動磁場(渦電流)解析 プランジャモデルにおける電磁力の計算

概 要

電気学会で提案されている電磁力検証用プランジャモデルにおいて、コイルに電流を流した際のセンターポールに 働く電磁力およびモデル各部の磁束密度を計算しました。

モデル全体の形状は図1に示す通りです。このように解析モデルは3次元モデルとしました。

形状図全体

図1を見ても予測できるように、このモデルはX軸方向、Y軸方向それぞれで軸対称となっています。
従って、実際の解析モデルは、その対称性より図2のように1/4モデルとしました。

解析形状図(A)




モデルをX-Y平面で2次元的に見ると図3のようになります。
各部の寸法も示しています。

解析形状図(B)




同様に図4は側面(X-Z)からの形状と寸法を示しています。

解析形状図(C)


図5は図4を部分拡大してギャップ等の寸法を示しています。

解析形状図(D)




モデルの総節点数は 31,824、総要素数は 28,900 となりました。

解析計算に使用したモジュールはPHOTO-EDDYです。

解析条件

物性条件

空気 比透磁率 1
コイル 比透磁率 1
磁性体 比透磁率 1000

解析条件

コイル 電流 1000AT

解析結果

解析により、センターポールに働く電磁力は

8.22N

という値を得ました。

電気学会で示された実測値が 8.23N ですので、誤差は 0.12% と極めて正確な値を得たと言えます。

また、下の図6〜8に磁束密度の解析結果を示しておきます。

磁束密度コンタ図

磁束密度ベクトル図(長さ調節なし)

磁束密度ベクトル図(長さ調節あり)