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F-MAG:磁石のトルク解析

キーワード)磁石 電磁力 ガウス 磁束密度 テスラ

事例概要

右図のように磁石を並べると磁石間には電磁力による吸引力が働きます。さらに一方の磁石を回転すると、磁石間にはトルクが生じます。 本事例では、2個の磁石の間隔が [5mm] の時、回転角度[θ] とトルク [T]の関係がどのようになるかF-MAGで求めました。

モデル概要外観図/回転角度とトルク

磁石の外形寸法、N極とS極の配置は、右図の通りです。磁石の強さはどちらも [2500ガウス] と設定しました。

磁石の外形寸法
解析結果

[10度]回転している磁石の周囲の空間の磁束密度コンター図は右図のようになります。 磁束密度の単位は[T](テスラ)です。赤色部分で多くの磁束が通っていることを表しています。磁石は非表示としていますので、磁石裏側空間部分の磁束密度分布も見えています。

磁束密度分布コンター図

同じように、[10度]回転している磁石の周囲の空間の磁束密度ベクトル線図は右図のようになります。コンターベクトル線図では、密度の大きさだけではなく、磁束がどのような向きに流れているのか確認することができます。ベクトル線が赤色の部分では、方向だけではなく、多くの磁束が通っていることも表しています。磁石は非表示としていますので、磁石裏側空間部分のベクトル線も見えています。

磁束密度分布ベクトル線図

磁石の回転角度と生じるトルクの関係をグラフ化すると右図のようになりました。回転角度が20度辺りまでは回転角度に比例してトルクが大きくなりますが、20度を超えると急激にトルクが激減します。

回転角度とトルク