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電磁界解析事例集 事実、Ansysは使われている。＜コイル・トランス設計ソリューション編＞
2019年1月
マルチフィジックスシミュレーションツール・Ansysを利用した電磁界解析の事例を多数紹介しています。「実際のところ、どうやって活用したらいいの？」「シミュレーションでどこまで出来るの？」という方は、ぜひこちらをご覧ください。コイル・トランス、インダクタ、コイルアンテナ、リアクトル、コモンモードチョークコイル、スイッチング電源、プレーナコイルなどの設計に関する解析事例をご紹介しています。
目次
- コイル・トランス：基本特性評価
- コイル・トランス：損失評価
- コイル・トランス：漏れインダクタンス
- マルチフィジックス解析（応力）
- マルチフィジックス解析（熱流体）
- コイル・トランス：直流重畳特性
- トランス・コイルの寄生容量
- インダクタ：温度特性評価
- キーレスエントリー向けコイルアンテナ
- リアクトル：脈動電流入力
- リアクトル：マルチフィジックス（応力連成）
- コモンモードチョークコイル
- スイッチング電源
- プレーナコイル/電流密度分布
- 3相変圧器
- コイルと基盤の誘導ノイズ
コイル・トランスの特性評価
コイル・トランスは、変電所やマイホーム発電機、電気自動車、IH調理器といった私たちの身近な様々な場所で、電流平滑器や変圧器として活躍しています。AnsysMaxwellは、各インダクタンスや結合係数の計算機能、視覚的に漏れ磁束の様子を観察する機能などを備えており、容易で効率の良いコイル・トランス設計ツールとしてご活用いただけます。図は、磁界強度分布コンター図を示しています。
マルチフィジックス解析（熱流体）
トランスやリアクトルは、高周波スイッチングを行うことで、より小型化することが可能ですが、その一方で損失が大きくなり、温度上昇が設計上の問題となります。磁場解析ツール（Ansys Maxwell）と熱流体解析ツール（AnsysFluent/Ansys Icepak）を連成させることにより、電磁場によって発生するコアロスを熱として視覚化することができ、トランスやリアクトルの温度を考慮した設計が可能となります。図は、筐体内部にAnsysMaxwellで使ったリアクトルモデルを配置し、空気の流れを想定したファンを設けた熱解析を行った結果を示しています。
キーレスエントリー向けコイルアンテナ
自動車用キーレスエントリーで使用されている無線技術にはRF帯（数百MHz）とLF帯（100数十kHz）があり、それぞれアンテナが用意されているものが数多く存在します。Ansysの低周波向け電磁界シミュレータAnsysMaxwellは従来より電源トランスやモータ・アクチュエータ等、巻数の非常に多いコイルも簡単に電磁界解析できる近傍界ツールです。またAnsysの高周波向け電磁界シミュレータAnsysHFSSはアンテナや放射ノイズなど広範囲な空間の電磁波を効率よく解析し、また遠方界も求めることが可能であるツールです。
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