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例題２ コイルの鉄損による発熱時の磁場熱流体解析
本例題について
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コア付きコイルの鉄損による発熱を計算する解析例を磁場熱流体解析を使用して計算した例題です。
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一定流速下での流れと温度を計算します。
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磁界ベクトルやコア部分の損失、発熱後の温度分布、流速分布を解析結果として見ることができます。
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表に記載されていない条件はデフォルトの条件を使用します。
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Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。
解析モデルダウンロード
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プロジェクトファイルをダウンロード（右クリックし、名前を付けてリンク先を保存してください。）
解析空間
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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モデル単位 |
mm |
解析条件
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項目 |
タブ |
条件 |
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ソルバの選択 |
磁場解析[Gauss] 流体解析[Bernoulli] 熱伝導解析[Watt]
浮力/温度にチェック |
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磁場解析の種類 |
磁場/熱解析 |
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熱流体解析の種類 |
熱流体解析 |
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解析オプション |
熱流体解析 |
流れの種類： 外部流れ流速：1m/s |
電流の周波数を50[kHz]とします。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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周波数依存メッシュの設定 |
参照周波数：50×103[Hz] 導体表面処理タイプ：表皮メッシュを生成する |
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調和解析 |
周波数 |
スイープタイプ：ひとつの周波数 周波数：50×103[Hz] |
モデル図
コアにコイルが巻かれているモデルを用います。
コア（Core）と、ループコイルのボディ（Coil）を定義しています。
ボディ属性および材料の設定
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ボディ No./ボディタイプ |
ボディ属性名 |
材料名 |
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5/Solid |
Coil2 |
008_銅(Cu)※ |
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７/Solid |
Coil1 |
008_銅(Cu)※ |
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6/Solid |
Core |
Core |
※材料データベースを利用
ループコイルに電流を流すため、ボディ属性は以下のように設定しています。
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ボディ属性名 |
タブ |
設定 |
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Coil |
電流 |
波形：交流 電流値： 0.1[A] 巻数： 100[Turn] 誘導電流： なし 方向：ループコイル/磁場方向指定 磁場方向ベクトル：X=0、Y=0、Z=1 |
コアの材料定数を設定します。損失特性は鉄損テーブルで定義します。
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材料名 |
タブ |
条件 |
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Core |
透磁率 |
比透磁率：3000 |
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導電率 |
導体の種類：導体 導電率：0.1[S/m] |
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熱伝導率 |
熱伝導率：10[W/m/deg] |
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鉄損 |
鉄損の種類：鉄損テーブル 周波数：5×104[Hz] [磁束密度-損失密度]テーブル※
※本特性は架空の材料特性であり実在する |
グラフボタンを押すと以下のように材料の損失特性をグラフで確認できます。
解析結果
損失の解析結果は、[解析結果]タブの、
[テーブル] 
で表示できます。
磁場解析と熱流体解析のどちらのテーブルを開くかを選択する画面で、
磁場解析を選択します。
ジュール損の解析結果としては、以下のように出力されます。
鉄損の解析結果としては、以下のように出力されます。
本モデルのコアの鉄損は、約0.9Wであることが分かります。
なお、コアのジュール損、ヒステリシス損は0となっていますが、これは材料特性を鉄損テーブル
（磁束密度と損失密度の関係を入力）で定義しているためで、鉄損のみ出力されます。
材料特性を鉄損経験式で定義した場合は、ジュール損、ヒステリシス損も出力されます。
損失についての詳細は「磁場解析における損失計算」を参照してください。
磁束密度ベクトルの解析結果を示します。
磁束密度がコアにそってループを構成している様子が分かります。
鉄損密度の解析結果を示します。
次に熱流体解析の結果を示します。
流速の解析結果を示します。Z = 0の断面を表示しています。
-Y方向から流れてきた空気がコイルとコアでせき止められて抜けていく様子が確認できます。
温度の解析結果を示します。
