電磁界解析/電磁場解析ソフトウェアの株式会社エルフ

電磁場解析/電磁界解析手法 積分要素法

電磁場解析/電磁界解析手法 積分要素法

電磁場解析/電磁界解析

ELFシリーズの電磁場解析/電磁界解析手法は弊社で開発した『 積分要素法 』です。
『 積分要素法 』では、有限要素法など他の手法で必要な空間メッシュ・境界条件・ゲージ条件などの複雑な入力は一切不要です。
電場/磁場の解析領域は無限遠まで含み、任意空間の電場/磁場が得られます。

特に可動部のある解析やシールドの解析については空間メッシュの必要がないため、
他の手法と比べて圧倒的な性能を発揮します。

『 積分要素法 』と「 積分方程式法 」

積分方程式に基づいた解析手法は、一般に 「 積分方程式法 」 と総称されます。
電磁場解析/電磁界解析の場合、変数の積分がその決定方程式中に現れる手法は、広い意味での積分方程式法であると言え、「 磁気モーメント法 」、「 表面電荷/磁荷法 」、「 境界要素法 」はその典型として知られます。

ELF-IEM

しかし、これらの手法にも得手不得手があり、ある解析に成功した手法が他の場合にも有効だとは限らないため、従来の単一の手法のみで様々な問題を解決することは容易ではありません。

このような積分方程式法の困難を解消するため、株式会社エルフでは、従来の手法を統合することで新しい手法を作り出しました。 それが 『 積分要素法 』(ELF Integral Element Method、略称ELF-IEM)です。

基礎となる各手法が持つ互いの弱点を補い合う効果のおかげで、実際的な問題にも幅広く対応することが可能です。

エルフが開発した『 積分要素法 』は、速度・精度両面での実用性を備えた全く新しい電磁場解析/電磁界解析手法です。

積分要素法の特長

積分要素法では、電場/磁場のソース(電荷密度、磁荷密度、電流密度)が要素に付随する変数です。
これらの決定方程式は、「ソース分布が電場/磁場を定め、電場/磁場がソース分布を定める」という関係から導かれ、 これを解いてソース分布を求めることが積分要素法の核心です。

正確にソース分布を得るには、モデルを適切に離散化することが不可欠です。積分要素法では、ソースが存在しない領域を分割する必要もなければ、物質領域全体を一様に分割する必要もありません。
ソース分布の変化が大きい領域には細かいメッシュを、そうでない領域には粗いメッシュを用いることで、精度を落とすことなく高速な計算が行えます。通常、ソース分布の変化は空間ポテンシャルの変化ほど大きくないので、積分要素法では細かなメッシュはほとんど必要ありません。

一旦ソース分布が定まれば、電場/磁場はクーロンの法則やビオ・サバールの法則によって計算されます。ポテンシャルを用いることなくソース分布から直接計算されるため、ゲージ条件は不要です。
ここで用いられる解析式は全空間で定義されたものであり、任意の点で電場/磁場を得ることが可能です。
また、これらは近似を伴わない厳密なものなので、この過程で精度が低下することはありません。

柔軟性に富んだ要素

要素の各面に個別の面電荷/面磁荷を置くことによって、流出入フラックスの様々なパターンを表すことが可能です。
例えば、フラックスが一つの面から流入し、他の全ての面から流出するような場合でも、フラックスパターンは正しく考慮されます。 これによって、従来の磁気モーメント法では適切に処理できなかった問題に対しても、正確な解析が実現できます。

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