§20.一般角柱磁石の熱減磁

2)各セルに働くの反磁界の計算

磁石の温度はT℃とする。§20-1)でモデル化した磁石の各セルの熱減磁率を§18の式(18-26)で表式化した値を用いて評価する。
各セルの熱減磁率は、先ず各セルの磁化が式(18-25)で表式化した温度Tにおける磁荷IT であるとしてローカル座標における各セルの中心座標の点CLnxCLnyCLnzの反磁界からパーミアンス係数を式(19-4)から求める。
Fig.20-1に示した nxnynz 番目にあるセルの中心座標の点における反磁界を考える。ローカル 座標系で考える。i ,  j ,  k 番目のセルがnxnynz 番目にあるセルの中心座標につくる磁界を HL(i, j, k)(nxnynz) と表す。i ,  j ,  k 番目のセルの中心座標における磁化は、セルの温度をT℃として、磁化の向きは一般角柱磁石Fig.14-1に示したように極座標で φ,θ の向きとし、ローカル座標系の各軸の単位ベクトルをeeLx  eLy ,  eLz とすれば、式(18-25)より

Ii , j , k(T)=I201+Cbr100T-20sinθcosφeLx+sinθsinφeLy+cosθeLz 式(20-3)

と表す事ができる。Fig.23-3にi ,  j ,  k 番目のセルのローカル座標及びnxnynz 番目にあるセルの中心座標の関係を図で示した。
nxnynz 番目のセルの中心座標は式(20-1)で表式化されている。また i ,  j ,  k 番目のセルのローカル座標の原点は

Olx=a/Nxi-Nx-12Oly=b/Nyj-Ny-12                  Olz=-c/Nzk-1                         式(20-4)

と表すことができるのでi ,  j ,  k 番目のセルのローカル座標からみたnxnynz 番目のセルの中心座標 Onxi ,Onyj ,  Onzk  

Onxi=CLnx-Olx =a/Nxnx-Nx-1/2-a/Nxi-Nx-12=a/Nxnx-i    Onyj=CLny-Oly=b/Nyny-Ny-1/2-b/Nyj-Ny-12=b/Nyny-j      Onzk=CLny-Oly=-c/Nznz-1/2+c/Nzk-1= -c/Nznz-k+12                     式(20-5)

となる。

(nx,ny,nz)位置のセルと(ijk)の位置のセル関係

i ,  j ,  k 番目にあるセルのローカル座標を基準に考えれ ば、i ,  j ,  k 番目のセルがnxnynz 番目にあるセルの中心座標につくる磁界 HL(i, j, k)(nxnynz) のx成分は 式(14-44) において磁化M, 座標 X0Y0Z0 ,及び磁石の各辺の長さとして以下の値

            MMi,j,k=I201+Cbr100T-20    X0Onxi=a/Nxnx-i    Y0Onyj=b/Nyny-j    Z0Onzk=-c/Nznz-k+12aa/2Nxb b/2Nyc  c/2Nz   式(20-6)

を用いればよい。ここで Mi,j,k はi ,  j ,  k 番目のセルの磁化で、 式(18-25) で表される。
即ち

HL(i, j, k)(nxnynz)x

=I201+Cbr100T-20cosθ  μ0logOnyj+b/2Ny+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk2Onyj+b/2Ny+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk2       

Onyj-b/2Ny+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2+Onzk2Onyj-b/2Ny+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2+Onzk2 

+I201+Cbr100T-20sinθsinφ  μ0logOnzk+cNz+Onzk+cNz2 + Onxi-a2Nx2 +Onyj-b/2Ny2Onzk+cNz+Onzk+cNz2+Onxi+a2Nx2+Onyj-b/2Ny2      

Onzk+Onzk2+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2 Onzk+Onzk2+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2

+  I201+Cbr100T-20sinθcosφμ0tan-11Onxi-a/2NxOnyj+b/2NyOnzk+cNz Onyj+b/2Ny2 +  Onzk+cNz2+ Onxi-a/2Nx2  

-tan-11Onxi-a/2NxOnyj+b/2NyOnzkOnyj+b/2Ny2 + Onzk2+ Onxi-a/2Nx2

-    tan-11Onxi-a/2NxOnyj- b/2NyOnzk+cNz Onyj-b/2Ny2 +  Onzk+cNz2+ Onxi-a/2Nx2  

         -tan-11Onxi-a/2NxOnyj-b/2NyOnzk Onyj-b/2Ny2 + Onzk2+ Onxi-a/2Nx2

+I201+Cbr100T-20sinθsinφμ0logOnzk+cNz+Onzk+cNz2 + Onxi-a/2Nx2 +Onyj-b/2Ny2Onzk+cNz+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2      

Onzk+Onzk2+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2 Onzk+Onzk2+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2

-   I201+Cbr100T-20sinθcosφμ0tan-11Onxi+a/2NxOnyj+b/2NyOnzk+cNz Onyj+b/2Ny2 +  Onzk+cNz2+ Onxi+a/2Nx2  

       -tan-11Onxi+a/2NxOnyj+b/2NyOnzk Onyj+b/2Ny2 + Onzk2+ Onxi+a/2Nx2

-    tan-11Onxi+a/2NxOnyj-b/2NyOnzk+cNz Onyj-b/2Ny2 +  Onzk+cNz2+ Onxi+a/2Nx2  

 -tan-11Onxi+a/2NxOnyj-b/2NyOnzkOnyj-b/2Ny2 + Onzk2+ Onxi+a/2Nx2

-I201+Cbr100T-20sinθsinφμ0logOnzk+cNz+Onzk+cNz2 + Onxi-a/2Nx2 +Onyj+b/2Ny2Onzk+cNz+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2      

Onzk+Onzk2+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2 Onzk+Onzk2+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2

-I201+Cbr100T-20cosθ4πμ0logOnyj+b/2Ny+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2Onyj+b/2Ny+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2  

Onyj-b/2Ny+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2Onyj-b/2Ny+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2  式(20-7)

次に HL(i, j, k)(nxnynz)) のy成分は 同様に式(14-45)において 式(20-6) のように値を代入すればよく

HL(i, j, k)(nxnynz)y

=I201+Cbr100T-20cosθ4πμ0logOnxi+a/2Nx+Onxi+a/2Nx2 + Onyj-b/2Ny2 +Onzk2Onxi+a/2Nx+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk2       

Onxi-a/2Nx+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk2 Onxi-a/2Nx+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2+Onzk2

+I201+Cbr100T-20sinθcosφμ0logOnzk+cNz+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi-a/2Nx2Onzk+cNz+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi-a/2Nx2     

Onzk+Onyj+b/2Ny2+Onzk2+Onxi-a/2Nx2Onzk+Onyj-b/2Ny2+Onzk2+Onxi-a/2Nx2 

+I201+Cbr100T-20sinθsinφμ0tan-11Onyj-b/2NyOnzk+cNzOnxi+a/2NxOnzk+cNz2 +  Onxi+a/2Nx2+ Onyj-b/2Ny2  

    -tan-11Onyj-b/2NyOnzk+cNzOnxi-a/2NxOnzk+cNz2 + Onxi-a/2Nx2+ Onyj-b/2Ny2

-    tan-11Onyj-b/2NyOnzkOnxi+a/2NxOnzk2 +  Onxi+a/2Nx2+ Onyj-b/2Ny2  

-tan-11Onyj-b/2NyOnzkOnxi-a/2NxOnzk2 + Onxi-a/2Nx2+ Onyj-b/2Ny2

-   I201+Cbr100T-20sinθcosφμ0 logOnzk+cNz+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2Onzk+cNz+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2       

Onzk+Onyj+b/2Ny2+Onzk2+Onxi+a/2Nx2Onzk+Onyj-b/2Ny2+Onzk2+Onxi+a/2Nx2 

-I201+Cbr100T-20sinθsinφμ0tan-11Onyj+b/2NyOnzk+cNzOnxi+a/2NxOnzk+cNz2 +  Onxi+a/2Nx2+ Onyj+b/2Ny2  

      -tan-11Onyj+b/2NyOnzk+cNzOnxi-a/2NxOnzk+cNz2 + Onxi-a/2Nx2+ Onyj+b/2Ny2

-tan-11Onyj+b/2NyOnzkOnxi+a/2NxOnzk2 +  Onxi+a/2Nx2+ Onyj+b/2Ny2  

-tan-11Onyj+b/2NyOnzkOnxi-a/2NxOnzk2 + Onxi-a/2Nx2+ Onyj+b/2Ny2

-I201+Cbr100T-20cosθ4πμ0logOnxi+a/2Nx+Onxi+a/2Nx2 + Onyj-b/2Ny2 +Onzk+cNz2Onxi+a/2Nx+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2      

Onxi-a/2Nx+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2 Onxi-a/2Nx+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2 式(20-8)

最後に HL(i, j, k)(nxnynz) のz成分は 同様に式(14-46)において 式(20-6) のように値を代入すればよく

HL(i, j, k)(nxnynz)z

=I201+Cbr100T-20cosθμ0 tan-11OnzkOnxi+a/2NxOnyj+b/2NyOnxi+a/2Nx2 +  Onyj+b/2Ny2Onzk2   

 -tan-11OnzkOnxi+a/2NxOnyj-b/2NyOnxi+a/2Nx2 + Onyj-b/2Ny2+ Onzk2

-tan-11OnzkOnxi-a/2NxOnyj+b/2NyOnxi-a/2Nx2 +  Onyj+b/2Ny2+ Onzk2  

       -tan-11OnzkOnxi-a/2NxOnyj-b/2NyOnxi-a/2Nx2 + Onyj-b/2Ny2+ Onzk2

+I201+Cbr100T-20sinθcosφμ0logOnyj+b/2Ny+Onyj+b/2Ny2 +  Z02 +Onxi-a/2Nx2Onyj+b/2Ny+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi-a/2Nx2       

Onyj-b/2Ny+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi-a/2Nx2 Onyj-b/2Ny+Onyj-b/2Ny2+ Z02+Onxi-a/2Nx2

+I201+Cbr100T-20sinθsinφμ0logOnxi+a/2Nx+Z02+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2Onxi+a/2Nx+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2       

Onxi-a/2Nx+Onzk+cNz2+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2Onxi-a/2Nx+Z02+Onxi-a/2Nx2+Onyj-b/2Ny2 

-   I201+Cbr100T-20sinθcosφμ0logOnyj+b/2Ny+Onyj+b/2Ny2 +  Z02 +Onxi+a/2Nx2Onyj+b/2Ny+Onyj+b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2     

Onyj-b/2Ny+Onyj-b/2Ny2+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2 Onyj-b/2Ny+Onyj-b/2Ny2+ Z02+Onxi+a/2Nx2 

-I201+Cbr100T-20sinθsinφμ0logOnxi+a/2Nx+Z02+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2Onxi+a/2Nx+Onzk+cNz2+Onxi+a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2      

Onxi-a/2Nx+Onzk+cNz2+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2Onxi-a/2Nx+Z02+Onxi-a/2Nx2+Onyj+b/2Ny2 

-I201+Cbr100T-20cosθ4πμ0tan-11Onzk+cNzOnxi+a/2NxOnyj+b/2NyOnxi+a/2Nx2 +  Onyj+b/2Ny2+ Onzk+cNz2    

-tan-11Onzk+cNzOnxi+a/2NxOnyj-b/2NyOnxi+a/2Nx2 + Onyj-b/2Ny2+ Onzk+cNz2 

-    tan-11Onzk+cNzOnxi-a/2NxOnyj+b/2NyOnxi-a/2Nx2 +  Onyj+b/2Ny2+ Onzk+cNz2 

-tan-11Onzk+cNzOnxi-a/2NxOnyj-b/2NyOnxi-a/2Nx2 + Onyj-b/2Ny2+ Onzk+cNz2 式(20-9)

式(20-7), (20-8) , (20-9)よりnxnynz 番目にあるセルの中心座標につくる磁界は HL(i, j, k)(nxnynz) のi ,  j ,  k に関して総和を求めればよく

Hnx , ny ,  nz(T)=i =12Nxj=12Nyk=12NzHL(i, j, k)(nxnynz)xeLx+HL(i, j, k)(nxnynz)xeLy

+HL(i, j, k)(nxnynz)xeLy 式(20-10)

として求めることができた。

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公開日:2015年5月4日       更新日:2023年10月16日    
作成者:児島 伸生
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