(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するためのリッツ線の電気特性解析方法であって、
コンピュータが、解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面に関する構造を模擬した２次元形状モデルの情報を入力する２次元モデル情報入力ステップと、
コンピュータが、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を入力する電流初期値入力ステップと、
コンピュータが、前記電流初期値入力ステップで入力された電流初期値の条件を適用し、前記２次元形状モデルの各要素について電磁界解析の計算を実施して、前記各要素を流れる電流を表す第１の電流密度と、前記２次元形状モデルの断面全体を流れる電流を表す第２の電流密度とを算出する電流密度算出ステップと、
コンピュータが、前記電流密度算出ステップで得られた前記第２の電流密度に基づいて、前記リッツ線の立体的な形状全体に関する電気特性を推定する電気特性推定ステップと
を有することを特徴とするリッツ線の電気特性解析方法。
【請求項２】
コンピュータが、前記リッツ線の３次元形状を、予め用意された複数の３次元形状区分のいずれかに分類する３次元形状分類ステップをさらに有し、
前記電流初期値入力ステップでは、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を、前記３次元形状分類ステップで分類された前記３次元形状区分に応じて入力する
ことを特徴とする請求項１に記載のリッツ線の電気特性解析方法。
【請求項３】
前記３次元形状分類ステップにおいては、
芯線となる第１の素線と前記芯線の位置を中心軸としてその周囲を螺旋状に周回するように撚り合わされた複数の第２の素線とで構成される第１のリッツ線に対応する第１の３次元形状区分と、
複数の素線の全てが均等にもしくはランダムに撚り合わされて、各々の素線がリッツ線の軸の中心部と周辺部との間を周期的に移動するように配置された第２のリッツ線に対応する第２の３次元形状区分と、
前記第１のリッツ線と第２のリッツ線の双方の構成の組み合わせで構成された第３のリッツ線に対応する第３の３次元形状区分
の中の少なくとも２つの３次元形状区分を候補として分類を実施する
ことを特徴とする請求項２に記載のリッツ線の電気特性解析方法。
【請求項４】
前記３次元形状分類ステップで前記第１の３次元形状区分に分類された場合に、
前記電流初期値入力ステップでは、リッツ線を構成する複数の素線の各々に流れる電流の初期値を未知数に定め、
前記電流密度算出ステップでは、各素線の内部を流れる渦電流と、複数の素線の間で発生する誘導電流との影響を考慮して電磁界解析により各素線を流れる電流を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載のリッツ線の電気特性解析方法。
【請求項５】
前記３次元形状分類ステップで前記第２の３次元形状区分に分類された場合に、
前記電流初期値入力ステップでは、リッツ線を構成する複数の素線の全てに対して、同一の電流値を初期値として与え、
前記電流密度算出ステップでは、前記電流の初期値と、各素線の内部を流れる渦電流の影響を考慮して各素線を流れる電流を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載のリッツ線の電気特性解析方法。
【請求項６】
前記３次元形状分類ステップで前記第３の３次元形状区分に分類された場合に、
前記電流初期値入力ステップでは、前記第１のリッツ線を構成する第１組の素線に対しては、複数の素線の各々に流れる電流の初期値を未知数に定め、前記第２のリッツ線を構成する第２組の素線に対しては、複数の素線の全てに対して、同一の電流値を初期値として与え、
前記電流密度算出ステップでは、前記第１組の素線の領域については、各素線の内部を流れる渦電流と、複数の素線の間で発生する誘導電流との影響を考慮して電磁界解析により各素線を流れる電流を推定し、前記第２組の素線の領域については、前記電流の初期値と、各素線の内部を流れる渦電流の影響を考慮して各素線を流れる電流を推定する
ことを特徴とする請求項３に記載のリッツ線の電気特性解析方法。
【請求項７】
それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための機能を、コンピュータに実行させるための電気特性解析プログラムであって、
コンピュータに、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面に関する構造を模擬した２次元形状モデルの情報を入力する２次元モデル情報入力ステップと、
前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を入力する電流初期値入力ステップと、
前記電流初期値入力ステップで入力された電流初期値の条件を適用し、前記２次元形状モデルの各要素について電磁界解析の計算を実施して、前記各要素を流れる電流を表す第１の電流密度と、前記２次元形状モデルの断面全体を流れる電流を表す第２の電流密度とを算出する電流密度算出ステップと、
前記電流密度算出ステップで得られた前記第２の電流密度に基づいて、前記リッツ線の立体的な形状全体に関する電気特性を推定する電気特性推定ステップと
を実行させることを特徴とする電気特性解析プログラム。
【請求項８】
コンピュータに、前記リッツ線を構成する複数の素線の撚り方に関する区分と、素線の本数と、複数の素線の配置状態に関する区分とを表す構成情報を入力する構成情報入力ステップをさらに実行させ、
前記２次元モデル情報入力ステップでは、前記構成情報入力ステップで入力された構成情報と予め用意されたテンプレート情報とに基づいて、前記２次元形状モデルの情報を自動的に生成し、
前記電流初期値入力ステップでは、前記構成情報入力ステップで入力された構成情報に基づいて、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件情報を自動的に決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の電気特性解析プログラム。
【請求項９】
それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための電気特性解析装置であって、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面に関する構造を模擬した２次元形状モデルの情報を入力する２次元モデル情報入力部と、
前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を入力する電流初期値入力部と、
前記電流初期値入力部に入力された電流初期値の条件を適用し、前記２次元形状モデルの各要素について電磁界解析の計算を実施して、前記各要素を流れる電流を表す第１の電流密度と、前記２次元形状モデルの断面全体を流れる電流を表す第２の電流密度とを算出する電流密度算出部と、
前記電流密度算出部で得られた前記第２の電流密度に基づいて、前記リッツ線の立体的な形状全体に関する電気特性を推定する電気特性推定部と
を備えることを特徴とする電気特性解析装置。
【請求項１０】
前記リッツ線を構成する複数の素線の撚り方に関する区分と、素線の本数と、複数の素線の配置状態に関する区分とを表す構成情報を入力する構成情報入力部をさらに備え、
前記２次元モデル情報入力部では、前記構成情報入力部で入力された構成情報と予め用意されたテンプレート情報とに基づいて、前記２次元形状モデルの情報を自動的に生成し、
前記電流初期値入力部では、前記構成情報入力部で入力された構成情報に基づいて、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件情報を自動的に決定する
ことを特徴とする請求項９に記載の電気特性解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気信号の伝送や電流を流すために用いる電線については、周波数が高くなるにつれて電線の導体を通る電流が導体の表面に近い領域に偏って流れるようになる。この現象は表皮効果と呼ばれている。そのため、電線に高周波電流を流す場合には、周波数が低い場合と比べて電流が流れにくくなる。つまり、高周波領域では導線内の電流密度分布の偏りによって実質的に電気抵抗が増大するため、電力損失や発熱が増大する。
【０００３】
リッツ線は、このような高周波電流を流すのに適した構造を有している。リッツ線は、それぞれの表面が絶縁層で覆われた細い導線（例えばエナメル線のようなマグネットワイヤ）を多数撚り合わせて構成した電線である。各々の導線は素線と呼ばれる。互いに隣接する素線同士が絶縁されているので、リッツ線を構成する導体全体の表面積は断面積が同じ一般的な導線と比べると非常に大きくなる。従って、リッツ線を流れる高周波電流が各素線の表面近傍に偏って流れる場合でも、比較的小さい抵抗で電流を流すことができる。つまり、高周波領域でも電力損失や発熱の増大を抑制できる。
【０００４】
このようなリッツ線の構造や製造方法に関する技術は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１にも示されているように、リッツ線については素線群の撚り方の違いなどにより様々な構造の電線を作成することができる。構造の異なるリッツ線は、電気的特性も互いに異なる。すなわち、高周波領域における導線内の電流密度分布や電気抵抗が構造の違いによって変化する。
【０００５】
従って、所望の電気的特性を有するリッツ線を設計しようとする場合には、コンピュータを用いたシミュレーション装置を用いて、リッツ線の構造を模擬したモデルについて電気特性の解析（シミュレーション）を行い、所望の電気的特性が得られるか否かを確認する必要がある。
【０００６】
リッツ線は撚り線であるため、立体的かつ複雑な形状を有している。このような立体的な構造物を解析する場合には、一般的には３次元形状モデルを作成し、このモデルに基づいてシミュレーションを実施することになる。
【０００７】
例えば、複数の素線で構成した撚り線ワイヤについて機械的特性（変形や成形条件）をコンピュータシミュレーションにより解析するための技術が特許文献２、特許文献３に開示されている。特許文献２や特許文献３においては、撚り線ワイヤに相当する３次元要素モデルを作成し、このモデルについてシミュレーションを実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２６２７１２号公報
【特許文献２】特開２００８−７７４１４号公報
【特許文献３】特開２００８−１４６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
リッツ線の導線内の電流密度分布等の電気特性に関しては、各素線内部の渦電流と複数の素線間に生じる誘導電流の影響を受ける。従って、リッツ線の電気特性を解析する場合には電磁界解析を行う必要がある。このような解析は、既存の電磁界解析ソフトウェアと汎用のコンピュータとを用いることにより実施できる。
【００１０】
しかしながら、立体的な形状を有するリッツ線の特性を解析するために、３次元形状モデルを作成し、このモデルに基づいてシミュレーションを実施する場合には、３次元形状モデルを構成する要素（計算対象の要素）の数が膨大になり、計算の所要時間が膨大になる。従って、パーソナルコンピュータのような一般的な計算機で処理するには無理があり、高性能な特別なコンピュータを使用する必要があった。
【００１１】
もしも、２次元形状モデルを用いてシミュレーションを実施すれば、要素数が少なくなるため計算の所要時間を短縮できる。しかし、２次元形状モデルの解析だけでは、リッツ線の立体的な構造、すなわち素線の撚りの違いや形状の違いに応じた電気特性の変化を解析により再現できないと考えられる。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リッツ線の構造の違いに応じた高周波領域における電気特性の変化を正確に解析可能にすると共に、パーソナルコンピュータのように処理能力の小さいコンピュータを用いた場合でも短時間で解析結果を得ることが可能なリッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するために、本発明に係るリッツ線の電気特性解析方法は、下記（１）〜（６）を特徴としている。
（１）  それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するためのリッツ線の電気特性解析方法であって、
コンピュータが、解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面に関する構造を模擬した２次元形状モデルの情報を入力する２次元モデル情報入力ステップと、
コンピュータが、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を入力する電流初期値入力ステップと、
コンピュータが、前記電流初期値入力ステップで入力された電流初期値の条件を適用し、前記２次元形状モデルの各要素について電磁界解析の計算を実施して、前記各要素を流れる電流を表す第１の電流密度と、前記２次元形状モデルの断面全体を流れる電流を表す第２の電流密度とを算出する電流密度算出ステップと、
コンピュータが、前記電流密度算出ステップで得られた前記第２の電流密度に基づいて、前記リッツ線の立体的な形状全体に関する電気特性を推定する電気特性推定ステップと
を有すること。
（２）  上記（１）に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
コンピュータが、前記リッツ線の３次元形状を、予め用意された複数の３次元形状区分のいずれかに分類する３次元形状分類ステップをさらに有し、
前記電流初期値入力ステップでは、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を、前記３次元形状分類ステップで分類された前記３次元形状区分に応じて入力する
こと。
（３）  上記（２）に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記３次元形状分類ステップにおいては、
芯線となる第１の素線と前記芯線の位置を中心軸としてその周囲を螺旋状に周回するように撚り合わされた複数の第２の素線とで構成される第１のリッツ線に対応する第１の３次元形状区分と、
複数の素線の全てが均等にもしくはランダムに撚り合わされて、各々の素線がリッツ線の軸の中心部と周辺部との間を周期的に移動するように配置された第２のリッツ線に対応する第２の３次元形状区分と、
前記第１のリッツ線と第２のリッツ線の双方の構成の組み合わせで構成された第３のリッツ線に対応する第３の３次元形状区分
の中の少なくとも２つの３次元形状区分を候補として分類を実施する
こと。
（４）  上記（３）に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記３次元形状分類ステップで前記第１の３次元形状区分に分類された場合に、
前記電流初期値入力ステップでは、リッツ線を構成する複数の素線の各々に流れる電流の初期値を未知数に定め、
前記電流密度算出ステップでは、各素線の内部を流れる渦電流と、複数の素線の間で発生する誘導電流との影響を考慮して電磁界解析により各素線を流れる電流を推定する
こと。
（５）  上記（３）に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記３次元形状分類ステップで前記第２の３次元形状区分に分類された場合に、
前記電流初期値入力ステップでは、リッツ線を構成する複数の素線の全てに対して、同一の電流値を初期値として与え、
前記電流密度算出ステップでは、前記電流の初期値と、各素線の内部を流れる渦電流の影響を考慮して各素線を流れる電流を推定する
こと。
（６）  上記（３）に記載のリッツ線の電気特性解析方法であって、
前記３次元形状分類ステップで前記第３の３次元形状区分に分類された場合に、
前記電流初期値入力ステップでは、前記第１のリッツ線を構成する第１組の素線に対しては、複数の素線の各々に流れる電流の初期値を未知数に定め、前記第２のリッツ線を構成する第２組の素線に対しては、複数の素線の全てに対して、同一の電流値を初期値として与え、
前記電流密度算出ステップでは、前記第１組の素線の領域については、各素線の内部を流れる渦電流と、複数の素線の間で発生する誘導電流との影響を考慮して電磁界解析により各素線を流れる電流を推定し、前記第２組の素線の領域については、前記電流の初期値と、各素線の内部を流れる渦電流の影響を考慮して各素線を流れる電流を推定する
こと。
【００１４】
上記（１）の構成の電気特性解析方法によれば、２次元形状モデルに基づいて解析を行うので、パーソナルコンピュータのように処理能力の小さいコンピュータを用いた場合でも短時間で解析結果を得ることができる。なお、２次元形状モデルを用いて解析した場合でも、リッツ線の構造の違いに応じた高周波領域における電気特性の変化を正確に再現できることが、実験により確認できた。
上記（２）の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、解析対象のリッツ線の形状の違いに合わせて最適化された条件で解析を実施できる。そのため、解析結果を得るためにかかる所要時間を短縮することが可能である。
上記（３）の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、様々な形状や構造のリッツ線について、最適な条件で解析を行うために必要な情報が得られる。従って、解析結果を得るためにかかる所要時間を短縮することが可能になる。
上記（４）の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、前記第１の３次元形状区分に分類されたリッツ線であっても、高周波領域における電気特性を解析により正確に再現できる。すなわち、前記第１の３次元形状区分に分類されたリッツ線の場合は、各々の素線の内部を流れる渦電流と、互いに隣接する複数の素線間に生じる誘導電流との双方の影響を受けることになり、リッツ線の内側の素線は電流密度が小さくなり、外側の素線は電流密度が大きくなる。従って、電流の初期値を未知数に定めて電磁界解析により各素線の電流を求める。これにより、解析の所要時間は長くなるが高精度で解析を行うことができる。
上記（５）の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、前記第２の３次元形状区分に分類されたリッツ線を、比較的短い時間で解析することができる。すなわち、前記第２の３次元形状区分に分類されたリッツ線の場合には、各々の素線が均等にあるいはランダムに撚られているため、各々の素線は、長さ方向のある位置ではリッツ線の中央部に配置され、長さ方向の別の位置ではリッツ線の外周部に配置される。つまり、各素線の位置は、各断面において中心から外周までの範囲内で均等に分布することになる。そのため、いずれの素線についても、中心付近に位置する状態で受ける誘導電流の影響と、外周付近に位置する状態で受ける誘導電流とが互いに相殺されることになり、結果的に誘導電流の影響がない場合と同等になる。従って、リッツ線を構成する複数の素線の全てに対して、同一の電流値を初期値として与えて解析を実施する。これにより、誘導電流の影響を考慮する必要がなく、未知数が減るので、解析の所要時間を短縮できる。
上記（６）の構成のリッツ線の電気特性解析方法によれば、前記第３の３次元形状区分に分類されたリッツ線であっても、比較的短い時間で解析することができ、しかも、高周波領域における電気特性を解析により正確に再現できる。
【００１５】
前述した目的を達成するために、本発明に係る電気特性解析プログラムは、下記（７）〜（８）を特徴としている。
（７）  それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための機能を、コンピュータに実行させるための電気特性解析プログラムであって、
コンピュータに、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面に関する構造を模擬した２次元形状モデルの情報を入力する２次元モデル情報入力ステップと、
前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を入力する電流初期値入力ステップと、
前記電流初期値入力ステップで入力された電流初期値の条件を適用し、前記２次元形状モデルの各要素について電磁界解析の計算を実施して、前記各要素を流れる電流を表す第１の電流密度と、前記２次元形状モデルの断面全体を流れる電流を表す第２の電流密度とを算出する電流密度算出ステップと、
前記電流密度算出ステップで得られた前記第２の電流密度に基づいて、前記リッツ線の立体的な形状全体に関する電気特性を推定する電気特性推定ステップと
を実行させること。
（８）  上記（７）に記載の電気特性解析プログラムであって、
コンピュータに、前記リッツ線を構成する複数の素線の撚り方に関する区分と、素線の本数と、複数の素線の配置状態に関する区分とを表す構成情報を入力する構成情報入力ステップをさらに実行させ、
前記２次元モデル情報入力ステップでは、前記構成情報入力ステップで入力された構成情報と予め用意されたテンプレート情報とに基づいて、前記２次元形状モデルの情報を自動的に生成し、
前記電流初期値入力ステップでは、前記構成情報入力ステップで入力された構成情報に基づいて、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件情報を自動的に決定する
こと。
【００１６】
上記（７）の構成の電気特性解析プログラムによれば、２次元形状モデルに基づいて解析を行うので、パーソナルコンピュータのように処理能力の小さいコンピュータを用いた場合でも短時間で解析結果を得ることができる。２次元形状モデルを用いて解析した場合でも、リッツ線の構造の違いに応じた高周波領域における電気特性の変化を正確に再現可能である。
上記（８）の構成の電気特性解析プログラムによれば、解析を行うユーザが実施する作業を減らすことができるので、作業効率を上げることができ、ユーザの入力操作の間違いも防止できる。すなわち、素線の本数が多いリッツ線を解析する場合であっても、素線毎に電流値等を指定する必要がなく、わずかな情報を入力するだけで間違いなく解析を行うことができる。
【００１７】
前述した目的を達成するために、本発明に係るリッツ線の電気特性解析装置は、下記（９）〜（１０）を特徴としている。
（９）  それぞれの表面が電気絶縁された導体で構成される複数の素線を撚り合わせて立体的に構成したリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するための電気特性解析装置であって、
解析対象のリッツ線について、その長さ方向と直交する方向のある位置の断面に関する構造を模擬した２次元形状モデルの情報を入力する２次元モデル情報入力部と、
前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件を入力する電流初期値入力部と、
前記電流初期値入力部に入力された電流初期値の条件を適用し、前記２次元形状モデルの各要素について電磁界解析の計算を実施して、前記各要素を流れる電流を表す第１の電流密度と、前記２次元形状モデルの断面全体を流れる電流を表す第２の電流密度とを算出する電流密度算出部と、
前記電流密度算出部で得られた前記第２の電流密度に基づいて、前記リッツ線の立体的な形状全体に関する電気特性を推定する電気特性推定部と
を備えること。
（１０）  上記（９）に記載のリッツ線の電気特性解析装置であって、
前記リッツ線を構成する複数の素線の撚り方に関する区分と、素線の本数と、複数の素線の配置状態に関する区分とを表す構成情報を入力する構成情報入力部をさらに備え、
前記２次元モデル情報入力部では、前記構成情報入力部で入力された構成情報と予め用意されたテンプレート情報とに基づいて、前記２次元形状モデルの情報を自動的に生成し、
前記電流初期値入力部では、前記構成情報入力部で入力された構成情報に基づいて、前記リッツ線の全体もしくはそれを構成する各素線に流す電流の初期値に関する条件情報を自動的に決定する
こと。
【００１８】
上記（９）の構成のリッツ線の電気特性解析装置によれば、２次元形状モデルに基づいて解析を行うので、パーソナルコンピュータのように処理能力の小さいコンピュータを用いた場合でも短時間で解析結果を得ることができる。２次元形状モデルを用いて解析した場合でも、リッツ線の構造の違いに応じた高周波領域における電気特性の変化を正確に再現可能である。
上記（１０）の構成のリッツ線の電気特性解析装置によれば、解析を行うユーザが実施する作業を減らすことができるので、作業効率を上げることができ、ユーザの入力操作の間違いも防止できる。すなわち、素線の本数が多いリッツ線を解析する場合であっても、素線毎に電流値等を指定する必要がなく、わずかな情報を入力するだけで間違いなく解析を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明のリッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置によれば、リッツ線の構造の違いに応じた高周波領域における電気特性の変化を正確に解析可能にすると共に、パーソナルコンピュータのように処理能力の小さいコンピュータを用いた場合でも短時間で解析結果を得ることが可能である。
【００２０】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施するために用いる電気特性解析装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態におけるリッツ線の電気特性解析方法の処理手順を表すフローチャートである。
【図３】リッツ線の構造と電流及び磁束密度を表す斜視図である。
【図４】図３に示したリッツ線の結線状態を表す斜視図である。
【図５】図３に示したリッツ線の素線を流れる電流を表す縦断面図である。
【図６】図３に示したリッツ線を長さ方向のある位置で切断した断面の構造を表す横断面図である。
【図７】図３とは異なる構造のリッツ線の構造と電流及び磁束密度を表す斜視図である。
【図８】図７に示したリッツ線の結線状態を表す斜視図である。
【図９】図７に示したリッツ線の素線を流れる電流を表す縦断面図である。
【図１０】図３、図７とは異なる構造のリッツ線の断面構造を表す横断面図である。
【図１１】リッツ線の２次元形状モデルの一部分と要素との関係を表す模式図である。
【図１２】図２に示した処理手順の変形例を表すフローチャートである。
【図１３】リッツ線の等価直列抵抗の周波数特性について本発明による解析結果と実測値とを対比して示すグラフである。
【図１４】３次元モデルを表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のリッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【００２３】
リッツ線の電気特性解析方法について説明する前に、まず解析対象となるリッツ線の具体例について説明する。同心撚りと呼ばれる構造のリッツ線１０の構成例が図３〜図６に示されている。また、均一撚りと呼ばれる構造のリッツ線２０の構成例が図７〜図９に示されている。また、複合撚りと呼ばれる構造のリッツ線３０の構成例が図１０に示されている。なお、図３〜図１０において各リッツ線の外側を覆う外皮については図示が省略されている。また、図６、図１０中の各素線の中に示した数字は、各素線を区別するために割り当てた番号を表している。
【００２４】
図３、図６に示すように、リッツ線１０については、７本の素線１１を撚り合わせて構成されている。各々の素線１１は、例えばエナメル線のようなマグネットワイヤである。すなわち、素線１１は細長い線状の導体１２とその表面を覆う絶縁皮膜１３とで構成されている。従って、互いに隣接する素線１１同士はそれらの外周面で電気的に接触することはなく、電気絶縁されている。勿論、リッツ線１０の長さ方向の両端部（コネクタの箇所で）では、図４に示すように全ての素線１１が互いに電気的に接続された状態で使用される。
【００２５】
図３〜図６に示したリッツ線１０については、複数の素線１１が同一軸の周囲を螺旋状に周回するように、つまり図６に示すような断面で見ると同心円上を周回するように撚られている。中央に位置する素線１１の位置は変化しない。これを同心撚りと呼ぶ。
【００２６】
一方、図７〜図９に示したリッツ線２０については、複数の素線２１が均等にあるいはランダムに撚られている。つまり、図６に示すような断面で見ると、各素線２１の位置は、中心位置と外周位置との間の範囲内で周期的に位置が変化する。すなわち同じ１つの素線２１であっても、長さ方向（Ｚ方向）のある位置では中央付近に配置され、別のある位置では外周に近い位置に配置された状態になる。これを均一撚りと呼ぶ。
【００２７】
また、図１０に示したリッツ線３０については、複数の素線３１を撚り合わせて構成した束線３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇをそれぞれ構成し、これらの束線３２Ａ〜３２Ｇを更に撚り合わせて構成してある。束線３２Ａ〜３２Ｇの各々を構成するための複数の素線３１の撚り方については、前述の同心撚りの場合もあるし、均一撚りの場合もある。また、複数の束線３２Ａ〜３２Ｇの撚り方についても、前述の同心撚りの場合もあるし、均一撚りの場合もある。リッツ線３０のような撚り方を複合撚りと呼ぶ。
【００２８】
いずれにしても、図３に示すリッツ線１０、図７に示すリッツ線２０、図１０に示すリッツ線３０のそれぞれが立体的な複雑な形状を有している。そのため、このようなリッツ線の高周波領域における電気特性を解析するのは容易ではない。特に、高周波領域では、各素線の内部を流れる渦電流の分布状態や、隣接する複数の素線同士の間を流れる誘導電流の影響を考慮する必要があるため、電磁界解析が必要になる。
【００２９】
本発明を実施する際に利用できる電気特性解析装置１００の構成例が図１に示されている。図１に示すように、この電気特性解析装置１００は、コンピュータ本体１１０、記憶装置１２０、入力装置１３０、表示装置１４０を備えている。
【００３０】
コンピュータ本体１１０としては、一般的なパーソナルコンピュータの本体を利用できる。記憶装置１２０は、ハードディスクのような大容量記憶装置や、高速アクセスが可能な半導体メモリ（ＲＯＭやＲＡＭ）を備える。
【００３１】
入力装置１３０は、データを入力するためのユーザの入力操作や、コンピュータ本体１１０もしくはそれが実行するプログラムに対して指示を与えるためのユーザの入力操作を受け付けるために用いられる。入力装置１３０としては、一般的なキーボードやマウスのような入力デバイスを利用できる。
【００３２】
表示装置１４０は、解析の準備を行う際や、解析の結果が得られた時に、文字列や画像などの必要な情報をユーザに提示するために利用される。表示装置１４０としては、２次元画面上に様々な情報を表示できる一般的な液晶表示装置などを利用できる。
【００３３】
記憶装置１２０上には、コンピュータ本体１１０の基本的な動作のために必要な基本プログラム（オペレーティングシステム）の他に、解析のために必要なシミュレーションプログラム１２１が予め用意されている。このシミュレーションプログラム１２１については、市販の有限要素法磁界解析ソフトを利用することができる。
【００３４】
次に、リッツ線の電気特性解析方法について説明する。本実施形態におけるリッツ線の電気特性解析方法の処理手順が図２に示されている。図２に示すように、この処理手順は大きく分けて３つのステップで構成されている。最初のモデル作成ステップＳ１０では、解析（シミュレーション）のために必要な準備を実施する。次の電流設定ステップＳ２０（電流初期値決定ステップ、電流初期値入力ステップ、電流初期値入力部）では、最適な条件で解析を開始するために電流の初期値に関する条件を決定する。次の解析ステップＳ３０では、実際に解析を実施してその結果を出力する。図２に示す処理手順を実施する際には、図１に示した電気特性解析装置１００を利用することができる。
【００３５】
最初のステップＳ１１（２次元モデル作成ステップ、２次元モデル情報入力ステップ、２次元モデル情報入力部）では、解析対象のリッツ線の実際の形状に基づいて、２次元形状モデルを作成する。実際のリッツ線１０、２０、３０は立体的な形状を有しているが、それに類似した形状としてここでは２次元形状モデルを用いる。
【００３６】
具体的には、図６に示す断面形状や図１０に示す断面形状のような２次元形状モデルを作成する。すなわち、各素線１１の断面形状、太さ、本数や、複数の素線の相対的な位置関係を反映するように、リッツ線全体の断面構造をモデル化する。但し、各素線１１の絶縁皮膜１３については磁界に影響しないのでモデル化の対象としない。
【００３７】
なお、特別な自動化プログラムを搭載していない限り、ステップＳ１１におけるモデルの作成はユーザが手作業で行う必要がある。ステップＳ１１で作成した２次元形状モデルを表す情報は、入力装置１３０からコンピュータ本体１１０に入力され、記憶装置１２０上に保存される。
【００３８】
コンピュータシミュレーションにより電磁界等の解析を行う場合、計算対象のモデル上の空間を微小領域毎に区分して微小領域毎に計算を行うのが一般的である。図２のステップＳ１２では、ステップＳ１１で作成した２次元形状モデルを計算対象の要素（微小領域）毎に分割する。例えば有限要素法を用いる場合、各々の要素（メッシュ）は３角形又は４角形の微小領域として分割する。
【００３９】
モデルに含まれる１つの素線とその近傍（周囲の空気がある場所）の領域について、分割により形成される多数の要素の例が図１１に示されている。図１１に示すように、導体の表皮の近傍については、各要素の面積が他の箇所よりも小さくなるように分割する。これは計算の精度を高めるためである。すなわち、各素線の導体の表面近傍は、表皮効果によって電流が集中的に流れるので、高い計算精度が求められる。従って、導体の表皮の近傍では、要素の一辺の寸法が表皮厚さδよりも十分に小さくなるように分割する。表皮厚さδは次式で求められる。
【００４０】
δ＝√（２／（ωμσ））  ・・・  （１）
ω：角周波数（＝２πｆ）
ｆ：（周波数）
μ：透磁率
σ：電気伝導率
【００４１】
次のステップＳ１３では、解析対象のリッツ線の解析のために必要な各種パラメータの情報を、該当するリッツ線に合わせてユーザが決定し、この情報を入力装置１３０からコンピュータ本体１１０に入力する。具体的には、リッツ線１０を構成する各素線１１の材料を特定する情報や、それの電気伝導率（又は抵抗率）や透磁率や解析対象周波数（ｆ）やリッツ線の長さ（Ｚ方向の厚み）などの情報を入力する。
【００４２】
ステップＳ２１では、解析対象のリッツ線の全体に流す電流の初期値をユーザが決定し、この情報を入力装置１３０からコンピュータ本体１１０に入力する。
次の各ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４（３次元形状分類ステップ）では、解析対象のリッツ線の種類を素線の撚り方の違いに応じて３種類に分類する。すなわち、前述の「同心撚り」（第１の３次元形状区分）、「均一撚り」（第２の３次元形状区分）、「複合撚り」（第３の３次元形状区分）のいずれか該当する種類に分類する。「同心撚り」に分類した場合はステップＳ２２を実行し、「均一撚り」に分類した場合はステップＳ２３を実行し、「複合撚り」に分類した場合はステップＳ２４を実行する。
【００４３】
ステップＳ２５では、解析対象のリッツ線を構成する各素線に任意の電流が流れると想定し、この電流の初期値を未知数に定める。すなわち、「同心撚り」のリッツ線の場合には、各々の素線の内部を流れる渦電流の影響と、複数の素線間を流れる誘導電流との双方を考慮する必要があり、内側に配置された素線と比べて外周に配置された素線は電流密度が高くなる傾向がある。そのため、各々の素線を流れる電流の大きさや電流密度は未知数であり、電磁界の解析を行った結果として素線毎に個別に判明することになる。従って、ユーザは各素線に流れる電流の初期値を未知数として指定する。
【００４４】
ステップＳ２６では、解析対象のリッツ線を構成する各素線に同一の電流が流れると想定し、ステップＳ２１で決定したリッツ線全体の電流を素線の本数で割った値を個々の素線の電流の初期値として全ての素線に適用する。つまり、リッツ線を構成する各々の素線に、同一の電流が流れるように電流の初期値を決定する。「均一撚り」のリッツ線の場合にも、各々の素線の内部を流れる渦電流の影響と、複数の素線間を流れる誘導電流の影響とが現れる。しかし、各々の素線は図７に示すように、断面の中央付近を通る部位と外周付近を通る部位とを有しているので、前者の部位で受ける誘導電流の影響と後者の部位で受ける誘導電流の影響とが互いに相殺されることになり、リッツ線の全体として見ると、誘導電流の影響は非常に小さくなり、渦電流の影響が支配的になる。そこで、誘導電流の影響を無視し、全ての素線に同一の電流が流れると考えても差し支えない。ステップＳ２６で各素線の電流の初期値を規定することにより、解析により求めるべき未知数が減るので、解析に要する時間を短縮できる。
【００４５】
ステップＳ２７では、解析対象のリッツ線を構成する各素線のうち、「同心撚り」に該当する部分に対しては各素線に任意の電流が流れると想定し、「均一撚り」に該当する部分に対しては各素線に同一の電流が流れると想定する。つまり、「同心撚り」に該当する素線については、ステップＳ２５と同様にユーザは各素線に流れる電流の初期値を未知数として指定する。また、「均一撚り」に該当する素線あるいは束線については、ステップＳ２６と同様に同一の電流が流れるように電流の初期値を決定する。
【００４６】
次の解析ステップＳ３０では、これまでに実行したモデル作成ステップＳ１０や電流設定ステップＳ２０で準備された情報に基づいて、シミュレーションプログラム１２１を実行することにより、実際にコンピュータ本体１１０で電磁界解析のシミュレーションを実施する。この解析処理は、マクスウェルの基礎方程式を解くことを意味している。
【００４７】
ステップＳ３１（電流密度算出ステップ、電流密度算出部）では、前述の２次元形状モデルについて電流密度の解析を行う。次のステップＳ３２（電気特性推定ステップ、電気特性推定部）では、ステップＳ３１の解析結果を利用して、実際のリッツ線１０のように長さ（厚み）を有する３次元形状のモデルについて、電気特性を解析により求める。ステップＳ３３では解析結果（電流密度分布や電力損失や電気抵抗）を表示装置１４０の画面に分布図や数値として表示する。
【００４８】
図２のステップＳ２５、Ｓ２６、Ｓ２７で決定する電流について、以下に説明を補足する。
（ａ）均一撚りのリッツ線２０が、Ｘ本の素線２１を撚ったものであって、このリッツ線２０にＩ０ｓｉｎ２πｆｔ［Ａ］（ｆは電流の周波数）の電流（初期値）が強制的に印加される場合を想定すると、Ｘ本の素線それぞれに流れる電流Ｉ０ｘ［Ａ］は次式で表される。すなわち、均一撚りの場合はＸ本の全ての素線に電流が均等に流れる。
Ｉ０ｘ＝（Ｉ０ｓｉｎ２πｆｔ）／Ｘ  ・・・  （２）
【００４９】
一方、ある素線の断面積Ｓｘ（ｘ＝１、２、・・・Ｘ）は、その素線の断面を構成する複数個の要素Ｍ１、Ｍ２、・・・Ｍｎ、・・・ＭＮ（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）の各面積ＳＭ１、ＳＭ２、・・・ＳＭｎ、・・・ＳＭＮ（ｎ＝１、２、・・・Ｎ）の総和であり、次式で表される。
Ｓｘ＝ＳＭ１＋ＳＭ２＋・・・＋ＳＭｎ＋・・・＋ＳＭＮ  ・・・  （３）
【００５０】
上記（２）、（３）式より、一つの要素Ｍｎ（その要素Ｍｎの面積は面積ＳＭｎ）に流れる電流値Ｉ０Ｍｎは次式で表される。
Ｉ０Ｍｎ＝Ｉ０ｘ＊(ＳＭｎ／Ｓｘ)＝(Ｉ０ｓｉｎ２πｆｔ)／Ｘ＊(ＳＭｎ／Ｓｘ)  ・・・  （４）
【００５１】
また、上記電流Ｉ０Ｍｎを通電したときに生じる電流密度Ｊ０Ｍｎは次式で表される。
Ｊ０Ｍｎ＝Ｉ０Ｍｎ／ＳＭｎ＝Ｉ０ｘ／Ｓｘ＝（Ｉ０ｓｉｎ２πｆｔ）／Ｘ／Ｓｘ  ・・・  （５）
ステップＳ２６では、各々の素線に流す電流の初期値として、上記電流Ｉ０ｘを決定する。また、要素毎の解析においては、該当する要素の面積と素線全体の面積とに基づき求められる上記電流Ｉ０Ｍｎを初期値とする電流値を強制的に与え、あるいは上記電流密度Ｊ０Ｍｎを初期値とする電流密度を強制的に与え、この電流が時間ｔの経過に合わせて、一つの要素Ｍｎに流れると考えて解析を行う。
【００５２】
（ｂ）一方、同心撚りでは高周波の場合、外側の素線の電流密度が高く、中心部の素線には電流がほとんど流れない。これは、単芯線の断面と同様の電流密度分布である。このことから、同心撚りにおける電流の与え方は単芯線の場合と同様にすればよい。即ち、リッツ線の全ての素線を一括し、その全要素に対して電流Ｉ０を強制的に通電する。個々の要素の電流（電流密度）については、一般的な２次元導体の解き方と同様、有限要素法に則り、マクスウェル方程式を解くための離散化式に基づいて決定される。
【００５３】
従って、ステップＳ２５では各素線に流す電流の初期値は未知数とする。全要素、つまりリッツ線全体に強制的に与える電流Ｉ０ΣＭｎは次式で表される。なお、次式は、同心撚りの素線が、単芯線と同様の電流密度が生じるという現象に基づく。
Ｉ０ΣＭｎ＝Ｉ０ｓｉｎ２πｆｔ  ・・・  （６）
この電流Ｉ０ΣＭｎを与えた場合のリッツ線全体の電流密度Ｊ０ΣＭｎは次式で表される。
Ｊ０ΣＭｎ＝Ｉ０ΣＭｎ／Ｓｘ＝Ｉ０ｓｉｎ２πｆｔ／Ｓｘ  ・・・  （７）
要素毎の解析においては、上記電流Ｉ０ΣＭｎ（または電流密度Ｊ０ΣＭｎ）を強制的に与え、この電流が時間ｔの経過に合わせて、リッツ線の全要素に流れると考えて解析を行う。
【００５４】
（ｃ）ステップＳ３１の解析においては、前記（ａ）又は（ｂ）に示した電流（又は電流密度）の初期値（指定した値）を起磁力として、以下に示すマクスウェルの基礎方程式を用いて２次元形状モデルの要素毎に磁界計算を行う。
rotＨ＝Ｊ＋dＤ／dｔ  ・・・  （８）
rotＥ＝−dＢ／dｔ  ・・・  （９）
divＢ＝０  ・・・  （１０）
divＤ＝ρ  ・・・  （１１）
Ｂは磁束密度［Ｔ］、Ｅは電界の強さ［Ｖ／ｍ］、Ｈは磁界の強さ［Ａ／ｍ］、Ｊは電流密度［Ａ／ｍ2］、Ｄは電束密度［Ｃ／ｍ3］である。
また、磁束密度Ｂと下記の関係にある、ベクトルポテンシャルを用いる。
Ｂ＝rotＡ  ・・・  （１２）
【００５５】
リッツ線の高周波領域の電気特性を解析する場合のように、磁束が時間的に変化することにより導体に渦電流が流れる場合、マクスウェルの基本方程式には時間微分項d／dｔが入る。渦電流問題の磁界の基礎方程式は、次式で表される。
rot（νrotＡ）＝Ｊ０＋Ｊｅ＝Ｊ０−σ{（dＡ／dｔ）＋gradΦ}  ・・・  （1３）
Ｊｅ＝−σ{（dＡ／dｔ）＋gradΦ}  ・・・  （１４）
Ｊ０は強制電流密度［Ａ／ｍ2］、Ｊｅは渦電流密度［Ａ／ｍ2］、Φは電気スカラポテンシャル［Ｖ］である。
【００５６】
また、時間微分項については、一般的なリッツ線のように材料特性が線形の場合には、複素数近似法を用いることが出来る。これは、交流磁界が時間的に正弦波状に変化すると仮定して、時間微分d／dｔをjωで置換する方法である。この方法によるベクトルポテンシャルＡは、次式で表すことができる。
【数１】
0005489349.tif 000002
上記（１３）式を複素数として表すと次式が得られる。
【数２】
0005489349.tif 000003
この方法では、時間的ステップを計算することなく、所望の周波数における渦電流問題を解く。
【００５７】
以上により、最終的に各要素に流れる電流密度ＪＭｎを求め、これらを積分することにより、２次元断面におけるリッツ線全体の電流密度Ｊを算出する。
ＪＭｎ＝Ｊ０Ｍｎ＋ＪｅＭｎ  ・・・  （１７）
Ｊ＝ΣＪＭｎ  ・・・  （１８）
【００５８】
（ｄ）ステップＳ３２の解析においては、上述のようにして求められた電流密度に基づいて、３次元モデルの電気特性を解析する。すなわち、リッツ線の均一撚りでは各素線が均等に内外を回るように撚られており、同心撚りでは各素線が同心円状に撚られている。よって、両者は長手方向のどの断面でも電流密度が同じであるため、長さを有する３次元モデルを考慮する場合には、２次元断面における電流密度Ｊを所望の長さ分積分すればよい。
【００５９】
便宜上、３次元モデルとして図１４に示すように電流密度Ｊ（＝σＥ）と同じ方向に軸を持つ筒状導体（dｖ＝dｌdＳ）を考える。ｄｌは３次元モデルの長さ、ｄＳは断面の面積である。この部分に発生するジュール損失dＰは、次式で表される。
ｄＰ＝（Ｅdｌ）（ＪdＳ）＝Ｊ・Ｅdｖ  ・・・  （１９）
単位体積あたりに発生するジュール損失ｐは、次式で表される。
ｐ＝dＰ／dｖ＝Ｊ・Ｅ＝σＥ2＝ρＪ2  ［W／ｍ3］  ・・・  （２０）
ρは体積抵抗率［Ωｍ］である。
【００６０】
導体全体のジュール損失Ｐは、（２０）式を導体の体積ｖについて積分することにより求められる。すなわち、次式の計算を行う。
Ｐ＝∫ｖＪ・Ｅdｖ＝∫ｖσＥ2dｖ＝∫ｖρＪ2dｖ    ［W］  ・・・  （２１）
さらに、オームの法則より、導体の抵抗Ｒは次の（２２）式で求められる。
Ｒ＝Ｐ／Ｉ2      ［Ω］  ・・・  （２２）
つまり、ステップＳ３２では、ステップＳ３１の解析結果、すなわち前記（ｃ）で求めた電流密度Ｊに基づき、前記（２１）式、（２２）式を用いてリッツ線全体のジュール損失Ｐおよび抵抗Ｒを求める。
【００６１】
上述のように２次元形状モデルを用いて図２に示した方法でリッツ線の解析を行う場合に３次元形状の変化を正しく反映した結果が得られるかどうかを確認するために、実験を実施した。その結果が図１３に示されている。すなわち、実験対象電線を用意して、これについて図２に示す方法に基づいたシミュレーションと、実測とを実施した。
【００６２】
具体的には、実験対象電線として、均一撚りのリッツ線と、複合撚りのリッツ線と、比較対象とするための一般的な電線とを用意した。均一撚りのリッツ線については、導体の直径が０．３７ｍｍの素線を１９本撚り合わせて構成した束線を１０束用意してこれらの束を均一撚りして構成した。複合撚りのリッツ線については、導体の直径が０．３７ｍｍの素線を１９本撚り合わせて構成した束線を１０束用意して、内側に２束、外側に８束の組み合わせで束線を同心撚りして構成した。一般的な電線については、銅線の撚り線を用意した。各実験対象電線の長さについては６ｍに定めた。
【００６３】
実測については、各実験対象電線を長さ方向の中央部で折り返して、近接効果の影響が出ないように約１０ｍｍの間隔で往路と復路を配置して電線の両端部に測定器を接続できるようにした。この状態で各電線の両端部にインピーダンスアナライザを接続し、等価直列抵抗の周波数特定を測定した。
【００６４】
図１３に示した実験結果から分かるように、図２に示した方法のシミュレーションを実施することにより、実測の場合と同等の結果が得られる。特に、撚り方の違いに応じてリッツ線の３次元形状が変化しても、その変化に応じた電気特性への影響を解析により正しく再現することができることが分かる。
【００６５】
ところで、図２に示したような方法を実施する場合には、解析の準備をする際に、ユーザが手作業で様々な情報をコンピュータに入力しなければならない。従って、解析の準備に時間がかかりユーザの負担も大きくなる。更に、リッツ線の構造が複雑な場合や、リッツ線を構成する素線の本数が多い場合などは、入力操作の間違いが生じやすく、正しい解析結果が得られなくなる可能性もある。
【００６６】
そこで、図２に示した方法の処理手順を変形し、一部分の処理を自動化することが考えられる。自動化された処理手順が図１２に示されている。図１２に示す処理手順は、モデル自動設定ステップＳ４０と解析ステップＳ３０とで構成されている。すなわち、図２に示したモデル作成ステップＳ１０と電流設定ステップＳ２０に相当するのがステップＳ４０であり、解析ステップＳ３０については図２と同じである。
【００６７】
図１２に示す処理を行う場合には、自動化処理のために必要なテンプレート情報を記憶装置１２０上に予め用意しておく。このテンプレート情報は、最小限の入力情報から２次元形状モデルの構成に関する情報や電流値などのパラメータを自動的に決定するための変換の際に利用できる情報群である。このテンプレート情報については、リッツ線の構造の違い、あるいは撚り方の違いに応じて互いに独立した複数種類の情報が予め用意されている。
【００６８】
ステップＳ４１（構成情報入力ステップ、構成情報入力部）では、ユーザは解析対象のリッツ線を特定するための必要最小限の情報を入力装置１３０からコンピュータ本体１１０に対して入力する。すなわち、該当するリッツ線の撚り方、リッツ線を構成する素線の本数、素線の寸法、素線の材質、リッツ線に含まれる束線の構成などの情報が入力される。ここで、コンピュータ本体１１０又はシミュレーションプログラム１２１は、ユーザから入力された情報を前記テンプレート情報に対する入力として受け付ける。
【００６９】
ステップＳ４２（２次元モデル情報入力ステップ、２次元モデル情報入力部）では、シミュレーションプログラム１２１は、ステップＳ４１で入力された情報と、前記テンプレート情報とに基づいて、該当するリッツ線に関する２次元形状モデルの情報を自動的に作成する。また、作成した２次元形状モデルを分割して多数の要素を作成する。例えば、同心撚りで、素線の本数が７本のリッツ線の場合であれば、図６に示す断面形状と同様に、中央部に１本の素線が配置され、その外周位置に６本の素線が均等な間隔で配置されたような形状の２次元形状モデルが自動的に作成される。つまり、撚り方や素線の本数などの情報と２次元形状モデルの構成とを関連付ける情報が前記テンプレート情報に含まれている。
【００７０】
ステップＳ４３（電流初期値入力ステップ、電流初期値入力部）では、シミュレーションプログラム１２１は、ステップＳ４１で入力された撚り方の情報に基づいて、ステップＳ４２で作成された２次元形状モデルに対して流す電流の初期値を自動的に決定する。すなわち、図２に示した電流設定ステップＳ２０と同じような内容の処理を自動的に行う。例えば、均一撚りのリッツ線の場合には、ステップＳ４２で生成された２次元形状モデルに含まれる全ての素線について、同一の電流値を初期値として与える。
【００７１】
なお、図１２に示した各ステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３を実行するために必要なプログラムやデータについては、電磁界解析を行うためのシミュレーションプログラム１２１と一体に構成しても良いし、独立したプログラムとして記憶装置１２０上に用意しても良い。
【００７２】
以上のように、本発明のリッツ線の電気特性解析方法および電気特性解析プログラムならびに電気特性解析装置は、立体的な形状を有するリッツ線の高周波領域における電気特性を解析する際に利用することができる。そして、２次元形状モデルを使用するので、処理能力の小さいコンピュータを利用して比較的短い時間で解析を完了することが可能であり、立体的な形状や構造の違いに応じた電気特性の変化も正しく再現できる。
【符号の説明】
【００７３】
１０，２０，３０  リッツ線
１１，２１，３１  素線
１２  導体
１３  絶縁皮膜
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｆ，３２Ｇ  束線
１００  電気特性解析装置
１１０  コンピュータ本体
１２０  記憶装置
１２１  シミュレーションプログラム
１３０  入力装置
１４０  表示装置
【図１】
0005489349.tif 000004
【図２】
0005489349.tif 000005
【図３】
0005489349.tif 000006
【図４】
0005489349.tif 000007
【図５】
0005489349.tif 000008
【図６】
0005489349.tif 000009
【図７】
0005489349.tif 000010
【図８】
0005489349.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0005489349.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
0005489349.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
0005489349.tif 000017