概要

EMSolution r10.0以降、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るようになり、別途手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"）。通常は磁性体や導体を含む有限要素メッシュと連成させて回路計算を行いますが、EMSolutionでは、系が空芯のCOILのみで、メッシュの入力を必要としない回路計算を行うことも可能です。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"で説明しました例題の「（4）NETWORKを用いた解析」をベースに説明します。

解説

通常のメッシュを使った方法としましては、モデルの磁性体（物性番号3、サンプルデータ参照）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の入力を削除します。COIL積分要素はNETWORKのREGION_FACTORと整合するものを指定してください。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、この例ではコイルシリーズが一つの回路要素と見なされ、足し合わされて出力されます（ID No.1、3）。

Table 1

************************************************************************** * Step No. 1 Time -2.5000000000e-03 sec * ************************************************************************** *** Network elements *************************************************** ID No. Current Voltage Flux 1 6.12323e-17 -7.71052e+02 7.51424e-17 3 6.12323e-17 7.71052e+02 11 -1.18175e-17 7.88119e-07 -7.68056e-26 13 -1.18175e-17 0.00000e+00 ************************************************************************** * Step No. 2 Time 0.0000000000e+00 sec * ************************************************************************** *** Network elements *************************************************** ID No. Current Voltage Flux 1 1.00000e+00 0.00000e+00 1.22717e+00 3 1.00000e+00 0.00000e+00 11 -1.92994e-01 0.00000e+00 -1.25433e-09 13 -1.92994e-01 0.00000e+00

磁性体が無くコイルが空芯の場合はメッシュなしで解析することができ、メッシュ作成の手間がなくなります。このような解析を実施する場合は、INPUT_MESH_FILE=0，MESHLESS=1とします（input4_3）。物性データの入力部分を残していますが、NO_MAT_IDS=0として除いてもかまいません。

結果をTable2に示します。若干数値が違いますが、おおよそ一致しています。この差は主に有限要素法の誤差に起因しています。メッシュなしの解析はインダクタンスが解析積分されることから、より高精度です。

Table 2

************************************************************************** * Step No. 1 Time -2.5000000000e-03 sec * ************************************************************************** *** Network elements *************************************************** ID No. Current Voltage Flux 1 6.12323e-17 -7.70977e+02 7.51350e-17 3 6.12323e-17 7.70977e+02 11 -1.18194e-17 0.00000e+00 0.00000e+00 13 -1.18194e-17 0.00000e+00 ************************************************************************** * Step No. 2 Time 0.0000000000e+00 sec * ************************************************************************** *** Network elements *************************************************** ID No. Current Voltage Flux 1 1.00000e+00 -0.00000e+00 1.22705e+00 3 1.00000e+00 0.00000e+00 11 -1.93026e-01 0.00000e+00 0.00000e+00 13 -1.93026e-01 0.00000e+00

この計算ではメッシュデータが読み込まれませんが、出力ファイルとしてMESH=1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"をご覧ください。