Lorentz力 — CAE用語解説
Lorentz力
先生、ローレンツ力ってCAEの電磁場解析で出てきますよね。
定義
定義を教えてください。
ローレンツ力は、磁場中で電流が流れる導体に作用する力で、F=J×B（電流密度Jと磁束密度Bの外積）で表される。モーターのトルク発生原理そのものであり、電磁場CAEの最も重要な出力の一つだよ。
モーターのトルクはローレンツ力で生まれるんですか？
正確に言うと、巻線に流れる電流と磁石の磁場の相互作用によるローレンツ力と、鉄心に働くマクスウェル応力（リラクタンス力）の両方がトルクを生む。IPMモーターのリラクタンストルクは後者に対応するんだ。
電磁気解析における役割
CAEではローレンツ力をどう計算しますか？
FEMで電流密度と磁束密度の分布を求めて、各要素でJ×Bを計算する。モーター解析ではこれを回転子全体で積分してトルクを求める。MHD（磁気流体力学）では流体に作用するローレンツ力がNavier-Stokes方程式の体積力になるよ。
構造解析との連成もあるんですか？
変圧器のうなり音やモーターの電磁騒音がそれ。ローレンツ力やマクスウェル応力が鉄心を周期的に変形させて振動・騒音を発生する。電磁力→構造の加振力→振動応答→放射音、という連成解析のチェーンで騒音予測するんだ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
ローレンツ力がモーターから騒音までつながるんですね。電磁気と構造の連成、面白そうです。
F=J×Bを体で覚えるには、フレミングの左手の法則を思い出すといいよ。
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