コメントを残す無料磁場解析ソフトFEMMチュートリアルをやる無料磁場解析ソフトFEMMチュートリアルで使い方を確認しつつその時の記録を残しておきます。コメントを残すチュートリアルで使い方を確認しつつその時の記録を残しておきます。参考FEMMとは低周波数の磁気学と静電気学について,2次元平面と軸対象問題を解くためのソフトウェアです。Windows上で動作します。ソルバという、複数の変数を含む数式において目標とする値を得るための最適な変数の値を求めることができる機能がついています。動磁場有限要素法を使用しているものみたいです。境界が実装されている、みたいですが、解析方法とかよくわかりません。チュートリアルにはLuaという言語と統合できるみたいなことが書いてありますが、PythonでもpyFEMMやpyfemmを使って動かせるみたいです。FEMM自体はC言語で動いているみたいです。この記事では磁場に関しては深く言及しません。(有限要素法)は、微分方程式を近似的に解くための数値解析方法です。性質を持つ物体を小部分に分割することで近似し、全体の挙動を近似して計算機に計算させようとする方法です。要素の選択とメッシュの作り方を近似していきます。構造力学や流体力学などの様々な分野で使用されているみたいです。mesh要素の円卓とメッシュの作り方を指定してあげます。FEMMは固体要素を扱うことが多く、メッシュを正三角形で行っています。一般的に、メッシュを細かくすればするほど計算精度が良くなりますが、その分計算時間が掛かります。三角形よりも四角形、の方がj計算精度がいいです。端的に言えば、各要素で編微分方程式を解いてるみたいです。:Downloadからダウンロードします。以下がバージョンが違いますが、チュートリアルです。Tutorial1一部変更していますが、重要な部分だけやります。今回の解析対象はこれです。解析対象2Dの解析ソフトなので、FEMMで一回に解析するのはこれの断面になります。これは軸対称のモデルなので描くのは左側の四角になります。problemを選択します。静磁気問題になります。次に問題の種類を指定していきます。Unitをmm、Frequencyを0Hzにします。平面で解析したい場合はPlanarを選択します。有限要素ソルバは対象のオブジェクトを含む空間の有限領域を指定して解析するみたいです(?)。空間を指定していきます。View/Keyboadから、Bottom:-4,Left:0,Top:4,Right:4に指定します。小さい長方形に設計しなおされます。nodesを選択します。小さいブロックボックスで左端にあるこれです。ノードを(0,4),(0,-4),(0,0)にマウスから設置します。Tabを使用すると、キーボードから入力できます。segmentsを選択します。(0,4),(0,-4)をクリックすると線が引かれます。画像は見にくかったので変更しました(上記参照)。segmentsを選択します。(0,4),(0,-4)をクリックすると軸対称な円弧が描かれます。Degreeを25にします。FEMMでは曲線は直線を繋げたものとして表されるので、解像度のように考えればよいでしょう。こおでは2.5で充分であるとします。失敗した場合はEdit/Undoか、上の切り返す矢印マーククリックして選択した後にメニューのX印を押しましょう。同じ手順で内側の四角を描きましょう。nodesを押して、(0.5,-1)(1.5,-1)(1.5,1)(0.5,1)にノードを置く。segmentsで線で結びます。Labelsを選択します。コイル領域とコイル領域の外側の空気部にブロックラベルを置きます。このプログラムは、問題を形状、材料、特性によって解くので、それらを関連付けていきます。Materialsにドラック&ドロップで加えます。コイルに回転属性を追加します。circuitに適当な名前をつけます。Seriesを選択して巻き線領域になるように指定します。これは時間調和問題に使用される設定です。Currentに1を入力します。円の中、四角の外のブロックラベルを右クリックで選択し、スペースか上のバーの指を指しているようなマークでpropertyを開きます。Sizeのチェックを外して0.1にします。このとき、1辺最大0.1の正三角形で内部を満たそうとします。これで、時計回りに1000巻きの18材のコイルが指定されます。-1なら逆時計回りに1。境界はboundaryです。typeをMixesにします。作成している事を意味するらしいです。coefficientは以下で表されます。0$$$$A:磁気ベクトルポテンシャル、\mu_r:境界に近い領域の比透磁率$$$$\mu_o:真空の透磁率、n:境界に対するの標準の方向$$ここでは、以下のようにします。$$c_1=0$$Rは球の外径です。coefficientに0を入力します。uoに対する真空の透磁率の数値やmに当たる0.001を代入し、OK、OKをクリックします。ちなみに1inch=0.0254mです。空間の有限領域に着いて、無限境界空間にあるコイルによって作成されたフィールドをモデル化出来ました。segmentsモードにします。外側の境界を意味する円弧を右クリックで選択し、スペースでpropertiesを開きます。condにABCを選択します。generaterをクリックします。すると、このように塗りつぶされます。FEA(有限要素法)による解析を実施します。crankを押して解析を行ってください。今回の解析は一瞬でしたが、プログレスバーが動いていない様子であった場合は境界条件の指定がうまくいっていないかも知れないので、条件をもう一度見直す必要があるかも知れません。眼鏡のアイコンをクリックすると解析結果がみれるタブが現れます。上のバーにポイント、等高線(コンター)、エリアを選択できます。outputウィンドウに現れます。TABでより精密にポイントを選択できます。消してしまった場合はView/outputで再度表示出来ます。上の方(0,4)真ん中右の方(3,0)を指定したときはこんな感じでした。(0,4)(3.0)コイルの末端特性コイルアイコンをクリックします。Coilプロパティはこのようになります。問題が線形で、一つの電流しかないので。Flux/Currentの結果はコイルのインピーダンスと解釈できます。等高線(コンター)に沿ったフィールド値のプロットコンターアイコンを押し、(0,4)(0,0)(0,-4)付近をクリックしてグラフアイコンをクリックします。デフォルトでは磁束密度の振幅がプロットされますが、ほかにも選択できます。ポイントが選ばれた順番に、進行方向からみて↑右側を選択するようなプログラムになっています。磁束密度のプロットデフォルトでは白黒ですが、ツールバーでカラーにできます。雑記jMAGという有料のが研究室にあるので、使っていきたいですね。これはノートに入れられますが、jMAGは3D解析が出来るので。今後は下をやりたいですね。