機能
電気機械設計／解析ソフトSimcenter E-Machine Design -作業工程
Simcenter E-Machine Designを利用することで、電気機械エンジニアは初期デザインの作成から性能評価に至るまでの一連の作業をよりスピーディに進めることが可能になります。
以降は、Synchronous Machine(同期モータ)の設計／解析ワークフローに関する説明です。その他のタイプの電気機械につきましては、弊社までお問合せください。
E-Machine Design Work Flow(同期モータの場合)
初期デザインのサイジング
電気機械の初期デザインの寸法を決定する作業は、それ以降の作業を効率的に行う上で大変重要です。 Simcenter E-Machine Designでは、最低限の定格や構成などに関する情報に加えて、トルク密度または電流密度の条件を指定することにより、自動的にサイジングを行うことが出来ます。
自動寸法決め
テンプレートライブラリ
Simcenter E-Machine Designには、インナー型／アウター型の様々なロータ・タイプとステータ・タイプのテンプレートがそれぞれ用意されおり、両者を自由に組み合わせて使用することが出来ます。
※テンプレートの一部を掲載しています
形状のパラメータ設定
各テンプレートのパラメータ値を変更するだけで、目的とするモデルを作成することが出来ます。
- 極数、スロット数
- 形状詳細寸法（磁石、スロットなど）
- 積厚
- 材料
- 温度(解析時に使用)
- スキュー角 など
自動巻線設計
Simcenter E-Machine Designには、コイルの自動巻線レイアウト機能が備わっており、基本情報を基に適切なレイアウトを提案します。 これにより、汎用の電磁界解析ソフトウェアを用いた電気機械設計／解析で時間の掛かる巻線の接続設定作業を省略することが出来ます。 巻線サイズの指定方法を複数サポートしており、また関連ファクタ（巻線係数、充填率、角拡散など）の自動計算も行います。
結果の表示操作に連動した自動解析
Simcenter E-Machine Designは、有限要素法による電磁界解析の結果に基づいて電気機械の性能を計算します。 事前のモデル構築、メッシュ設定、ポスト処理等の面倒な作業無しに、欲しい情報を表示させる操作を行うだけで、自動的に解析処理が実行され結果が表示されます。 また、複数のデザインや駆動条件で特性曲線を出力させ、それらの結果を比較することも可能です。
パフォーマンスチャート パフォーマンスチャート表示機能では、モータの基本的な性能に関する情報をワンクリックで取得することが出来ます。
- コギングトルク
- 誘起電圧
- 電流
- トルク
- トルク-速度曲線（N-T特性）
- 効率マップ
- エアギャップ磁束
- 力の高調波 など
解析チャート より詳細にモータの特性を評価できるよう、異なる手法を用いた複数の解析機能が用意されています。
- 運動解析
- 非線形材料のＦＥＡシミュレーションを運動過渡解析で実行します
- 理想的な正弦波、矩形波による電流駆動に対応します
- 磁性材料の飽和を考慮するため、計算コストは増えますが、最も精度の高い解析結果が得られます
- PWM解析
- 3相PWM（パルス幅変調）ブリッジに接続されているモータのシミュレーションを実行することが出来ます
- 正弦波、矩形波による電流駆動と電圧駆動の両方に対応します
- 高速運転時に重要となるDC供給電圧による電流制限を考慮した解析が可能です
- D-Q解析
- モータのD-Qモデルにより計算を行うため、最も速く解析を実行します
- 理想的な正弦波による電流駆動に対応します
- d軸、q軸毎の電圧、電流、磁束の値を得ることが出来ます
- 集中定数
- システムシミュレーションで使用するモータの等価回路モデル用のパラメータを提供します
- D-Q解析またはPWM解析で使用されるモデルにより計算されます
- トルク定数、誘起電圧定数、d軸／q軸インダクタンス、永久磁石のd軸鎖交磁束の値を得ることが出来ます
フィールド
| 瞬時値または時間平均値でのフィールド(場)関連情報の分布表示が可能です |  |
| 磁束密度、渦電流、電流密度、巻線損失、ヒステリシス損失、渦電流損失、減磁予測など | |
| 解析結果のフィールド分布表示 |
設計情報とレポートの出力
Simcenter E-Machine Designは複数のデザインを比較検討するために、それぞれの設計情報の一覧を作成しファイル出力することが出来ます(Excel、CSV、テキスト)。 また、モデル形状／寸法、仕様、解析結果をレポートとしてPDF形式やWebページ形式（htm)で出力することが可能です。
Summaryページ Excel出力
モデルデータ及び解析結果の出力
作成したモデルは、以下のフォーマットに変換し出力することが出来ます。
- DXF（2次元図面）
- Simcenter MAGNETモデルファイル（2D/3D図面、材料、解析条件設定）
- STAR-CCM+ ジオメトリ定義ファイル
また、解析結果を以下の形式で出力することが出来ます。
- VHDL-AMS形式
- Simulinkモデル 形式
- Functional Mock-Up Unit(FMU) 形式
- Universal File形式(力と損失の分布)