この記事では磁界解析ソフトのAltair Fluxを用いた並進動作をする、電磁弁の例題を紹介します。

Tutorialの実行法について

Translating motion tutorialは、Flux supervisorから下図のように選択し、実行することができます。

Overviewをダブルクリックすると、Tutorialの操作の手順が記載されたPDFファイルが開きます。
Mlti-static model computation of the magnetic fieldまたは、Coupled load kinematic modelを選択し、その下に表示される、Geometry and meshing, Physics, Solving,　Postprocessingのいずれかの項目を選択し、左下にある、Open the selected exampleボタンをクリックすると、選択したケースの指定したステップまでのチュートリアルが自動的に実行されます。

チュートリアルの概要

このチュートリアルでは、併進運動の設定がされている、円錐形エアギャップ付きの円筒形の電磁弁モデルが解析されます。

解析対象とするデバイス

下図に示す解析対象のデバイスには、以下の要素が含まれています。
・2つの強磁性体からなる磁気回路（積層型）
・固定部分
・可動コア（ばねが接続）
・24V印可されたコイル

モデル化されたデバイス

Fluxでは下図に示すようにデバイスはモデル化されています。軸対称の計算領域にデバイスの半分の形状を定義しています。

デバイスの動作

このデバイスのは、コイルにより磁気回路上の可動コアが引き寄せられるのに必要な磁束が発生します。
そのプロセスの各段階は下記の通りです。
・電圧源からコイルに電力が供給されます。
・磁力の影響により、上部の可動コアは、下部の固定部に引き寄せられ、閉じます。

取り扱うケース

下記の二つのケースをFluxでシミュレーションします。
・Case1:マルチスタティックモデル（異なる線形位置）による研究
・Case2:連成荷重モデルによるパラメトリック・スタディ

Case 1

最初のケースは、マルチスタティックモデル（Magneto Static application）による研究です。
この最初のケース(マルチスタティックモデル)では、デバイスの可動部は様々な位置(任意に固定)を取ることができます。
コアの位置を任意に選択した場合の磁界の計算をおこなうことができます。また、このモデルでは、異なる位置でコアに作用する力を評価することができます。

Case 2

2つ目のケースは、連成荷重モデル（過渡磁界解析）によるパラメトリック研究です。
この2つ目のケース（連成荷重モデル）では、デバイスの可動部は、剛性定数をパラメータとした、リターンスプリングに相互依存しています。
電磁石の動的挙動と電気回路の過渡現象を解析できます。このモデルの利点は、剛性定数の異なる値について、コアの位置と速度の時間変化、コアに作用する電磁力の時間変化を計算できることです。