ギャップ要素を用いた解析 ギャップ要素を用いた解析ギャップ要素とSUFCURを用いますと、閉じたバルク導体ループに電圧を加えることができます。例題を通じてギャップ要素の使い方を説明します。ギャップ要素は静磁場、定常磁場、過渡磁場解析に共通に使用できます。
注意：ギャップ面に接する体積要素は、要素の1面で接する必要があります。点あるいは線のみをギャップ面と共有する体積要素は取り扱えません。
磁気回路中に薄い空気ギャップがある場合、通常の有限要素で解析すると非常に薄い要素が必要となり、その結果ICCG法の収束が悪くなります。この場合、ギャップをギャップ要素で近似すると解析が容易になります。
Fig.1の様なモデルを考えます。モデルは1/4で対称条件を用います。コイルは、表面定義電流1(SDEFCOIL)を用いています。ギャップ面を面要素で定義します。ギャップ面は、空気領域に要素一層分はみ出した形で定義する必要があります。ギャップ面を表す要素に対し、固有の物性番号をつけておき、ファイルinput(input.1mm）定義します。面要素物性はTYPE=2、導電率0,比透磁率1とし、ギャップ厚さをm単位で入力します。体積要素はギャップが無いものとして定義します。体積要素の両側は別物性を定義しておきます。 メッシュは、pre_geom2D.neuと2D_to_3Dにより入力します。Fig.1における矢印分布はSDEFCOILにより与えられるソース電流分布です。
Fig.2に結果の磁束密度分布を示します。Fig.3に節点電磁力分布を示します。電磁力はギャップに向かい合う面に吸引力として現れます。List 1にファイルoutputにおける電磁力出力を示します。今の場合ｚ方向電磁力が意味を持ちます。節点電磁力を物性毎に合計した値が出力されます。Total値は誤差として現れる空気部分の節点力を含みます。今の場合、上側ヨークとコイルの合計と下側ヨークの電磁力が作用反作用で一致するはずですが、その違いは誤差と考えて下さい。
Fig.4に普通の要素を用いた場合と、ギャップ要素を使った場合のギャップ間の吸引力の比較を示します。普通の要素を使うときはギャップに1層の厚さのある6面体要素を入れます。ギャップ間隔が小さいときに良く一致していることが解ります。例えば0.1mmギャップの時、普通の要素を用いた場合ICCG法の繰り替えし数が274回に対し、ギャップ要素を用いると93回に減少し計算時間が少なくて済みます。
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*
Step No. 1 Time 1.000e+000 sec
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*** Sources *********************************************************
ID No.
Amplitude(Current) Voltage Flux
1
1.00000e+000 9.18172e+000 5.98899e+000
*** Power Sources ***************************************************
ID No.
Current Voltage
1
1.00000e+000 9.18172e+000
*** Force to nodes (N) and
torque(Nm) **********************************************
No.
Fx(N) Fy(N) Fz(N)
Mx(Nm) My(Nm) Mz(Nm)
MAT No. 1 -1.4649e+000
4.8527e+000 -4.2339e+002 -5.7877e+000
5.2652e+001 5.0360e-001 //上側ヨーク
MAT No. 4 9.1931e-001
3.0684e+000 4.2342e+002 5.2252e+000
-5.2691e+001 1.9368e-001 //下側ヨーク
MAT No. 2 -1.0194e+000
1.5350e+000 -1.5078e-001 -1.9104e-001
-1.0869e-001 1.0596e-001 //コイル
Total -1.7092e+000
9.4518e+000 -1.2461e-012 -7.6207e-001
-1.6326e-001 7.8708e-001
