Simcenter3D 電磁界

電磁界解析の低周波/高周波

電磁波解析は低周波と高周波に大別されます。周波数によって決まるものではなく、ターゲットとなる事象によってどちらのアプローチが適しているかというところになります。
低周波アプローチは起電力と熱による影響が無視できない場合であり、解法はより波に近いと言えます。高周波は光線的で、指向性や輻射経路で評価されるような電気ノイズ・法規制といったものがターゲットになります。

電磁界解析 (低周波)

Simcenter3Dの低周波電磁5つの特徴

高度な材料モデリング：
ヒステリシスモデリングのための Jiles-Atherton パラメータを持つ独自のデータベース
永久磁石の減磁評価(可逆・不可逆)に対応
６自由度モーション対応：
全自由度を考慮するような電磁駆動の可動体に対応
(リニアモータやアクチュエータ・カプラなど)。
高度なメッシング：CAD機能を活かした、柔軟で使いやすいメッシング環境を提供
設計探査：HEEDSと連携した寸法最適化
マルチフィジクス：振動音響・熱流体・機構弾性体解析などにシームレスに対応

低周波電磁の解法

Simcenter 3Dでは電磁場の時間変化ステージによって3つの解法を用意しています。等方性/異方性材料、線形/非線形材料に対応していますが、周期ハーモニクス解析においては非線形材料の扱いは疑似的なものとなります(※1)。

定常解析
非定常解析
周期ハーモニクス解析

(※1)周期ハーモニクス解析では非線形B-Hカーブの数点を利用しておおよその非線形特性を表現しようと試みます。

損失の計算

オーム損、ヒステリシス損、渦電流損を算出します。解析精度を落とさず、計算負荷がかからぬ様、解法や電磁特性を考慮し、算出方法を変えています。
オーム損失の算出では、サーフェイスインピーダンスを利用してソリューションボリュームを削減します。導体内部の電流が十分小さいと仮定できるとき(交流の表皮効果)、表面電流密度を浸透深さでスケーリングした結果をオーム損失として評価します。
鉄損(ヒステリシス損、渦電流損)の算出ではスタインメッツの実験式だけでなく、
理論ベースのJiles-Athertonモデルによるアプローチが選択できます。また、周期ハーモニクス解析では複素透磁率を導入し高速で高精度な鉄損計算を実現しています。