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例題２９ コイルの鉄損

本例題について

• コア付きコイルの鉄損を計算する解析例を示します。
   

• コア部分の損失や、磁界ベクトルや磁束密度ベクトルを解析結果として見ることができます。
   

• 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。
   

• さらに鉄損による発熱と温度分布まで計算した解析例は「例題３ コイルの鉄損による発熱」を参照して下さい。
  

• 本例題ではコア材料は透磁率一定(線形)で解析しているため、磁気飽和の影響が考慮されません。
  磁気飽和を考慮（透磁率をB-Hカーブで入力）した解析例は磁場過渡解析の「例題８ コイルの鉄損」を参照して下さい。
   

• プロジェクトファイルを取得（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。）




• Femtetのバージョンや環境により結果が多少ことなります。

 

解析空間

項目	条件
解析空間	3次元
モデル単位	mm

 

解析条件

項目	条件
ソルバ 解析の種類に応じて、電磁界や応力を計算するソフト	磁場解析[Gauss （ガウス） Femtetの磁場静解析、調和解析ソルバの名称]
解析の種類	調和解析 正弦波で駆動したときの解析。解析条件で駆動する周波数を指定する。
解析オプション	なし

 

電流の周波数を50[kHz]とします。

タブ設定	設定項目	条件
メッシュ ボディを四面体または三角形の要素に分割したもの。小さな要素ほど精度が良いが、計算時間が長くなる。	周波数依存メッシュ 調和解析において、アダプティブメッシュが作成したメッシュは周波数により異なる。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
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（Coil）で定義しています。

コアの損失特性は鉄損テーブル（磁束密度と損失密度の関係を入力）で定義しています。

 

ボディ属性および材料の設定

ボディ モデルを形成するもの。Femtetで作成したモデルは「ボディ」の集まり。 No./ボディタイプ	ボディ属性名	材料名
5/Solid	Coil	008_銅(Cu)※
6/Solid	Core	Core

※材料データベースを利用

 

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。

材料名	タブ	条件
Core	透磁率	比透磁率：3000
	導電率	導体の種類：導体 導電率：0.1[S/m]
	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※ 磁束密度[T] 損失密度[W/m3] 50×10-3 5×103 500×10-3 500×103   ※本特性は架空の材料特性であり実在する 材料の特性ではありません。

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。

 

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。

ボディ属性名	タブ	設定
Coil	電流	波形：交流 電流値： 0.1[A] 巻数： 100[Turn] 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

境界条件

設定なし

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。

 

ジュール損 物体内を電流が流れる事によって生じる損失、鉄損解析結果としては、以下のように出力されます。

 

 

本モデルのコアの鉄損は、約1.4W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。

• 鉄損の計算手法ついての詳細は「鉄損の計算手法」を参照下さい。

 

 

磁界ベクトルの解析結果を示します。

 

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。

 

電流密度ベクトルの解析結果を示します。

 

鉄損密度の解析結果を示します。