渦電流に働くローレンツ力[電磁力解析]

概要

磁場中の電流にはローレンツ力が働きます。また渦電流にも働きます。
本ページでは渦電流に働く電磁力(ローレンツ力)の解析事例をご紹介致します。

図１−１に概要図を示します。

　　　　　　　　　　　　　　　図１−１．概要図

金属板の上にコイルを配置し、図１−２に示すような波形の電流を流したとき、金属板には渦電流が流れます。

　　　　　　　　　　　図１−２．電流波形

電流波形は台形波としていますので、過渡解析が必要になります。また、形状の対称性から、１／４モデルとしました。
例として、赤矢印の時刻に着目し、解析結果をご紹介致します。

　　　　　　使用ソフトウェア：PHOTO-EDDY

　　　　　　　　　　　図２−１．磁束密度[T] コンター図

表皮効果により、表面に磁束密度が集中していることが確認できます。

　　　　　　　　　　　図２−２．磁束密度[T] ベクトル図

　　　　　　　　　図２−３．渦電流密度[A/m²] コンター図

磁束密度と同様に、表皮効果により、表面に渦電流が集中していることが確認できます。

　　　　　　　　　図２−４．渦電流密度[A/m²]ベクトル図

　　　　　　　　　図２−５．ローレンツ力[N/m³] コンター図

　　　　　　　　　図２−６．ローレンツ力[N/m³] ベクトル図

　　　　　　　　　図２−７．ローレンツ力を出力する要素

図２−８〜図２−１０に1つの要素に着目し、ローレンツ力の時間変化のグラフを示します。
1.5[μsec]で入力電流は0となりますが、ローレンツ力が1.5[μsec]以降にも生じていることが確認できます。

　　　　　　　　　図２−８．ローレンツ力 x成分の時間変化

　　　　　　　　　図２−９．ローレンツ力 y成分の時間変化

　　　　　　　　　図２−１０．ローレンツ力 z成分の時間変化