マクスウェル応力法による2次元の電磁力計算 | |
マクスウェル応力法による電磁力の計算式は(1)で表されます。 |
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(1)
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2次元場の電磁力計算式 2次元場では,式(1)で磁束密度の z 方向成分を 0 とおいた 次式によって電磁力を計算します。 | |
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(2)
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この式は,通常いろいろな参考書に登場しますが,その単位について調べてみましょう。 磁束密度の単位 = [T] = [ Wb / m2 ] 磁気透磁率の単位 = [ H / m ] = [ Wb / Am ] 積分路の長さの単位 = [ m ] 法線ベクトルの成分は無次元量です。 したがって, 式(2)の F の単位は, |
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(3)
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となり,単位長さあたりの力を表していることがわかります。
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(4)
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ここで,法線ベクトルの x , y 方向成分の計算について,下図を参考に説明します。
左図では,磁性体周辺を反時計回りに積分する様子が描かれています。 左図より 2 次元問題では,積分路のパターンは多くても 8 パターンしかないことがわかります。 法線ベクトルと x 軸とのなす角を θ とすると,図で法線ベクトルを描いた部分の積分路について考えれば, θ を調べることによりすべての経路に対応できます。 |
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図 2次元問題の電磁力計算 |
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積分路の一つに立てられた外向き法線 n の x 方向成分と y 方向成分の計算は,
右の図から次のようにして求めることができます。
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(5)
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であるので,周回積分が節点 1 から節点 2 へ向かう積分の場合, | |
となります。 式(6)を式(4)に代入すれば 2 次元場の電磁力が計算できます。 |
(6)
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