもよい。例えば、等価要素31内における磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、等価要素31内における磁界の磁化容易軸X方向の値との何れか一方が一定でない場合にも、設定された等価要素解析領域を有効なものとしてもよい。このようにすれば、ユーザに対して、磁性体(鋼板)20に生じている反磁界が、解析結果にどの程度影響しているのかを知らせることができる。 In this embodiment, in the magnetic field distribution calculation unit 4c, the value of the magnetic flux density in the equivalent element 31 in the easy axis X direction and the value of the magnetic field in the equivalent element 31 in the easy axis X direction are constant. Only in certain cases, the set equivalent element analysis region (the calculated average magnetic flux density B ave and average magnetic field H ave ) is made effective, but it is not always necessary to do so. For example, even when one of the value of the magnetic flux density in the equivalent element 31 in the easy axis X direction and the value of the magnetic field in the equivalent element 31 in the easy axis X direction is not constant, the set equivalent element is set. The analysis area may be effective. In this way, it is possible to inform the user how much the demagnetizing field generated in the magnetic body (steel plate) 20 affects the analysis result.

また、本実施の形態では、等価要素31内における磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、等価要素31内における磁界の磁化容易軸X方向の値とを求める際に、線22上の値の中から、線22a上の値を抽出するようにしたが、線22a上の値を直接求めるようにしてもよい。   In the present embodiment, when the value of the magnetic flux density in the equivalent element 31 in the easy axis X direction and the value of the magnetic field in the equivalent element 31 in the easy axis X direction are obtained, the value on the line 22 is obtained. The value on the line 22a is extracted from the above, but the value on the line 22a may be obtained directly.

また、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 B-H curve 90 to 93, easy magnetization average magnetic field H ave These may be created using the angle θ H formed with the axis X as a parameter.

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 an 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、等価要素解析領域は、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2及び図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2及び図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 equivalent element analysis region is not limited to those shown in FIGS. 2 and 3 as long as it is a region occupied by a plurality of substances including a magnetic material. That is, as long as it is a representative region in the analysis target region 21, the position and size of the equivalent elements are not limited to those shown in FIGS. 2 and 3, and the magnetic field distribution in the analysis target region 21 is appropriately set. It can be determined as appropriate within the range obtained.

例えば、図19に示すように、中空直方体状に加工された磁性体(鋼板)180を用いて構成される解析対象領域181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182は、例えば、磁性体(鋼板)180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182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、解析対象領域181に生じる磁束線を求める。 For example, as shown in FIG. 19, when analyzing an electromagnetic field generated in a region to be analyzed 181 configured using a magnetic body (steel plate) 180 processed into a hollow rectangular parallelepiped shape, the electromagnetic field analysis apparatus of the present embodiment 1 can be applied. In this case, the equivalent element 182 is, for example, a two-dimensional region (plane) formed by a part of the magnetic body (steel plate) 180 and air on its side. Then, an external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 182 and the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave are calculated as described above. Further, the average magnetic flux density B ave and the angle θ BH formed by the average magnetic field H ave are calculated. Then, magnetic flux lines generated in the analysis target area 181 are obtained.

ここで、外部磁界Hextは、例えば、図19に示すように、磁性体(鋼板)180によって囲まれる中空領域の央部に配設された励磁器183により与えられる。具体的に説明すると、コア183aに巻き回されたコイル183bに電流を流すことにより、外部磁界Hextを等価要素182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183bに電流の大きさと、コア183a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 exciter 183 disposed at the center of a hollow region surrounded by a magnetic body (steel plate) 180 as shown in FIG. More specifically, an external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 182 by passing a current through a coil 183b wound around the core 183a. The magnitude and direction of the external magnetic field H ext can be changed by changing the magnitude of the current in the coil 183b and the angle φ ′ of the core 183a.

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、上述した等価要素解析領域は、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10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 above-described equivalent element analysis region 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、等価要素31内の磁気特性が一定であるか否かを判定するステップS13の処理をステップS12の後に行うようにしたが、必ずしもこのタイミングで行う必要はない。例えば、ステップS5の次に、上記処理を行うようにしてもよい。この場合、等価要素31内の磁気特性が一定である場合には、ステップS6に進み、そうでない場合には、ステップS18に進むように処理を進めればよい。   In the present embodiment, the process of step S13 for determining whether or not the magnetic characteristics in the equivalent element 31 are constant is performed after step S12. However, it is not always necessary to perform the process at this timing. For example, the above processing may be performed after step S5. In this case, if the magnetic characteristics in the equivalent element 31 are constant, the process proceeds to step S6, and if not, the process may proceed to proceed to step S18.

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 magnetic body 20e and the air on the side thereof is used as the equivalent element 31, but the substance included in the equivalent element is not limited to these. . That is, any region may be used as an equivalent element as long as it is a region occupied by a magnetic body and a non-magnetic body. Here, the magnetic body is not limited to a ferromagnetic body such as iron or cobalt, but may be a magnetic body other than a ferromagnetic body such as a paramagnetic body such as iron oxide. The non-magnetic material is not limited to air but refers to a non-magnetic material such as a copper coil, wood, and resin.

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 operation unit 2, the display unit 3, and the processing unit 4 in the electromagnetic field analysis device 1 may be in the same space, or may be coupled via a network.

(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。上述した第1の実施の形態では、等価要素内における電磁場が、磁性体(鋼板)内に生じる反磁界および端の影響を受けている場合、ユーザが等価要素解析領域を設定し直すようにした。これに対し、本実施の形態では、電磁場解析装置が、等価要素解析領域を自動的に再設定するようにしている。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、等価要素解析領域を設定する方法だけ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19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。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, when the electromagnetic field in the equivalent element is affected by the demagnetizing field and the edge generated in the magnetic body (steel plate), the user resets the equivalent element analysis region. . On the other hand, in the present embodiment, the electromagnetic field analysis device automatically resets the equivalent element analysis region. As described above, the present embodiment and the first embodiment described above differ only in the method of setting the equivalent element analysis region, and therefore, the same parts as those of the first embodiment described above. These are given the same reference numerals as those shown in FIGS.

本実施の形態の電磁場解析装置の構成は、図1に示したものと同じである。
ただし、平均磁界演算部4aは、ユーザが操作部2を操作することによって設定した等価要素解析領域における電磁場を求めた結果、等価要素31内の線22a上において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定でないと判断した場合、上記ユーザが設定した等価要素解析領域を変更する。
The configuration of the electromagnetic field analyzer of this embodiment is the same as that shown in FIG.
However, as a result of obtaining the electromagnetic field in the equivalent element analysis region set by the user operating the operation unit 2, the average magnetic field calculation unit 4 a determines the magnetic flux density easy axis X direction on the line 22 a in the equivalent element 31. And the value of the magnetic field easy axis X direction are determined to be not constant, the equivalent element analysis region set by the user is changed.

具体的に説明すると、平均磁界演算部4aは、等価要素解析領域内で簾状に並べられている磁性体(鋼板)の数、等価要素解析領域内にある磁性体(鋼板)の磁化容易軸X方向の長さ、及び等価要素解析領域内にある磁性体(鋼板)の端と等価要素解析領域の端との間隔に基づいて、等価要素解析領域内にある磁性体(鋼板)内に生じる反磁界および端の影響が、求める電磁場に顕在化しない大きさの領域を新たな等価要素解析領域として再設定する。   Specifically, the average magnetic field calculation unit 4a includes the number of magnetic bodies (steel plates) arranged in a bowl shape in the equivalent element analysis region, and the easy axis of magnetization of the magnetic bodies (steel plate) in the equivalent element analysis region. Based on the length in the X direction and the distance between the end of the magnetic element (steel plate) in the equivalent element analysis region and the end of the equivalent element analysis region, the magnetic element (steel plate) in the equivalent element analysis region is generated. A region having such a size that the influence of the demagnetizing field and the edge does not appear in the required electromagnetic field is reset as a new equivalent element analysis region.

特に、本実施の形態では、平均磁界演算部4aは、上記ユーザが設定した等価要素解析領域に可及的に近い領域を新たな等価要素解析領域として再設定するようにしている。すなわち、平均磁界演算部4aは、求めた電磁場が、反磁界および端の影響を受けていないと判断するまで、上記ユーザが設定した等価要素解析領域を段階的に(徐々に)大きくし、反磁界および端の影響を受けていないと判断したときの電磁場を表示部3に表示させる。   In particular, in the present embodiment, the average magnetic field calculation unit 4a resets a region as close as possible to the equivalent element analysis region set by the user as a new equivalent element analysis region. That is, the average magnetic field calculation unit 4a gradually increases the equivalent element analysis region set by the user stepwise until it determines that the obtained electromagnetic field is not affected by the demagnetizing field and the edges. The electromagnetic field when it is determined that the magnetic field and the edge are not affected is displayed on the display unit 3.

次に、図20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における処理動作の一例を説明する。
ステップS1〜ステップS17までの処理動作は、図12に示したものと同じである。すなわち、所定の外部磁界Hextを等価要素31に与えて、等価要素31内の平均磁束密度Bave(i,j)と、平均磁界Have(i,j)とを求める(ステップS1〜S12)。
Next, an example of processing operation in the electromagnetic field analysis apparatus of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
The processing operations from step S1 to step S17 are the same as those shown in FIG. That is, a predetermined external magnetic field H ext is given to the equivalent element 31, and an average magnetic flux density B ave (i, j) and an average magnetic field H ave (i, j) in the equivalent element 31 are obtained (steps S1 to S12). ).

そして、求めた平均磁束密度Bave(i,j)と平均磁界Have(i,j)とから、等価要素31の中心31aを通る磁化困難軸Yに平行な線22a上の、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とを抽出し、抽出した磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とがそれぞれ一定であるか否かを判定する(ステップS13)。 Then, from the obtained average magnetic flux density B ave (i, j) and average magnetic field H ave (i, j), the magnetic flux density on the line 22 a parallel to the hard axis Y passing through the center 31 a of the equivalent element 31 is calculated. The value of the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field easy magnetization axis X direction are extracted, and the value of the extracted magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field easy magnetization axis X direction are constant. It is determined whether or not (step S13).

この判定の結果、一定である場合には、上記求めた平均磁束密度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(ステップS14)。また、求めた平均磁束密度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(ステップS15)。
そして、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に生じる電磁場を求め、求めた電磁場を表示部3に表示させて処理を終了する(ステップS16、S17)。
If the result of this determination is constant, the BH curves 90 to 93 in the equivalent element 31 are obtained from the obtained average magnetic flux density B ave (i, j) and average magnetic field H ave (i, j). Create (step S14). Further, B-θ curves 100 to 103 in the equivalent element 31 are created from the obtained average magnetic flux density B ave (i, j) and the angle θ BH formed by the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave (step). S15).
Then, using the created BH curves 90 to 93 and B-θ curves 100 to 103, an electromagnetic field generated in the analysis target region 21 is obtained, the obtained electromagnetic field is displayed on the display unit 3, and the process is terminated. (Steps S16 and S17).

一方、ステップS13において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値との少なくとも何れか一方が一定でない場合には、ステップS41に進み、平均磁界演算部4aは、等価要素解析領域30の大きさを所定の割合だけ増大させて、新たな等価要素解析領域30を再設定する。そして、ステップS13において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定になるまで、ステップS1〜S13、S21の処理動作を繰り返す。なお、この場合、ステップS3の処理は、省略される。   On the other hand, if at least one of the value of the magnetic flux density in the easy axis X direction and the value of the magnetic field in the easy axis X direction are not constant, the process proceeds to step S41 and the average magnetic field calculation unit 4a. Increases the size of the equivalent element analysis region 30 by a predetermined ratio and resets a new equivalent element analysis region 30. In step S13, the processing operations in steps S1 to S13 and S21 are repeated until the value of the magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field in the easy magnetization axis X direction are constant. In this case, the process of step S3 is omitted.

以上のように本実施の形態では、等価要素31内の線22a上において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界の磁化容易軸X方向の値との少なくとも何れか一方が一定でない場合には、これらの値が一定になるまで、等価要素解析領域30を所定の割合で段階的に増加させ、これらの値が一定になったときの電磁場を表示するようにしたので、反磁界および端の影響のない適切な等価要素解析領域30を、電磁場解析装置で自動的に設定することができる。これにより、上述した第1の実施の形態における効果に加え、ユーザが、操作部2を操作して、等価要素解析領域30を再設定する必要がなくなり、解析対象領域21における電磁場を解析する際のユーザの負担を可及的に低減させる。   As described above, in the present embodiment, on the line 22a in the equivalent element 31, at least one of the value of the magnetic flux density in the easy axis X direction and the value of the magnetic field in the easy axis X direction is not constant. In this case, the equivalent element analysis region 30 is increased stepwise at a predetermined rate until these values become constant, and the electromagnetic field when these values become constant is displayed. In addition, an appropriate equivalent element analysis region 30 having no influence of the edges can be automatically set by the electromagnetic field analysis apparatus. Thereby, in addition to the effect in the first embodiment described above, the user does not have to reset the equivalent element analysis region 30 by operating the operation unit 2, and the electromagnetic field in the analysis target region 21 is analyzed. The burden on the user is reduced as much as possible.

なお、上述した第1の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、等価要素31内の磁気特性が一定であるか否かを判定するステップS13の処理をステップS12の後に行うようにしたが、必ずしもこのタイミングで行う必要はない。例えば、ステップS5の次に、上記処理を行うようにしてもよい。この場合、等価要素31内の磁気特性が一定である場合には、ステップS6に進み、そうでない場合には、ステップS41に進むように処理を進めるようにすればよい。   As in the first embodiment described above, in this embodiment, the process of step S13 for determining whether or not the magnetic characteristics in the equivalent element 31 are constant is performed after step S12. However, it is not necessarily performed at this timing. For example, the above processing may be performed after step S5. In this case, if the magnetic characteristics in the equivalent element 31 are constant, the process proceeds to step S6, and if not, the process may proceed to proceed to step S41.

(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及び第2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及び第2の実施の形態と同一の部分については、図1〜図20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. As described above, this embodiment is different from the first and second embodiments described above only in the dimension of the electromagnetic field to be analyzed, and thus is the same as the first and second embodiments described above. About the part, the detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the code | symbol same as the code | symbol attached | subjected to FIGS.

図21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. 21 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 this magnetic shield device will be described.

図21において、磁気シールド装置220は、長さが300mm、幅が25mm、厚さが1mmの磁性体(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枚の磁性体(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220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222と等価要素223とが考えられる。本実施の形態では、等価要素222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21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. 21, the magnetic shield device 220 is configured by combining 32 magnetic bodies (steel plates) having a length of 300 mm, a width of 25 mm, and a thickness of 1 mm. More specifically, the magnetic shield device 220 is configured by stacking eight sets of four magnetic bodies (steel plates) arranged in a “mouth” shape at intervals of 30 mm. In this case, an equivalent element 222 and an equivalent element 223 can be considered as equivalent elements composed of a magnetic body and a non-magnetic body. In the present embodiment, an equivalent magnetic characteristic in the case of the equivalent element 222 will be described first. FIG. 21 corresponds to FIG. 2 in the first embodiment described above.

図22は、図21に示した等価要素222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19に相当する。図22に示すように、等価要素解析領域200の中に、等価要素222が存在し、等価要素222の中に、磁性体221の央部221aがある。   FIG. 22 is a diagram showing an example of an analysis model for obtaining the magnetic characteristics of the equivalent element 222 shown in FIG. 21, and corresponds to FIG. 3 or FIG. 19 in the first embodiment described above. As shown in FIG. 22, an equivalent element 222 exists in the equivalent element analysis region 200, and the central part 221 a of the magnetic body 221 is in the equivalent element 222.

本実施の形態において、等価要素222内にある磁性体(の央部)221a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 portion) 221a in the equivalent element 222 has a width (a vertical axis (Z axis) direction perpendicular to the easy magnetization axis (X axis) and the hard magnetization axis (Y axis). ) Is 25 mm, the thickness (length in the hard axis (Y axis) direction) is 1 mm, and the length (length in the easy axis (X axis) direction) is 25 mm.

また、本実施の形態における等価要素解析領域200は、等価要素222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、磁性体(鋼板)221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 equivalent element analysis region 200 in the present embodiment is a three-dimensional region (space) including the equivalent element 222 in the center.
Thus, in this 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 magnetic body (steel plate) 221 is analyzed. I have to.

また、本実施の形態では、図23(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等価要素解析領域200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。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 23A, the equivalent element analysis region 200 is divided into a plurality of divided regions made of a cube or a rectangular parallelepiped. Each of the plurality of divided regions has an appropriate size that can be calculated by a finite element method (FEM).

平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextを等価要素解析領域200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(15式)のように表される。
ext={HextX,HextY,Hextz}・・・(15式)
When the external magnetic field H ext is applied to the boundary region of the equivalent element analysis region 200, the average magnetic field calculation unit 4a performs a magnetic flux density B generated in each of a plurality of divided regions, a magnetic field H, and an electromagnetic field analysis by a finite element method. Ask for. The external magnetic field H ext is expressed as the following (Equation 15).
H ext = {H extX , H extY , H extz } (Expression 15)

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200に与えたときに、図23(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(16式)及び(17式)により表される。 When such an external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 200, the magnetic flux density B (i, j, k) generated in the divided area indicated by the oblique lines in FIG. 23A and the magnetic field H (i, j , K) are respectively expressed by the following (Expression 16) and (Expression 17).

B(i,j,k)={BX(i,j,k),BY(i,j,k),Bz(i,j,k)}・・・(16式)
H(i,j,k)={HX(i,j,k),HY(i,j,k),Bz(i,j,k)}・・・(17式)
B (i, j, k) = {B X (i, j, k), B Y (i, j, k), B z (i, j, k)} (16)
H (i, j, k) = {H X (i, j, k), H Y (i, j, k), B z (i, j, k)} (Expression 17)

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201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222における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。 The average magnetic field calculation unit 4a generates the magnetic flux density generated in the equivalent element 201 from the magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k) in each divided region obtained as described above. B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) are extracted. From the extracted magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k), the equivalent element 222 The average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave are obtained.

図23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. 23, 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、第2の平均磁束密度の大きさBaveX-Yと、角度θBが所望の値になるように、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23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, the second average magnetic flux density magnitude B aveX-Y and the angle θ B are set to the desired values as in the first embodiment. The second average magnetic flux density B aveX-Y , the second average magnetic field H aveX-Y , the second average magnetic flux density B aveX-Y and the second are changed by changing the magnitude and direction of the external magnetic field H ext1 . the average magnetic field H avex-Y and obtains the angle theta BHX-Y of (see Figure 23).
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 .

また、本実施の形態においても、上述した第1及び第2の実施の形態と同様に、等価要素解析領域200を十分に大きくとることで、等価要素222における電磁場が、磁性体(鋼板)20内部に生じる反磁界および端の影響を、可及的に受けないようにしている。
図26を参照しながら具体的に説明すると、平均磁界演算部4aは、等価要素222内の磁性体(鋼板)221aの中心(図26の例では等価要素222の中心)201aを通る、磁化困難軸Y及び垂直軸Zに平行な、等価要素222内の面2401上の所定の位置において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定である場合に、等価要素解析領域200を有効なものとして、上記演算した等価要素222における磁気特性(平均磁束密度や平均磁界など)を磁気特性作成部4bに出力する。
Also in the present embodiment, similarly to the first and second embodiments described above, by making the equivalent element analysis region 200 sufficiently large, the electromagnetic field in the equivalent element 222 is changed to the magnetic body (steel plate) 20. The demagnetizing field generated inside and the influence of the edges are avoided as much as possible.
Specifically, with reference to FIG. 26, the average magnetic field calculation unit 4a is difficult to magnetize through the center 201a of the magnetic body (steel plate) 221a in the equivalent element 222 (the center of the equivalent element 222 in the example of FIG. 26). At a predetermined position on the surface 2401 in the equivalent element 222 parallel to the axis Y and the vertical axis Z, the value of the magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field (magnetic field strength) in the easy magnetization axis X direction However, when each is constant, the equivalent element analysis region 200 is regarded as effective, and the calculated magnetic characteristics (average magnetic flux density, average magnetic field, etc.) in the equivalent element 222 are output to the magnetic characteristic creation section 4b.

一方、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値との少なくとも何れか一方が一定でない場合には、ユーザは、操作部2を操作して、等価要素解析領域200を再設定する。そして、平均磁界演算部4aは、上記再設定された解析対象領域200における電磁場を、上述したようにして再度求める。なお、このとき、第2の実施の形態のように、電磁場解析装置(平均磁界演算部4a)が等価要素解析領域200を自動的に再設定してもよい。   On the other hand, when at least one of the value of the magnetic flux density in the easy magnetization axis X direction and the value of the magnetic field (magnetic field strength) in the easy magnetization axis X direction are not constant, the user operates the operation unit 2. Then, the equivalent element analysis area 200 is reset. Then, the average magnetic field calculation unit 4a obtains again the electromagnetic field in the reset analysis target region 200 as described above. At this time, as in the second embodiment, the electromagnetic field analysis device (average magnetic field calculation unit 4a) may automatically reset the equivalent element analysis region 200.

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24に示すようなB−H曲線2201、2202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25に示すようなB−θ曲線2301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 field calculation unit 4a as described above, and the second and third average magnetic fields H aveX. Based on -Y and HaveZ , BH curves 2201 and 2202 as shown in FIG. 24 are created. Further, the second and third average magnetic flux density B avex-Y, based on the angle theta BHX-Y, to create a B-theta curve 2301 as shown in FIG. 25.

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2201a〜2201n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2202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2301a〜2301n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 BH curves 2201a to 2201n obtained from the second average magnetic flux density BaveX-Y and the second average magnetic field HaveX-Y are created in the same manner as in the first embodiment described above. Further, a BH curve 2202 obtained from the third average magnetic flux density B aveZ and the third average magnetic field H aveZ is created.
Further, a second average flux density B avex-Y, the second average flux density B avex-Y and B-theta curve 2301a determined from the angle theta BHX-Y of the second average magnetic field H avex-Y ˜2301n are created in the same manner as in the first embodiment described above.

そして、磁界分布演算部4cは、以上のようにして求められたB−H曲線2201、2202と、B−θ曲線2301とを用いて解析対象領域における電磁場を求める。   Then, the magnetic field distribution calculation unit 4c obtains an electromagnetic field in the analysis target area using the BH curves 2201 and 2202 and the B-θ curve 2301 obtained as 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2201と、B−θ曲線2301とを作成し、垂直軸方向については別途B−H曲線2202を作成するようにしたので、3次元の等価要素201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 2201 and a B-θ curve 2301 are created in the same manner as in the first embodiment described above, and the vertical axis direction is separately B. Since the −H curve 2202 is created, the BH curve and the B−θ curve in the three-dimensional equivalent element 201 can be created without performing complicated calculations.

そして、本実施の形態においても、上述した第1及び第2の実施の形態と同様に、等価要素222内の磁性体(鋼板)221aの中心(図26の例では等価要素222の中心)201aを通る、磁化困難軸Y及び垂直軸Zに平行な、等価要素222内の面2401上の所定の位置において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定である場合に限り、等価要素解析領域200を有効なものとした。すなわち、3次元の等価要素解析領域200に含まれる磁性体(鋼板)の数や大きさを考慮して、3次元の解析対象領域の大きさを設定するようにしたので、磁性体(鋼板)内に生じる反磁界および端の影響が、求めた電磁場に顕在化しないようにすることができ、3次元の解析対象領域においても、電磁場を正確に求めることができる。   Also in the present embodiment, as in the first and second embodiments described above, the center of the magnetic body (steel plate) 221a in the equivalent element 222 (the center of the equivalent element 222 in the example of FIG. 26) 201a. At a predetermined position on the surface 2401 in the equivalent element 222 that is parallel to the hard axis Y and the vertical axis Z, and the value of the magnetic flux density in the easy axis X direction and the easy axis of the magnetic field (magnetic field strength). The equivalent element analysis region 200 is effective only when the values in the X direction are constant. That is, since the size of the three-dimensional analysis target region is set in consideration of the number and size of the magnetic bodies (steel plates) included in the three-dimensional equivalent element analysis region 200, the magnetic body (steel plate) It is possible to prevent the demagnetizing field and the influence of the edges generated inside from appearing in the obtained electromagnetic field, and the electromagnetic field can be obtained accurately even in the three-dimensional analysis target region.

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201おける三軸(磁化容易軸X、磁化困難軸Y、垂直軸Z)と、等価要素解析領域200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201を座標変換または回転変換させるなどして、等価要素222における三軸と、等価要素解析領域200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 the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave are obtained as described above, the three axes in the equivalent element 201 (the easy axis X, the hard axis Y, the vertical axis Z), and the equivalent element analysis region 200 If the three axes orthogonal to each other (vertical, horizontal, and height axes) do not coincide with each other, the equivalent element 201 is subjected to coordinate transformation or rotational transformation, etc. It is preferable to match the three axes at 200.

さらに、本実施の形態では、等価要素解析領域200及び等価要素222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及び第2の実施の形態と同様に、等価要素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。   Further, in the present embodiment, the equivalent element analysis region 200 and the equivalent element 222 are three-dimensional regions (spaces) determined from the easy magnetization axis X, the hard magnetization axis Y, and the vertical axis Z. Similarly to the first and second embodiments, the equivalent element analysis region and the equivalent element may be a two-dimensional region (plane) determined from the easy magnetization axis X and the hard magnetization axis Y.

また、図21に示した等価要素223についても、等価要素222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19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 equivalent element 223 shown in FIG. 21 may be processed similarly to the case of obtaining the magnetic characteristics of the equivalent element 222. In this case, a three-dimensionally expanded model shown in FIG. 19 may be used as an analysis model for obtaining the magnetic characteristics of the equivalent element, and the corner portion of the analysis model may be used as the equivalent element.

(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26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27に示すように、本実施の形態における等価要素解析領域200と等価要素222は、第3の実施の形態と同じである。そして、等価要素解析領域200は、図23(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. 27, the equivalent element analysis region 200 and the equivalent element 222 in the present embodiment are the same as those in the third embodiment. Then, the equivalent element analysis region 200 is divided into a plurality of divided regions as shown in FIG.

平均磁界演算部4aは、外部磁界Hextを等価要素解析領域200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3の実施の形態と同様に、3次元のベクトルである((15式)を参照))。 When the external magnetic field H ext is applied to the boundary region of the equivalent element analysis region 200, the average magnetic field calculation unit 4a performs a magnetic flux density B generated in each of a plurality of divided regions, a magnetic field H, and an electromagnetic field analysis by a finite element method. Ask for. The external magnetic field H ext is a three-dimensional vector as in the third embodiment described above (see (Equation 15)).

また、外部磁界Hextを等価要素222に与えたときに、図23(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((16式)、(17式)を参照)。 Further, when the external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 222, the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in the divided areas shown by the oblique lines in FIG. Is a three-dimensional vector as in the third embodiment described above (see (16) and (17)).

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222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201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(18式)〜(25式)により求める。 The average magnetic field calculation unit 4a uses the magnetic flux density B (i, j, k) generated in the equivalent element 222 from the magnetic flux density B (i, j, k) generated in each divided region and the magnetic field H (i, j, k). ) And the magnetic field H (i, j, k), and the average magnetic flux density B ave in the equivalent element 201 is calculated from the extracted magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k). An average magnetic field H ave is obtained. Specifically, it is obtained by the following (formula 18) to (formula 25).

Figure 2005308487
Figure 2005308487

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28(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.28 (a), in this Embodiment, the direction of average magnetic flux density Bave is pinpointed 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(26式)で表される。
αB=90−θB・・・(26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 26).
α B = 90−θ B (Expression 26)
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28(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. 28B, 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(27式)で表される。
αH=90−θH・・・(27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 (Expression 27).
α H = 90−θ H (Expression 27)
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、平均磁束密度の大きさBaveと、角度αB、βBが所望の値になるように、外部磁界Hextの大きさと、方向を変えて、上記(18式)〜(25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 field calculation unit 4a changes the magnitude and direction of the external magnetic field H ext so that the average magnetic flux density magnitude B ave and the angles α B and β B have desired values, and the above (18 Calculations according to (Expression) to (25) are performed to obtain the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave .

なお、本実施の形態において、外部磁界Hextの方向は、図27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28(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 field calculation unit 4a obtains an angle α BH formed by the reference line OP and the reference line OQ, as shown in FIG. The angle α BH corresponds to the angle θ BH described in the first to third embodiments.

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 field calculation unit 4a of the present embodiment obtains the following six relationships using the magnitude of the external magnetic field H ext and the angles φ 1 and φ 2 as parameters, respectively.
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.

また、本実施の形態においても、上述した第3の実施の形態と同様に、等価要素解析領域200を十分に大きくとることで、等価要素222における電磁場が、磁性体(鋼板)20の内部に生じる反磁界および端の影響を、可及的に受けないようにしている。   Also in the present embodiment, similarly to the above-described third embodiment, by making the equivalent element analysis region 200 sufficiently large, the electromagnetic field in the equivalent element 222 is inside the magnetic body (steel plate) 20. The demagnetizing field generated and the influence of the edges are avoided as much as possible.

すなわち、図26に示したように、平均磁界演算部4aは、等価要素222内の面2401上の所定の位置において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定である場合に、等価要素解析領域200を有効なものとして、上記演算した等価要素222における磁気特性(平均磁束密度や平均磁界など)を磁気特性作成部4bに出力する。   That is, as shown in FIG. 26, the average magnetic field calculation unit 4a, at a predetermined position on the surface 2401 in the equivalent element 222, the value of the magnetic flux density in the easy axis X direction and the magnetization of the magnetic field (magnetic field strength). When the values in the easy axis X direction are constant, the equivalent element analysis region 200 is regarded as effective, and the calculated magnetic characteristics (average magnetic flux density, average magnetic field, etc.) in the equivalent element 222 are calculated as a magnetic characteristic creation unit. Output to 4b.

一方、これらの値の少なくとも何れか一方が一定でない場合には、等価要素解析領域200を再設定し、再設定した等価要素解析領域200における電磁場を、上述したようにして再度求める。なお、このとき、上述した第2の実施の形態のように、電磁場解析装置(平均磁界演算部4a)が等価要素解析領域200を自動的に再設定してもよい。   On the other hand, when at least one of these values is not constant, the equivalent element analysis region 200 is reset, and the electromagnetic field in the reset equivalent element analysis region 200 is obtained again as described above. At this time, as in the second embodiment described above, the electromagnetic field analysis device (average magnetic field calculation unit 4a) may automatically reset the equivalent element analysis region 200.

そして、図29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222におけるB−H曲線2701a〜2701n、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. 29, the magnetic characteristic curve creation unit 4b uses the angles α B and β B as parameters, and the BH curves 2701a to 2701n in the equivalent element 222, that is, the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H. Create a curve representing the relationship with ave .

また、図30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222における第1のB−θ曲線2801a〜2801n、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31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222における第2のB−θ曲線2901a〜2901n、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。
Further, as shown in FIG. 30, the magnetic characteristic curve creation unit 4b uses the angles α B and β B as parameters, and the first B-θ curves 2801a to 2801n in the equivalent element 222, that is, the average magnetic flux density B ave Then, a curve representing the relationship between the angle α BH formed by the reference line OP and the reference line OQ is created.
Further, as shown in FIG. 31, the magnetic characteristic curve creation unit 4b uses the angles α B and β B as parameters, and the second B-θ curves 2901a to 2901n in the equivalent element 222, that is, the average magnetic flux density B ave Then, a curve representing the relationship between the reference line OQ and the angle β H formed by the average magnetic field H ave is created.

そして、磁界分布演算部4cは、以上のようにして求められたB−H曲線2701と、第1のB−θ曲線2801と、第2のB−θ曲線2901とを用いて解析対象領域における電磁場を求める。   Then, the magnetic field distribution calculation unit 4c uses the BH curve 2701, the first B-θ curve 2801, and the second B-θ curve 2901 obtained as described above in the analysis target region. Find the electromagnetic field.

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.

そして、本実施の形態においても、上述した第3の実施の形態と同様に、等価要素222内の面2401上の所定の位置において、磁束密度の磁化容易軸X方向の値と、磁界(磁界強度)の磁化容易軸X方向の値とが、それぞれ一定である場合に限り、等価要素解析領域200を有効なものとしたので、磁性体(鋼板)内に生じる反磁界および端の影響が、求めた電磁場に顕在化しないようにすることができ、3次元の解析対象領域における電磁場を正確に求めることができる。   Also in the present embodiment, similarly to the third embodiment described above, the value of the magnetic flux density in the easy axis X direction and the magnetic field (magnetic field) at a predetermined position on the surface 2401 in the equivalent element 222. Since the equivalent element analysis region 200 is effective only when the value of the strength) in the easy magnetization axis X direction is constant, the demagnetizing field generated in the magnetic body (steel plate) and the influence of the edges are It is possible not to reveal the obtained electromagnetic field, and it is possible to accurately obtain the electromagnetic field in the three-dimensional analysis target region.

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2701a〜2701nと、第1及び第2のB−θ曲線2801a〜2801n、2901a〜2901nとを作成するようにしたが、磁界分布演算部4cが、解析対象領域における電磁場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 2701a to 2701n and the first and second B-θ curves 2801a to 2801n and 2901a to 2901n. Needless to say, if the magnetic field distribution calculation unit 4c can obtain the electromagnetic field in the analysis target region, the curve created by the magnetic characteristic curve creation unit 4b is not limited to these.

(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32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32は、電磁場解析装置1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32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)
The control operation by the electromagnetic field analysis device and the overall model analysis device in each of the above-described embodiments can be realized by using a computer system as shown in FIG.
FIG. 32 is a block diagram showing an example of the configuration of a computer system arranged in the electromagnetic field analysis apparatus 1.
32, a computer system 3100 includes a CPU 3101, a ROM 3102, a RAM 3103, a keyboard controller (KBC) 3105 of a keyboard (KB) 3104, a CRT controller (CRTC) 3107 of a CRT display (CRT) 3106 as a display unit, The disk controller (DKC) 3110 of the hard disk (HD) 3108 and flexible disk (FD) 3109 and the network interface controller (NIC) 3112 for connection to the network 3111 can communicate with each other via the system bus 3113. Connected configuration.

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 CPU 3101 comprehensively controls each component connected to the system bus 3103 by executing software stored in the ROM 3102 or the HD 3108 or software supplied from the FD 3109.
That is, the CPU 3101 performs a control for realizing an operation to be described later by reading a processing program according to a predetermined processing sequence from the ROM 3102, the HD 3108, or the FD 3109 and executing it.

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 RAM 3103 functions as a main memory or work area for the CPU 3101.
The KBC 3105 controls an instruction input from the KB 3104 or a pointing device (not shown).

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 CRTC 3107 controls the display of the CRT 3106.
The DKC 3110 controls access to the HD 3108 and the FD 3109 that store a boot program, various applications, edit files, user files, a network management program, a predetermined processing program in the present embodiment, and the like.
The NIC 3112 exchanges data bidirectionally with devices or systems on the network 3111.

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.

本発明の第1の実施の形態を示し、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。It is the block diagram which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置により解析する解析対象領域の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the analysis object area | region analyzed with an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素の磁気特性を求めるための解析モデルの一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the analysis model for calculating | requiring the magnetic characteristic of an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素の一例を拡大して示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and expanded and showed an example of the equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素解析領域を分割して得られる分割領域の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the division area obtained by dividing | segmenting an equivalent element analysis area. 本発明の第1の実施の形態を示し、磁性体(鋼板)のB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve of a magnetic body (steel plate). 本発明の第1の実施の形態を示し、平均磁束密度と磁化容易軸とのなす角度と、外部磁界との関係を表す曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the curve showing the relationship between the angle which an average magnetic flux density and an easy magnetization axis make, and an external magnetic field. 本発明の第1の実施の形態を示し、平均磁束密度と磁化容易軸とのなす角度と、外部磁界との関係を表す曲線を拡大して示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and expanded and showed the curve showing the relationship between the angle which an average magnetic flux density and an easy magnetization axis make, and an external magnetic field. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素におけるB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve in an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、平準化処理を行った等価要素におけるB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve in the equivalent element which performed the leveling process. 等価要素におけるB−θ曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the B-theta curve in an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of the processing operation in an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置におけるB−H曲線を作成する際の具体的な処理動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of the specific process operation at the time of creating the BH curve in an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置におけるB−θ曲線を作成する際の具体的な処理動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of the specific process operation at the time of creating the B-theta curve in an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、解析対象領域に生じる電磁場を求める手法をまとめて示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed collectively the method of calculating | requiring the electromagnetic field which arises in an analysis object area | region. 本発明の第1の実施の形態を示し、磁界分布演算部により求められた磁束密度の磁化容易軸方向の値と、等価要素内の磁性体(鋼板)の中心からの磁化困難軸方向における距離との関係の一例を示した図である。1 shows the first embodiment of the present invention, the value in the easy axis direction of the magnetic flux density obtained by the magnetic field distribution calculation unit, and the distance in the hard axis direction from the center of the magnetic body (steel plate) in the equivalent element It is the figure which showed an example of the relationship. 本発明の第1の実施の形態を示し、磁界分布演算部により求められた磁界(磁界強度)の磁化容易軸方向の値と、等価要素内の磁性体(鋼板)の中心からの磁化困難軸方向における距離との関係の一例を示した図である。The 1st Embodiment of this invention is shown, the value of the magnetization easy axis direction of the magnetic field (magnetic field strength) calculated | required by the magnetic field distribution calculating part, and the magnetization difficult axis from the center of the magnetic body (steel plate) in an equivalent element It is the figure which showed an example of the relationship with the distance in a direction. 本発明の第1の実施の形態を示し、解析対象領域の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the analysis object area | region. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the equivalent element. 本発明の第2の実施の形態を示し、電磁場解析装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd Embodiment of this invention and demonstrates an example of the processing operation in an electromagnetic field analyzer. 本発明の第3の実施の形態を示し、磁気シールド装置の構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the magnetic shielding apparatus. 本発明の第3の実施の形態を示し、等価要素解析領域と等価要素の一例を示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and showed an example of an equivalent element analysis area | region and an equivalent element. 本発明の第3の実施の形態を示し、等価要素解析領域を分割して得られる分割領域の一例を示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and showed an example of the division area obtained by dividing | segmenting an equivalent element analysis area. 本発明の第3の実施の形態を示し、等価要素におけるB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve in an equivalent element. 本発明の第3の実施の形態を示し、等価要素におけるB−θ曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and showed an example of the B-theta curve in an equivalent element. 本発明の第3の実施の形態を示し、等価要素を拡大して示した図である。It is the figure which showed the 3rd Embodiment of this invention and expanded and showed the equivalent element. 本発明の第4の実施の形態を示し、等価要素解析領域と等価要素の一例を示した図である。It is the figure which showed the 4th Embodiment of this invention and showed an example of an equivalent element analysis area | region and an equivalent element. 本発明の第4の実施の形態を示し、平均磁束密度の方向と平均磁界の方向を特定する方法の一例を説明する図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of this invention and demonstrates an example of the method of specifying the direction of an average magnetic flux density and the direction of an average magnetic field. 本発明の第4の実施の形態を示し、等価要素におけるB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 4th Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve in an equivalent element. 本発明の第4の実施の形態を示し、等価要素における第1のB−θ曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 4th Embodiment of this invention and showed an example of the 1st B-theta curve in an equivalent element. 本発明の第4の実施の形態を示し、等価要素における第2のB−θ曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 4th Embodiment of this invention and showed an example of the 2nd B-theta curve in an equivalent element. 本発明の他の実施の形態を示し、電磁場解析装置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。It is the block diagram which showed other embodiment of this invention and showed an example of the structure of the computer system arrange | positioned at the electromagnetic field analyzer.

符号の説明Explanation of symbols

1 電磁場解析装置
2 操作部
3 表示部
4 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、221 磁性体(鋼板)
21 解析対象領域
30、200 等価要素解析領域
31、222、223 等価要素
90〜93、2201、2202、2701 B−H曲線
100〜103、2301 B−θ曲線
220 磁気シールド装置
2801 第1のB−θ曲線
2901 第2のB−θ曲線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic field analyzer 2 Operation part 3 Display part 4 Processing part 4a Average magnetic field calculating part 4b Magnetic characteristic curve preparation part 4c Magnetic field distribution calculating part 20, 221 Magnetic body (steel plate)
21 Analysis target region 30, 200 Equivalent element analysis region 31, 222, 223 Equivalent element 90-93, 2201, 2202, 2701 BH curve 100-103, 2301 B-θ curve 220 Magnetic shield device 2801 First B- θ curve 2901 Second B-θ curve

Claims (24)

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、
上記平均磁界演算手段は、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記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;
Electromagnetic field analysis means for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element using the average magnetic flux density and the average magnetic field,
The average magnetic field calculation means sets the value of the magnetic characteristic in the easy axis direction of the magnetic property at a predetermined position in the equivalent element to be constant, and in that state, calculates the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element. An electromagnetic field analysis device characterized by calculating.
上記平均磁界演算手段は、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し、
上記電磁場解析手段は、上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度及び上記平均磁界のなす角度とを用いて、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ことを特徴とする請求項1に記載の電磁場解析装置。
The average magnetic field calculation means calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, and calculates an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. And
The electromagnetic field analysis means analyzes an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element using the average magnetic flux density, the average magnetic field, and the angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1.
上記平均磁界演算手段は、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よりも広い等価要素解析領域における磁気特性を演算し、上記演算した磁気特性を用いて、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求め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 average magnetic field calculation means calculates a magnetic characteristic in an equivalent element analysis region wider than an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance, and uses the calculated magnetic characteristic to calculate an average in the equivalent element. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1, wherein a magnetic flux density and an average magnetic field are obtained. 上記平均磁界演算手段は、上記等価要素解析領域の大きさに基づいて、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項3に記載の電磁場解析装置。   Based on the size of the equivalent element analysis area, the average magnetic field calculation means makes the value of the magnetic characteristic in the easy axis direction of the magnetic property at a predetermined position in the equivalent element constant, and in that state, The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 3, wherein an average magnetic flux density and an average magnetic field in the element are obtained. 上記平均磁界演算手段は、上記等価要素解析領域内にある磁性体の数、上記等価要素解析領域内にある磁性体の磁化容易軸方向の長さ、及び上記等価要素解析領域内にある磁性体の端から上記等価要素解析領域の端までの距離のうち、少なくとも何れか1つに基づいて、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項3又は4に記載の電磁場解析装置。   The average magnetic field calculation means includes the number of magnetic bodies in the equivalent element analysis region, the length in the easy axis direction of the magnetic body in the equivalent element analysis region, and the magnetic body in the equivalent element analysis region. Based on at least one of the distances from the end of the equivalent element analysis region to the end of the equivalent element analysis region, the value of the magnetic property in the easy magnetization direction in a predetermined position in the equivalent element is made constant, 5. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 3, wherein an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element are obtained in that state. 上記電磁場解析手段は、上記磁性体を含む複数の物質が繰り返し存在している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1〜5の何れか1項に記載の電磁場解析装置。   The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic field analysis unit analyzes an electromagnetic field generated in a region where a plurality of substances including the magnetic substance are repeatedly present. 上記平均磁界演算手段は、上記等価要素内に位置する磁性体の磁化困難軸に平行な線上の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項6に記載の電磁場解析装置。   The average magnetic field calculation means makes the value of the easy magnetization direction of the magnetic property at a predetermined position on a line parallel to the hard magnetization axis of the magnetic body located in the equivalent element constant, and in that state, The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 6, wherein an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element are obtained. 上記平均磁界演算手段は、上記等価要素内に位置する磁性体の磁化困難軸と、その磁性体の磁化容易軸及び磁化困難軸に垂直な垂直軸とに平行な面上の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項6に記載の電磁場解析装置。   The average magnetic field calculation means is configured to provide a magnetic field at a predetermined position on a plane parallel to the hard axis of magnetization of the magnetic body located within the equivalent element and the easy axis of the magnetic body and the vertical axis perpendicular to the hard axis of magnetization. 7. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 6, wherein a value of the characteristic easy axis direction is made constant and an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element are obtained in that state. 上記複数の物質は、磁性体と非磁性体であり、
上記平均磁界演算手段は、上記磁性体の一部の領域と、その周囲の非磁性体と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1〜8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 calculating means calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a partial region of the magnetic material and a nonmagnetic material around the magnetic material. Item 9. The electromagnetic field analysis device according to any one of Items 1 to 8.
上記磁気特性は、磁束密度と、磁界とを含むことを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の電磁場解析装置。   The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1, wherein the magnetic characteristics include a magnetic flux density and a magnetic field. 上記平均磁界演算手段により演算された平均磁束密度と、平均磁界との関係を表すB−H曲線と、上記平均磁束密度と、上記平均磁束密度及び上記平均磁界のなす角度との関係を表すB−θ曲線とを作成する磁気特性曲線作成手段を有し、
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解析対象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10に記載の電磁場解析装置。
A 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 average magnetic flux density, and the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the average magnetic field. A magnetic characteristic curve creating means for creating a -θ curve;
The electromagnetic field analysis means analyzes an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element based on the BH curve and the B-θ curve created by the magnetic characteristic curve creation means. The electromagnetic field analysis apparatus according to claim 10.
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、
上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記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。
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;
Using the average magnetic flux density and the average magnetic field, an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element,
In the average magnetic field calculation step, the value of the easy magnetization direction of the magnetic characteristics at a predetermined position in the equivalent element is made constant, and in that state, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element are calculated. An electromagnetic field analysis method characterized by calculating.
上記平均磁界演算ステップは、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し、
上記電磁場解析ステップは、上記平均磁束密度と、平均磁界と、上記平均磁束密度及び上記平均磁界のなす角度とを用いて、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ことを特徴とする請求項12に記載の電磁場解析方法。
The average magnetic field calculation step calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, and calculates an angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. And
The electromagnetic field analysis step analyzes an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element by using the average magnetic flux density, the average magnetic field, and the angle formed by the average magnetic flux density and the average magnetic field. The electromagnetic field analysis method according to claim 12.
上記平均磁界演算ステップは、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よりも広い等価要素解析領域における磁気特性を演算し、上記演算した磁気特性を用いて、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項12又は13に記載の電磁場解析方法。   The average magnetic field calculation step calculates a magnetic characteristic in an equivalent element analysis region wider than an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance, and uses the calculated magnetic characteristic to calculate an average in the equivalent element. The electromagnetic field analysis method according to claim 12 or 13, wherein a magnetic flux density and an average magnetic field are obtained. 上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素解析領域の大きさに基づいて、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項14に記載の電磁場解析方法。   In the average magnetic field calculation step, based on the size of the equivalent element analysis region, the value of the magnetic characteristic in the easy axis direction of the magnetic characteristic at a predetermined position in the equivalent element is made constant, and the equivalent The electromagnetic field analysis method according to claim 14, wherein an average magnetic flux density in the element and an average magnetic field are obtained. 上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素解析領域内にある磁性体の数、上記等価要素解析領域内にある磁性体の磁化容易軸方向の長さ、及び上記等価要素解析領域内にある磁性体の端から上記等価要素解析領域の端までの距離のうち、少なくとも何れか1つに基づいて、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項14又は15に記載の電磁場解析方法。   The average magnetic field calculation step includes the number of magnetic bodies in the equivalent element analysis region, the length of the magnetic body in the equivalent element analysis region in the easy axis direction, and the magnetic body in the equivalent element analysis region. Based on at least one of the distances from the end of the equivalent element analysis region to the end of the equivalent element analysis region, the value of the magnetic property in the easy magnetization direction in a predetermined position in the equivalent element is made constant, The electromagnetic field analysis method according to claim 14 or 15, wherein an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element are obtained in that state. 上記電磁場解析ステップは、上記磁性体を含む複数の物質が繰り返し存在している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12〜16の何れか1項に記載の電磁場解析方法。   The electromagnetic field analysis method according to any one of claims 12 to 16, wherein the electromagnetic field analysis step analyzes an electromagnetic field generated in a region where a plurality of substances including the magnetic substance are repeatedly present. 上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素内に位置する磁性体の磁化困難軸に平行な線上の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項17に記載の電磁場解析方法。   In the average magnetic field calculation step, the value of the magnetic property in the easy axis direction of the magnetic property at a predetermined position on a line parallel to the hard axis of magnetization of the magnetic substance located in the equivalent element is made constant, and in that state, The electromagnetic field analysis method according to claim 17, wherein an average magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element are obtained. 上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素内に位置する磁性体の磁化困難軸と、その磁性体の磁化容易軸及び磁化困難軸に垂直な垂直軸とに平行な面上の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを求めることを特徴とする請求項17に記載の電磁場解析方法。   The step of calculating the average magnetic field includes the magnetic field at a predetermined position on a plane parallel to the hard axis of magnetization of the magnetic body located within the equivalent element and the easy axis of the magnetic body and the vertical axis perpendicular to the hard axis of magnetization. 18. The electromagnetic field analysis method according to claim 17, wherein the value of the characteristic easy axis direction is made constant, and the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element are obtained in that state. 上記複数の物質は、磁性体と非磁性体であり、
上記平均磁界演算ステップは、上記磁性体の一部の領域と、その周囲の非磁性体と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12〜19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 partial region of the magnetic material and a nonmagnetic material surrounding the region. Item 20. The electromagnetic field analysis method according to any one of Items 12 to 19.
上記磁気特性は、磁束密度と、磁界とを含むことを特徴とする請求項12〜20の何れか1項に記載の電磁場解析方法。   The electromagnetic field analysis method according to claim 12, wherein the magnetic characteristics include a magnetic flux density and a magnetic field. 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、平均磁界との関係を表すB−H曲線と、上記平均磁束密度と、上記平均磁束密度及び上記平均磁界のなす角度との関係を表すB−θ曲線とを作成する磁気特性曲線作成ステップを有し、
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解析対象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21に記載の電磁場解析方法。
A BH curve representing the relationship between the average magnetic flux density calculated in the average magnetic field calculating step and the average magnetic field, the average magnetic flux density, and the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the average magnetic field. A magnetic characteristic curve creating step for creating a -θ curve,
In the electromagnetic field analysis step, an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element is analyzed based on the BH curve and the B-θ curve created in the magnetic characteristic curve creation step. The electromagnetic field analysis method according to claim 21.
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、
上記平均磁界演算ステップは、上記等価要素内の所定の位置における磁気特性の磁化容易軸方向の値が一定になる状態にし、その状態で、上記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;
Using the average magnetic flux density and the average magnetic field, the computer executes an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the equivalent element,
In the average magnetic field calculation step, the value of the easy magnetization direction of the magnetic characteristics at a predetermined position in the equivalent element is made constant, and in that state, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element are calculated. A computer program characterized by computing.
上記請求項23に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コンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the computer program according to claim 23 is recorded.
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