JP2013088977A - リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 - Google Patents
リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013088977A JP2013088977A JP2011228166A JP2011228166A JP2013088977A JP 2013088977 A JP2013088977 A JP 2013088977A JP 2011228166 A JP2011228166 A JP 2011228166A JP 2011228166 A JP2011228166 A JP 2011228166A JP 2013088977 A JP2013088977 A JP 2013088977A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- litz wire
- wire
- magnetic flux
- flux density
- strand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 152
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 114
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 21
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
【解決手段】リッツ線のある位置の断面構造の複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップS21と、リッツ線全体の単線モデルについて前記断面の磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップS10と、複数の素線のそれぞれについて該当する素線1本の通電電流と前記磁束密度算出ステップで得られる素線位置の磁束密度と前記素線モデルとに基づき所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップS24と、各素線の電気的損失量に基づいて前記リッツ線の全体の電気的特性を算出するステップS30とを有する。複数の素線モデルを生成する必要がなくメモリ容量が少なくても計算可能になる。
【選択図】図2
Description
(1) それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するためのリッツ線の電気特性解析方法であって、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面構造のうち、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体に相当する単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線の全体の電気的特性を算出する全体特性算出ステップと
を有すること。
(2) 上記(1)に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、各々の素線の位置における磁束密度を算出する際に、前記リッツ線の全体から該当する1本の素線を抜き取った状態に相当する条件を適用して計算を実施すること。
(3) 上記(1)に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、各々の素線の位置における磁束密度を算出する際に、前記リッツ線に含まれる全ての素線が存在する状態に相当する条件を適用して計算を実施すること。
(4) 上記(1)に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、各々の素線の位置における磁束密度を算出する際に、前記リッツ線に直流電流を流す状態に相当する条件を適用して計算を実施し、
前記素線特性算出ステップでは、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる直流条件下の磁束密度に応じた振幅の交流磁場を適用して計算すること。
(5) それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線を所定のコイル軸の周りを周回するようにコイル状に巻いて形成した電気部品の高周波領域における電気特性を解析するためのリッツ線の電気特性解析方法であって、
解析対象の電気部品の前記コイル軸と平行な方向の断面構造について、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体を含む単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線のコイル1周回毎の電気的特性を算出する周回特性算出ステップと、
前記周回特性算出ステップの結果に基づいて、コイル全体の特性を算出するコイル特性算出ステップと
を有すること。
(6) 上記(5)に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、リッツ線の周回毎の位置の変化を反映するように、前記断面における磁束密度分布を算出すること。
上記(2)の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、より正確な磁束密度を算出することができ、リッツ線を構成する素線の数が比較的少ない場合であっても比較的精度の高い計算結果が得られる。
上記(3)の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、リッツ線を構成する素線の数が比較的多く、素線1本の影響が比較的小さい場合に、より単純な処理により計算を実行することが可能になる。
上記(4)の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、直流の条件下で磁束密度を算出するので、表皮効果の影響を考慮する必要がない。そのため、リッツ線の断面全体の領域をメッシュ状の微小区画毎に区分して、微小区画毎に計算を行う場合には、メッシュの区画数を大幅に減らすことができ、計算の所要時間を大幅に短縮できる。
上記(5)の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、リッツ線により構成されるコイル状の電気部品の電気特性を解析できる。また、リッツ線が多数の素線で構成される場合であっても、単一の素線モデルだけに基づいて計算結果を得ることができる。従って、計算機を用いて解析を行う場合には大量のメモリを使用する必要がなく、計算機のメモリ容量の制約を受けずに処理できる。
上記(6)の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、コイルの巻数が多い場合や、周回毎にコイル軸から素線までの距離が変化する場合であっても、比較的精度の高い計算結果を得ることができる。
(7) それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための、所定のコンピュータが実行可能な電気特性解析プログラムであって、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面構造のうち、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体に相当する単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線の全体の電気的特性を算出する全体特性算出ステップと
を有すること。
(8) それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線を所定のコイル軸の周りを周回するようにコイル状に巻いて形成した電気部品の高周波領域における電気特性を解析するための、所定のコンピュータが実行可能な電気特性解析プログラムであって、
解析対象の電気部品の前記コイル軸と平行な方向の断面構造について、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体を含む単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線のコイル1周回毎の電気的特性を算出する周回特性算出ステップと、
前記周回特性算出ステップの結果に基づいて、コイル全体の特性を算出するコイル特性算出ステップと
を有すること。
上記(8)の構成の電気特性解析プログラムを実行することにより、リッツ線により構成されるコイル状の電気部品の電気特性を解析できる。また、リッツ線が多数の素線で構成される場合であっても、単一の素線モデルだけに基づいて計算結果を得ることができる。従って、大量のメモリを使用する必要がなく、計算機のメモリ容量の制約を受けずに処理できる。
(9) それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための電気特性解析装置であって、
解析対象のリッツ線に関する所定の物理的特性パラメータを特定する情報を入力する情報入力部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記リッツ線の長さ方向と直交する方向のある位置の断面構造のうち、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記リッツ線の全体に相当する単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出部と、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出部の計算結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出部と、
前記素線特性算出部で得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線の全体の電気的特性を算出する全体特性算出部と
を備えること。
(10) それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線を所定のコイル軸の周りを周回するようにコイル状に巻いて形成した電気部品の高周波領域における電気特性を解析するための電気特性解析装置であって、
解析対象の電気部品に関する所定の物理的特性パラメータを特定する情報を入力する情報入力部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記電気部品の前記コイル軸と平行な方向の断面構造について、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記リッツ線の全体を含む単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出部と、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出部の計算結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出部と、
前記素線特性算出部で得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線のコイル1周回毎の電気的特性を算出する周回特性算出部と、
前記周回特性算出部の計算結果に基づいて、コイル全体の特性を算出するコイル特性算出部と
を備えること。
上記(10)の構成の電気特性解析装置によれば、設計者等のユーザが必要とされる物理的特性パラメータの情報を入力するだけでリッツ線により構成されるコイル状の電気部品の電気特性を解析でき、ユーザの負担を軽減し利便性を高めることができる。また、リッツ線が多数の素線で構成される場合であっても、単一の素線モデルだけに基づいて計算結果を得ることができる。従って、大量のメモリを使用する必要がなく、計算機のメモリ容量の制約を受けずに処理できる。
<リッツ線の構造>
リッツ線の電気特性解析方法について説明する前に、まず解析対象となるリッツ線の具体例について説明する。集合撚り(均一撚り)と呼ばれる構造のリッツ線10の構成例が図3〜図5及び図16に示されている。なお、図3〜図5において各リッツ線の外側を覆う外皮については図示が省略されている。
図3〜図5に示したリッツ線10のように、このリッツ線に流す高周波の電流Iによって磁束密度Bが生じる。この磁束は時間変化するため、各素線11内に渦電流I’が生じ、素線11同士の間には誘導電流I2が生じる。
そこで、各々の素線11に生じる渦電流I’を把握するために、素線自身を流れる電流によって生じる磁束密度B’と、この素線以外の周囲の他の素線から受ける磁束密度B”とを個別に算出する必要がある。
この磁束密度B”を算出する場合には、例えば図7に示したモデルM1、図8に示したモデルM2、図9に示した単線モデルM3のいずれかを用いて計算することができる。
リッツ線10の高周波領域における電気的特性を解析するためには、高周波電流を流した状態について、素線11毎に電磁界の解析を行う必要がある。但し、各々の素線11が他の素線から受ける磁束密度B”については、上述の計算結果を利用できるので、単一の素線モデルを全ての素線の各々に適用して計算を行うことが可能になる。つまり、リッツ線10の断面構造を模擬した2次元モデルを用意しなくても、素線モデルだけでリッツ線10全体の特性を解析できる。素線モデルは、1つの素線11に対応するモデルであり、全ての素線11の計算に利用される。
リッツ線10の高周波領域における電気的特性を解析する際には、各々の素線11について、事前に作成した素線モデルを適用して計算する。n本の素線11で構成されるリッツ線10に図11に示すようにピーク値がI[A]の交流電流を流す場合には、各々の素線11に相当する素線モデルに対して、(I/n)[A]をピーク値(又は振幅)とする交流電流が流れる状態を適用して計算する。
上述の解析により得られるn本の素線11のそれぞれの特性について、それらの総和を算出する。これにより、n本の素線11で構成される集合撚りされたリッツ線10全体の高周波特性が得られる。
本発明を実施する際に利用できる電気特性解析装置100の構成例が図1に示されている。図1に示すように、この電気特性解析装置100は、コンピュータ本体110、記憶装置120、入力装置130、表示装置140を備えている。
<概要の説明>
次に、リッツ線の電気特性解析方法について説明する。本実施形態におけるリッツ線の電気特性解析方法の処理手順が図2に示されている。
図2のステップS11では、解析対象のリッツ線10の外径と同じ大きさの単線モデル(図9のM3に相当)を作成する。また、計算を行う前にモデルの全体を含む大きな領域をメッシュで区分して多数の微小領域に分割することになるが、メッシュの分割は磁束密度分布が適切に計算できる大きさであればよい。
H=I/2πr ・・・(1)
B=μH ・・・(2)
H:磁界の強さ[A/m]
I:電流[A]
r:中心からの距離[m]
μ:透磁率[H/m]
B:磁束密度[T]
ステップS21(素線モデル作成ステップ)では、リッツ線10を構成するn本の素線11のそれぞれの計算に利用できる素線モデルを作成する。この素線モデルを計算する場合にも、モデルを含む領域をメッシュで区分して多数の微小領域に分割する必要がある。
δ=√(2/(ωμσ)) ・・・(3)
δ:表皮厚さ[m]
ω:角周波数(=2πf)
μ:透磁率[H/m]
σ:電気伝導率[1/Ωm]
rot H=J+dD/dt ・・・(4)
rot E=−dB/dt ・・・(5)
div B=0 ・・・(6)
div D=ρ ・・・(7)
B:磁束密度[T]
E:電界の強さ[V/m]
H:磁界の強さ[A/m]
J:電流密度[A/m2]
D:電束密度[C/m3]
B=rot A ・・・(8)
ステップS24の解析では、磁束が時間的に変化することにより導体に渦電流が流れる。この場合、マクスウェルの基礎方程式には時間微分項(d/dt)が入る。
rot (ν rot A)=J0+Je=J0−σ|(dA/dt)+grad Φ| (9)
Je=−σ|(dA/dt)+grad Φ| (10)
J0:強制電流密度[A/m2]
Je:渦電流密度[A/m2]
Φ:電気スカラポテンシャル[V]
以上の計算処理を経て、最終的に1つの素線11の断面における電流密度Jを求める。
J=J0+Je ・・・(13)
dP=(E dl)(J dS)=J・E dv ・・・(14)
p=dP/dv=J・E=σE2 =ρJ2 [W/m3] ・・・(15)
ρ:体積抵抗率[Ωm]
P=∫v J・Edv=∫v σE2 dv=∫vρJ2 dv [W] ・・・(16)
図2のステップS31では、上述の処理の結果を利用して、集合撚りされたリッツ線10全体の特性を算出する。具体的には、ステップS24で求めた素線毎のジュール損失Pの総和に基づき抵抗値を算出する。すなわち、オームの法則より展開した次式に、ステップS24の結果である各素線の損失を代入することにより、リッツ線10の高周波領域の抵抗値を算出する。
リッツ線を用いて構成したコイル状電気部品20の断面構造の例が図13に示されている。図13においては、コイルの中心軸25に沿った方向のコイル断面が現れている。また、このコイル状電気部品20は、7本の素線11を集合撚りして構成したリッツ線10を、コイルの中心軸25を中心として周回するように巻いて構成してある。この例では、リッツ線10を軸の方向に3列に、円周方向に3重に巻いてあるので、コイルの巻数は9になっている。
ri:i番目の周回位置におけるリッツ線10の1周回あたりの抵抗[Ω]
図1に示した電気特性解析装置100の動作例が図15に示されている。図15に示す動作は、図2に示した処理手順や、図14に示した処理手順を実行する際に、設計者等のユーザの負担を軽減し利便性を高めるため機能を含んでいる。
ステップS41では、図1に示したコンピュータ本体110が図17に示したGUI画面30を表示してユーザからの情報の入力を受け付ける。すなわち、解析対象のリッツ線10の仕上がり外径、素線径、素線中心座標、周波数、電流値等の解析条件を表す情報を入力する。
前述の電気特性解析方法を用いたリッツ線のコンピュータシミュレーションについて、計算結果の精度を検証するために実験を行った。その結果が図18のグラフに示されている。すなわち、リッツ線を用いて構成したある対象物の周波数−抵抗特性について、計測器を用いて実際に計測した結果と、シミュレーションで得られた計算値とを同じグラフ上に重ねた状態で図18に示してある。
11 素線
12 導体
13 絶縁皮膜
20 コイル状電気部品
25 コイルの中心軸
30 GUI画面(情報入力部)
100 電気特性解析装置
110 コンピュータ本体
120 記憶装置
121 シミュレーションプログラム
130 入力装置
140 表示装置
Claims (10)
- それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するためのリッツ線の電気特性解析方法であって、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面構造のうち、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体に相当する単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線の全体の電気的特性を算出する全体特性算出ステップと
を有することを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。 - 請求項1に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、各々の素線の位置における磁束密度を算出する際に、前記リッツ線の全体から該当する1本の素線を抜き取った状態に相当する条件を適用して計算を実施する
ことを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。 - 請求項1に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、各々の素線の位置における磁束密度を算出する際に、前記リッツ線に含まれる全ての素線が存在する状態に相当する条件を適用して計算を実施する
ことを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。 - 請求項1に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、各々の素線の位置における磁束密度を算出する際に、前記リッツ線に直流電流を流す状態に相当する条件を適用して計算を実施し、
前記素線特性算出ステップでは、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる直流条件下の磁束密度に応じた振幅の交流磁場を適用して計算する
ことを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。 - それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線を所定のコイル軸の周りを周回するようにコイル状に巻いて形成した電気部品の高周波領域における電気特性を解析するためのリッツ線の電気特性解析方法であって、
解析対象の電気部品の前記コイル軸と平行な方向の断面構造について、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体を含む単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線のコイル1周回毎の電気的特性を算出する周回特性算出ステップと、
前記周回特性算出ステップの結果に基づいて、コイル全体の特性を算出するコイル特性算出ステップと
を有することを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。 - 請求項5に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記磁束密度算出ステップでは、リッツ線の周回毎の位置の変化を反映するように、前記断面における磁束密度分布を算出する
ことを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。 - それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための、所定のコンピュータが実行可能な電気特性解析プログラムであって、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面構造のうち、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体に相当する単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線の全体の電気的特性を算出する全体特性算出ステップと
を有することを特徴とする電気特性解析プログラム。 - それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線を所定のコイル軸の周りを周回するようにコイル状に巻いて形成した電気部品の高周波領域における電気特性を解析するための、所定のコンピュータが実行可能な電気特性解析プログラムであって、
解析対象の電気部品の前記コイル軸と平行な方向の断面構造について、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成ステップと、
前記リッツ線の全体を含む単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出ステップと、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出ステップの結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出ステップと、
前記素線特性算出ステップで得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線のコイル1周回毎の電気的特性を算出する周回特性算出ステップと、
前記周回特性算出ステップの結果に基づいて、コイル全体の特性を算出するコイル特性算出ステップと
を有することを特徴とする電気特性解析プログラム。 - それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための電気特性解析装置であって、
解析対象のリッツ線に関する所定の物理的特性パラメータを特定する情報を入力する情報入力部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記リッツ線の長さ方向と直交する方向のある位置の断面構造のうち、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記リッツ線の全体に相当する単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出部と、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出部の計算結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出部と、
前記素線特性算出部で得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線の全体の電気的特性を算出する全体特性算出部と
を備えることを特徴とする電気特性解析装置。 - それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線を所定のコイル軸の周りを周回するようにコイル状に巻いて形成した電気部品の高周波領域における電気特性を解析するための電気特性解析装置であって、
解析対象の電気部品に関する所定の物理的特性パラメータを特定する情報を入力する情報入力部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記電気部品の前記コイル軸と平行な方向の断面構造について、前記リッツ線を構成する複数の素線の1つに相当する素線モデルを作成する素線モデル作成部と、
前記物理的特性パラメータに基づき、前記リッツ線の全体を含む単線モデルについて、前記断面における磁束密度分布を算出する磁束密度算出部と、
前記リッツ線を構成する複数の素線のそれぞれについて、該当する素線1本の通電電流と、前記磁束密度算出部の計算結果として得られる該当する素線位置の磁束密度と、前記素線モデルとに基づいて、電磁界解析の計算を適用し、所望の周波数における電流密度および電気的損失量を算出する素線特性算出部と、
前記素線特性算出部で得られる各素線の電気的損失量に基づいて、前記リッツ線のコイル1周回毎の電気的特性を算出する周回特性算出部と、
前記周回特性算出部の計算結果に基づいて、コイル全体の特性を算出するコイル特性算出部と
を備えることを特徴とする電気特性解析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011228166A JP5934490B2 (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011228166A JP5934490B2 (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013088977A true JP2013088977A (ja) | 2013-05-13 |
JP5934490B2 JP5934490B2 (ja) | 2016-06-15 |
Family
ID=48532838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011228166A Active JP5934490B2 (ja) | 2011-10-17 | 2011-10-17 | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5934490B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110674597A (zh) * | 2019-08-05 | 2020-01-10 | 湖北工业大学 | 非理想Litz线线圈品质因数优化的方法 |
CN114462279A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-10 | 三峡大学 | 考虑绞合结构和节距的非完全绞合利兹线损耗计算方法 |
CN115017706A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-06 | 三峡大学 | 采用解析计算模型的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法 |
CN115081198A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-20 | 三峡大学 | 基于解析计算模型的利兹线变压器漏电感计算方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111751765B (zh) * | 2020-07-06 | 2021-04-30 | 华北电力大学 | 一种高频降压变压器的中压绕组交流电阻系数确定方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001265845A (ja) * | 2000-01-13 | 2001-09-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブルの解析方法 |
US20020144220A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-10-03 | Gunter Grau | Method for modelling of inductance |
JP2006094113A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電磁界分布計算方法、電磁界分布計算装置、および電磁界分布計算プログラム |
JP2007304688A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Nippon Steel Corp | 多結晶体磁場解析方法 |
JP2010204804A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電磁界強度計算方法 |
JP2011253238A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Yazaki Corp | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 |
-
2011
- 2011-10-17 JP JP2011228166A patent/JP5934490B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001265845A (ja) * | 2000-01-13 | 2001-09-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブルの解析方法 |
US20020144220A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-10-03 | Gunter Grau | Method for modelling of inductance |
JP2006094113A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電磁界分布計算方法、電磁界分布計算装置、および電磁界分布計算プログラム |
JP2007304688A (ja) * | 2006-05-09 | 2007-11-22 | Nippon Steel Corp | 多結晶体磁場解析方法 |
JP2010204804A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電磁界強度計算方法 |
JP2011253238A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Yazaki Corp | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6015042360; LOTFI, A.W et al.: 'A high frequency model for Litz wire for switch-mode magnetics' Conference Record of the 1993 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting [online] , 199310, Pages 1169 - 1175, IEEE * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110674597A (zh) * | 2019-08-05 | 2020-01-10 | 湖北工业大学 | 非理想Litz线线圈品质因数优化的方法 |
CN114462279A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-10 | 三峡大学 | 考虑绞合结构和节距的非完全绞合利兹线损耗计算方法 |
CN115017706A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-06 | 三峡大学 | 采用解析计算模型的磁性元件利兹线绕组损耗计算方法 |
CN115081198A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-20 | 三峡大学 | 基于解析计算模型的利兹线变压器漏电感计算方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5934490B2 (ja) | 2016-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5934490B2 (ja) | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 | |
Igarashi | Semi-analytical approach for finite-element analysis of multi-turn coil considering skin and proximity effects | |
Hiruma et al. | Eddy current analysis of litz wire using homogenization-based FEM in conjunction with integral equation | |
US6772076B2 (en) | Electromagnetic field analysis method based on FDTD method, medium representation method in electromagnetic field analysis, simulation device, and storage medium | |
Zhang et al. | Realistic litz wire characterization using fast numerical simulations | |
Chatzipetros et al. | Impact of proximity effects on sheath losses in trefoil cable arrangements | |
Hiruma et al. | Fast 3-D analysis of eddy current in litz wire using integral equation | |
JP6827826B2 (ja) | 電磁界解析装置、方法及びプログラム | |
CN108291939A (zh) | 低磁芯损耗内置磁体电机设计 | |
JP5489349B2 (ja) | リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置 | |
CN114462279B (zh) | 考虑绞合结构和节距的非完全绞合利兹线损耗计算方法 | |
Plumed et al. | A recursive methodology for modelling multi-stranded wires with multilevel helix structure | |
Acero et al. | Magnetic vector potential based model for eddy-current loss calculation in round-wire planar windings | |
del-Pino-López et al. | Evaluation of the power frequency magnetic field generated by three-core armored cables through 3D finite element simulations | |
Kuczmann | Potential formulations in magnetics applying the finite element method | |
JP2008244934A (ja) | 交番磁界解析方法、および交番磁界解析プログラム | |
JP4996523B2 (ja) | コイルパターン計算方法および傾斜磁場コイル | |
JP5909488B2 (ja) | 磁場解析プログラム及び磁場解析方法 | |
Stadler | The optimization of high frequency inductors with litz-wire windings | |
Piwonski et al. | 2-D eddy current boundary value problems for power cables with helicoidal symmetry | |
Stadler et al. | Copper losses of litz-wire windings due to an air gap | |
CN109444581B (zh) | 一种干式空心电抗器的测试方法及测试装置 | |
Fang et al. | Transcranial magnetic stimulation: U-shaped coil design for improved intracranial induced electrical field | |
Scott et al. | Numerical and analytical modeling of electromagnetic fields from offshore power distribution cables | |
Morales et al. | Software Package for Transcranial Magnetic Stimulation Coil and Coil Array Analysis and Design |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140918 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20150122 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151014 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151027 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160412 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160509 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5934490 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |