目的

同一モデルをELF/MAGICと汎用FEMで解析し、精度と計算時間を比較した。

例題 1：C型電磁石の磁場解析

非線形の鉄心材質にコイルを巻き、ギャップ中心の磁束密度 B(T)を評価した。
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モデル条件

• 解析対象：C型電磁石（ギャップ付き鉄心）
• 鉄心：非線形 B-H 特性（下図参照）
• 励磁条件：10 ケース（2 kAT ～ 20 kAT）
• 評価量：ギャップ中心の磁束密度 B(T)
• 収束条件：許容誤差 1.0E-4
• メッシュ：粗,中,密の３種類
• 対称条件1/4

• C型電磁石 鉄心とコイル 全体形状
  

• FEMメッシュ分割図

　粗メッシュ 全体

　粗メッシュ 寄り

　中メッシュ 全体

　中メッシュ寄り

　密メッシュ 全体

　密メッシュ 寄り

• ELF/MAGICメッシュ分割図

　粗メッシュ

　中メッシュ

　密メッシュ

BH曲線

計算結果

• 粗、中、密メッシュでのELF/MAGICとFEMの計算結果

  手法	メッシュ	要素数	計算時間 [秒](注１)	磁束密度[T](注２)
  ELF/MAGIC	粗	164	3	0.968924
  ELF/MAGIC	中	354	16	0.964367
  ELF/MAGIC	密	474	30	0.963296
  FEM	粗	238,451	430	0.969647
  FEM	中	325,387	629	0.964408
  FEM	密	881,471	4,989	0.963104

  (注１) 励磁条件10 ケース（2 kAT ～ 20 kAT）の合計時間（８コアのＰＣ）
  (注２) 20kATでのギャップ磁束密度[T]

• 20kATでのギャップ磁束密度 (粗、中、密メッシュ)
  
  要素数を増やしてメッシュを細かくするほど精度が良くなると考えられる。
  ELF/MAGICでは要素数を増やしてメッシュを細かくするほどギャップ磁束密度が漸減したので、FEMの粗,中,密の磁束密度に近い値になる要素数を選んで比較した。

• 2kAT～20kATでのギャップ磁束密度 (密メッシュ)
  
  密メッシュで電流値を変えてELF/MAGICとFEMを比較した。
  電流値が小さい場合も、電流値が大きくて磁性体が飽和した場合も
  磁束密度はほぼ一致した。

• 計算時間
  
  FEMは430～4989 秒、ELF/MAGICは3～30 秒。

まとめ

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