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JP4493389B2 - Electromagnetic field analysis device, electromagnetic field analysis method, computer program, and computer-readable recording medium - Google Patents
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JP4493389B2 - Electromagnetic field analysis device, electromagnetic field analysis method, computer program, and computer-readable recording medium - Google Patents

Electromagnetic field analysis device, electromagnetic field analysis method, computer program, and computer-readable recording medium Download PDF

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JP4493389B2 JP2004122077A JP2004122077A JP4493389B2 JP 4493389 B2 JP4493389 B2 JP 4493389B2 JP 2004122077 A JP2004122077 A JP 2004122077A JP 2004122077 A JP2004122077 A JP 2004122077A JP 4493389 B2 JP4493389 B2 JP 4493389B2
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Description

本発明は、電磁場解析装置、電磁場解析方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、磁性体を含む複数の物質が存在している領域に発生する電磁場を解析するために用いて好適なものである。   The present invention relates to an electromagnetic field analysis device, an electromagnetic field analysis method, a computer program, and a computer-readable recording medium, and in particular, used for analyzing an electromagnetic field generated in a region where a plurality of substances including a magnetic material exist. Is preferred.

一般に、電気機器を使用すると周囲に磁界が発生する。そこで、磁気シールド装置を用いて、上記電気機器から発生する磁界が周囲に漏れないようにすることが行われている。   Generally, when an electric device is used, a magnetic field is generated around it. Therefore, a magnetic shield device is used to prevent the magnetic field generated from the electrical equipment from leaking to the surroundings.

そして、近年の技術の発達により、大電流を使用する大型の電気機器を使用する施設が増えてきている。このような大型の電気機器に対しては、大型の磁気シールド装置を使用する必要がある。
また、磁気シールド装置の近くに大電流が流れていたり、残留磁場のある磁性体があったりする場合には、そこから磁場が発生する。このような磁場は、磁気シールド装置内で精密装置の精密な測定を行おうとする場合の妨げとなる。また、外部磁場が進入しないように磁気シールド装置を構成する必要もある。
And with the development of technology in recent years, facilities using large electric devices that use large currents are increasing. For such a large electric device, it is necessary to use a large magnetic shield device.
In addition, when a large current flows near the magnetic shield device or there is a magnetic material having a residual magnetic field, a magnetic field is generated therefrom. Such a magnetic field is a hindrance when trying to perform a precise measurement of a precision device within a magnetic shield device. It is also necessary to configure the magnetic shield device so that an external magnetic field does not enter.

例えば、1辺の長さが2[m]、厚さが1[mm]の方向性電磁鋼板を、200枚用意し、これら200枚の方向性電磁鋼板を、間隔を隔てて簾状に並べ、全体として2[m]角の大きさになるように構成された大型の磁気シールド装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   For example, 200 directional electrical steel sheets having a side length of 2 [m] and a thickness of 1 [mm] are prepared, and these 200 directional electrical steel sheets are arranged in a bowl shape at intervals. A large-sized magnetic shield device configured to have a size of 2 [m] square as a whole has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

ところで、このような大型の磁気シールド装置の有用性を検証するために、上記大型の磁気シールド装置に生じる電磁場を数値解析するのが望ましい。このような場合、従来は、有限要素法を用いるようにするのが一般的であった。この有限要素法では、解析しようとする領域を比較的単純な形状の多数の領域(セル)に分割して、電磁場を解析する。   By the way, in order to verify the usefulness of such a large magnetic shield device, it is desirable to numerically analyze the electromagnetic field generated in the large magnetic shield device. In such a case, conventionally, the finite element method is generally used. In this finite element method, an electromagnetic field is analyzed by dividing a region to be analyzed into a number of regions (cells) having a relatively simple shape.

上述したように、磁気シールド装置は、磁気異方性を有する鋼板を用いて構成されるので、上記有限要素法を用いて電磁場を解析する場合、上記解析しようとする領域を非常に細かくする必要がある。具体的に説明すると、上記解析しようとする領域を、0.2[mm]角程度の大きさを有する多数のセルに分割する必要がある。   As described above, since the magnetic shield device is configured using a steel plate having magnetic anisotropy, when analyzing the electromagnetic field using the finite element method, it is necessary to make the region to be analyzed very fine. There is. More specifically, it is necessary to divide the region to be analyzed into a large number of cells having a size of about 0.2 [mm] square.

特開2002−164686号公報JP 2002-164686 A

しかしながら、上述した例のような大型の磁気シールド装置に生じる電磁場を、上記従来の有限要素法により解析しようとすると、一辺が2[m]の立方体の領域を0.2[mm]角の領域(セル)に分割しなければならない。したがって、解析する領域の数が1兆個程度になる。
ところが、現在のパーソナルコンピュータにおける主記憶装置の容量は、最大でも4[GB]程度である。したがって、解析することができる領域(セル)の数は、最大でも百万個程度である。
However, when an electromagnetic field generated in a large-sized magnetic shield device as in the above-described example is analyzed by the conventional finite element method, a cubic region having a side of 2 [m] is converted into a region of 0.2 [mm] square. Must be divided into (cells). Therefore, the number of areas to be analyzed is about 1 trillion.
However, the capacity of the main storage device in the current personal computer is about 4 [GB] at the maximum. Accordingly, the maximum number of regions (cells) that can be analyzed is about one million.

このように、大規模の磁気シールド装置における電磁場を、上記従来の有限要素法を用いて解析しようとすると、解析に必要なデータ量が、パーソナルコンピュータの記憶容量を遥かに超えてしまう。このため、上述した磁気シールド装置のような大規模の設備に生じる電磁場を解析することが極めて困難であるという問題点があった。   As described above, when an electromagnetic field in a large-scale magnetic shield device is analyzed using the conventional finite element method, the amount of data necessary for the analysis far exceeds the storage capacity of the personal computer. For this reason, there is a problem that it is extremely difficult to analyze an electromagnetic field generated in a large-scale facility such as the above-described magnetic shield device.

本発明は、上述の問題点にかんがみてなされたものであり、大規模の設備に生じる電磁場を容易に且つ確実に解析することができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to easily and reliably analyze an electromagnetic field generated in a large-scale facility.

本発明の電磁場解析装置は、解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析装置であって、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する等価要素演算手段と、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する中間要素演算手段と、上記中間要素演算手段により演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と、該平均磁界との関係を表す該等価要素内におけるB−H曲線を作成する等価要素演算手段と、上記等価要素内におけるB−H曲線を用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と該平均磁界との関係を表す該中間要素内におけるB−H曲線と、該平均磁束密度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度との関係を表す第1のB−θ曲線と、該平均磁束密度と、基準線OQと上記平均磁界とのなす角度との関係を表す第2のB−θ曲線とを作成する中間要素演算手段と、上記中間要素演算手段により演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界と、基準線OPと上記磁性体の磁化困難軸とのなす角度と、基準線OPと該平均磁束密度とのなす角度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度と、基準線OQと該平均磁界とのなす角度と、上記中間要素内におけるB−H曲線と、上記第1のB−θ曲線と、上記第2のB−θ曲線とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有するようにし、上記基準線OPは、上記平均磁束密度の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであり、上記基準線OQは、上記平均磁界の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであることを特徴とする。
The electromagnetic field analysis device of the present invention is an electromagnetic field analysis device that analyzes an electromagnetic field generated in an analysis target region, and from a magnetic flux density and a magnetic field at each position inside an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, Using the equivalent element calculation means for calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element, the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element, the equivalent element has the same shape and size. There is a magnetic characteristic , that is, an element in which an average magnetic flux density and an average magnetic field are considered to be the same , but an intermediate for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an intermediate element including a plurality of elements equivalent to the equivalent element. Using an element calculation means, an average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation means, and an average magnetic field, it is generated in an analysis target area wider than the intermediate element. And having a electromagnetic field analysis means for analyzing the electromagnetic field.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density in the equivalent element and the average magnetic flux density are calculated from the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance. and calculates the magnetic field, and the average magnetic flux density, equivalent elements computing means for creating a B-H curve of the equivalent elements in which represents the relationship between the average magnetic field, the B-H curve in the above equivalent elements used In the intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the equivalent element, the shape and size being the same as those of the equivalent element, and the magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field can be regarded as the same. BH curve in the intermediate element representing the relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field, the average magnetic flux density, the reference line OP, and the reference line The angle formed with OQ A first B-theta curve representing the relationship, and the intermediate element calculating means for creating the said mean magnetic flux density, and a second B-theta curve representing the relationship between the angle between the reference line OQ and the average magnetic field The average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculating means, the average magnetic field, the angle formed by the reference line OP and the hard axis of magnetization of the magnetic material, and the reference line OP and the average magnetic flux density An angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, an angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field, a BH curve in the intermediate element, and the first B-θ curve. And an electromagnetic field analyzing means for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target region wider than the intermediate element using the second B-θ curve, and the reference line OP is a magnetization of the average magnetic flux density. Determined from the value in the easy axis direction and the value in the hard axis direction The reference line OQ is a vector determined from the value of the average magnetic field in the easy axis direction and the value in the hard axis direction.

本発明の電磁場解析方法は、解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析方法であって、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する等価要素演算ステップと、上記等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界から、平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する中間要素演算ステップと、上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と、該平均磁界との関係を表す該等価要素内におけるB−H曲線を作成する等価要素演算ステップと、上記等価要素内におけるB−H曲線を用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と該平均磁界との関係を表す該中間要素内におけるB−H曲線と、該平均磁束密度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度との関係を表す第1のB−θ曲線と、該平均磁束密度と、基準線OQと上記平均磁界とのなす角度との関係を表す第2のB−θ曲線とを作成する中間要素演算ステップと、上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界と、基準線OPと上記磁性体の磁化困難軸とのなす角度と、基準線OPと該平均磁束密度とのなす角度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度と、基準線OQと該平均磁界とのなす角度と、上記中間要素内におけるB−H曲線と、上記第1のB−θ曲線と、上記第2のB−θ曲線とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有するようにし、上記基準線OPは、上記平均磁束密度の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであり、上記基準線OQは、上記平均磁界の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであることを特徴とする。
The electromagnetic field analysis method of the present invention is an electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field generated in a region to be analyzed, from a magnetic flux density and a magnetic field at each position inside an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance, The equivalent element calculation step for calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element, and the equivalent magnetic flux density and the average magnetic field from the magnetic flux density and the magnetic field at each position inside the equivalent element. The average magnetic flux density in an intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the equivalent element, where the element, shape and size are the same and the magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field can be regarded as the same. An intermediate element calculation step for calculating the average magnetic field, an average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation step, and an average magnetic field And having a electromagnetic field analysis step of analyzing the electromagnetic field generated in the broad analysis target area than the intermediate element.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density in the equivalent element and the average magnetic flux density are calculated from the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance. and calculates the magnetic field, and the average magnetic flux density, equivalent elements calculation step of creating a B-H curve of the equivalent elements in representing the relation between the average magnetic field, the B-H curve in the above equivalent elements used In the intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the equivalent element, the shape and size being the same as those of the equivalent element, and the magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field can be regarded as the same. BH curve in the intermediate element representing the relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field, the average magnetic flux density, the reference line OP, and the reference line Angle with OQ A first B-theta curve representing the relationship between the intermediate element calculation to create the said mean magnetic flux density, and a second B-theta curve representing the relationship between the angle between the reference line OQ and the average magnetic field Step, an average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculating step, an average magnetic field, an angle formed by the reference line OP and the hard axis of magnetization of the magnetic material, the reference line OP and the average magnetic flux density , The angle formed between the reference line OP and the reference line OQ, the angle formed between the reference line OQ and the average magnetic field, the BH curve in the intermediate element, and the first B-θ. An electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element using a curve and the second B-θ curve, and the reference line OP is the average magnetic flux density Value of the easy axis of magnetization and the direction of hard axis The reference line OQ is a vector determined from the value of the average magnetic field in the easy axis direction and the value in the hard axis direction.

本発明のコンピュータプログラムは、解析対象領域に生じる電磁場を解析するステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する等価要素演算ステップと、上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する中間要素演算ステップと、上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と、該平均磁界との関係を表す該等価要素内におけるB−H曲線を作成する等価要素演算ステップと、上記等価要素内におけるB−H曲線を用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と該平均磁界との関係を表す該中間要素内におけるB−H曲線と、該平均磁束密度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度との関係を表す第1のB−θ曲線と、該平均磁束密度と、基準線OQと上記平均磁界とのなす角度との関係を表す第2のB−θ曲線とを作成する中間要素演算ステップと、上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界と、基準線OPと上記磁性体の磁化困難軸とのなす角度と、基準線OPと該平均磁束密度とのなす角度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度と、基準線OQと該平均磁界とのなす角度と、上記中間要素内におけるB−H曲線と、上記第1のB−θ曲線と、上記第2のB−θ曲線とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させるようにし、上記基準線OPは、上記平均磁束密度の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであり、上記基準線OQは、上記平均磁界の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであることを特徴とする。
A computer program according to the present invention is a computer program for causing a computer to execute a step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target region, wherein the magnetic flux density at each position inside an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material is obtained. An equivalent element calculation step for calculating an average magnetic flux density in the equivalent element and an average magnetic field from the magnetic field, an average magnetic flux density in the equivalent element, and an average magnetic field, and using the equivalent element, shape, and magnitude. And the magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field are elements that can be regarded as the same, the average magnetic flux density in the intermediate element including a plurality of elements equivalent to the equivalent element, and the average magnetic field An intermediate element calculation step for calculating the average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation step. By using the average magnetic field, characterized in that to execute the electromagnetic field analysis step of analyzing the electromagnetic field generated in the broad analysis target area than the intermediate element to the computer.
Another feature of the present invention is that the average magnetic flux density in the equivalent element and the average magnetic flux density are calculated from the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance. and calculates the magnetic field, and the average magnetic flux density, equivalent elements calculation step of creating a B-H curve of the equivalent elements in representing the relation between the average magnetic field, the B-H curve in the above equivalent elements used In the intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the equivalent element, the shape and size being the same as those of the equivalent element, and the magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field can be regarded as the same. BH curve in the intermediate element representing the relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field, the average magnetic flux density, the reference line OP, and the reference line Angle with OQ A first B-theta curve representing the relationship between the intermediate element calculation to create the said mean magnetic flux density, and a second B-theta curve representing the relationship between the angle between the reference line OQ and the average magnetic field Step, an average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculating step, an average magnetic field, an angle formed by the reference line OP and the hard axis of magnetization of the magnetic material, the reference line OP and the average magnetic flux density , The angle formed between the reference line OP and the reference line OQ, the angle formed between the reference line OQ and the average magnetic field, the BH curve in the intermediate element, and the first B-θ. Using the curve and the second B-θ curve , the computer executes an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element, and the reference line OP Average magnetic flux density value in the easy axis direction And the reference line OQ is a vector determined from the value of the average magnetic field in the easy axis direction and the value in the hard axis direction. .

本発明によれば、磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算し、演算した等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算し、演算した中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析するようにしたので、従来のように解析対象領域を多数の要素に分割しなくても、解析対象領域に生じる電磁場を解析することができる。これにより、電磁場を解析する際に要する記憶容量を大幅に減らすことができるようになり、従来では解析が困難であった大規模の設備における電磁場を確実に解析することができる。   According to the present invention, an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance are calculated, and the calculated average magnetic flux density and average magnetic field in the equivalent element are used. Calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the intermediate element including a plurality of elements equivalent to the equivalent element, and using the calculated average magnetic flux density and average magnetic field in the intermediate element, Since the electromagnetic field generated in the analysis target area wider than the element is analyzed, the electromagnetic field generated in the analysis target area can be analyzed without dividing the analysis target area into a large number of elements as in the prior art. As a result, the storage capacity required for analyzing the electromagnetic field can be greatly reduced, and the electromagnetic field in a large-scale facility that has been difficult to analyze can be reliably analyzed.

(第1の実施の形態)
次に、図面を参照しながら、本発明における第1の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態における電磁場解析装置の構成の一例を示したブロック図である。なお、本実施の形態では、幅と厚さとが同一の複数の鋼板を、図2及び図3に示すようにして組み合わせて構成した磁気シールド装置を含む解析対象領域21に生じる電磁場を解析する場合を例に挙げて説明する。なお、図2は、電磁場解析装置により解析する解析対象領域を上方から見た平面図である。図3(a)は、図2のA方向から見た解析対象領域の側面図である。図3(b)は、図2のB方向から見た解析対象領域の正面図である。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the electromagnetic field analyzer in the present embodiment. In this embodiment, when analyzing an electromagnetic field generated in the analysis target region 21 including a magnetic shield device configured by combining a plurality of steel plates having the same width and thickness as shown in FIGS. Will be described as an example. FIG. 2 is a plan view of an analysis target region to be analyzed by the electromagnetic field analyzer as viewed from above. FIG. 3A is a side view of the analysis target region viewed from the direction A in FIG. FIG. 3B is a front view of the analysis target region viewed from the B direction in FIG.

また、図2及び図3では、鋼板を塗りつぶして示している。また、解析対象領域21は、縦が640[mm]、横が860[mm]、高さが400[mm]の大きさを有する直方体形状の領域である。さらに、図2及び図3では、解析対象領域21を分かりやすく示すために、鋼板の寸法と解析対象領域21との比率などを、実際のものと異ならしている。   Moreover, in FIG.2 and FIG.3, the steel plate is filled and shown. The analysis target region 21 is a rectangular parallelepiped region having a size of 640 [mm] in the vertical direction, 860 [mm] in the horizontal direction and 400 [mm] in the height. Furthermore, in FIG. 2 and FIG. 3, in order to show the analysis target region 21 in an easy-to-understand manner, the ratio between the dimensions of the steel plate and the analysis target region 21 is different from the actual one.

図1において、電磁場解析装置1は、操作部2と、表示部3と、処理部4とを有している。
操作部2は、キーボードやマウスなどにより構成される装置であり、ユーザ(解析者)により入力された内容を処理部4に伝えるようにするための装置である。
In FIG. 1, the electromagnetic field analysis device 1 includes an operation unit 2, a display unit 3, and a processing unit 4.
The operation unit 2 is a device configured with a keyboard, a mouse, and the like, and is a device for transmitting the content input by the user (analyzer) to the processing unit 4.

表示部3は、ディスプレイなどにより構成される装置であり、処理部4により実行された処理結果などを表示するための装置である。ユーザは、この表示部3に表示された内容を見ながら、操作部2を操作して所望の内容を入力する。   The display unit 3 is a device configured with a display or the like, and is a device for displaying a processing result or the like executed by the processing unit 4. The user operates the operation unit 2 and inputs desired content while viewing the content displayed on the display unit 3.

処理部4は、CPU、ROM、及びRAMなどにより構成されるコンピュータである。この処理部4は、上記ROMに記録されているプログラムを実行するなどして電磁場解析装置1における処理動作を行う。   The processing unit 4 is a computer that includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The processing unit 4 performs a processing operation in the electromagnetic field analysis device 1 by executing a program recorded in the ROM.

図1に示すように、処理部4は、具体的に、等価要素演算部5と、中間要素演算部6と、磁界分布演算部7とを有している。
等価要素演算部5は、図2に示した解析対象領域21内の所定のある領域22を等価的な要素22とみなし、この等価的な要素22内の磁気特性を演算する。なお、本発明では、上記等価的な要素22を等価要素22と称する。
As shown in FIG. 1, the processing unit 4 specifically includes an equivalent element calculation unit 5, an intermediate element calculation unit 6, and a magnetic field distribution calculation unit 7.
The equivalent element calculation unit 5 regards a predetermined area 22 in the analysis target area 21 shown in FIG. 2 as an equivalent element 22 and calculates a magnetic characteristic in the equivalent element 22. In the present invention, the equivalent element 22 is referred to as an equivalent element 22.

具体的に、等価要素演算部5は、平均磁界演算部5aと、磁気特性曲線作成部5bとを有している。
平均磁界演算部5aは、等価要素22内の平均磁束密度Baveや平均磁界Haveなどを演算する。なお、上記において、太字はベクトルであることを示している。
図2に示すように、解析対象領域21には、磁性体(鋼板)と非磁性体(空気)とからなる等価要素22が繰り返して存在している。そこで、本実施の形態では、図2の解析対象領域21における磁性体を、等価要素22に置き換え、この等価要素22の磁気特性を用いて解析対象領域21における電磁場を計算するようにする。このようにすれば、従来の技術のように図2の解析対象領域21を多数の領域に分割する必要がなくなる。本実施形態の電磁場解析装置1では、上記等価要素22の磁気特性を得る部分が、図1における処理部4の平均磁界演算部5a、6a及び磁気特性曲線作成部5b、6bであり、この等価要素22の磁気特性を用いることにより、解析対象領域21における分割数を従来よりも大幅に少なくして解析対象領域21における電磁場を解析する部分が、処理部4の磁界分布演算部7である。
ここで、図4と図5を参照しながら、本実施の形態における解析領域と等価要素について詳細に説明する。
Specifically, the equivalent element calculation unit 5 includes an average magnetic field calculation unit 5a and a magnetic characteristic curve creation unit 5b.
The average magnetic field calculator 5a calculates the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave in the equivalent element 22. In the above, bold indicates a vector.
As shown in FIG. 2, in the analysis target region 21, an equivalent element 22 composed of a magnetic body (steel plate) and a non-magnetic body (air) is repeatedly present. Therefore, in the present embodiment, the magnetic body in the analysis target region 21 in FIG. 2 is replaced with the equivalent element 22, and the electromagnetic field in the analysis target region 21 is calculated using the magnetic characteristics of the equivalent element 22. In this way, it is not necessary to divide the analysis target area 21 of FIG. 2 into a large number of areas as in the prior art. In the electromagnetic field analysis apparatus 1 of the present embodiment, the portions for obtaining the magnetic characteristics of the equivalent element 22 are the average magnetic field calculation sections 5a and 6a and the magnetic characteristic curve creation sections 5b and 6b of the processing section 4 in FIG. The magnetic field distribution calculation unit 7 of the processing unit 4 is a part that analyzes the electromagnetic field in the analysis target region 21 by using the magnetic characteristics of the element 22 so that the number of divisions in the analysis target region 21 is significantly smaller than the conventional one.
Here, the analysis region and equivalent elements in the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

図4に示すように、等価要素22は、図2及び図3に示した鋼板の一部と、その側方の空気とによって形成される3次元の領域(空間)であり、一辺が25[mm]の立方体形状の領域である。   As shown in FIG. 4, the equivalent element 22 is a three-dimensional region (space) formed by a part of the steel plate shown in FIGS. 2 and 3 and air on the side thereof, and one side is 25 [ mm] in the shape of a cube.

解析領域40は、等価要素22を中央に含む3次元の領域(空間)であり、例えば、一辺が200[mm]の立方体形状の領域である。
このように、本実施の形態では、鋼板の磁化容易軸Xと、磁化困難軸Yと、磁化容易軸X及び磁化困難軸Yに垂直な垂直軸Zとにより定められる空間に生じる電磁場を解析するようにしている。
The analysis region 40 is a three-dimensional region (space) including the equivalent element 22 in the center, and is, for example, a cubic region having a side of 200 [mm].
Thus, in this embodiment, an electromagnetic field generated in a space defined by the easy axis X, the hard axis Y, the easy axis X, and the vertical axis Z perpendicular to the hard axis Y of the steel sheet is analyzed. I am doing so.

また、本実施の形態では、図5に示すように、直方体または立方体からなる複数の領域に解析領域40を分割するようにしている。なお、この分割した複数の領域は、それぞれ有限要素法(FEM:Finite Element Method)により計算することができる適切な大きさを有している。また、以下の説明では、この分割した領域を分割領域と表す。なお、本実施の形態では、電磁場の解析手法として有限要素法を用いているが、差分法およびフーリエ変換、フーリエ級数といった他の数値解析手法で用いても、有限要素法を用いた場合と同様に電磁場を解析することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the analysis region 40 is divided into a plurality of regions made of a rectangular parallelepiped or a cube. Each of the plurality of divided areas has an appropriate size that can be calculated by a finite element method (FEM). In the following description, this divided area is referred to as a divided area. In this embodiment, the finite element method is used as an electromagnetic field analysis method. However, even if it is used in other numerical analysis methods such as a difference method, Fourier transform, and Fourier series, it is the same as when using the finite element method. The electromagnetic field can be analyzed.

平均磁界演算部5aは、外部磁界Hextを解析領域40の境界領域に与えた際に、有限要素法による電磁場解析によって、複数の分割領域のそれぞれに生じる磁束密度Bと、磁界Hとを求める。外部磁界Hextは、以下の(1式)のように表される。
ext={HextX,HextY,Hextz}・・・(1式)
When the external magnetic field H ext is applied to the boundary region of the analysis region 40, the average magnetic field calculation unit 5a obtains the magnetic flux density B and the magnetic field H generated in each of the plurality of divided regions by the electromagnetic field analysis by the finite element method. . The external magnetic field H ext is expressed as (Formula 1) below.
H ext = {H extX , H extY , H extz } (1 set)

このように、外部磁界Hextは、磁化容易軸方向の値HextXと、磁化困難軸方向の値HextYの値と、垂直軸方向の値Hextzの値とを有する3次元のベクトルである。
なお、本実施の形態では、外部磁界Hextの方向を、図4及び図5に示すように、角度φ1、φ2により特定するようにしている。ここで、角度φ1は、外部磁界Hextの磁化容易軸方向の値Hextxと、磁化困難軸方向の値HextYとから定まる基準線ORと、磁化容易軸Xとのなす角度である。また、角度φ2は、基準線ORと、外部磁界Hextとのなす角度である。なお、以下の説明では、角度φ1、φ2を用いて外部磁界Hextの方向が特定する場合を例に挙げて説明するが、外部磁界Hextの方向が特定できれば、必ずしも角度φ1、φ2を用いて外部磁界Hextの方向が特定する必要はない。
Thus, the external magnetic field H ext is a three-dimensional vector having a direction of easy magnetization value H EXTx, the values of H ExtY the hard axis direction, and a value of the vertical axis value H Extz .
In the present embodiment, the direction of the external magnetic field H ext is specified by the angles φ 1 and φ 2 as shown in FIGS. Here, the angle φ 1 is an angle between the easy axis X and the reference line OR determined from the value H extx in the easy axis direction of the external magnetic field H ext and the value H extY in the hard axis direction. Further, the angle φ 2 is an angle formed by the reference line OR and the external magnetic field H ext . In the following description, the case where the direction of the external magnetic field H ext is specified by using the angles φ 1 and φ 2 will be described as an example. However, if the direction of the external magnetic field H ext can be specified, the angle φ 1 , The direction of the external magnetic field H ext need not be specified using φ 2 .

そして、このような外部磁界Hextを等価要素22に与えたときに、図5の斜線で示した分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)は、それぞれ以下の(2式)及び(3式)により表される。 When such an external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 22, the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in the divided area shown by the oblique lines in FIG. Are respectively represented by the following (formula 2) and (formula 3).

B(i,j,k)={BX(i,j,k),BY(i,j,k),Bz(i,j,k)}・・・(2式)
H(i,j,k)={HX(i,j,k),HY(i,j,k),Bz(i,j,k)}・・・(3式)
B (i, j, k) = {B X (i, j, k), B Y (i, j, k), B z (i, j, k)} (Expression 2)
H (i, j, k) = {H X (i, j, k), H Y (i, j, k), B z (i, j, k)} (Expression 3)

なお、上記において、i,j,kは分割領域の場所を特定するための自然数である。
このように、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)も、磁化容易軸方向の値BX(i,j,k)、HX(i,j,k)と、磁場困難軸方向の値BY(i,j,k)、HY(i,j,k)と、垂直軸方向の値Bz(i,j,k)、Hz(i,j,k)とを有する3次元のベクトルである。こうした、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)は、マックスウェルの電磁方程式に基づく有限要素法による電磁場解析より得られる。具体的には以下の(4式)に示す静磁場に関する方程式を用いる。
In the above, i, j, and k are natural numbers for specifying the location of the divided region.
Thus, the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in each divided region are also values B X (i, j, k), H X ( i, j, k), values B Y (i, j, k), H Y (i, j, k) in the hard axis direction, and values B z (i, j, k) in the vertical axis direction, A three-dimensional vector having H z (i, j, k). The magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in each divided region can be obtained by electromagnetic field analysis by a finite element method based on Maxwell's electromagnetic equations. Specifically, the equation regarding the static magnetic field shown in the following (formula 4) is used.

Figure 0004493389
Figure 0004493389

ここで、[μ]-1は、透磁率の逆数である。また、Aは、ベクトルポテンシャルであり、このベクトルポテンシャルAは、以下の(5式)のように定義される。 Here, [μ] −1 is the reciprocal of the magnetic permeability. A is a vector potential, and this vector potential A is defined as in the following (formula 5).

Figure 0004493389
Figure 0004493389

また、J0は、電気機器に励磁される印加電流である。この式を基に、図4のごとく空間的に離散化された分割領域での補間関数を用い、変分法またはガラーキン法を用いて、構成方程式を求め、ガウスの消去法またはICCG法を用いて、分割領域でのベクトルポテンシャルAを求め、それから、そこでの磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を求めている。なお、有限要素法の詳細は、例えば、「中田、高橋『電気工学の有限要素法第二版』森北出版、1982」に記載されているので、ここでは、概略のみを記した。 J 0 is an applied current excited in the electric device. Based on this equation, using the interpolation function in the spatially discrete division region as shown in FIG. 4, using the variational method or the Galerkin method, the constitutive equation is obtained, and using the Gaussian elimination method or the ICCG method. Thus, the vector potential A in the divided region is obtained, and then the magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k) are obtained therefrom. The details of the finite element method are described in, for example, “Nakada, Takahashi,“ Fine Element Method of Electrical Engineering, Second Edition ”, Morikita Publishing, 1982”, so only an outline is given here.

平均磁界演算部5aは、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)の中から、等価要素22に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)とを抽出し、抽出した磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)とから、等価要素22における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを求める。具体的には、以下の(6式)〜(13式)により求める。 The average magnetic field calculation unit 5a uses the magnetic flux density B (i, j, k) generated in the equivalent element 22 from the magnetic flux density B (i, j, k) generated in each divided region and the magnetic field H (i, j, k). ) And the magnetic field H (i, j, k) are extracted, and the average magnetic flux density B ave in the equivalent element 22 is extracted from the extracted magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k). And the average magnetic field H ave . Specifically, it is obtained by the following (formula 6) to (formula 13).

Figure 0004493389
Figure 0004493389

なお、上記において、BX(i,j,k)は、磁束密度B(i,j,k)の磁化容易軸方向の値である。BY(i,j,k)は、磁束密度B(i,j,k)の磁化困難軸方向の値である。BZ(i,j,k)は、磁束密度B(i,j,k)の垂直軸方向の値である。 In the above, B X (i, j, k) is a value in the easy axis direction of the magnetic flux density B (i, j, k). B Y (i, j, k) is a value of the magnetic flux density B (i, j, k) in the hard axis direction. B Z (i, j, k) is a value in the vertical axis direction of the magnetic flux density B (i, j, k).

また、HX(i,j,k)は、磁界H(i,j,k)の磁化容易軸方向の値である。HY(i,j,k)は、磁界H(i,j,k)の磁化困難軸方向の値である。HZ(i,j,k)は、磁界H(i,j,k)の垂直軸方向の値である。
また、ΔV(i,j,k)は、分割領域の大きさ(体積)である。
H X (i, j, k) is a value in the easy axis direction of the magnetic field H (i, j, k). H Y (i, j, k) is a value in the hard axis direction of the magnetic field H (i, j, k). H Z (i, j, k) is a value in the vertical axis direction of the magnetic field H (i, j, k).
ΔV (i, j, k) is the size (volume) of the divided area.

そして、本実施の形態では、以上のようにして演算された平均磁束密度Baveを等価要素22に生じる磁束密度と見なす。また、平均磁界Haveを等価要素22に生じる磁界と見なす。 In this embodiment, the average magnetic flux density Bave calculated as described above is regarded as the magnetic flux density generated in the equivalent element 22. Further, the average magnetic field H ave is regarded as a magnetic field generated in the equivalent element 22.

なお、本実施の形態では、図6(a)に示すように、本実施の形態では、角度αB、βBにより、平均磁束密度Baveの方向を特定するようにしている。具体的に角度αBは、基準線OPと、磁化困難軸Yとのなす角度である。ここで、基準線OPとは、平均磁束密度Baveの磁化容易軸方向の値BaveXと、磁化困難軸方向の値BaveYとから定まるベクトルである。また、角度βBは、基準線OPと、平均磁束密度Baveとのなす角度である。 In this embodiment, as shown in FIG. 6A, in this embodiment, the direction of the average magnetic flux density Bave is specified by the angles α B and β B. Specifically, the angle α B is an angle formed between the reference line OP and the hard magnetization axis Y. Here, the reference line OP is a vector determined from the value B aveX in the easy axis direction of the average magnetic flux density B ave and the value B aveY in the hard axis direction. The angle β B is an angle formed by the reference line OP and the average magnetic flux density B ave .

ここで、角度αBは、以下の(14式)で表される。
αB=90−θB・・・(14式)
なお、上記において、θBは、基準線OPと磁化容易軸Xとのなす角度である。
Here, the angle α B is expressed by the following (14).
α B = 90−θ B (Expression 14)
In the above, θ B is an angle formed by the reference line OP and the easy axis X.

また、図6(b)に示すように、本実施の形態では、角度αH、βHにより、平均磁界Haveの方向を特定するようにしている。具体的に角度αHは、基準線OQと、磁化困難軸Yとのなす角度である。ここで、基準線OQとは、平均磁界Haveの磁化容易軸方向の値HaveXと、磁化困難軸方向の値HaveYとから定まるベクトルである。また、角度βHは、基準線OQと、平均磁界aveとのなす角度である。 As shown in FIG. 6B, in this embodiment, the direction of the average magnetic field H ave is specified by the angles α H and β H. Specifically, the angle α H is an angle formed by the reference line OQ and the hard magnetization axis Y. Here, the reference line OQ is a vector determined from the value H aveX of the average magnetic field H ave in the easy axis direction and the value H aveY in the hard axis direction. The angle βH is an angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field Have .

ここで、角度αHは、以下の(15式)で表される。
αH=90−θH・・・(15式)
なお、上記において、θHは、基準線OQと磁化容易軸Xとのなす角度である。
さらに、平均磁界演算部5aは、図6(c)に示すように、基準線OPと基準線OQとのなす角度αBHを求める。
Here, the angle α H is expressed by the following (Expression 15).
α H = 90−θ H (Expression 15)
In the above, θ H is an angle formed by the reference line OQ and the easy magnetization axis X.
Furthermore, as shown in FIG. 6C, the average magnetic field calculation unit 5a obtains an angle α BH formed by the reference line OP and the reference line OQ.

なお、上記のようにして、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j)と磁界H(i,j)を求める際には、図7に示すような予め実験で測定した鋼板のB−H曲線を用いるようにする。図7において、黒丸でプロットされているB−H曲線71は、鋼板の磁化容易軸方向におけるB−H曲線である。また、白抜きの四角でプロットされているB−H曲線72は、鋼板の磁化困難軸方向におけるB−H曲線である。   When obtaining the magnetic flux density B (i, j) and magnetic field H (i, j) generated in each divided region as described above, the B- of the steel plate measured in advance as shown in FIG. Use H curve. In FIG. 7, a BH curve 71 plotted with black circles is a BH curve in the easy axis direction of the steel plate. Moreover, the BH curve 72 plotted by the white square is a BH curve in the hard axis direction of a steel plate.

そして、外部磁界Hextの大きさと方向(外部磁界Hextの大きさと、角度φ1、φ2)を変えて、上記(2式)〜(15式)による計算を繰り返し行う。
具体的に説明すると、例えば、角度φ1、φ2を、それぞれ0、15、30、45、60、75、90[°]にし、それぞれの角度φ1、φ2において、外部磁界Hextの大きさを、0、100、500、1000、2000、5000、10000[Gauss]にした場合の平均磁束密度Baveの大きさと平均磁界Haveの大きさとから、平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを求める。
Then, repeated (and the magnitude of the external magnetic field H ext, the angle phi 1, phi 2) the external magnetic field H ext magnitude and direction by changing the, the calculation by the (expression 2) to (15 type).
More specifically, for example, the angles φ 1 and φ 2 are set to 0, 15, 30, 45, 60, 75, and 90 [°], respectively, and the external magnetic field H ext is changed at each angle φ 1 and φ 2 . From the magnitude of the average magnetic flux density B ave and the magnitude of the average magnetic field H ave when the magnitude is 0, 100, 500, 1000, 2000, 5000, and 10000 [Gauss], the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H are calculated. Ask for ave .

以上のように、本実施の形態の平均磁界演算部5aは、以下の6つの関係を、それぞれ、外部磁界Hextの大きさと、角度φ1、φ2とをパラメータとして求めるようにする。
1.外部磁界Hext−平均磁束密度Bave
2.外部磁界Hext−平均磁界Have
3.外部磁界Hext−角度αB
4.外部磁界Hext−角度βB
5.外部磁界Hext−角度βH
6.外部磁界Hext−角度αH
なお、上記において、外部磁界Hextと角度βHとの関係(外部磁界Hext−角度βH)、又は外部磁界Hextと角度αHとの関係(外部磁界Hext−角度αH)の代わりに、外部磁界Hextと角度αBHとの関係(外部磁界Hext−角度αBH)を求めるようにしてもよい。
As described above, the average magnetic field calculation unit 5a according to the present embodiment obtains the following six relationships using the magnitude of the external magnetic field H ext and the angles φ 1 and φ 2 as parameters, respectively.
1. External magnetic field H ext −average magnetic flux density B ave
2. External magnetic field H ext -average magnetic field H ave
3. External magnetic field H ext -angle α B
4). External magnetic field H ext -angle β B
5). External magnetic field H ext -angle β H
6). External magnetic field H ext -angle α H
In the above, the relationship between the external magnetic field H ext and the angle β H (external magnetic field H ext −angle β H ) or the relationship between the external magnetic field H ext and the angle α H (external magnetic field H ext −angle α H ). Instead, the relationship between the external magnetic field H ext and the angle α BH (external magnetic field H ext −angle α BH ) may be obtained.

磁気特性曲線作成部5bは、平均磁界演算部5aにより演算された平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとに基づいて、等価要素22におけるB−H曲線を作成する。すなわち、平均磁界Haveと平均磁束密度Baveとの関係を表す曲線を作成する。そして、作成したB−H曲線を記録媒体に記録する。等価要素22におけるB−H曲線の具体的な作成方法の一例を、図8〜図12を参照しながら説明する。 The magnetic characteristic curve creation unit 5b creates a BH curve in the equivalent element 22 based on the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave calculated by the average magnetic field calculation unit 5a. That is, a curve representing the relationship between the average magnetic field H ave and the average magnetic flux density B ave is created. Then, the created BH curve is recorded on a recording medium. An example of a specific method for creating the BH curve in the equivalent element 22 will be described with reference to FIGS.

まず、図8に示すように、角度αB、βBと、外部磁界Hextとの関係を表す曲線80〜86を、角度φ1、φ2をパラメータとして作成する。 First, as shown in FIG. 8, curves 80 to 86 representing the relationship between the angles α B and β B and the external magnetic field H ext are created using the angles φ 1 and φ 2 as parameters.

そして、これらの曲線から、角度αB、βBが、0、15、30、90[°]のときの平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求める。なお、このときに使用する角度αB、βBは、0、15、30、90[°]に限定されないということは言うまでもない。 Then, from these curves, the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave when the angles α B and β B are 0, 15, 30, 90 [°] are obtained. Needless to say, the angles α B and β B used at this time are not limited to 0, 15, 30, 90 [°].

具体的に説明すると、例えば、図9に示すように、角度αBが30[°]の線90と、図8に示した曲線(例えば曲線84)との交点91を求める。そして、求めた交点91における平均磁束密度Bave(磁化容易軸成分−磁化困難軸成分)と平均磁界Have(磁化容易軸成分−磁化困難軸成分)とを求める。 More specifically, for example, as shown in FIG. 9, an intersection 91 between a line 90 having an angle α B of 30 [°] and a curve (for example, a curve 84) shown in FIG. 8 is obtained. Then, the average magnetic flux density B ave (easy magnetization axis component−hard magnetization axis component) and average magnetic field H ave (easy magnetization axis component−hard magnetization axis component) at the obtained intersection 91 are obtained.

このとき、交点91の前後の点92、93における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを用いて線形補間を行い、交点91における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを演算することができる。 At this time, it performs linear interpolation using the average magnetic flux density B ave before and after the point 92 and 93 of the intersection 91 and the average magnetic field H ave, computing the the average magnetic flux density B ave at the intersection 91 and the average magnetic field H ave Can do.

同様に、例えば、角度βBが30[°]の線と、例えば曲線84との交点を求め、求めた交点における平均磁束密度Bave(垂直軸成分)と平均磁界Have(垂直軸成分)とを求める。 Similarly, for example, the intersection of a line with an angle β B of 30 [°] and, for example, the curve 84 is obtained, and the average magnetic flux density B ave (vertical axis component) and average magnetic field H ave (vertical axis component) at the obtained intersection. And ask.

そして、磁気特性曲線作成部5bは、以上のようにして求めた平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとの関係を表すB−H曲線100〜103を作成する(図10を参照)。さらに、これらB−H曲線100〜103に対して平準化処理を行う。本実施の形態では、この平準化処理を行ったB−H曲線110〜113を、等価要素22におけるB−H曲線とする(図11を参照)。 The magnetic characteristic curve generator unit 5b, to create a B-H curve 100 to 103 representing the relationship between the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave obtained as described above (see Figure 10). Further, a leveling process is performed on the BH curves 100 to 103. In the present embodiment, the BH curves 110 to 113 that have been subjected to the leveling process are defined as BH curves in the equivalent element 22 (see FIG. 11).

以上のように、磁気特性曲線作成部5bは、角度αB、βBをパラメータとして、等価要素22におけるB−H曲線を作成する。図12に、磁気特性曲線作成部4bにより作成されるB−H曲線1201a〜1201nの概念の一例を示す。 As described above, the magnetic characteristic curve creating unit 5b creates the BH curve in the equivalent element 22 using the angles α B and β B as parameters. FIG. 12 shows an example of the concept of the BH curves 1201a to 1201n created by the magnetic characteristic curve creation unit 4b.

中間要素演算部6は、図2〜図4に示した等価要素22と、B−H曲線が同等と見なせる領域を、中間的な要素23とみなし、この中間的な要素23内の磁気特性を演算し、演算した磁気特性を表す磁気特性曲線を作成する。なお、本発明では、上記中間的な要素23を中間要素23と称する。なお、図2に示したように、本実施の形態では、等価要素22を含む一辺が150[mm]の立方体形状の領域を中間要素23としている。   The intermediate element calculation unit 6 regards a region in which the BH curve can be regarded as equivalent to the equivalent element 22 shown in FIGS. 2 to 4 as an intermediate element 23, and determines the magnetic characteristics in the intermediate element 23. Calculate and create a magnetic characteristic curve representing the calculated magnetic characteristics. In the present invention, the intermediate element 23 is referred to as an intermediate element 23. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a cubic region having a side of 150 [mm] including the equivalent element 22 is used as the intermediate element 23.

図1に示すように、中間要素演算部6は、具体的に、平均磁界演算部6aと、磁気特性曲線作成部6bとを有している。
平均磁界演算部6aは、まず、中間要素23を中心に含む直方体形状又は立方体形状の解析領域を設定する。この解析領域は、図4に示した解析領域40と同様の役割を果たすものであり、直方体または立方体からなる複数の分割領域に分割される。なお、この分割領域は、それぞれ有限要素法(FEM)により計算することができる適切な大きさを有している。
As shown in FIG. 1, the intermediate element calculation unit 6 specifically includes an average magnetic field calculation unit 6a and a magnetic characteristic curve creation unit 6b.
First, the average magnetic field calculation unit 6a sets a rectangular parallelepiped or cubic analysis region including the intermediate element 23 as a center. This analysis region plays the same role as the analysis region 40 shown in FIG. 4 and is divided into a plurality of divided regions made of a rectangular parallelepiped or a cube. Each of the divided areas has an appropriate size that can be calculated by a finite element method (FEM).

平均磁界演算部6aは、外部磁界Hextを解析領域に与えた際に、複数の分割領域のそれぞれに生じる磁束密度Bと、磁界Hとを求める((1式)〜(3式)を参照)。
このとき、平均磁界演算部6aは、上述した磁気特性曲線作成部5aにより作成されたB−H曲線1201を用いて、複数の分割領域のそれぞれに生じる磁束密度Bと、磁界Hとを求める。
The average magnetic field calculation unit 6a obtains the magnetic flux density B and the magnetic field H generated in each of the plurality of divided regions when the external magnetic field H ext is applied to the analysis region (see (Expression 1) to (Expression 3)). ).
At this time, the average magnetic field calculation unit 6a obtains the magnetic flux density B and the magnetic field H generated in each of the plurality of divided regions using the BH curve 1201 created by the magnetic characteristic curve creation unit 5a described above.

そして、平均磁界演算部6aは、各分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)の中から、等価要素22に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を抽出し、抽出した磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)とから、中間要素23における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを求めるとともに、角度αBH、βHを求める((6式)〜(15式)を参照)。なお、これら平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBHの求め方は、平均磁界演算部5aにおける方法と同様であるので、説明を省略する。 The average magnetic field calculation unit 6a then calculates the magnetic flux density B (i, j) generated in the equivalent element 22 from the magnetic flux density B (i, j, k) generated in each divided region and the magnetic field H (i, j, k). , K) and the magnetic field H (i, j, k) are extracted, and the average magnetic flux density B in the intermediate element 23 is extracted from the extracted magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k). ave and average magnetic field H ave are obtained, and angles α BH and β H are obtained (see (Equation 6) to (15)). The method for obtaining the average magnetic flux density B ave , the average magnetic field H ave , and the angle α BH is the same as the method in the average magnetic field calculation unit 5a, and the description thereof is omitted.

以上のように、平均磁界演算部5aは、中間要素23内において、以下の6つの関係を、それぞれ、外部磁界Hextの大きさと、角度φ1、φ2とをパラメータとして求めるようにする。
1.外部磁界Hext−平均磁束密度Bave
2.外部磁界Hext−平均磁界Have
3.外部磁界Hext−角度αB
4.外部磁界Hext−角度βB
5.外部磁界Hext−角度βH
6.外部磁界Hext−角度αH
なお、上記において、外部磁界Hextと角度βHとの関係(外部磁界Hext−角度βH)、又は外部磁界Hextと角度αHとの関係(外部磁界Hext−角度αH)の代わりに、外部磁界Hextと角度αBHとの関係(外部磁界Hext−角度αBH)を直接求めるようにしてもよいことは、平均磁界演算部5aと同様である。
As described above, the average magnetic field calculation unit 5a obtains the following six relationships in the intermediate element 23 using the magnitude of the external magnetic field H ext and the angles φ 1 and φ 2 as parameters, respectively.
1. External magnetic field H ext −average magnetic flux density B ave
2. External magnetic field H ext -average magnetic field H ave
3. External magnetic field H ext -angle α B
4). External magnetic field H ext -angle β B
5). External magnetic field H ext -angle β H
6). External magnetic field H ext -angle α H
In the above, the relationship between the external magnetic field H ext and the angle β H (external magnetic field H ext −angle β H ) or the relationship between the external magnetic field H ext and the angle α H (external magnetic field H ext −angle α H ). Instead, the relationship between the external magnetic field H ext and the angle α BH (external magnetic field H ext −angle α BH ) may be obtained directly as in the average magnetic field calculation unit 5a.

磁気特性曲線作成部6bは、平均磁界演算部6aにより演算された平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとに基づいて、中間要素23におけるB−H曲線を作成する。中間要素23におけるB−H曲線の作成方法は、上述した磁気特性曲線作成部5bにおけるB−H曲線の作成方法と同様であるので説明を省略する。 The magnetic characteristic curve creation unit 6b creates a BH curve in the intermediate element 23 based on the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave calculated by the average magnetic field calculation unit 6a. Since the method for creating the BH curve in the intermediate element 23 is the same as the method for creating the BH curve in the magnetic characteristic curve creation unit 5b described above, the description thereof is omitted.

また、図13に示すように、磁気特性曲線作成部6bは、角度αB、βBをパラメータとして、中間要素23における第1のB−θ曲線1301a〜1301n、すなわち、平均磁束密度Baveと、角度αBHとの関係を表す曲線を作成して記録媒体に記録する。
さらに、図14に示すように、磁気特性曲線作成部6bは、角度αB、βBをパラメータとして、中間要素23における第2のB−θ曲線1401a〜1401n、すなわち、平均磁束密度Baveと、角度βHとの関係を表す曲線を作成する。
As shown in FIG. 13, the magnetic characteristic curve creating unit 6b uses the angles α B and β B as parameters, and the first B-θ curves 1301a to 1301n in the intermediate element 23, that is, the average magnetic flux density B ave and A curve representing the relationship with the angle α BH is created and recorded on the recording medium.
Further, as shown in FIG. 14, the magnetic characteristic curve creating unit 6b uses the angles α B and β B as parameters, and the second B-θ curves 1401a to 1401n in the intermediate element 23, that is, the average magnetic flux density B ave and A curve representing the relationship with the angle β H is created.

磁界分布演算部7は、以上のようにして中間要素演算部6の磁気特性曲線作成部6bにより作成されたB−H曲線と、第1及び第2のB−θ曲線とに基づいて、解析対象領域21に生じる電磁場(磁束線)を求める。そして、求めた磁束線から、解析対象領域21内の所望の位置における磁束密度や磁界などを求める。なお、解析対象領域21に生じる電磁場(磁束線)は、有限要素法(FEM)を用いて求めるようにする。なお、有限要素法による電磁場解析の方法は、前述した通りである。   The magnetic field distribution calculation unit 7 performs analysis based on the BH curve created by the magnetic characteristic curve creation unit 6b of the intermediate element calculation unit 6 and the first and second B-θ curves as described above. An electromagnetic field (magnetic flux line) generated in the target region 21 is obtained. Then, the magnetic flux density and magnetic field at a desired position in the analysis target region 21 are obtained from the obtained magnetic flux lines. Note that the electromagnetic field (magnetic flux lines) generated in the analysis target region 21 is obtained using a finite element method (FEM). The electromagnetic field analysis method by the finite element method is as described above.

このように有限要素法を用いて電磁場を求める際には、辺要素有限要素法を適用するのが好ましい。節点要素を適用した場合よりも、辺要素を適用した場合の方が、解析に用いるデータ量が少なくなるからである。具体的に説明すると、節点要素を適用した場合には、要素における頂点(節点)の数(本実施形態では8)に、次元の数(本実施形態では3)を乗じた数(本実施形態では24)に基づいたデータが必要になる。一方、辺要素を適用した場合には、要素を構成する辺の数(本実施形態では12)に基づいたデータがあればよい。   Thus, when obtaining an electromagnetic field using the finite element method, it is preferable to apply the side element finite element method. This is because the amount of data used for the analysis is smaller when the edge element is applied than when the node element is applied. More specifically, when a node element is applied, a number (this embodiment) obtained by multiplying the number of vertices (nodes) in the element (8 in this embodiment) by the number of dimensions (3 in this embodiment). Then, data based on 24) is required. On the other hand, when the side element is applied, there may be data based on the number of sides constituting the element (12 in the present embodiment).

この他、節点要素有限要素法を適用した場合よりも、辺要素有限要素法を適用した場合の方が、より正確に電磁場(磁束線)を求めることができるという利点もある。具体的に説明すると、例えば、対向する1対の面だけが異なる物質(本実施形態では鋼板と空気)の境界にあり、その他の面は単一の物質(本実施形態では鋼板又は空気)に接している直方体(又は立方体)の領域(要素)に対して、節点要素有限要素法を適用した場合、各節点から得られる物理量は、上記異なる物質における物理量が混合したものとなってしまう。これに対し、辺要素有限要素法を適用した場合、上記対向する1対の面に属する辺から得られる物理量は、上記異なる物質における物理量が混合したものになるが、上記その他の面に属する辺から得られる物理量は、1つの物質の物理量となる。したがって、上記のような領域(要素)では、節点要素有限要素法を適用するよりも、辺要素有限要素法を適用した方が、より正確に電磁場(磁束線)を求めることができる。   In addition, there is an advantage that the electromagnetic field (magnetic flux lines) can be obtained more accurately when the side element finite element method is applied than when the nodal element finite element method is applied. More specifically, for example, only a pair of opposed surfaces are at the boundary of different substances (in this embodiment, steel plate and air), and the other surfaces are in a single substance (in this embodiment, steel plate or air). When the nodal element finite element method is applied to a cuboid (or cube) region (element) that is in contact, the physical quantity obtained from each node is a mixture of physical quantities of the different substances. On the other hand, when the side element finite element method is applied, the physical quantity obtained from the sides belonging to the pair of opposed faces is a mixture of physical quantities of the different substances, but the sides belonging to the other faces are mixed. The physical quantity obtained from is the physical quantity of one substance. Therefore, in the region (element) as described above, the electromagnetic field (magnetic flux lines) can be obtained more accurately by applying the side element finite element method than by applying the nodal element finite element method.

なお、等価要素22の磁気特性を求めるために、等価要素22に外部磁界Hextを印加すると、等価要素22内の磁性体は磁化されるが、磁性体の形状及び数によっては、反磁界の影響が出てきて、所定の磁気特性を得られない場合がある。そのために、本実施の形態では、図2に示したように、反磁界が出ない程度に磁性体の数、大きさに注意した広い領域を、電磁場を解析する領域として考えるようにするのが好ましい。 Note that when an external magnetic field H ext is applied to the equivalent element 22 in order to obtain the magnetic characteristics of the equivalent element 22, the magnetic body in the equivalent element 22 is magnetized, but depending on the shape and number of magnetic bodies, the demagnetizing field In some cases, the predetermined magnetic characteristics cannot be obtained due to the influence. For this reason, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a wide area in which attention is paid to the number and size of magnetic materials so as not to generate a demagnetizing field is considered as an area for analyzing an electromagnetic field. preferable.

次に、図15のフローチャートを参照しながら、本実施の形態の電磁場解析装置1における処理動作の一例を説明する。
まず、最初のステップS1において、平均磁界演算部5aは、解析領域40に与える外部磁界Hextの大きさを初期値(0[Gauss])に設定する。
Next, an example of the processing operation in the electromagnetic field analysis device 1 of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in the first step S1, the average magnetic field calculation unit 5a sets the magnitude of the external magnetic field Hext applied to the analysis region 40 to an initial value (0 [Gauss]).

次に、ステップS2において、平均磁界演算部5aは、角度φ1、φ2を初期値(0[°])に設定する。
このように、角度φ1、φ2を設定することにより、外部磁界Hextの方向を設定する。
Next, in step S2, the average magnetic field calculation unit 5a sets the angles φ 1 and φ 2 to initial values (0 [°]).
Thus, the direction of the external magnetic field H ext is set by setting the angles φ 1 and φ 2 .

次に、ステップS3において、平均磁界演算部5aは、等価要素22に対する解析領域40の境界条件を、外部磁界Hextに応じて設定する。具体的に説明すると、本実施の形態では、外部磁界Hextを与えたときに、例えば図5の解析領域40における境界の要素に、外部磁界Hextに相当する値を挿入して境界条件を設定するようにする。 Next, in step S3, the average magnetic field calculation unit 5a sets the boundary condition of the analysis region 40 with respect to the equivalent element 22 according to the external magnetic field Hext . More specifically, in the present embodiment, when the external magnetic field H ext is applied, for example, a value corresponding to the external magnetic field H ext is inserted into the boundary element in the analysis region 40 of FIG. Try to set.

次に、ステップS4において、平均磁界演算部5aは、外部磁界Hextの設定内容に従って、解析領域40に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を演算する。
具体的に説明すると、外部磁界Hextを境界条件として与えて、解析領域40に対し、前述した有限要素法の電磁場解析を実行する。
Next, in step S4, the average magnetic field calculation unit 5a calculates the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in the analysis region 40 in accordance with the setting contents of the external magnetic field Hext. To do.
More specifically, the above-described finite element method electromagnetic field analysis is performed on the analysis region 40 with the external magnetic field H ext as a boundary condition.

次に、ステップS5において、平均磁界演算部5aは、上記ステップS4における処理により得られた磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)の中から、等価要素22に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を抽出する。   Next, in step S5, the average magnetic field calculator 5a calculates the equivalent element 22 from the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) obtained by the processing in step S4. The magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k) generated in the above are extracted.

次に、ステップS6において、平均磁界演算部5aは、ステップS5で抽出した磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)とを用いて、等価要素における磁気特性(等価要素22内の平均磁束密度Bave(i,j,k)と、平均磁界Have(i,j,k)と)を求めて記録媒体に格納する。さらに、角度αBH、βH求めて記録媒体に格納する。 Next, in step S6, the average magnetic field calculation unit 5a uses the magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k) extracted in step S5 to determine the magnetic characteristics ( The average magnetic flux density B ave (i, j, k) and the average magnetic field H ave (i, j, k) in the equivalent element 22 are obtained and stored in the recording medium. Further, the angles α BH and β H are obtained and stored in the recording medium.

次に、ステップS7において、平均磁界演算部5aは、外部磁界Hextの大きさが規定値であるか否かを判定する。
本実施の形態では、外部磁界Hextの大きさを、0、100、500、1000、2000、5000、10000[Gauss]の順で増大させるようにしている。したがって、10000[Gauss]が規定値となる。
Next, in step S7, the average magnetic field calculation unit 5a determines whether or not the magnitude of the external magnetic field H ext is the specified value.
In the present embodiment, the magnitude of the external magnetic field H ext is increased in the order of 0, 100, 500, 1000, 2000, 5000, and 10000 [Gauss]. Therefore, 10000 [Gauss] is the specified value.

このステップS7の判定の結果、外部磁界Hextの大きさが規定値でない場合には、ステップS6に進んで設定値を変更する。例えば、外部磁界Hextの大きさの設定値が、0[Gauss]である場合には、設定値を100[Gauss]に変更する。そして、ステップS3に戻る。
一方、外部磁界Hextの大きさの設定値が規定値である場合には、ステップS9に進んで設定値を初期値にリセットする。
If the result of determination in step S7 is that the magnitude of the external magnetic field H ext is not a specified value, the process proceeds to step S6 and the set value is changed. For example, when the set value of the magnitude of the external magnetic field H ext is 0 [Gauss], the set value is changed to 100 [Gauss]. Then, the process returns to step S3.
On the other hand, when the set value of the magnitude of the external magnetic field H ext is a specified value, the process proceeds to step S9 and the set value is reset to the initial value.

次に、ステップS10において、平均磁界演算部5aは、外部磁界Hextの方向(角度φ1、φ2)の設定値が、規定値であるか否かを判定する。
本実施の形態では、角度φ1を、0、15、30、45、60、75、90[°]の順で増大させ、角度φ2を、0、15、30、45、60、75、90[°]の順で増大させるようにしている。したがって、角度φ1、φ2の値が共に90[°]である場合に、規定値であると判定する。
Next, in step S10, the average magnetic field calculation unit 5a determines whether or not the set value of the direction of the external magnetic field H ext (angles φ 1 and φ 2 ) is a specified value.
In the present embodiment, the angle φ 1 is increased in the order of 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 [°], and the angle φ 2 is increased to 0, 15, 30, 45, 60, 75, The angle is increased in the order of 90 [°]. Accordingly, when both the values of the angles φ 1 and φ 2 are 90 [°], it is determined to be the specified value.

このステップS10の判定の結果、外部磁界Hextの方向の設定値が、規定値でない場合には、ステップS11に進んで設定値を変更する。例えば、角度φ1の設定値が、0[°]であり、角度φ1の設定値が、0[°]である場合には、角度φ1の設定値を、15[°]に変更し、角度φ2の設定値は、0[°]のままとする。そして、ステップS3に戻る。 As a result of the determination in step S10, if the set value in the direction of the external magnetic field H ext is not a specified value, the process proceeds to step S11 and the set value is changed. For example, when the setting value of the angle φ 1 is 0 [°] and the setting value of the angle φ 1 is 0 [°], the setting value of the angle φ 1 is changed to 15 [°]. The set value of the angle φ 2 remains 0 [°]. Then, the process returns to step S3.

一方、外部磁界Hextの方向の設定値が、規定値である場合には、ステップS12に進んで設定値を初期値にリセットする。 On the other hand, if the set value in the direction of the external magnetic field H ext is a specified value, the process proceeds to step S12 and the set value is reset to the initial value.

次に、ステップS13において、磁気特性曲線作成部5bは、ステップS6で求められた平均磁束密度Bave(i,j,k)と平均磁界Have(i,j,k)とから、等価要素22におけるB−H曲線1301を作成する。
以上のステップS1〜S13の処理により、等価要素演算部5による処理が終了し、中間要素演算部6による処理を開始する。なお、以下の説明においては、等価要素演算部5と同様の処理についての詳細な説明を省略する。
Next, in step S13, the magnetic characteristic curve creating unit 5b calculates an equivalent element from the average magnetic flux density B ave (i, j, k) obtained in step S6 and the average magnetic field H ave (i, j, k). A BH curve 1301 at 22 is created.
Through the processes in steps S1 to S13 described above, the process by the equivalent element calculation unit 5 ends, and the process by the intermediate element calculation unit 6 starts. In the following description, detailed description of the same processing as that of the equivalent element calculation unit 5 is omitted.

次に、ステップS14において、平均磁界演算部6aは、中間要素23に対する解析領域の境界条件を、外部磁界Hextに応じて設定する。 Next, in step S14, the average magnetic field calculation unit 6a sets the boundary condition of the analysis region with respect to the intermediate element 23 according to the external magnetic field Hext .

次に、ステップS15において、平均磁界演算部6aは、外部磁界Hextの設定内容に従って、分割領域に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を、上述したステップS13で作成されたB−H曲線1201を用いて演算する。 Next, in step S15, the average magnetic field calculation unit 6a calculates the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) generated in the divided region according to the setting contents of the external magnetic field Hext. The calculation is performed using the BH curve 1201 created in step S13.

次に、ステップS16において、平均磁界演算部6aは、ステップS15における処理により得られた磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)の中から、中間要素23に生じる磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)を抽出する。   Next, in step S16, the average magnetic field calculation unit 6a applies the intermediate element 23 from the magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) obtained by the processing in step S15. The resulting magnetic flux density B (i, j, k) and magnetic field H (i, j, k) are extracted.

次に、ステップS17において、平均磁界演算部6aは、ステップS16で抽出した磁束密度B(i,j,k)と磁界H(i,j,k)とを用いて、中間要素における磁気特性(中間要素23内の平均磁束密度Bave(i,j,k)と、平均磁界Have(i,j,k)と)を求めて記録媒体に格納する。さらに、角度αBH、βH求めて記録媒体に格納する。 Next, in step S17, the average magnetic field calculation unit 6a uses the magnetic flux density B (i, j, k) and the magnetic field H (i, j, k) extracted in step S16 to determine the magnetic characteristics ( An average magnetic flux density B ave (i, j, k) and an average magnetic field H ave (i, j, k)) in the intermediate element 23 are obtained and stored in the recording medium. Further, the angles α BH and β H are obtained and stored in the recording medium.

次に、ステップS18において、平均磁界演算部6aは、外部磁界Hextの大きさが規定値であるか否かを判定する。
このステップS18の判定の結果、外部磁界Hextの大きさが規定値でない場合には、ステップS19に進んで設定値を変更する。
一方、外部磁界Hextの大きさの設定値が規定値である場合には、ステップS20に進んで設定値を初期値にリセットする。
Next, in step S18, the average magnetic field calculation unit 6a determines whether the magnitude of the external magnetic field H ext is the specified value.
As a result of the determination in step S18, if the magnitude of the external magnetic field H ext is not a specified value, the process proceeds to step S19 to change the set value.
On the other hand, when the set value of the magnitude of the external magnetic field H ext is a specified value, the process proceeds to step S20 and the set value is reset to the initial value.

次に、ステップS21において、平均磁界演算部6aは、外部磁界Hextの方向の設定値が、規定値であるか否かを判定する。
この判定の結果、外部磁界Hextの方向の設定値が、規定値でない場合には、ステップS22に進んで設定値を変更する。
一方、外部磁界Hextの方向の設定値が、規定値である場合には、ステップS23に進んで設定値を初期値にリセットする。
Next, in step S21, the average magnetic field calculating section 6a, the direction of the set values of the external magnetic field H ext is equal to or a predetermined value.
As a result of the determination, if the set value in the direction of the external magnetic field H ext is not the specified value, the process proceeds to step S22 and the set value is changed.
On the other hand, when the set value in the direction of the external magnetic field H ext is a specified value, the process proceeds to step S23 and the set value is reset to the initial value.

次に、ステップS24において、磁気特性曲線作成部6bは、ステップS17で求められた平均磁束密度Bave(i,j,k)と平均磁界Have(i,j,k)とから、中間要素23におけるB−H曲線を作成する。 Next, in step S24, the magnetic characteristic curve creating unit 6b determines an intermediate element from the average magnetic flux density B ave (i, j, k) and average magnetic field H ave (i, j, k) obtained in step S17. A BH curve at 23 is created.

次に、ステップS25において、磁気特性曲線作成部6bは、ステップS17で求められた平均磁束密度Bave(i,j,k)と、角度αBHとから、中間要素23における第1のB−θ曲線1301を作成する。また、磁気特性曲線作成部6bは、ステップS17で求められた平均磁束密度Bave(i,j,k)と、角度βHとから、中間要素23における第2のB−θ曲線1401を作成する。
以上のステップS14〜S25の処理により、中間要素演算部6による処理が終了し、磁界分布演算部7による処理を開始する。
Next, in step S25, the magnetic characteristic curve creation unit 6b determines the first B− in the intermediate element 23 from the average magnetic flux density B ave (i, j, k) obtained in step S17 and the angle α BH. A θ curve 1301 is created. Further, the magnetic characteristic curve creation unit 6b creates a second B-θ curve 1401 in the intermediate element 23 from the average magnetic flux density B ave (i, j, k) obtained in step S17 and the angle β H. To do.
Through the processes in steps S14 to S25 described above, the process by the intermediate element calculation unit 6 ends, and the process by the magnetic field distribution calculation unit 7 starts.

最後に、ステップS36において、磁界分布演算部7は、ステップS24、S25で作成された中間要素23におけるB−H曲線と、第1及び第2のB−θ曲線1301、1401とを用いて、解析対象領域21に生じる電磁場を求める。   Finally, in step S36, the magnetic field distribution calculation unit 7 uses the BH curve in the intermediate element 23 created in steps S24 and S25, and the first and second B-θ curves 1301 and 1401. An electromagnetic field generated in the analysis target region 21 is obtained.

以上のような、解析対象領域21に生じる電磁場(例えば磁束線)を求める本実施の形態の手法(等価BH法)をまとめると、図17に示すようになる。   The above-described method (equivalent BH method) of the present embodiment for obtaining the electromagnetic field (for example, magnetic flux lines) generated in the analysis target region 21 is summarized as shown in FIG.

以上のように本実施の形態では、鋼板とその周囲の空気とにより占められる所定の領域を1つの等価要素22とし、その等価要素22に生じる平均磁束密度Baveと、平均磁界Haveとの関係を表すB−H曲線1201を作成し、等価要素22と同等と見なせる要素を複数含んで成る中間要素23における平均磁束密度Bave及び平均磁界Haveを、上記作成したB−H曲線1201を用いて求めて、中間要素23におけるB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線1301、1401とを作成し、作成したB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線1301、1401とを用いて、解析対象領域21における電磁場(磁束線)を求めるようにしたので、解析対象領域21が大きい場合であっても、解析対象領域21を多数の要素に分割せずに、解析対象領域21に生じる電磁場を解析することができる。これにより、電磁場を解析する際に要する記憶容量を大幅に減らすことができるようになり、従来では解析が困難であった大規模の設備における電磁場を確実に解析することができる。 As described above, in the present embodiment, a predetermined region occupied by the steel plate and the surrounding air is defined as one equivalent element 22, and the average magnetic flux density B ave generated in the equivalent element 22 and the average magnetic field H ave A BH curve 1201 representing the relationship is created, and the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave in the intermediate element 23 including a plurality of elements that can be regarded as equivalent to the equivalent element 22 are represented by the BH curve 1201 created above. The BH curve and the first and second B-θ curves 1301 and 1401 in the intermediate element 23 are created, and the created BH curve and the first and second B-θ curves 1301 are obtained. 1401 is used to obtain the electromagnetic field (magnetic flux lines) in the analysis target region 21, so that even if the analysis target region 21 is large, the analysis target region 21 is not divided into a large number of elements. Analysis vs. It can be analyzed an electromagnetic field generated in the region 21. As a result, the storage capacity required for analyzing the electromagnetic field can be greatly reduced, and the electromagnetic field in a large-scale facility that has been difficult to analyze can be reliably analyzed.

例えば、中間要素23におけるB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線とを用いずに、等価要素22におけるB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線とを用いた場合には、解析対象領域21を30万個以上のセルに分割しなければ、有限要素法を適用することができない。したがって、4[GB]のメモリを有していても1台のコンピュータでは解析することができないばかりか解析時間を要してしまう。これに対し、本実施の形態のように、中間要素23におけるB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線とを用いた場合には、解析対象領域21を約21万個のセルに分割して、有限要素法を適用することができる。したがって、4[GB]のメモリを有していれば1台のコンピュータで迅速且つ確実に解析することができる。   For example, the BH curve and the first and second B-θ curves in the equivalent element 22 were used without using the BH curve and the first and second B-θ curves in the intermediate element 23. In this case, the finite element method cannot be applied unless the analysis target region 21 is divided into 300,000 or more cells. Therefore, even if it has a memory of 4 [GB], it cannot be analyzed by one computer, and it takes an analysis time. On the other hand, when the BH curve and the first and second B-θ curves in the intermediate element 23 are used as in the present embodiment, the analysis target area 21 is about 210,000 cells. The finite element method can be applied. Therefore, if the memory of 4 [GB] is provided, the analysis can be performed quickly and reliably by one computer.

なお、本実施の形態では、等価要素演算部5が、B−H曲線1201のみを求めるようにしたが、第1のB−θ曲線(等価要素21における平均磁束密度Baveと角度αBHとの関係)や第2のB−θ曲線(等価要素21における平均磁束密度Baveと角度βHとの関係)を、等価要素演算部5が作成するようにしてもよい。この場合、中間要素演算部6は、等価要素演算部5により作成された第1及び第2のB−θ曲線を用いて、中間要素23における平均磁束密度Baveと平均磁界Haveとを求めるようにしてもよい。 In the present embodiment, the equivalent element calculation unit 5, has been to seek only the BH curve 1201, the average magnetic flux density B ave and the angle alpha BH in the first B-theta curve (equivalent elements 21 the relationship) and the second B-theta curve (relationship between the average magnetic flux density B ave and the angle beta H in the equivalent element 21), may create an equivalent element calculation unit 5. In this case, the intermediate element calculation unit 6 calculates the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave in the intermediate element 23 using the first and second B-θ curves created by the equivalent element calculation unit 5. You may do it.

また、本実施の形態では、中間要素が1つの場合を例示したが、複数の中間要素を設定するようにしてもよい。
例えば、図18に示すように、(図2〜図4に示した等価要素22に相当する)等価要素180と、等価要素180と同等の要素を複数含む第1の中間要素181と、第1の中間要素181と同等の要素を複数含む第2の中間要素181と、第(n−1)の中間要素と同等の要素を複数含む第n(nは3以上の自然数)の中間要素183とを解析対象領域21に対して設定してもよい。
Further, in the present embodiment, the case where there is one intermediate element is illustrated, but a plurality of intermediate elements may be set.
For example, as shown in FIG. 18, an equivalent element 180 (corresponding to the equivalent element 22 shown in FIGS. 2 to 4), a first intermediate element 181 including a plurality of elements equivalent to the equivalent element 180, A second intermediate element 181 including a plurality of elements equivalent to the intermediate element 181, and an n-th (n is a natural number of 3 or more) intermediate element 183 including a plurality of elements equivalent to the (n-1) th intermediate element; May be set for the analysis target region 21.

図18のようにした場合、図1に示した中間要素演算部6は、図19に示すようになる。すなわち、中間要素演算部190は、第1〜第nの中間要素演算部191〜193を有する。
第1の中間要素演算部191は、等価要素演算部5により作成されたB−H曲線を用いて、第1の等価要素181における平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHを求める平均磁界演算部191aと、平均磁界演算部191aにより求められた平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHを用いて、第1の中間要素181におけるB−H曲線を作成する磁気特性曲線作成部191bとを有する。
In the case of FIG. 18, the intermediate element calculation unit 6 shown in FIG. 1 is as shown in FIG. That is, the intermediate element calculation unit 190 includes first to nth intermediate element calculation units 191 to 193.
The first intermediate element calculation unit 191 uses the BH curve created by the equivalent element calculation unit 5 to calculate the average magnetic flux density B ave , average magnetic field H ave , and angle α BH in the first equivalent element 181. Using the average magnetic field calculation unit 191a for determining β H , the average magnetic flux density B ave , the average magnetic field H ave , and the angles α BH and β H calculated by the average magnetic field calculation unit 191a, B in the first intermediate element 181 A magnetic characteristic curve creating unit 191b for creating a −H curve.

第2の中間要素演算部192は、第1の中間要素演算部191により作成されたB−H曲線を用いて、第2の等価要素182における平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHを求める平均磁界演算部192aと、平均磁界演算部192aにより求められた平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHを用いて、第2の中間要素182におけるB−H曲線を作成する磁気特性曲線作成部192bとを有する。 The second intermediate element calculation unit 192 uses the BH curve created by the first intermediate element calculation unit 191 to calculate the average magnetic flux density B ave , average magnetic field H ave , and angle in the second equivalent element 182. Using the average magnetic field calculation unit 192a for obtaining α BH and β H , the average magnetic flux density B ave , the average magnetic field H ave , and the angles α BH and β H obtained by the average magnetic field calculation unit 192a, the second intermediate element And a magnetic characteristic curve creating unit 192b for creating a BH curve at 182.

第nの中間要素演算部193は、第(n−1)の中間要素演算部により作成されたB−H曲線を用いて、第nの等価要素183における平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHを求める平均磁界演算部193aと、平均磁界演算部193aにより求められた平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHを用いて、第nの中間要素183におけるB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線とを作成する磁気特性曲線作成部193bとを有する。 The n-th intermediate element calculation unit 193 uses the BH curve created by the (n−1) -th intermediate element calculation unit to calculate the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave in the n-th equivalent element 183. , and the angle alpha BH, with an average magnetic field calculating unit 193a to determine the beta H, the average magnetic flux density B ave obtained by the average magnetic field calculating unit 193a, the average magnetic field H ave, and the angle alpha BH, the beta H, the n The intermediate element 183 includes a BH curve and a magnetic characteristic curve creation unit 193b that creates first and second B-θ curves.

そして、磁界分布演算部7は、第nの中間要素演算部193により作成されたB−H曲線と第1及び第2のB−θ曲線とを用いて、解析対象領域における電磁場を求める。
なお、上記において、平均磁束密度Bave、平均磁界Have、及び角度αBH、βHは、上述した平均磁界演算部5a、6aで行う処理と同様の処理を行うことで求めることができる。また、B−H曲線や第1及び第2のB−θ曲線は、上述した磁気特性曲線作成部5b、6bで行う処理と同様の処理を行うことで作成することができる。
Then, the magnetic field distribution calculation unit 7 obtains an electromagnetic field in the analysis target region using the BH curve created by the nth intermediate element calculation unit 193 and the first and second B-θ curves.
In the above, the average magnetic flux density B ave , the average magnetic field H ave , and the angles α BH and β H can be obtained by performing the same processing as the processing performed by the above-described average magnetic field calculation units 5a and 6a. In addition, the BH curve and the first and second B-θ curves can be created by performing the same process as the process performed by the magnetic characteristic curve creating units 5b and 6b described above.

例えば、鋼板と空気とが繰り返し並べられている構造を有する磁気シールド装置における電磁場を解析する際には、図18に示したように複数の中間要素を設定することができ、電磁場を解析する際に必要なセルの数をより減らせることができる。   For example, when analyzing an electromagnetic field in a magnetic shield device having a structure in which steel plates and air are repeatedly arranged, a plurality of intermediate elements can be set as shown in FIG. The number of cells required for the operation can be further reduced.

また、中間要素は、図2〜図4に示したような要素に限定されない。例えば、図20に示すように、磁気シールド装置の稜線部200〜202や、コーナ部203、204に対して中間要素を適用するようにしてもよい。また、図21に示すように、磁気シールド装置を構成する鋼帯の継ぎ目部210、平板鋼板と鋼帯との接合部211、鋼帯の離反部212、平板鋼板部213、及び平板鋼板同士の接合部214に対して中間要素を適用するようにしてもよい。さらに、図22に示すように、磁気シールド装置に設けられている窓の脇部220、窓のコーナ部221、及び窓の下端部222に対して中間要素を適用するようにしてもよく、磁気シールド装置に設けられているドアの脇部223、ドアの下端部224、及びドアのコーナ部225に対して中間要素を適用するようにしてもよい。   Further, the intermediate element is not limited to the elements as shown in FIGS. For example, as shown in FIG. 20, intermediate elements may be applied to the ridge lines 200 to 202 and the corners 203 and 204 of the magnetic shield device. Moreover, as shown in FIG. 21, the joint part 210 of the steel strip which comprises a magnetic shielding apparatus, the junction part 211 of a flat steel plate and a steel strip, the separation part 212 of a steel strip, the flat steel plate part 213, and between flat steel plates An intermediate element may be applied to the joint portion 214. Furthermore, as shown in FIG. 22, intermediate elements may be applied to the side portions 220 of the windows, the corner portions 221 of the windows, and the lower end portions 222 of the windows provided in the magnetic shield device. An intermediate element may be applied to the side portion 223 of the door, the lower end portion 224 of the door, and the corner portion 225 of the door provided in the shield device.

また、本実施の形態では、平均磁束密度Baveを基準(B中心)として、電磁場を解析する場合について説明したが、平均磁界Haveを基準(H中心)としてもよい。例えば、本実施の形態では、角度αB、βBをパラメータとして、B−H曲線を作成するようにしたが、角度αH、βHをパラメータとしてこれらを作成するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the electromagnetic field is analyzed using the average magnetic flux density B ave as a reference (B center) has been described, but the average magnetic field H ave may be used as a reference (H center). For example, in the present embodiment, the BH curve is created using the angles α B and β B as parameters, but these may be created using the angles α H and β H as parameters.

また、外部磁界Hextを与えた際に生じる鉄損を求めるようにしてもよい。具体的に説明すると、例えば、磁気特性曲線作成部6bにより作成されたB−H曲線に基づいて、鉄損を求める。また、求めた鉄損と、平均磁束密度Baveとの関係を表す曲線を、平均磁束密度Baveと磁化容易軸Xとのなす角度αB、βBをパラメータとして作成し、作成した曲線を記録媒体に記録するようにしてもよい。 Moreover, you may make it obtain | require the iron loss which arises when the external magnetic field Hext is given. More specifically, for example, the iron loss is obtained based on the BH curve created by the magnetic characteristic curve creating unit 6b. Also, a curve representing the relationship between the calculated iron loss and the average magnetic flux density B ave is created using the angles α B and β B formed by the average magnetic flux density B ave and the easy magnetization axis X as parameters, and the created curve is You may make it record on a recording medium.

さらに、等価要素は、磁性体を含む複数の物質により占められている領域であれば、図3に示したものに限定されない。すなわち、解析領域40の中の代表的な領域であれば、等価要素の位置及び大きさは、図2〜4に示したものに限定されず、解析対象領域21における電磁場が適切に得られる範囲で適宜決定することができる。   Furthermore, the equivalent element is not limited to that shown in FIG. 3 as long as it is a region occupied by a plurality of substances including a magnetic substance. That is, if it is a typical area | region in the analysis area | region 40, the position and magnitude | size of an equivalent element are not limited to what was shown in FIGS. 2-4, The range from which the electromagnetic field in the analysis object area | region 21 is obtained appropriately Can be determined as appropriate.

また、上述した解析領域は、複数種類の等価要素から構成される場合もあり、その場合は、等価要素は複数種類存在することになる。この場合、等価要素は複数種類存在するので、中間要素も複数存在し、それに対応した等価B−H曲線も複数種類存在することになる。   In addition, the analysis region described above may be composed of a plurality of types of equivalent elements, in which case there are a plurality of types of equivalent elements. In this case, since there are a plurality of types of equivalent elements, there are also a plurality of intermediate elements and a plurality of types of equivalent BH curves corresponding thereto.

また、本実施の形態では、鋼板の一部と、その側方の空気とによって形成される領域を等価要素22としたが、等価要素に含まれる物質はこれらに限定されない。すなわち、磁性体と非磁性体とにより占められている領域であれば、どのような領域を等価要素としてもよい。ここで、磁性体は、鉄やコバルトといった強磁性体に限らず、酸化鉄などの常磁性体など強磁性体以外の磁性体であってもよい。また、非磁性体とは、空気に限らず、銅コイル、木、及び樹脂など、磁性を帯びないものを指す。   Moreover, in this Embodiment, although the area | region formed with a part of steel plate and the air of the side was made into the equivalent element 22, the substance contained in an equivalent element is not limited to these. That is, any region may be used as an equivalent element as long as it is a region occupied by a magnetic body and a non-magnetic body. Here, the magnetic body is not limited to a ferromagnetic body such as iron or cobalt, but may be a magnetic body other than a ferromagnetic body such as a paramagnetic body such as iron oxide. The non-magnetic material is not limited to air but refers to a non-magnetic material such as a copper coil, wood, and resin.

また、上述したようにして平均磁束密度Baveと平均磁界Haveを求めるに際し、中間要素23(又は等価要素22)おける三軸(磁化容易軸X、磁化困難軸Y、垂直軸Z)と、解析領域の互いに直交する三軸(縦、横、高さ方向の軸)とが一致しない場合には、中間要素23(又は等価要素22)を座標変換または回転変換させるなどして、中間要素23(又は等価要素22)における三軸と、解析領域における三軸とを一致させるようにするのが好ましい。 Further, when obtaining the average magnetic flux density B ave and the average magnetic field H ave as described above, the three axes (the easy axis X, the hard axis Y, the vertical axis Z) in the intermediate element 23 (or the equivalent element 22), If the three orthogonal axes (vertical, horizontal, and height axes) of the analysis region do not coincide with each other, the intermediate element 23 (or equivalent element 22) is subjected to coordinate transformation or rotational transformation, etc. It is preferable that the three axes in (or equivalent element 22) coincide with the three axes in the analysis region.

さらに、本実施の形態では、3次元の空間に生じる電磁場を解析する場合について例示したが、2次元の平面に生じる電磁場を解析するようにしてもよい。例えば、磁化容易軸Xと磁化困難軸Yとから定められる平面に生じる電磁場を解析する場合には、角度βB、φ2を0[°]にして上述した処理を行うようにすればよい。 Furthermore, in the present embodiment, the case where an electromagnetic field generated in a three-dimensional space is analyzed is exemplified, but an electromagnetic field generated in a two-dimensional plane may be analyzed. For example, when analyzing an electromagnetic field generated on a plane defined by the easy magnetization axis X and the hard magnetization axis Y, the above-described processing may be performed with the angles β B and φ 2 set to 0 [°].

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第1の実施形態と、等価要素における磁気特性の求め方が異なるだけであり、その他の部分については、上述した第1の実施の形態と同じである。したがって、以下の説明において、上述した第1の実施の形態と同一の部分については、図1〜図22に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment described above only in how to obtain the magnetic characteristics of the equivalent elements, and the other parts are the same as those of the first embodiment described above. Therefore, in the following description, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 22, and detailed description thereof is omitted.

本実施の形態の電磁場解析装置は、図1に示した等価要素演算部5における平均磁界演算部5a及び磁気特性曲線作成部5bの代わりに磁気特性演算部を有している。この磁気特性演算部は、図23に示す磁気シールド装置290における透磁率を以下のようにして求める。なお、図23に示す磁気シールド装置290は、外部からの磁場をシールドする装置であり、本実施の形態では、この磁気シールド装置290のシールド性能を評価する場合を例に挙げて説明する。   The electromagnetic field analysis apparatus according to the present embodiment has a magnetic characteristic calculation unit instead of the average magnetic field calculation unit 5a and the magnetic characteristic curve creation unit 5b in the equivalent element calculation unit 5 shown in FIG. This magnetic characteristic calculation part calculates | requires the magnetic permeability in the magnetic shield apparatus 290 shown in FIG. 23 as follows. Note that the magnetic shield device 290 shown in FIG. 23 is a device that shields a magnetic field from the outside. In this embodiment, a case where the shielding performance of the magnetic shield device 290 is evaluated will be described as an example.

図23において、磁気シールド装置290は、長さが300mm、幅が25mm、厚さが1mmの鋼板を32枚組み合わせて構成される。具体的に説明すると、「口」の字状に配置した4枚の鋼板の組みを、30mm間隔で8組み積み上げて磁気シールド装置を構成している。なお、図23は、上述した第1の実施の形態における図2に相当する。   In FIG. 23, the magnetic shield device 290 is configured by combining 32 steel plates having a length of 300 mm, a width of 25 mm, and a thickness of 1 mm. More specifically, a magnetic shield device is configured by stacking eight sets of four steel plates arranged in a “mouth” shape at intervals of 30 mm. FIG. 23 corresponds to FIG. 2 in the first embodiment described above.

この場合、磁性体と非磁性体とからなる等価要素としては、等価要素291と等価要素292との組で考える場合と、等価要素293と等価要素294との組で考える場合とが考えられる。等価要素291及び等価要素293は、鋼板の平行部分に相当し、鋼板の厚みは1mmになる。等価要素292及び等価要素294は、鋼板のコーナ部分に相当し、鋼板の厚みは2mmになる。   In this case, as an equivalent element composed of a magnetic body and a non-magnetic body, there are a case where a combination of an equivalent element 291 and an equivalent element 292 is considered, and a case where a combination of an equivalent element 293 and an equivalent element 294 is considered. The equivalent element 291 and the equivalent element 293 correspond to the parallel part of the steel plate, and the thickness of the steel plate is 1 mm. The equivalent element 292 and the equivalent element 294 correspond to the corner portion of the steel plate, and the thickness of the steel plate is 2 mm.

まず、等価要素293と等価要素294との組について考える。後述するように細部においては相違するが、等価要素293と等価要素294は、共に図24に示したようになる。図24では、磁性体(鋼板)280は、X軸方向及び、Z軸方向には占有しているが、Y軸方向には部分的にしか占有していない。なお、図24において、LX、LY、LZは、等価要素293のX軸方向の長さがLXであり、Y軸方向の長さがLYであり、Z軸方向の長さがLZであることを示している。 First, consider a set of equivalent elements 293 and equivalent elements 294. As will be described later, although the details are different, both the equivalent element 293 and the equivalent element 294 are as shown in FIG. In FIG. 24, the magnetic body (steel plate) 280 is occupied in the X-axis direction and the Z-axis direction, but is only partially occupied in the Y-axis direction. In FIG. 24, L X , L Y , and L Z are the length of the equivalent element 293 in the X axis direction is L X , the length in the Y axis direction is L Y , and the length in the Z axis direction. Is L Z.

そして、本実施の形態では、図24において、等価要素293の外形を、LX=25mm、LY=30mm、LZ=25mmとすることができる。ここで、等価要素293のY軸方向の長さLYを30mmにしたのは、図23に示した磁気シールド装置290の側面図において、「口」の字状に組み合わせた4枚の鋼板を30mmの間隔で積み上げていることに対応する。 In the present embodiment, in FIG. 24, the outer shape of the equivalent element 293 can be L X = 25 mm, L Y = 30 mm, and L Z = 25 mm. Here, the length L Y in the Y-axis direction of the equivalent element 293 is set to 30 mm because four steel plates combined in a “mouth” shape in the side view of the magnetic shield device 290 shown in FIG. This corresponds to stacking at intervals of 30 mm.

そうすると、等価要素293と等価要素294との違いは、図24における鋼板280の厚みdが、1mmであるか、2mmであるかの違いに帰着する。ただし、等価要素294では、鋼板280の磁化容易軸及び磁化困難軸の考え方が等価要素293とは多少異なる。   Then, the difference between the equivalent element 293 and the equivalent element 294 results in a difference in whether the thickness d of the steel plate 280 in FIG. 24 is 1 mm or 2 mm. However, the equivalent element 294 is slightly different from the equivalent element 293 in terms of the easy axis and the hard axis of the steel plate 280.

また、図23に示した磁気シールド装置290の三次元の向き(X軸、Y軸、Z軸)と、図24に示した等価要素290の三次元の向き(X軸、Y軸、Z軸)とは、等価要素内に存在する鋼板280の磁化容易軸および磁化困難軸とを考慮して、適宜変換することを考えなければいけない。ここで、図24に示したX軸を鋼板の磁化容易軸、Y軸を鋼板の磁化困難軸と想定する。   Further, the three-dimensional orientation (X axis, Y axis, Z axis) of the magnetic shield device 290 shown in FIG. 23 and the three-dimensional orientation (X axis, Y axis, Z axis) of the equivalent element 290 shown in FIG. ) Must be considered as appropriate conversion in consideration of the easy axis and the hard axis of the steel plate 280 present in the equivalent element. Here, it is assumed that the X axis shown in FIG. 24 is the easy axis of magnetization of the steel sheet and the Y axis is the hard axis of magnetization of the steel sheet.

このような想定に基づいて、図23と図24とを対比することで、図23のX軸(等価要素293の磁化容易軸、鋼板が連続して続いている)が、図24のX軸(等価要素モデル293の磁化容易軸、この方向に鋼板が充填して占有している)と考えることができ、図23のY軸(等価要素293の磁化困難軸)が、図24のY軸(等価要素モデルの磁化困難軸、この方向には鋼板が充填して占有していない)と考えることができ、図23のZ軸(等価要素293の垂直軸、鋼板が繰り返して続いている)が、図24のZ軸(等価要素モデルの垂直軸、この方向に鋼板が充填して占有している)と考えることができる。   23 and 24 are compared based on such an assumption, the X axis of FIG. 23 (the easy axis of the equivalent element 293, the steel plate continues continuously) is changed to the X axis of FIG. (The easy axis of the equivalent element model 293 is filled and occupied by the steel plate in this direction), and the Y axis of FIG. 23 (the hard axis of magnetization of the equivalent element 293) is the Y axis of FIG. (The hard axis of the equivalent element model, which is not filled and occupied by the steel plate in this direction), and the Z axis in FIG. 23 (the vertical axis of the equivalent element 293, the steel plate continues repeatedly) However, it can be considered as the Z axis in FIG. 24 (the vertical axis of the equivalent element model, which is filled and occupied by the steel plate in this direction).

そうすると、図23においては、X軸方向及びZ軸方向には鋼板280が充填して占有している領域があり、Y軸方向には鋼板280が充填して占有していないということになる。   Then, in FIG. 23, there are regions that are filled and occupied by the steel plate 280 in the X-axis direction and the Z-axis direction, and the steel plate 280 is filled and not occupied in the Y-axis direction.

これにより、図28の等価要素293における各軸(X軸、Y軸、Z軸)の透磁率は以下の(16式)〜(18式)のようになる。   Thereby, the magnetic permeability of each axis (X axis, Y axis, Z axis) in the equivalent element 293 of FIG. 28 is as shown in the following (16 formulas) to (18 formulas).

Figure 0004493389
Figure 0004493389

上記において、kは、反磁界の影響を加味した定数である。本実施の形態では、等価要素293内の磁性体280のY軸方向の厚みdは、等価要素293のY軸方向の長さに比べて十分に薄い。したがって、等価要素293におけるY軸方向の透磁率μYは、空気(非磁性体)の透磁率μ0に近似することができる。 In the above, k is a constant that takes into account the influence of the demagnetizing field. In the present embodiment, the thickness d of the magnetic body 280 in the equivalent element 293 in the Y-axis direction is sufficiently thinner than the length of the equivalent element 293 in the Y-axis direction. Therefore, the magnetic permeability μ Y in the Y-axis direction of the equivalent element 293 can be approximated to the magnetic permeability μ 0 of air (nonmagnetic material).

また、μXFeは、等価要素293内にある鋼板280の磁化容易軸(X軸)方向の透磁率であり、B−H曲線のごとく非線形な特性であっても、その特性を考慮でき、鋼板280の磁化容易軸方向のB−H曲線をd/LXに縮小したものになっている。 Further, μ XFe is the permeability in the easy axis (X axis) direction of the steel plate 280 in the equivalent element 293, and even if it is a non-linear property such as a BH curve, the property can be considered. The BH curve of 280 in the easy axis direction is reduced to d / L X.

μZFeは、等価要素293内にある鋼板280の垂直軸(Z軸)方向の透磁率であり、B−H曲線のごとく非線形であっても、その特性を考慮でき、鋼板280の磁化困難軸のB−H曲線をd/LZに縮小したものになっている。 μ ZFe is the magnetic permeability in the vertical axis (Z-axis) direction of the steel plate 280 in the equivalent element 293, and even if it is non-linear like the BH curve, its characteristics can be taken into consideration, and the hard magnetization axis of the steel plate 280 The BH curve is reduced to d / L Z.

上記(16式)〜(18式)は、次のような考え方より導出されたものである。今簡単のために、X軸方向のみ考える。図24に示した等価要素293のX軸方向における平均磁束密度と平均磁界とは、それぞれ以下の(19式)、(20式)のようになる。   The above (Expression 16) to (Expression 18) are derived from the following concept. For simplicity, only the X-axis direction is considered. The average magnetic flux density and the average magnetic field in the X-axis direction of the equivalent element 293 shown in FIG. 24 are expressed by the following (Equation 19) and (Equation 20), respectively.

Figure 0004493389
Figure 0004493389

上記において、Biには、等価要素293を分割した領域(分割領域)iのX軸方向の磁束密度である(図5を参照)。ΔViは、等価要素293モデルを分割した領域(分割領域)iの体積である(図5を参照)。BFeは、等価要素293における鋼板280のX軸方向の磁束密度である(ただし、鋼板280内の磁束密度は均一であると仮定している)。Bairは、等価要素293における空気のX軸方向の磁束密度である(ただし、空気内の磁束密度は均一であると仮定している)。 In the above, B i is the magnetic flux density in the X-axis direction of a region (divided region) i obtained by dividing the equivalent element 293 (see FIG. 5). ΔV i is the volume of a region (divided region) i obtained by dividing the equivalent element 293 model (see FIG. 5). B Fe is the magnetic flux density in the X-axis direction of the steel plate 280 in the equivalent element 293 (provided that the magnetic flux density in the steel plate 280 is uniform). B air is the magnetic flux density in the X-axis direction of air in the equivalent element 293 (provided that the magnetic flux density in the air is uniform).

また、Nは、等価要素293を分割した領域(分割領域)の数である。Hiは、等価要素293を分割した領域(分割領域)iのX軸方向の磁界である(図5を参照)。HFeは、等価要素293における鋼板280のX軸方向の磁界である(ただし、鋼板280内の磁界は均一であると仮定している)。Hairは、等価要素293における空気のX軸方向の磁界である(空気内の磁界は均一であると仮定している)。
そうすると、上記(19式)と(20式)とより、平均磁束密度と平均磁界とを関係つける透磁率μaveXは、次の(21式)のようになる。
N is the number of areas (divided areas) into which the equivalent element 293 is divided. H i is a magnetic field in the X-axis direction of a region (divided region) i obtained by dividing the equivalent element 293 (see FIG. 5). H Fe is a magnetic field in the X-axis direction of the steel plate 280 in the equivalent element 293 (provided that the magnetic field in the steel plate 280 is uniform). H air is a magnetic field in the X-axis direction of air in the equivalent element 293 (it is assumed that the magnetic field in the air is uniform).
Then, from the above (Equation 19) and (Equation 20), the permeability μ aveX that relates the average magnetic flux density and the average magnetic field is as shown in the following (Equation 21).

Figure 0004493389
Figure 0004493389

ここで、磁界は鋼板280の平行成分については連続であることを考えると、鋼板280の磁界と空気の磁界とは、以下の(22式)のように同じであると仮定することができる。したがって、平均磁束密度と平均磁界とを関係つける透磁率μaveXは、以下の(23式)のようになる。 Here, considering that the magnetic field is continuous for the parallel component of the steel plate 280, it can be assumed that the magnetic field of the steel plate 280 and the magnetic field of air are the same as in the following (Equation 22). Therefore, the permeability μ aveX that relates the average magnetic flux density to the average magnetic field is as shown in the following (Equation 23).

Figure 0004493389
Figure 0004493389

これは、X軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向において、鋼板(磁性体)280の磁束密度と磁界とを用いて求められる透磁率μXFe、μYFe、μZFeと、空気(非磁性体)の透磁率μ0とを、等価要素293と磁性体280との、その方向に垂直な断面積の比で按分したものになっている。 This is based on the permeability μ XFe , μ YFe , μ ZFe and air (non-magnetic) obtained by using the magnetic flux density and magnetic field of the steel plate (magnetic material) 280 in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. a magnetic permeability mu 0 of the body), the equivalent element 293 and the magnetic body 280, and is obtained by apportioning the ratio of cross sectional area perpendicular to that direction.

つまり、等価要素293内において、鋼板(磁性体)280が充填して占有している領域が存在する方向(X軸方向、Z軸方向)での平均磁束密度BaveX、BaveZと平均磁界HaveX、HaveZとを関係つける透磁率μaveX、μaveZは、等価要素293内にある鋼板(磁性体)280の、その方向(X軸方向、Z軸方向)の透磁率μXFe、μZFeと、等価要素293内にある空気(非磁性体)のその方向の透磁率μ0とを、その方向(X軸方向、Z軸方向)での等価要素293内にある鋼板(磁性体)280の断面積と、等価要素293内にある空気(非磁性体)の断面積とに応じて按分していることになる。 That is, in the equivalent element 293, the average magnetic flux densities B aveX , B aveZ and the average magnetic field H in the direction (X-axis direction, Z-axis direction) where the region occupied by the steel plate (magnetic body) 280 is filled. avex, H avez and the relate permeability mu avex, mu avez is in the equivalent element 293 steel plate (magnetic body) 280, the direction (X-axis direction, Z-axis direction) of the magnetic permeability mu XFE, mu ZFE And the magnetic permeability μ 0 in that direction of the air (non-magnetic material) in the equivalent element 293 is the steel plate (magnetic material) 280 in the equivalent element 293 in that direction (X-axis direction, Z-axis direction). And the cross-sectional area of the air (non-magnetic material) in the equivalent element 293 are apportioned.

また、等価要素293内において、鋼板(磁性体)280が充填して占有していない領域がある方向(Y軸方向)での平均磁束密度BaveYと平均磁界HaveYとを関係つける透磁率μaveYは、等価要素293内におけるその方向(Y軸方向)の空気(非磁性体)の透磁率μ0であることになる。 Further, in the equivalent element 293, the magnetic permeability μ that relates the average magnetic flux density B aveY and the average magnetic field H aveY in a direction (Y-axis direction) in which there is a region not filled and occupied by the steel plate (magnetic body) 280. aveY is the permeability μ 0 of air (nonmagnetic material) in that direction (Y-axis direction) in the equivalent element 293.

一方、等価要素294については、等価要素294内で重なっている2枚の鋼板における磁化容易軸は、図23のX軸方向とZ軸方向とに存在している。すなわち、図23の等価要素294内の下側の鋼板の磁化容易軸は、図23のX軸と一致するのに対し、図23の等価要素294内の上側の鋼板の磁化容易軸は、図23のZ軸と一致する。この場合は、例えば、磁化容易軸方向のB−H曲線と磁化困難軸方向のB−H曲線との平均値を鋼板(磁性体)の透磁率として、上述した計算を行い、等価要素294における透磁率μaveX、μaveY、μaveZを求めるようにする。 On the other hand, with respect to the equivalent element 294, the easy magnetization axes of the two steel plates overlapping in the equivalent element 294 exist in the X-axis direction and the Z-axis direction in FIG. That is, the easy axis of magnetization of the lower steel plate in the equivalent element 294 of FIG. 23 coincides with the X axis of FIG. 23, whereas the easy magnetization axis of the upper steel plate in the equivalent element 294 of FIG. It coincides with the Z axis of 23. In this case, for example, the above-described calculation is performed using the average value of the BH curve in the easy axis direction and the BH curve in the hard axis direction as the permeability of the steel plate (magnetic material), and the equivalent element 294 The magnetic permeability μ aveX , μ aveY , and μ aveZ are obtained.

次に、等価要素291と等価要素292との組の場合について説明する。等価要素291は、図25のようになる。等価要素291内において、鋼板(磁性体)はX軸方向には占有しているが、Y軸方向及びZ軸方向には部分的にしか占有していない。したがって、この場合は、X軸方向には鋼板が充填して占有している領域があり、Y軸方向及びZ軸方向に鋼板が充填して占有していないということになる。このため、等価要素における各軸(X軸、Y軸、Z軸)の透磁率は以下の(24式)〜(26式)のようになる。   Next, the case of a set of an equivalent element 291 and an equivalent element 292 will be described. The equivalent element 291 is as shown in FIG. In the equivalent element 291, the steel plate (magnetic material) is occupied in the X-axis direction, but is only partially occupied in the Y-axis direction and the Z-axis direction. Therefore, in this case, there is a region filled and occupied by the steel plate in the X-axis direction, and the steel plate is not filled and occupied in the Y-axis direction and the Z-axis direction. Therefore, the magnetic permeability of each axis (X axis, Y axis, Z axis) in the equivalent element is as shown in the following (24 formula) to (26 formula).

Figure 0004493389
Figure 0004493389

上記において、Z軸及びY軸における「kz、kY」は、反磁界の影響を加味した定数である。図25に示すように、等価要素293内の磁性体280のY軸方向の厚みdと、Z軸方向の長さWが薄い(小さい)が場合は、等価要素におけるY軸方向の透磁率μaveYと、等価要素におけるZ軸方向の透磁率μaveZは、空気の透磁率μ0とほぼ同じになる。 In the above, “k z , k Y ” on the Z axis and the Y axis are constants that take into account the influence of the demagnetizing field. As shown in FIG. 25, when the thickness d in the Y-axis direction of the magnetic body 280 in the equivalent element 293 and the length W in the Z-axis direction are thin (small), the permeability μ in the Y-axis direction in the equivalent element aveY and the permeability μ aveZ in the Z-axis direction of the equivalent element are substantially the same as the permeability μ 0 of air.

そして、中間要素演算部6は、上述した第1の実施の形態と同様に、等価要素291〜294と、B−H曲線が同等と見なせる領域を、中間的な要素(中間要素)とみなし、この中間要素内の磁気特性を、上述したようにして磁気特性演算部で求められた透磁率μaveX、μaveY、μaveZを用いて、有限要素法(FEM)により演算し、演算した磁気特性を表す磁気特性曲線を作成する。 Then, as in the first embodiment described above, the intermediate element calculation unit 6 regards the equivalent elements 291 to 294 and the region where the BH curve can be regarded as equivalent as an intermediate element (intermediate element). The magnetic characteristics in the intermediate element are calculated by the finite element method (FEM) using the magnetic permeability μ aveX , μ aveY , and μ aveZ obtained by the magnetic characteristic calculation unit as described above, and the calculated magnetic characteristics Is created.

磁界分布演算部7は、中間要素演算部6で作成された磁気特性曲線を用いて、図23に示した磁気シールド装置290の電磁場解析を実行する。   The magnetic field distribution calculation unit 7 uses the magnetic characteristic curve created by the intermediate element calculation unit 6 to perform an electromagnetic field analysis of the magnetic shield device 290 shown in FIG.

以上のように本実施の形態では、等価要素におけるX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの透磁率μaveX、μaveY、μaveZを、(16式)〜(18式)及び(24式)〜(26式)を用いて求め、求めた透磁率μaveX、μaveY、μaveZを用いて、中間要素内の磁気特性を演算し、演算した中間要素内の磁気特性を用いて、磁気シールド装置290における電磁場を解析するようにしたので、電磁場をより高速に解析することができる。本実施の形態で説明した手法は、解析精度よりも、高速に解析を実行することが要求される場合には、特に有効である。
なお、本実施の形態では、透磁率μaveX、μaveY、μaveZを求めるようにしたが、透磁率の逆数である磁気抵抗率を求めるようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, the permeability μ aveX , μ aveY , and μ aveZ of the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the equivalent element are expressed by (Expression 16) to (Expression 18) and (Expression 24). ~ determined using a (26-type), obtained permeability mu avex, mu AveY, with mu avez, calculates the magnetic properties of the intermediate element, using the calculated magnetic properties in the intermediate elements, magnetic shield Since the electromagnetic field in the apparatus 290 is analyzed, the electromagnetic field can be analyzed at higher speed. The method described in this embodiment is particularly effective when it is required to perform analysis at a higher speed than the analysis accuracy.
In this embodiment, the magnetic permeability μ aveX , μ aveY , and μ aveZ are obtained , but a magnetic resistivity that is the reciprocal of the magnetic permeability may be obtained.

(本発明の他の実施形態)
上述した各実施の形態における電磁場解析装置、及び全体モデル解析装置による制御動作は、図26に示すようなコンピュータシステムを用いることにより実現することができる。
図26は、電磁場解析装置1に配設されたコンピュータシステムの構成の一例を示したブロック図である。
図26において、コンピュータシステム2300は、CPU2301と、ROM2302と、RAM2303と、キーボード(KB)2304のキーボードコントローラ(KBC)2305と、表示部としてのCRTディスプレイ(CRT)2306のCRTコントローラ(CRTC)2307と、ハードディスク(HD)2308及びフレキシブルディスク(FD)2309のディスクコントローラ(DKC)2310と、ネットワーク2311との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ(NIC)2312とが、システムバス2313を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
(Other embodiments of the present invention)
Control operations by the electromagnetic field analysis apparatus and the overall model analysis apparatus in each of the above-described embodiments can be realized by using a computer system as shown in FIG.
FIG. 26 is a block diagram showing an example of the configuration of a computer system arranged in the electromagnetic field analysis apparatus 1.
26, a computer system 2300 includes a CPU 2301, a ROM 2302, a RAM 2303, a keyboard controller (KBC) 2305 of a keyboard (KB) 2304, a CRT controller (CRTC) 2307 of a CRT display (CRT) 2306 as a display unit, The disk controller (DKC) 2310 of the hard disk (HD) 2308 and flexible disk (FD) 2309 and the network interface controller (NIC) 2312 for connection to the network 2311 can communicate with each other via the system bus 2313. Connected configuration.

CPU2301は、ROM2302或いはHD2308に記憶されたソフトウェア、或いはFD2309より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス2303に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、CPU2301は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ROM2302、或いはHD2308、或いはFD2309から読み出して実行することで、後述する動作を実現するための制御を行う。
The CPU 2301 performs overall control of each component connected to the system bus 2303 by executing software stored in the ROM 2302 or the HD 2308 or software supplied from the FD 2309.
That is, the CPU 2301 reads out a processing program according to a predetermined processing sequence from the ROM 2302, the HD 2308, or the FD 2309 and executes it, thereby performing control for realizing an operation described later.

RAM2303は、CPU2301の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
KBC2305は、KB2304や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
A RAM 2303 functions as a main memory or a work area for the CPU 2301.
The KBC 2305 controls instruction input from the KB 2304, a pointing device (not shown), or the like.

CRTC2307は、CRT2306の表示を制御する。
DKC2310は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するHD2308及びFD2309とのアクセスを制御する。
NIC2312は、ネットワーク2311上の装置或いはシステムと双方向にデータをやりとりする。
The CRTC 2307 controls display on the CRT 2306.
The DKC 2310 controls access to the HD 2308 and the FD 2309 that store a boot program, various applications, an edit file, a user file, a network management program, a predetermined processing program in the present embodiment, and the like.
The NIC 2312 exchanges data bidirectionally with devices or systems on the network 2311.

また、上述した各実施の形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、上記各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施の形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。   In order to operate various devices so as to realize the functions of the above-described embodiments, the functions of the above-described embodiments can be realized for an apparatus connected to the various devices or a computer in the system. Implementations by supplying software program codes and operating the various devices in accordance with programs stored in a computer (CPU or MPU) of the system or apparatus are also included in the scope of the present invention.

また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。   In this case, the program code itself of the software realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and means for supplying the program code to the computer, for example, the program code are stored. The recorded medium constitutes the present invention. As a recording medium for storing the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれる。   Further, by executing the program code supplied by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the OS (operating system) or other application software in which the program code is running on the computer. Such program code is also included in the embodiment of the present invention when the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with the above.

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれる。   Further, after the supplied program code is stored in the memory provided in the function expansion board of the computer or the function expansion unit connected to the computer, the CPU provided in the function expansion board or function expansion unit based on the instruction of the program code The present invention also includes a case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing part or all of the actual processing.

本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置の構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置により解析する解析対象領域を上方から見た図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and looked at the analysis object area | region analyzed with an electromagnetic field analyzer from the upper direction. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置により解析する解析対象領域を側方及び正面から見た図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and looked at the analysis object area | region analyzed with an electromagnetic field analyzer from the side and the front. 本発明の第1の実施の形態を示し、解析領域と等価要素の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the analysis area | region and the equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、解析領域を分割して得られる分割領域の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the division area obtained by dividing | segmenting an analysis area. 本発明の第1の実施の形態を示し、平均磁束密度の方向と平均磁界の方向を特定する方法の一例を説明する図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of the method of specifying the direction of an average magnetic flux density, and the direction of an average magnetic field. 本発明の第1の実施の形態を示し、鋼板のB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve of a steel plate. 本発明の第1の実施の形態を示し、平均磁束密度の方向と、外部磁界との関係を表す曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the curve showing the relationship between the direction of an average magnetic flux density, and an external magnetic field. 本発明の第1の実施の形態を示し、平均磁束密度の方向と、外部磁界との関係を表す曲線を拡大して示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and expanded and showed the curve showing the relationship between the direction of an average magnetic flux density, and an external magnetic field. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素におけるB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve in an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、平準化処理を行った等価要素におけるB−H曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the BH curve in the equivalent element which performed the leveling process. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素におけるB−H曲線の概念の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the concept of the BH curve in an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素における第1のB−θ曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the 1st B-theta curve in an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素における第2のB−θ曲線の一例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed an example of the 2nd B-theta curve in an equivalent element. 本発明の第1の実施の形態を示し、電磁場解析装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of the processing operation in an electromagnetic field analyzer. 本発明の第1の実施の形態を示し、図15に続く電磁場解析装置における処理動作の一例を説明するフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a processing operation in the electromagnetic field analysis device according to the first embodiment of this invention and continued from FIG. 15. 本発明の第1の実施の形態を示し、解析対象領域に生じる電磁場を求める手法をまとめて示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed collectively the method of calculating | requiring the electromagnetic field which arises in an analysis object area | region. 本発明の第1の実施の形態を示し、等価要素と中間要素の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the equivalent element and the intermediate element. 本発明の第1の実施の形態を示し、中間要素演算部の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the intermediate element calculating part. 本発明の第1の実施の形態を示し、中間要素の適用対象の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the application object of an intermediate element. 本発明の第1の実施の形態を示し、中間要素の適用対象の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the application object of an intermediate element. 本発明の第1の実施の形態を示し、中間要素の適用対象の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the other example of the application object of an intermediate element. 本発明の第2の実施の形態を示し、電磁場解析装置により解析する解析対象領域の構成の一例を示した図である。It is the figure which showed the 2nd Embodiment of this invention and showed an example of the structure of the analysis object area | region analyzed with an electromagnetic field analyzer. 本発明の第2の実施の形態を示し、等価要素の一例を示した図である。It is the figure which showed the 2nd Embodiment of this invention and showed an example of the equivalent element. 本発明の第2の実施の形態を示し、等価要素の他の例を示した図である。It is the figure which showed the 2nd Embodiment of this invention and showed the other example of the equivalent element. 本発明の他の実施の形態を示し、電磁場解析装置に配設されたコンピュータシステムの構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed other embodiment of this invention and showed an example of the structure of the computer system arrange | positioned at the electromagnetic field analyzer.

符号の説明Explanation of symbols

1 電磁場解析装置
2 操作部
3 表示部
4 処理部
5a、6a、191a〜193a 平均磁界演算部
5b、6b、191b〜193b 磁気特性曲線作成部
7 磁界分布演算部
21、290 解析対象領域
22、180、291〜294 等価要素
23、181〜183 中間要素
40 解析領域
110〜113、1201 B−H曲線
1301 第1のB−θ曲線
1401 第2のB−θ曲線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic field analyzer 2 Operation part 3 Display part 4 Processing part 5a, 6a, 191a-193a Average magnetic field calculating part 5b, 6b, 191b-193b Magnetic characteristic curve preparation part 7 Magnetic field distribution calculating part 21,290 Analysis object area | region 22,180 , 291 to 294 Equivalent element 23, 181 to 183 Intermediate element 40 Analysis region 110 to 113, 1201 BH curve 1301 First B-θ curve 1401 Second B-θ curve

Claims (17)

解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析装置であって、
磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する等価要素演算手段と、
上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する中間要素演算手段と、
上記中間要素演算手段により演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする電磁場解析装置。
An electromagnetic field analyzer for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area,
An equivalent element calculating means for calculating an average magnetic flux density in the equivalent element and an average magnetic field from the magnetic flux density and the magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic substance;
Using the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element, the shape and size of the equivalent element are the same, and the magnetic characteristics , that is, the elements that can be considered to have the same average magnetic flux density and average magnetic field , Intermediate element calculation means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the equivalent element;
An electromagnetic field analyzing means for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element using an average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculating means and an average magnetic field. Electromagnetic field analyzer.
解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析装置であって、
磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と、該平均磁界との関係を表す該等価要素内におけるB−H曲線を作成する等価要素演算手段と、
上記等価要素内におけるB−H曲線を用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と該平均磁界との関係を表す該中間要素内におけるB−H曲線と、該平均磁束密度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度との関係を表す第1のB−θ曲線と、該平均磁束密度と、基準線OQと上記平均磁界とのなす角度との関係を表す第2のB−θ曲線とを作成する中間要素演算手段と、
上記中間要素演算手段により演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界と、基準線OPと上記磁性体の磁化困難軸とのなす角度と、基準線OPと該平均磁束密度とのなす角度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度と、基準線OQと該平均磁界とのなす角度と、上記中間要素内におけるB−H曲線と、上記第1のB−θ曲線と、上記第2のB−θ曲線とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析手段とを有するようにし、
上記基準線OPは、上記平均磁束密度の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであり、
上記基準線OQは、上記平均磁界の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルである
ことを特徴とする電磁場解析装置。
An electromagnetic field analyzer for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area,
From the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, the average magnetic flux density in the equivalent element and the average magnetic field are calculated , and the average magnetic flux density, Equivalent element calculation means for creating a BH curve in the equivalent element representing the relationship with the average magnetic field ;
Using the BH curve in the equivalent element, the equivalent element is the element having the same shape and size as the equivalent element and having the same magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field. A BH curve in the intermediate element representing a relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field by calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in the intermediate element including a plurality of equivalent elements ; The first B-θ curve representing the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, and the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field. Intermediate element computing means for creating a second B-θ curve representing
The average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculating means, the average magnetic field, the angle between the reference line OP and the hard axis of magnetization of the magnetic material, and the reference line OP and the average magnetic flux density An angle, an angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, an angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field, a BH curve in the intermediate element, and the first B-θ curve, An electromagnetic field analyzing means for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element using the second B-θ curve ;
The reference line OP is a vector determined from a value in the easy axis direction of the average magnetic flux density and a value in the hard axis direction,
The reference line OQ is a vector determined from a value of the average magnetic field in the easy magnetization axis direction and a value in the hard magnetization axis direction.
上記中間要素は、要素内の平均磁束密度と、平均磁界との関係が、上記等価要素と同等である要素、即ち該等価要素と形状と大きさが同じであり、該要素内のB−H曲線が、該等価要素のB−H曲線と同一とみなせる要素を複数含んで成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁場解析装置。 The intermediate element is an element in which the relationship between the average magnetic flux density in the element and the average magnetic field is equivalent to that of the equivalent element, that is, the equivalent element has the same shape and size, and BH in the element curve, electromagnetic field analysis apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a plurality of elements which can be regarded as identical to the B-H curve of the equivalent elements. 上記複数の物質は、磁性体と非磁性体であり、
上記等価要素演算手段は、上記磁性体の一部と、その周囲の非磁性体により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電磁場解析装置。
The plurality of substances are a magnetic material and a non-magnetic material,
The equivalent element calculating means calculates an average magnetic flux density and an average magnetic field in an equivalent element occupied by a part of the magnetic body and a nonmagnetic body around the part. electromagnetic field analysis apparatus according to any one of 3.
上記電磁場解析手段は、上記磁性体を含む複数の物質が繰り返し存在している領域、即ち、該磁性体を含む複数の物質が、同じ形状、同じ寸法で、一定間隔で複数存在している領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の電磁場解析装置。 The electromagnetic field analysis means is a region where a plurality of substances containing the magnetic substance are present repeatedly, that is, a plurality of substances containing the magnetic substance are present in the same shape, the same size and at a constant interval. The electromagnetic field analysis apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein an electromagnetic field generated in the electromagnetic field is analyzed. 上記中間要素演算手段は、上記等価要素演算手段により演算された等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と同等の要素を複数含んで成る第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第1の中間要素演算手段と、
上記第1の中間要素演算手段により演算された第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第1の中間要素と同等の要素、即ち該中間要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素を複数含んで成る第2の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第2の中間要素演算手段とを有し、
上記電磁場解析手段は、上記第2の中間要素演算手段により演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第2の中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項1に記載の電磁場解析装置。
The intermediate element calculation means uses a mean magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element calculated by the equivalent element calculation means, and includes a plurality of elements equivalent to the equivalent element in the first intermediate element. First intermediate element calculating means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in
Using the average magnetic flux density and the average magnetic field in the first intermediate element calculated by the first intermediate element calculation means, an element equivalent to the first intermediate element, that is, the intermediate element, shape and size Second intermediate element calculation for calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the second intermediate element including a plurality of elements having the same magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field can be regarded as the same Means,
The electromagnetic field analysis means uses the average magnetic flux density and the average magnetic field in the intermediate element calculated by the second intermediate element calculation means to generate an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the second intermediate element. The electromagnetic field analysis device according to claim 1, wherein the electromagnetic field analysis device is analyzed.
上記中間要素演算手段は、上記等価要素演算手段により演算された等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と同等の要素を複数含んで成る第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第1の中間要素演算手段と、
第1の中間要素演算手段により演算された第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第1の中間要素と同等の要素を複数含んで成る第2の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第2の中間要素演算手段〜第(n−1)(nは3以上の自然数)の中間要素演算手段により演算された第(n−1)の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第(n−1)の中間要素と同等の要素を複数含んで成る第nの中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第nの中間要素演算手段とを有し、
上記電磁場解析手段は、上記第nの中間要素演算手段により演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第nの中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項1に記載の電磁場解析装置。
The intermediate element calculation means uses a mean magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element calculated by the equivalent element calculation means, and includes a plurality of elements equivalent to the equivalent element in the first intermediate element. First intermediate element calculating means for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in
A second intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the first intermediate element using an average magnetic flux density and an average magnetic field in the first intermediate element calculated by the first intermediate element calculating means The second intermediate element calculation means for calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the first to (n-1) th (n-1) intermediate element calculation means (n is a natural number of 3 or more). The average magnetic flux density and the average magnetic field in the nth intermediate element including a plurality of elements equivalent to the (n-1) th intermediate element using the average magnetic flux density and the average magnetic field in the intermediate element N-th intermediate element calculating means for calculating
The electromagnetic field analysis means uses the average magnetic flux density and the average magnetic field in the intermediate element calculated by the nth intermediate element calculation means to generate an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the nth intermediate element. The electromagnetic field analysis device according to claim 1, wherein the electromagnetic field analysis device is analyzed.
解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析方法であって、
磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する等価要素演算ステップと、
上記等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界から、平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する中間要素演算ステップと、
上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする電磁場解析方法。
An electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area,
An equivalent element calculation step of calculating an average magnetic flux density in the equivalent element and an average magnetic field from the magnetic flux density and the magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body;
From the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element, using the average magnetic flux density and the average magnetic field, the equivalent element has the same shape and size, and the magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field are An intermediate element calculation step for calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in an intermediate element including a plurality of elements equivalent to the equivalent element, which are elements that can be regarded as the same;
Using an average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation step and an average magnetic field, and an electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element, Electromagnetic field analysis method.
解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析方法であって、
磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と、該平均磁界との関係を表す該等価要素内におけるB−H曲線を作成する等価要素演算ステップと、
上記等価要素内におけるB−H曲線を用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と該平均磁界との関係を表す該中間要素内におけるB−H曲線と、該平均磁束密度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度との関係を表す第1のB−θ曲線と、該平均磁束密度と、基準線OQと上記平均磁界とのなす角度との関係を表す第2のB−θ曲線とを作成する中間要素演算ステップと、
上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界と、基準線OPと上記磁性体の磁化困難軸とのなす角度と、基準線OPと該平均磁束密度とのなす角度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度と、基準線OQと該平均磁界とのなす角度と、上記中間要素内におけるB−H曲線と、上記第1のB−θ曲線と、上記第2のB−θ曲線とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとを有するようにし、
上記基準線OPは、上記平均磁束密度の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであり、
上記基準線OQは、上記平均磁界の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルである
ことを特徴とする電磁場解析方法。
An electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area,
From the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, the average magnetic flux density in the equivalent element and the average magnetic field are calculated , and the average magnetic flux density, An equivalent element calculation step of creating a BH curve in the equivalent element representing the relationship with the average magnetic field ;
Using the BH curve in the equivalent element, the equivalent element is the element having the same shape and size as the equivalent element and having the same magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field. A BH curve in the intermediate element representing a relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field by calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in the intermediate element including a plurality of equivalent elements ; The first B-θ curve representing the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, and the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field. An intermediate element calculation step of creating a second B-θ curve representing
The average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation step, the average magnetic field, the angle formed by the reference line OP and the magnetization difficult axis of the magnetic material, and the reference line OP and the average magnetic flux density are formed. An angle, an angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, an angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field, a BH curve in the intermediate element, and the first B-θ curve, An electromagnetic field analysis step for analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element using the second B-θ curve ,
The reference line OP is a vector determined from a value in the easy axis direction of the average magnetic flux density and a value in the hard axis direction,
The electromagnetic field analysis method, wherein the reference line OQ is a vector determined from a value in the easy axis direction of the average magnetic field and a value in the hard axis direction.
上記中間要素は、要素内の平均磁束密度と、平均磁界との関係が、上記等価要素と同等である要素、即ち該等価要素と形状と大きさが同じであり、該要素内のB−H曲線が、該等価要素のB−H曲線と同一とみなせる要素を複数含んで成ることを特徴とする請求項8又は9に記載の電磁場解析方法。 The intermediate element is an element in which the relationship between the average magnetic flux density in the element and the average magnetic field is equivalent to that of the equivalent element, that is, the equivalent element has the same shape and size, and BH in the element 10. The electromagnetic field analysis method according to claim 8, wherein the curve includes a plurality of elements that can be regarded as the same as the BH curve of the equivalent element. 上記複数の物質は、磁性体と非磁性体であり、
上記等価要素演算ステップは、上記磁性体の一部と、その周囲の非磁性体により占められている等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算することを特徴とする請求項10の何れか1項に記載の電磁場解析方法。
The plurality of substances are a magnetic material and a non-magnetic material,
The equivalent element calculation step, the magnetic and some of the body, and the average magnetic flux density in the equivalent element occupied by a non-magnetic material around, claim 8, characterized in that for calculating the average magnetic field - The electromagnetic field analysis method according to any one of 10 above.
上記電磁場解析ステップは、上記磁性体を含む複数の物質が繰り返し存在している領域、即ち、該磁性体を含む複数の物質が、同じ形状、同じ寸法で、一定間隔で複数存在している領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項11の何れか1項に記載の電磁場解析方法。 In the electromagnetic field analysis step, a region where a plurality of substances containing the magnetic material are present repeatedly, that is, a region where a plurality of materials containing the magnetic material are present at the same shape, the same size and at regular intervals. The electromagnetic field analysis method according to any one of claims 8 to 11 , wherein an electromagnetic field generated in said step is analyzed. 上記中間要素演算ステップは、上記等価要素演算ステップにより演算された等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と同等の要素を複数含んで成る第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第1の中間要素演算ステップと、
上記第1の中間要素演算ステップにより演算された第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第1の中間要素と同等の要素、即ち該中間要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素を複数含んで成る第2の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第2の中間要素演算ステップとを有し、
上記電磁場解析ステップは、上記第2の中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第2の中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項に記載の電磁場解析方法。
The intermediate element calculating step uses a mean magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element calculated in the equivalent element calculating step, and includes a plurality of elements equivalent to the equivalent element. A first intermediate element calculation step of calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in
Using the average magnetic flux density and the average magnetic field in the first intermediate element calculated by the first intermediate element calculation step, an element equivalent to the first intermediate element, that is, the intermediate element, shape and size Second intermediate element calculation for calculating the average magnetic flux density and the average magnetic field in the second intermediate element including a plurality of elements having the same magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field can be regarded as the same And having steps
The electromagnetic field analysis step uses an average magnetic flux density and an average magnetic field in the intermediate element calculated by the second intermediate element calculation step to generate an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the second intermediate element. 9. The electromagnetic field analysis method according to claim 8 , wherein analysis is performed.
上記中間要素演算ステップは、上記等価要素演算ステップにより演算された等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と同等の要素を複数含んで成る第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第1の中間要素演算ステップと、
第1の中間要素演算ステップにより演算された第1の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第1の中間要素と同等の要素を複数含んで成る第2の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第2の中間要素演算ステップ〜第(n−1)(nは3以上の自然数)の中間要素演算ステップにより演算された第(n−1)の中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第(n−1)の中間要素と同等の要素を複数含んで成る第nの中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する第nの中間要素演算ステップとを有し、
上記電磁場解析ステップは、上記第nの中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記第nの中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析することを特徴とする請求項に記載の電磁場解析方法。
The intermediate element calculating step uses a mean magnetic flux density and an average magnetic field in the equivalent element calculated in the equivalent element calculating step, and includes a plurality of elements equivalent to the equivalent element. A first intermediate element calculation step of calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in
A second intermediate element comprising a plurality of elements equivalent to the first intermediate element by using the average magnetic flux density in the first intermediate element calculated by the first intermediate element calculation step and the average magnetic field. Calculated from the second intermediate element calculation step to the (n-1) th intermediate element calculation step (n-1 is a natural number of 3 or more). The average magnetic flux density and the average magnetic field in the nth intermediate element including a plurality of elements equivalent to the (n-1) th intermediate element using the average magnetic flux density and the average magnetic field in the intermediate element And an nth intermediate element calculation step for calculating
The electromagnetic field analysis step uses an average magnetic flux density and an average magnetic field in the intermediate element calculated by the nth intermediate element calculation step to generate an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the nth intermediate element. 9. The electromagnetic field analysis method according to claim 8 , wherein analysis is performed.
解析対象領域に生じる電磁場を解析するステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する等価要素演算ステップと、
上記等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算する中間要素演算ステップと、
上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to execute a step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target region,
An equivalent element calculation step of calculating an average magnetic flux density in the equivalent element and an average magnetic field from the magnetic flux density and the magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic body;
Using the average magnetic flux density and the average magnetic field in the equivalent element, the shape and size of the equivalent element are the same, and the magnetic characteristics , that is, the elements that can be considered to have the same average magnetic flux density and average magnetic field , An intermediate element calculation step of calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in the intermediate element including a plurality of elements equivalent to the equivalent element;
Causing the computer to execute an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element using the average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation step and the average magnetic field. A computer program characterized by the above.
解析対象領域に生じる電磁場を解析するステップをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
磁性体を含む複数の物質により占められている等価要素内部の各位置における磁束密度と磁界とから、該等価要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と、該平均磁界との関係を表す該等価要素内におけるB−H曲線を作成する等価要素演算ステップと、
上記等価要素内におけるB−H曲線を用いて、上記等価要素と形状と大きさが同じであり磁気特性、即ち平均磁束密度と平均磁界とが同一とみなせる要素であるところの、該等価要素と同等の要素を複数含んで成る中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界とを演算して、該平均磁束密度と該平均磁界との関係を表す該中間要素内におけるB−H曲線と、該平均磁束密度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度との関係を表す第1のB−θ曲線と、該平均磁束密度と、基準線OQと上記平均磁界とのなす角度との関係を表す第2のB−θ曲線とを作成する中間要素演算ステップと、
上記中間要素演算ステップにより演算された中間要素内における平均磁束密度と、平均磁界と、基準線OPと上記磁性体の磁化困難軸とのなす角度と、基準線OPと該平均磁束密度とのなす角度と、基準線OPと基準線OQとのなす角度と、基準線OQと該平均磁界とのなす角度と、上記中間要素内におけるB−H曲線と、上記第1のB−θ曲線と、上記第2のB−θ曲線とを用いて、上記中間要素よりも広い解析対象領域に生じる電磁場を解析する電磁場解析ステップとをコンピュータに実行させるようにし、
上記基準線OPは、上記平均磁束密度の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルであり、
上記基準線OQは、上記平均磁界の磁化容易軸方向の値と、磁化困難軸方向の値とから定まるベクトルである
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for causing a computer to execute a step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target region,
From the magnetic flux density and magnetic field at each position inside the equivalent element occupied by a plurality of substances including a magnetic material, the average magnetic flux density in the equivalent element and the average magnetic field are calculated , and the average magnetic flux density, An equivalent element calculation step of creating a BH curve in the equivalent element representing the relationship with the average magnetic field ;
Using the BH curve in the equivalent element, the equivalent element is the element having the same shape and size as the equivalent element and having the same magnetic characteristics , that is, the average magnetic flux density and the average magnetic field. A BH curve in the intermediate element representing a relationship between the average magnetic flux density and the average magnetic field by calculating an average magnetic flux density and an average magnetic field in the intermediate element including a plurality of equivalent elements ; The first B-θ curve representing the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, and the relationship between the average magnetic flux density and the angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field. An intermediate element calculation step of creating a second B-θ curve representing
The average magnetic flux density in the intermediate element calculated by the intermediate element calculation step, the average magnetic field, the angle formed by the reference line OP and the magnetization difficult axis of the magnetic material, and the reference line OP and the average magnetic flux density are formed. An angle, an angle formed by the reference line OP and the reference line OQ, an angle formed by the reference line OQ and the average magnetic field, a BH curve in the intermediate element, and the first B-θ curve, Using the second B-θ curve, and causing the computer to execute an electromagnetic field analysis step of analyzing an electromagnetic field generated in an analysis target area wider than the intermediate element,
The reference line OP is a vector determined from a value in the easy axis direction of the average magnetic flux density and a value in the hard axis direction,
The computer program, wherein the reference line OQ is a vector determined from a value of the average magnetic field in the easy axis direction and a value in the hard axis direction.
上記請求項15又は16に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the computer program according to claim 15 or 16 is recorded.
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