 COIL（外部電流磁場ソース）のみでの回路計算
| | December 19, 2006 |
EMSolution r10.0では、COIL（外部電流磁場ソース）の空芯のインダクタンスが内部で計算され入力する必要がなくなりました（COIL（外部電流磁場ソース）のインダクタンス計算）。通常、磁性体や導体を含む有限要素メッシュと連成させ、回路計算が行えます。計算系が、空芯のCOILのみによりなる場合、メッシュ無しに回路計算を行いたい場合があると思いますが、EMSolutionではそれが可能です。その方法を例題を通して説明します。例題として、「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」で説明しました、2つの円形コイル（LOOP）からなる場合で、「（4）NETWORKを用いた解析」をベースに説明します。
通常のメッシュを使った方法としましては、上記モデル（input4,
pre_geom2D.neu）で磁性体（物性番号3）の比透磁率を1.0にすれば、空芯の解析ができます。元の磁性体領域は空気となりますが、トータルポテンシャル領域（POTENTIAL=0）である必要があります。また、インダクタンス計算機能を使用し（CALC_IND=1）、COIL定義において積分要素としてARC-を追加するとともに、NETWORKにおけるLとMの入力をなくします。COIL積分要素はNETWORKのREGION_FACTORと整合するものとしてください。すなわち、COIL整合要素をREGION_FACTOR倍すると、全体のCOILとなるようにします（input4_2）。これを実行しますと、outputに各回路要素の電流電圧値がTable1のように出力されます。L、Mを入力しますと、インダクタンス分が分離されて出力されますが、今の場合は、コイルシリーズが一つの回路要素と見なされ、加えあわされて出力されます（ID No.1、3）。
Table 1
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| * Step No.1 Time -2.5000000000e-003 sec * |
| ******************************************************************* |
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******** Network elements ************************************ |
| ID No. | Current | Voltage | Flux |
| 1 | 6.12303e-017 | -7.70332e+002 | 7.50697e-017 |
| 3 | 6.12303e-017 | 7.70332e+002 | |
| 11 | -1.18009e-017 | 7.58036e-007 | -7.38714e-026 |
| 13 | -1.18009e-017 | 0.00000e+000 |
| ******************************************************************* |
| * Step No.2 Time 0.0000000000e+000 sec * |
| ******************************************************************* |
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******** Network elements ************************************ |
| ID No. | Current | Voltage | Flux |
| 1 | 1.00000e+000 | 0.00000e+000 | 1.22602e+000 |
| 3 | 1.00000e+000 | 0.00000e+000 | |
| 11 | -1.92730e-001 | 0.00000e+000 | -1.20645e-009 |
| 13 | -1.92730e-001 | 0.00000e+000 |
磁性体が無くコイルが空芯ですと、メッシュ無しで解析が可能となり、メッシュ作成の手間はなくなります。このようにするためには、上のデータで、INPUT_MESH_FILE=-1とするだけで済みます（input4_3）。物性入力は残していますが、NO_MAT_IDS=0として除いてもかまいません。多くのデータは計算には使われませんが、残して下さい。その結果をTable2に示します。若干数値は違いますが、良く一致しています。この差は、主として有限要素法の誤差に起因すると考えられ、むしろ、メッシュ無しで解析したほうがインダクタンスは解析積分され、精度があります。
Table 2
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| * Step No.1 Time -2.5000000000e-003 sec * |
| ******************************************************************* |
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******** Network elements ************************************ |
| ID No. | Current | Voltage | Flux |
| 1 | 6.12303e-017 | -7.70977e+002 | 7.51325e-017 |
| 3 | 6.12303e-017 | 7.70977e+002 | |
| 11 | -1.18190e-017 | 2.84217e-014 | -6.16298e-033 |
| 13 | -1.18190e-017 | 0.00000e+000 |
| ******************************************************************* |
| * Step No.2 Time 0.0000000000e+000 sec * |
| ******************************************************************* |
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******** Network elements *********************************** |
| ID No. | Current | Voltage | Flux |
| 1 | 1.00000e+000 | 0.00000e+000 | 1.22705e+000 |
| 3 | 1.00000e+000 | 0.00000e+000 | | |
| 11 | -1.93026e-001 | 0.00000e+000 | -5.55112e-017 |
| 13 | -1.93026e-001 | 0.00000e+000 | | |
この計算では、メッシュデータは読み込まれませんが、出力ファイルとしてMESHを指定しますと、post_geomにコイル形状のみが出力されます。
上の例では、NETWORKを用いましたが、CIRCUITでも同様に入力し、計算できます。COILの電磁力計算もメッシュと独立に行えます（COILのインダクタンスおよび電磁力計算）。
使用データ：
input4, pre_geom2D.neu, input4_2, input4_3