ヒステリシス — CAE用語解説

ざっくり言うと「履歴依存性」のことだよ。磁性材料に外部磁界Hをかけると磁束密度Bが変化するんだけど、Hを増やしたときと減らしたときでBの値が一致しない。これをグラフにするとループを描く。このループがB-Hヒステリシスループで、ループの面積が1サイクルあたりのエネルギー損失、つまりヒステリシス損に相当するんだ。

その通り。電磁鋼板のような軟磁性材料はループが細くてヒステリシス損が小さい。一方、永久磁石のような硬磁性材料はループが太い。モータのコア材に電磁鋼板を使うのは、このヒステリシス損を抑えるためなんだ。

大きく2つのアプローチがある。一つはSteinmetzの経験式で、周波数と磁束密度の振幅からヒステリシス損を近似的に計算する方法。もう一つはJiles-AthertonモデルやPreisachモデルのように、ヒステリシスループそのものを物理的に再現する方法だ。JMAGやANSYS Maxwellではどちらも使えるよ。

モータの効率マップを作るような設計初期段階ではSteinmetz式が手軽で速い。詳細な損失分布を見たい場合や、マイナーループの影響まで考慮したい場合はPreisachモデルを使うことが多いね。材料メーカーから提供されるB-H測定データの品質がどちらの精度にも直結するから、データの取得条件は必ず確認しよう。

この3つはセットで覚えておこう。

いいね。計算した値をメーカーのカタログ値と比較すると、モデルの妥当性がすぐわかるよ。