磁性材料 — CAE用語解説
磁性材料
先生、磁性材料ってCAEでどう扱うんですか?いろんな種類がありますよね。
定義
分類を教えてください。
磁性材料は強磁性体(鉄、ニッケル、コバルト)、常磁性体(アルミ、空気)、反磁性体(銅、水)に大別される。CAEで重要なのは圧倒的に強磁性体。電磁鋼板、フェライト、永久磁石(ネオジム、フェライト磁石)が3大カテゴリだね。
電磁鋼板にもいろいろありますよね?
無方向性(NO)鋼板と方向性(GO)鋼板がある。NOはモーターのような回転磁場に使う(どの方向も同等の特性)。GOは変圧器のように磁束の方向が決まっている用途。板厚も0.1mmから0.5mmまであって、薄いほど鉄損が低いけど高コストだよ。
電磁気解析における役割
FEMに入力する材料データは何が必要ですか?
最低限BH曲線(透磁率特性)。鉄損計算ならW/kgの損失データ(周波数・磁束密度依存)。永久磁石ならBr(残留磁束密度)とHcB(保磁力)と減磁曲線。温度依存性も重要で、ネオジム磁石はBrが温度係数-0.12%/℃で下がるんだ。
材料データの精度って結果にどのくらい影響しますか?
飽和領域のBH曲線が不正確だと、トルク計算で10%以上の誤差が出ることもある。特に高負荷時(鉄心が深く飽和する条件)ほど影響が大きい。材料メーカーのカタログ値と実測値が異なることもあるから、要注意だよ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
材料データの品質がCAEの精度を左右するんですね。
JIS C 2552(電磁鋼板の試験方法)も一度目を通しておくと理解が深まるよ。
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