246 – コイルと磁石間にはたらく電磁力の解析

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

電気機器の小型化に伴い、微小な相互作用であってもその影響が懸念されます。そのため、これらの部品に相互にはたらく磁場や電磁力を把握することが重要です。一方で、磁路が空気中に解放されている解析モデルでは、空間中の磁場分布を精度よく求めることが電磁力の計算精度に直結しており、広い領域で十分に細かく分割されたメッシュが必要になります。
このような場合、アダプティブメッシュ機能を使用すると、空間中の誤差分布からメッシュの再分割を行い高い解析精度が得られるメッシュを生成できます。また、電磁力計算の補正法を使用することで、実測では難しい部品間に働く電磁力を精度よく得ることが可能です。
この事例では、コイルと磁石間にはたらく電磁力を、電磁力計算の補正法とアダプティブメッシュ機能を用いて求めています。

コイルと磁石の間にはたらく吸引力

コイルと磁石の間に吸引力がはたらく方向に電流を流します。このとき、コイルと磁石の間にはたらく力は釣り合っています。コイルと磁石の間にはたらく吸引力を図1に示します。

磁石にはたらく力

図1に示した磁石に生じる電磁力の分布を確認すると、両磁力の面に大きな力がはたらいており、その力のオーダーは磁石全体にはたらいている力に対して4桁も異なります。磁石表面にはたらく力は節点力から求めています。
磁石全体にはたらく力は、このように分布する電磁力が打ち消しあった結果として得られるため、非常に高い精度で電磁力が計算されなければなりません。磁石にはたらく力を図2に示します。

空間に広がる磁力線

電磁力を与える磁束線は空間中に大きく広がっていますので、広域で正確な計算が求められます。空間に広がる磁力線を図3に示します。

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