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EMSolution に関して多く寄せられますご質問に順次お答えいたします。プログラム開発者にとっては、皆様から寄せられるご質問は貴重なものです。今後ともご遠慮なくご 質問をお寄せください。なお、プログラムのバッグや不具合に対するご質問に関しましては、 Known Bugs をご参照ください。 Q1. 変 形ポテンシャル領域で外部磁場電流ソース を使用すると、 ICCG法の収束が悪くなることがあります。ど うしてでしょうか？どうすれば改善されるでしょうか。 A1. ソースがトータルと変形ポテンシャルの境界の近くにきますと、境界条件として与えるソース項の積分誤差が悪くなり、収束しなくなります。対策としては、コ イル近傍のメッシュを細かくすること、ガウス積分の次数を上げること、トータルポテンシャル領域として ELMCURあるいはで与えることが考えられます。詳しくは、 「 変形ポテンシャル領域に配置する外部磁場電流ソースの ICCG法収束性に対する影響 」をご覧ください。
A2. 電磁力が平衡している近くの電磁力を精度良く求めることはかなり困難です。対称性がある場合は、メッシュをできるだけ対称なものにしてください。また、誤 差は平衡位置にあまり寄りませんので、平衡位置の値を差し引くことが考えられます。一例を「 電磁力解析の問題点」 に示しますので、ご参考ください。
A3.
ダイナミックに取りに行くメモリの番地の最
大値から最小値を取っております。メモリを連続的に取りに行く場合はこれで使用されたメモリ量が示されます。メモリのアロケーションはシステムに任せてお
りますので、実際には連続的に取られないことがあるようです。このため、出力される値はシステムによって異なり、また意味のないものになる場合がありま
す。ちなみに弊社使用の Sun sparc Solaris
Solaris 2.5.1 1CPU
ではかなりな精度があります。残念ですが、参考値程度と考えて下さい。
A4. 曲線のつなぎ目で電流連続が満たされなくな り、 ICCG法の収束が悪くなります。できれば、 ARCデータで結んでいただきたいのですが、断面積が小さい場合は、線電流で模擬するこ とができます。 r7.5バージョンより、 GCEおよび ARCの線電流版 (FGCE,FARC）を用意いたします。 r7.4バージョン以前でも断面積を非常に小さくしますと線電流となり、電流不連続は小さ くなります。 GCE（直方体電流要素）使 用上の留意点 をご参考下さい。
A5.EMSolution の二次元解析 (z並進、軸対称 )では、入力は二次元メッシュとしますが、内部でｚ ( q)方向に一層拡張し、たとえば四角要素は 6面体要素に変換し、三次元解析として計算します。そのｚ ( q)方向の拡張幅が入力の DELTA_Z(DELTA_THETA)となります。 post_geomを見ていただければどのような三次元データに焼き直されているかがわかります。三 次元メッシュへの変換においては、二次元メッシュの面要素の向きは自動的に全て正向きに変換されます。 DELTA_Zを大きくした場合、非常に細長い要素が生成されますが、問題はありません。軸対称 の場合、要素はセクター型要素でなく台形型の要素に角度方向に拡張しますので、あまり DELTA_THETAが大きいと良くありません。 1度程度にして下さい。 z=0および z=DELTA_Z ( q=0および q=DELTA_THETA)の面は Bn=0の境界条件を自動的に課します。このため、磁場がｚ ( q)方向にを向いているような場合には適用できません。その場合は三次元メッシュで始 めて下さい。また、二次要素は適用できません。 軸対称計算でｚ軸に接する要素は必ず四角形として下 さい。三角形が１点で接する要素は三次元に変換できません。（ピラミッド型の要素は EMSolutionでは用意していません。） 体積要素の面番号は底面 (z=0,q=0)が 1，その反対が 2とされます。このため、 ELMCURで電流ソースを入力する場合は、必ず、流入面が 1で流出面が 2か、その逆となります。二次元メッシュの面要素はそのまま、面流入電流ソース (SUFCUR)の定義面として使えます。 出力は全て三次元に焼き直した結果で出されます。す なわち、出力される磁束量、発熱量、電磁力等は全て、 DELTA_Z(DELTA_THETA)の間の積分量です。ｚ並進対称の場合はこれらの量は DELTA_Zに比例するはずです。軸対称の場合は、 DELTA_THETAには比例しません。電源の所で、 REGION_FACTORの入力がありますが、例えば軸対称で 1度の計算をしており、 CIRCUITの入出力を 360度分としたいときは REGION_FACROR=360.として下さい。 二次元計算の場合は、 magneticファイルに節点量の第５成分として、磁束量を出力しています。この磁束量もまた、 DELTA_Z(DELTA_THETA)の間の積分量 です。磁場は等磁束面に沿って流れます。 z 並進解析の場合、境界条件を充分に考えて下さい。例えば、トータルとしてｚ方向に電流が流れる場合、外境界条件を Ht=0で計算するとおかしなことになります。 Htの外周積分が z方向電流成分の積分に等しくなるはずだからです。 二次元を三次元に変換して計算すると効率が悪くなる とお考えかもしれません。確かに、要素積分等は三次元積分をしますので、要素行列等を作るときに時間がかかります。また、節点データもほぼ倍になる等、計 算容量も大きくなります。また軸対称の場合は、 DELTA_THETAにより、結果が異なってきます。しかし、未知数量は二次元計算と全く同じになり、 行列を解く段階では、二次元計算と同じになります。 A法辺要素法においては、二次元計算の節点量 A z, Aq) と、三次元計算の z（ q）方向の辺量が全く等価になります。プログラムの一貫性から、完全 2次元化は見送っております。 Q6. 一様磁場入力には、 A_FORMのオプションがあります が、よくわかりません。 A6. 一般的に、外部電流磁場ソースの磁場は、計 算の境界条件と整合している必要があります。例えば、 Bn=0(At=0）面が指定されていますと、その面でやはりソース磁場の Atもゼロになっている必要があります。また、周期境界条件の場合には、ソース磁場も 同じ周期性を持っている必要があります。 一様磁場を磁気ベクトルポテンシャルを表現する式と して、入力に示していますような 3種の形が考えられ、オプションで選択できるようにしています。 A_FORM=0の形では磁気ベクトルポテンシャルは磁場に直交する成分のみを持ちます。従って、 例えば z軸方向の磁場に対して、 Bn=0面がｚ軸を含む面の時使用できます。 z=aおよび z=bの二面で Bn=0の場合（二次元 z並進対称計算もこの場合に入ります。）には、この形は使えません。 A_FORM=1,2を使いますと、 Azのみで磁気ベクトルポテンシャルが表せます。 Bxのある時は A_FORM=1、 Byのある時は A_FORM=2を使用します。両方ある時はこれらの重ね合わせを使います。
A7. 実はその通りなのですが、解析領域の周りに 数周気分のコイルを配置すれば大丈夫のようです。あるいは、 ARCや GCEを解析領域に含め（もちろんこれらは変形ポテンシャル領域の中に有る必要がありま す。）、その周りの領域をトータルポテンシャル領域とすることで、解析領域内だけの定義で充分となります。詳しくは、 ”並進周期性のある場合の外部磁場電流ソースの問題点 ” をご覧下さい。
A8. 節点力を求める場合は、節点がトータルポテ ンシャル領域内にある必要があり、周りの空間が少なくとも一層トータルポテンシャル領域になっている必要があります。一方、外部電流磁場ソース (COIL)を使用する場合は、それを含む領域を変形ポテンシャル領域に指定する必要が生じま す。磁性体や導体の周りに薄いトータルポテンシャル領域を前もって定義するのは、手間がかかります。そこで、このオプションをたてることにより、自動的 に、トータルポテンシャル領域の外側一層の要素を、 EMSolution内部で自動的に、トータルポテンシャル領域に変更することができるようにしまし た。このことにより、メッシュ作成時に、上の薄い層を定義する必要はありません。 注意していただきたいことは、一層トータルポテン シャル領域が磁性体や導体の外側に一層拡張されますので、 COILがその中に入ってしまいますと、計算がおかしくなります。このため、 COILが磁性体や導体の直近にある場合には、注意して下さい。このような場合、必ず、 COILと磁性体、導体の間に空気層が少なくとも一層あるようにメッシュを作成して下さ い。それが困難な場合は、 ELMCURや S_DEF_COILを使用されることをお薦めします。 EXTEND_TOTAL が必要な場合は、上の節点力を求める場合と、薄板非磁性を変形ポテンシャル領域に定義した場合です。また、空気領域に磁気スカラーポテンシャルを用いた場 合、透磁率の大きく異なる面を、ポテンシャル境界とすると結果がおかしくなることが報告されています。弊社でも確認済みです。従いまして、この場合で磁性 体の周りを変形ポテンシャル領域とした場合も、 EXTEND_TOTAL=1とする事が必要です。 Q9. 導体中にたくさんの 絶縁ギャップがあ り、絶縁面要素を入れて計算したところうまく作動しませんでした。絶縁要素が体積要素一層しか挟んでいませんでしたので、二層入れますとうまく計算できま した。何故でしょうか。また、一層だけでは駄目なのでしょうか。 A9. お尋ねの通りとなります。まず、一つの体積 要素は、 1面以上の絶縁要素（ギャップ要素も同様です。）に接しないようにモデルを作成して 下さい。現状、 4面体要素等の節点あるいは辺のみが絶縁要素と共有する ような場合も扱えませんが、これも合わせて、今後改良したいと考えます。ただ、一層の体積要素を絶縁要素で挟むようなモデルでは、渦電流等の分布が正しく 近似されるとは思われません。少なくと２層、あるいはそれ以上の総数が必須だと思われます。
A10. r6.7以降入力方法を変更したため、出なくなりまし た。 Tutorial を変更修正しましたので、参考下さい。表面インピーダンス法での発熱は 1周期平均として出します。このため、 Inputで、 10.入出力ファイル AVERAGE=1として下さい。このとき、磁場分布ファイル等の各フェーズで求められる量は出力さ れません。必要な場合は、 AVERAGE=0でリスタート下さい。
A11. ギャップ要素と組み合わせれば、どの位置でも定義できます。また、回転周期対称の時も、その端面に定義することができます。 計算例 をご参照下さい。
A11. 磁性体内からの Maxwell応力を考慮 したためです。磁性体内の Maxwell応力については諸説有り、確定しておりません。磁性 体内からの応力を無視した方が、直感的に合う場合もあります。 磁性体に働く表面力について をご参考下さい。
A12. 非常に密接な関係があります。トータルの力 やトルクを求める場合は、基本的に変わらないといえます。 節点力法とMaxwell の応力法の関係 をご覧下さい。
A13. EMSolutionでは、二次元解析も Q5 に述べましたように、一層の三次元メッシュに解析を行います。二次元メッシュを入 力として計算を行われる場合は、上下面の境界条件 (Bn=0）は自動的に課されます。直接一層の三次メッシュより計算を始められる場合は、上 下面の境界条件を入力する必要があります。また、多くの場合、ｚ (長さ）方向の電流の総和はゼロのなりますが、その条件は面流入電流ソース (SUFCUR）を用いて課すことができます。詳しくは、 二次元近似による解 析 をご覧下さい。 Q14. inputの中で、外部電流ソース COILと面流入電流ソース SURFCURには、 TIME_IDにより起磁力電流の時間 変化が入れられるようになっており、一方、電源に接続しても起磁力を与えることができます。この、二つの関係がよく解りません。 A14. COIL、 SUFCURの TIME_IDはできるなら使わないで下さい。できれば、このオプションを無くしたいのですが、 経緯上残しています。 TIME_IDと電源入力を重ねて入れますと、二重に印可する事になります。 COIL、 SUFCURの TIME_IDで印可は可能ですが、紛らわしいので使用しない方が良いと思われます。今後、デー タを作成される場合は、 MAGNET以外、必ず、電源に結線して使うように御願いいたします。従って、必ず、 COIL、 SUFCURの TIME_IDはゼロとして下さい。
A1 ５. 可能です。ELMCUR あるいはSDEFCOIL で所定の電流分布を与えた静磁場解析結果を初期条件として、 SUFCURを用いた過渡解析を行い、それ以降の電流分布の変化を調べることができます。詳し くは、 メモ をご覧下さい。
A16. 対称性のない場合でも、回転スライド運動の 計算ができます。基本的には、 360度周期対称と考えて下さい。その場合、メッシュモデルは、対称性を考慮する必要は ありません。ファイル input入力、１４．周期境界条件で、 CYCLIC=2,SYMMETRY=0, ANGLE=360. として計算して下さい。
A1 ７.
回転周期条件等の対称性があり、中心軸を持つ様な場合にその軸上のベクトルポテンシャルをゼロにおくことができます。このような場合、遠方境界を Bn=0すなわち遠方境界上のベクトルポテンシャルをゼロとしますと、結果は自動的に軸上
のポテンシャルもゼロになるはずですが、誤差の影響で若干ずれる場合があります。このようなとき、磁気面を書きますと対称性がないように見えます（磁気面
の書けるのは二次元解析に限ります）。中心軸回りの磁束の変化は一般的に小さく、少しの誤差で多きくずれます。このオプションで軸上のポテンシャルを強制
的にゼロとしますと、きれいに対称性を見ることができます。
A18. 従来の Windows版はバッジ実行ができません。バッチ実行が出きるモジュールを作成しましたのでご 利用下さい。 --> 新機能
A19.OPTION=1
で電流密度を入力した場合、プログラム内部で、電流流入面の面積を掛けて通過電流量に変換します。このときの計算された面積と想定された面積が異なってき
たため、電流量が異なってきたと考えられます。プログラム内では面積を 3角形あるいは 4辺形として計算します。
A20. Wordpadでは見ることができませんが、 Notepadで見ることができます。また、 DOS窓で＞ type ファイル名 で見ることもできます。 Batchバージョンでは、モニターがでませんので、収束状況等は、 output、 checkファイルを見てご確認下さい。
A21.
EMSolutionでは、２次元解析として、磁場が
ｘｙ面にあるｚ方向に変化のない場合と、磁場がｒｚ面内にある回転方向に一様な軸対称の場合に対して二次元解析が出来るようにしています。プログラム内で
は一層の三次元要素に拡張して解析を行っています。
A22. リンクをダウンロードし、 wordpadで見るか、ブラウザ上で表示ー＞ソースを表示としてみて下さい。
A23. 扁平な４面体一次要素を使用しますと、メッ シュ分割により、渦電流の分布が正常に計算されない場合があります。二次要素（辺一次節点二次）を使用するか、メッシュを工夫する事が考えられます。 --> 扁平４面体要素の問題点とその解決法
A24. EMSolutionでは、現状かなりやっかいな問題で す。いくつかやり方は考えられますので、以下に示します。 1. ELMCUR（内部電流ソース）の使用 コイルを６面体あるいは３角柱で繋がったメッシュを作成します。恐らく、電流方向に断面寸法が異
なってきますので、電流密度でなく、要素断面を通過する
電流で定義する必要があります。また、コイル断面内の要素もそれぞれ寸法が異なりますので、それぞれ別物性で定義する必要が
2. SDEFCOIL(表面定義電流ソース）の使用 コイルをいくつかの四辺形断面を持つ SDEFCOILで定義します。このとき、表面を定義する要素はそれぞれ SDEFCOILに対して多重に定義する必要があります。断面が平行四辺 形からずれますと電流分布の偏りが出てきます。大体、辺の長さに反比例して電流が偏ると思って下さい。これですと、要素は何でも構いません。少し内部で偏 りができても、 ATは同じですので、許容されるかと思います。 3. COIL(外部電流磁場ソース）の使用 (F)GCEや (F)ARC等の COILを使用することが考えられます。ただ、スライド運動を用いる場合は使用できません。この場合、コイ ルのある領域を変形ポテンシャル領域にする必要があり、また、磁性体等のあるトータルポテンシャル領域からコイルを要素１層分以上離す必要があります。 メッシュと関係なく入力できます。ただ、収束計算の収束が悪くなる可能性があり、ご注意願います ( Q1 , Q4 )。
A25. 周期境界面を横切る様なギャップ面は定義で きません。周期境界面にもギャップ面があり、それに交わるギャップ面は許されます。
A26.
外部電流磁場ソース(COIL)を用いて計算するときには、ソース磁場自体は変形ポテンシャル領域では解析されません。ソース
の磁気エネルギーは変形ポテンシャル領域では含まれず、インダクタンスもその分だけ差し引かれたものとして計算されます。定電流源で磁場や渦電流を解析す
るときには、ソースのインダクタンスは関係ありませんので、これで充分なのですが、ソースが定電圧源に接続され、電流自体が未知数になる場合には、回路計
算が連立され、インダクタンスが関係します。このために、外部インダクタンスとして、空芯のソースインダクタンスを入力するものとしていますが、その取り
扱いは若干複雑で、お困りのお客様がおられるかと思います。==> 詳しくは、「外部電流磁場ソース(COIL)におけるインダクタンスの取り扱い
」をご覧ください。 Q27. 滑りのある場合の交流定常解析について教えてください。回転子が逆回転している ようなような場合を取り扱えますか。 A27. 滑りのあるAC定常解析は、実際は回転している回転子を固定し、回転子が固定子側から受ける磁場の周波
数が固定子側の周波数のs（滑り係数）倍になるとして計算します。固定子、回転子はともに一般的には回転方向に一
様でなく、磁場は回転方向に高調波成分を含みますが、これを無視し、基本波成分のみと考える近似をします。この様な近似をしますと、例えば回転子が固定子
磁場に同期している場合(s=0)には、回転子は静磁場中にあるように見えます。また、s=0.5の場合は、回転子は固
定子周波数の半分の周波数の磁場を感じることになります。滑りを１より大きいｓ=2.0としますと、回転子は固定子磁場と逆方向に動くことになり、倍の周波数を感じることにな
ります。r9.2より、１より大きな滑り係数を入力できるようになりました。==>
詳しくは、「滑りのある場合の回転機AC定常解析
」をご覧ください。
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