[发明专利]磁场分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够高速计算电抗器或电动机等电磁设备的电感的磁场分析程序和磁场分析方法。

背景技术

电抗器以在直流电流上叠加交流电流的方式使用。另外，电动机或发电机运转中产生的叠加了高频噪声电流的现象，若将基波电流成分近似看作直流成分，则也能够认为出现了在直流电流上叠加了交流电流的状况。因此，在设计电抗器或电动机等电磁设备时，需要高速且高精度地计算由叠加在直流电流上的交流电流引起的电感，即由叠加在直流磁场上的交流磁场引起的电感。

作为对由叠加在直流电流上的交流电流引起的电感进行计算的方法，人们提出过很多种计算方法。例如，专利文献1所记载的技术中，通过磁场分析模拟来求取与规定的直流电流相对应的工作点，将其结果作为初始值，并根据事先生成的表示磁通密度与增量磁导率的关系的点阵数据来确定增量磁导率，进行交流分析而获得电感值。但该方法中，在求取了工作点后的交流分析中，由于进行的是瞬态响应分析（边使时刻一点一点地前进边求解各瞬间的磁场，这样的操作反复多次的分析方法），因此需要花费很长的分析时间。

专利文献2和3所记载的技术中，不进行瞬态响应分析，而是通过一次的静磁场分析来求取电感以实现高速化，但由于不能考虑到铁芯中流通的涡流，因此计算精度较差。为此，专利文献4记载的技术中，为了在一次的静磁场分析中考虑涡流的影响，使用环状的样品通过实际测量而求取包括了涡流的影响的增量磁导率，使用该增量磁导率进行磁场分析。但这样的技术不仅步骤复杂，并且计算精度仍存在限度。

因而，最近出现了这样一种的市售的磁场分析程序，对于求取了工作点后的交流分析，其不使用瞬态响应分析而是使用更高速的频率响应分析（假定输入了正弦波状电流时磁通密度正弦波状地随时间变化，在复数域求解稳定状态的分析方法）来进行（参照非专利文献1）。不过，很难说这忠实地建立了初始磁化曲线与小磁滞回线间的关系的模型。即，非专利文献1记载的磁场分析程序中，使原本小磁滞回线上的应当从初始磁化曲线上的点形成在磁场减小的方向上的部分，成为了磁场以初始磁化曲线上的点为中心发生增减。因此，会出现小磁滞回线上端的点并不落在初始磁化曲线上，得出与现实不同的解的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:WO2010／038799

专利文献2：日本特开2004-294123号公报

专利文献3：日本特开2010-122089号公报

专利文献4：专利第2984108号公报

非专利文献

非专利文献1：JMAGアプリケーションカタログ（JMAG应用目录）No.158“マイナーヒステリシスループを考慮したリアクトルの直流重畳特性解析（考虑了小磁滞回线的电抗器的直流叠加特性分析）”，［在线浏览］2010年12月27日，株式会社JSOL，［2011年6月21日检索］，网址〈URL：http://www.jmag-international.com/jp/catal og/158_Reactor_SuperImposed Direct Current.html〉

发明内容

发明要解决的技术问题

如以上说明的那样，现有技术中，对于在直流磁场上叠加了交流磁场的系统，难以同时实现电感的高速计算和高精度计算，实用上存在不便。

本发明的目的在于，提供一种磁场分析程序和磁场分析方法，能够高速且高精度地计算由叠加在直流磁场上的交流磁场引起的电感。

解决技术问题的技术手段

本发明的磁场分析程序是通过频率响应分析来求解交流磁场的磁场分析程序，其具有以下特征。

即，使计算机执行以下处理：使用输入单元输入直流磁通密度或直流磁场强度、交流电流的振幅和频率、分析对象的磁性部件的初始磁化曲线，在输入的是直流磁通密度的情况下根据该直流磁通密度和所述初始磁化曲线求取直流磁场强度，在输入的是直流磁场强度的情况下根据该直流磁场强度和所述初始磁化曲线求取直流磁通密度，将所述直流磁通密度、所述直流磁场强度、所述交流电流的振幅和频率、所述初始磁化曲线存储到存储单元中；使用所述交流电流的振幅和频率执行频率响应分析，计算交流磁通密度和交流磁场强度；和导出满足以下条件的解，该解使得通过所述频率响应分析获得的交流磁通密度的最大值与所述直流磁通密度之和，在从所述存储单元中读出的精度下，与由通过所述频率响应分析获得的交流磁场强度的最大值与所述直流磁场强度之和以及所述初始磁化曲线所决定的磁通密度一致。

发明的效果