モーター、発電機、アクチュエータの設計

マシンデザイナーにとって欠かせない仲間

オペラは、アキシャル磁束トポロジーやリニアモーションデバイスなど、あらゆるタイプの機械に正確な電磁界モデリングを提供することが証明されています。包括的なマテリアルモデリングオプション(磁化、サービスの減磁およびフルベクトルヒステリシスマテリアルモデルを含む)と外部駆動回路の簡単な定義により、オペラはマシン設計を容易にします。

Operaを選ぶ理由


2次元、3次元のダイアログ形式によるデータ入力

電気機械の正確なFEモデルの自動ビルド、セットアップ、および後処理

プロトタイプの製作前に機器設計の解析と最適化

さまざまなバリエーションのデザインを簡単に試す

マルチフィジックスのモデリング

マルチフィジックスエフェクトを含めると、モーターの動作を正確に予測できます。.

能力は何ですか?


motor2modeller
Operaシミュレーションスイートは、アキシャル型、リニアモーションデバイスを含む全ての機器タイプにおいて電磁場の高精度モデリングを提供する優れた対話形式の有限要素法ソフトウェアパッケージです。

電磁場をはじめとするその他物理解析ソルバーは、様々なレベルの複合解析を提供し、ユーザの要求に最適なツールを提供します。
包括的な物性のモデリング(機器運転中の磁化、減磁や完全なヒステリシスモデルを含む)と簡単に入力できる外部回路によって、Operaは機器設計を容易にします。

モーション電磁場解析ソルバーは、モータや発電機など3次元動作のシステムを渦電流を含めて電磁場解析します。メッシュされた動体パーツは、ユーザよるコントロール、または解析過程で計算されたスピードで動かすことが可能です。解析自体は過渡解析で、動く磁場の影響とモデル・ソースの時間変動を通して導体に発生する渦電流を考慮します。モーションは3次元的に3種類あります。

・回転: Z軸に対する回転
・リニアモーション: X,Y,Z方向の変位
・一般モーション: Z軸に対する回転とZ方向の変位

解析は再メッシュ手法で行われます。過渡解析において、次のタイムステップの解析する前に、移動した各パーツの位置で最適メッシュを生成します。計算された損失は熱解析に渡すことができます。また、応力と温度は構造解析に渡すことができます。計算された変形は、電磁場や熱解析にフィードバックすることができます。.

アプリケーション


機器環境ツールは、電気機器のエンジニア向けに特別に設計され、使いやすいテンプレート方式の開発ツールです。

巻線ツールは、電気機器の巻線設計専用のアプリケーションです。Opera FEAソフトウェアと直接使うことことができる巻線方式での計算を出力します。

• Induction machines

• Synchronous machines

• Brushless machines

• SRM and synchrel

• Clawpole generators

・アキシャルフラックス
・コミュテーティング機器
・外部ロータ
・磁気ギア
・リニアモーション機器

機械設計に関連する記事をご覧ください


よくある質問

シンクロナスリラクタンスモータで’トルク‐スピード’を計算できますか。

はい、できます。Operaの汎用ユーザインターフェース、または、電気機器の解析プロセスを自動的する機器設計環境ツールを使って計算できます。Opera-3dの電気機器設計環境ツールの’トルク‐スピード’解析を選び、連続する静解析から鎖交磁束手法を用いて’トルク-スピード’曲線を生成します。これは、多くのモーション解析を行うよりはるかに効率的に解析できます。


電気機器のGorges Diagramを表示できますか。

Opera巻線ツールには、電気巻線の主要パラメータが用意され、Georges Diagrumgの計算と表示の機能があります。

Operaの解析では、異常発生時の電気機器を解析できますか。

Operaは、汎用の2次元、3次元の有限要素法ソフトウェアです。Operaは、あらゆる電気機器に対して電磁気の本質的なふるまいを表す基礎方程式を解きます。この定式化によって、ソフトウェアは、正常運転と異常発生時を区別せず、いずれの状態においても現実的な性能を正確に予測します。

電気機器内の永久磁石の減磁はどのように扱われますか。

Operaは、高度なマテリアルモデルを心掛けて設計されています。広範なマテリアル特性を扱うことができ、即ち単純な線形マテリアル、ソフトマテリアルの完全ヒステリシスモデル、ハードマテリアル(永久磁石)の減磁を扱うことができます。減磁解析において、Operaは、磁化フィールドが減少に転じるまで、マテリアルのバージン特性に沿って磁化プロセスを記録します。次に減磁特性によって、磁化プロセスが終了した時点での残留磁化ベクトルを決定します。磁化、減磁の両プロセスで、渦電流の影響と回路過渡現象を考慮します。減磁プロセスでは、あらかじめ記録されている値によって、各要素がどの減磁(第2象限)曲線に従うか、また磁化方向を決定します。さらに、各要素の磁束密度をモニターして、最小値を変数として保存します。その値はOperaの標準過渡解析ソルバーに渡されます。ソース電流等による磁場が磁石に対して逆磁場になるようなシミュレーションでは、その変数の値は磁石の動作点となります。過渡解析においては、その変数は、過渡過程で到達した最小の動作点を示します。このようにして、運転中における減磁がモデル化され、続くシミュレーションで最小磁場を追跡し、更新し、適切な減磁曲線とリコイル透磁率を使います。

電気機器に組み込む前に永久磁石の磁化を見ることができますか。

Operaは、先進的なマテリアルモデリングで設計されています。単純な線形マテリアル、ソフトマテリアルの完全ヒステリシスモデル、ハードマテリアル(永久磁石)の減磁を扱うことができます。磁化の解析において、Operaは、磁場がかかり始めてから減衰するまで、初期特性にそってマテリアルの磁化を記録します。次に、減磁特性を使って磁化プロセスが終了した時点で残留磁化を決定します。磁化と減磁の両プロセスで、渦電流の効果と回路過渡応答の効果を考慮します。結果は、磁化分布から正確に定義された1つの磁化サンプルです。この結果を他のシミュレーションで使うことができ、設計したアプリケーション(例えば電動機)内で磁化サンプルの性能をモデル化できます。

Operaでは、電気機器の損失を計算できますか。

鉄損(渦電流、ヒステリシス、過剰/回転成分を含む)は、どのような機器タイプでも、適切なソルバーを使って、Steinmetz式を基本とした損失を考慮したフーリエ法、またはメーカーから提供される特性曲線から直接評価できます。
銅損は、単純にシミュレーションした巻き線に流れる電流から計算できます。
回転成分損失を含むヒステリシス損失は、ヒステリシスソルバーを使い、マテリアルの導電率で決まる渦電流損失から求められます。
いずれの損失も熱解析の熱源として使うことができます。