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例題１５ リニアモータの推進力解析
本例題について
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コアレス形リニアモータの通電時の推進力解析例を示します。
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指定した速度で定速で進行させたときの推進力を解析します。
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推進力、磁束密度分布などを計算します。
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外部回路連成解析機能を利用します。
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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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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。）
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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。
解析条件
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項目 |
条件 |
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解析空間 |
3次元 |
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単位 |
mm |
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磁場解析[Luvens] |
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解析の種類 |
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解析オプション |
外部回路連成をチェック 並進機をチェック |
並進機タブの設定を以下のように行っています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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並進機 |
並進移動 |
移動速度：1.32[m/s] |
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スライドメッシュの分割数 |
進行方向メッシュ分割サイズ：1.5[mm] 1ステップ当たりの進行量：1[メッシュ] スライドメッシュ層数：3 |
外部回路図は以下の通りです。
60[Hz]、10[A]の三相交流電流を印加しています。
メッシュタブを以下のように設定しています。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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メッシュ |
メッシュ設定 |
標準メッシュサイズを自動的に決定する：OFF 標準メッシュサイズ：1.5[mm] |
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空気領域自動作成 |
空気領域を自動作成するにチェック 空気領域のスケール：2.0 |
過渡解析タブを以下のように設定しています。
ステップ数が10で、進行方向メッシュ分割サイズが1.5[mm]、1ステップ当たりの進行量が1[メッシュ]ですので、10*1.5*1=15[mm]までムーバを進行させる解析となります。
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本モデルは電源が電流指定であるため、コイル電流は最初から定常状態となり、トルクも同様です。
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タブ設定 |
設定項目 |
条件 |
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過渡解析 |
時間ステップ |
自動 |
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表 |
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モデル図
中央にムーバである3相のコイル、その両サイドにステータである磁石とヨークを配置した構成となっています。
側面図
片側のみ表示
ボディ属性および材料の設定
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ボディ属性名 |
材料名 |
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MagN |
000_ネオジム磁石※ |
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MagS |
000_ネオジム磁石※ |
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yoke |
Yoke |
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U1 |
008_銅(Cu)※ |
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V1 |
008_銅(Cu)※ |
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W1 |
008_銅(Cu)※ |
※材料データベースを利用
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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MagN |
方向 |
ベクトル：X=0, Y=0, Z=1 |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
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MagS |
方向 |
ベクトル：X=0, Y=0, Z=-1 |
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ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
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Yoke |
ステータ/ロータ/空気 |
ステータ |
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U1 |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：FEM_Coil_1 巻数：20[Turn] 方向：ループコイル/磁場方向指定 磁場方向ベクトル：0,0,1 |
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ステータ/ロータ/空気 |
ムーバ |
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V1 |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：FEM_Coil_2 巻数：20[Turn] 方向：ループコイル/磁場方向指定 磁場方向ベクトル：0,0,1 |
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ステータ/ロータ/空気 |
ムーバ |
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W1 |
電流 |
波形：外部回路連成 回路上のコイル名：FEM_Coil_3 巻数：20[Turn] 方向：ループコイル/磁場方向指定 磁場方向ベクトル：0,0,1 |
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ステータ/ロータ/空気 |
ムーバ |
材料定数は以下のように設定しています。
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材料名 |
タブ |
定数 |
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Yoke |
透磁率 |
材料タイプ：軟磁性材料 |
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磁石 |
比透磁率： 3000 |
境界条件
境界条件はありません。
解析結果
15mm進行した時（ステップ10）の磁束密度分布を示します。
時刻-推進力特性を示します。結果テーブルの「電磁力[N]」の「mover/x成分」に出力されます。
11[N]程度の推進力が得られているのが分かります。
