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高周波インダクタのための渦電流と寄生容量を考慮した非線形低次元モデルの開発

开发考虑高频电感器涡流和寄生电容的非线性低维模型

基本信息

批准号：
22K14237
负责人：
比留間真悟
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高周波インダクタの電磁界解析では渦電流解析が必要であるが，微細な空間分割が求められるため計算コストが大きい。また寄生容量を考慮する定式化（以下，ダーウィン近似）では有限要素法により離散化した方程式が非対称になるため，求解コストが増大する。こういった問題に対して低次元モデリング手法（以下，モデル縮約法）が有効である。（１）拡張有限要素法を用いた低次元渦電流モデリング：2022年度は渦電流解析における計算コストを大幅に低減させる新しい手法として，拡張有限要素法を開発した。本手法では高周波領域の渦電流解析において従来必要であった微細な空間分割を行わず，表皮・近接効果を表現できる手法である。渦電流分布を表現するために開発されたエンリッチ関数を用いることで粗いメッシュを用いながら従来手法と同等の精度を達成することが可能である。この手法は渦電流解析において提案されたが，ダーウィン近似を用いた方程式にも適用可能である。今後は時間領域解析の手法を開発に着手する。（２）畳み込み積分を用いた時間領域解析手法：低次元化した縮約モデルの時間領域解析のために畳み込み積分を用いたRC法による非線形渦電流時間領域解析の手法を開発した。本手法では複素関数を有する方程式に対して計算コストを増大させずに時間領域解析を行うことが可能になる。今後は寄生容量を含む場合についても実施する予定である。以上の結果は電磁界に関する国際会議CEFC2022において発表された。また今年度開催予定の電気学会静止器回転機合同研究会や，国際会議Compumag2023においても進捗を発表する予定である。

High frequency electromagnetic field analysis is necessary for eddy current analysis, fine spatial division is required for calculation The parasitic capacity is considered to be formulated (hereinafter, approximated). The finite element method is used to discretize the equation. The problem is solved by a low-dimensional method (hereinafter referred to as the "contraction method"). (1) The finite element method of expansion has been developed in 2022 to reduce the calculation of eddy current greatly. This method is necessary for the analysis of eddy currents in the high-frequency domain. It is also necessary to divide the fine space into lines, and to perform the surface and proximity effects. Eddy current distribution is expressed in terms of the number of connections, the accuracy of which can be achieved. The method of eddy current analysis is proposed. In the future, the method of time domain analysis should be developed. (2) Time domain analysis method for the integration of non-linear eddy current: low-dimensional reduction of time domain analysis method for the integration of non-linear eddy current. This method is based on the calculation of the number of complex elements and the analysis of the time domain. In the future, the parasitic capacity will be determined. The above results are presented at CEFC2022, an international conference related to the electromagnetic world. This year, the Institute of Electrical Engineering held a research meeting on stationary machinery contracts and an international conference on Compumag2023.