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電磁石の吸引力解析事例

プランジャーモデル

電気学会で提案されている電磁力検証用プランジャモデルで、コイルに直流電流を流した時にセンターポールに働く吸引力およびモデル各部の磁束密度分布をF-MAGで計算しました。

今回解析しましたプランジャ形直流電磁石は、ロの字形の角形ヨーク付き 直流電磁石で、その外観形状は下図の通りです。

今回使用しているモデルは、形状的にも磁界分布の面からも[1/4]対称ですので、[1/4]モデルで解析します。

下図は[1/4]のメッシュモデルです。

解析仕様は以下の通りです。

[解析条件]

・コイルの電流: 1 [A]
・コイルの巻数: 1000 [turn]

[物性条件]

比透磁率
空     気 1.0
コ  イ  ル 1.0
磁  性  体 非線形( B-H ) ※
センターポール 1000

※ 磁性体に使用した非線形磁化特性は下図の通りです。

非線形磁化特性

計算結果、センターポールに働く電磁力は[ 2.046 N ]になりました。
今回は、1/4モデルで計算していますので、センターポール全体に作用する電磁力は[ 8.184 N ] となります。

実測値は[ 8.23 N ] ですので、計算誤差は[ -0.56% ]となります。

構成部材各部の磁束密度分布のコンター図およびベクトル線図は以下の通りです。

磁束密度分布コンター図

磁束密度分布コンター図 (磁性体とセンターポール)

磁束密度ベクトル線図

磁束密度ベクトル線図 (センターポール上部近傍)

磁束密度ベクトル線図

磁束密度ベクトル線図 (センターポール下部近傍)

磁束密度ベクトル線図

磁束密度ベクトル線図 (センターポール上部近傍)

磁束密度ベクトル線図

磁束密度ベクトル線図 (センターポール下部近傍

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