Opera Features
磁石、電気モーター、その他電気機械のシミュレーション・ワークフローを合理化
低周波電磁界解析に特化した機能セット
Opera は、パラメータ化モデルを作成したり、CAD システムのコンポーネントやアセンブリーを操作したりする、直感的なグラフィカル・ユーザー・インターフェース(GUI)を備えています。後処理用の機能が組み込まれており、シミュレーション結果にアクセスできます。Opera を使うと、機械類のシミュレーションを円滑に行える専用環境で、材料の特徴に一致する特性や、他の物理領域が機械性能に与える影響を考慮することができます。また、自動最適化機能が設計を成功に導きます。
- グラフィカル・ユーザー・インターフェース
- 適用環境
- 材料
- マルチフィジックス
- 最適化
Opera のグラフィカル・ユーザー・インターフェース
コンポーネントやアセンブリーは、既存の CAD システムで作成してインポートするか、内蔵の Opera 2D Sketcher や 3D Modeler を使って作成できます。Opera モデル・ファイルには、そのモデルを作成したコマンドの履歴すべてが格納されます。モデル・ファイルをテンプレートにして履歴を再現したり変更を加えたりすれば、標準製品の設計バリエーションの作成を半自動化できます。
利用可能な前処理機能:
- CAD インポート
- 形状の構築(ブーリアン演算、スイープ面、面間のロフト、2D スケッチ、コピーと変換、背景領域、ブレンドと面取り)
- パラメータ化と再構築
- 自動メッシュ(メッシュ制御、スキン効果と薄板のレイヤー化)
- 外部回路の定義
シミュレーション完了後は、Opera の後処理機能が結果解析を簡素化します。場、温度、応力の表示に加え、シミュレーションで導出した量をユーザーが求める形式や単位に変えて表示するための関数が豊富に用意されています(力、電力損失、蓄積エネルギーなど)。また、シミュレートした電磁場の中の粒子軌道も計算して表示できます。
利用可能な後処理機能:
- 電磁場値:
- 3D 形状表面のコンターとベクトル
- 任意の 2D 平面、円筒、球のコンターとベクトル
- 直線、円、円弧の 3D グラフ
- 等値面
- テキスト・ファイルへのエクスポート
- 積分値(外力とトルク、エネルギーと電力、直線、表面、体積の積分、Q 値)
- 調和解析
- 変形形状
- 荷電粒子追跡(形状の上に表示、表面との交差、ビーム電流密度マップ)
Opera の適用環境
Machines Environment は、モーターや発電機のモデルをすばやくセットアップし、パラメータ化されたテンプレートを利用できる解析環境です。設計要件に合わせてモデルを大規模にカスタマイズすることができます。
利用可能な標準機械:
- 直流機
- 誘導機
- 永久磁石同期機
- 永久磁石外部回転子
- スイッチト・リラクタンス・モーター
- 同期リラクタンス・モーター
- 同期機
Opera では、逆起電力、コギング・トルク、負荷トルク、開回路/短絡曲線などの有益な結果を得るための標準的な設計計算を実行できます。
Opera Optimizer との直接連成により、ユーザー要件に基づいた設計の改良と最適化ができます。
Transformer Environment は、変圧器やリアクターのモデル、解法、最適化に向けた準備を自動定義できる環境です。標準解析には、短絡、開回路、突入電流が含まれます。有限要素法で解析を実行するため、真の非線形特性と駆動等価回路を使って結果を正確に計算します。インピーダンス、抵抗、力と損失の量を自動的に出力するほか、より一般的な形式で磁束密度その他の量を表示するオプションもあります。Transformer Environment を Opera Optimizer に統合することで、コア寸法からボルト径までさまざまなパラメータを自動的に最適化できるようになります。
Transformer Environment で取得できる標準結果は次のとおりです。
- 効率
- インダクタンス
- 飽和曲線
- 短絡解析
- 開回路解析
- 突入電流/荷重試験
- 電源投入時の過渡電流
- 損失 - 銅、渦電流、ヒステリシス
- 設計の最適化
- Simulink® との協調シミュレーション
- 迷磁場/シールド解析(EMC/EMI)
- コイルに対する動的力
Opera の材料特性
以下の特性を示す材料を解析するオプションがあります。
- 線形または非線形の電磁挙動(ヒステリシス有)
- 等方性、直交異方性、または積層特性
- 永久磁石特性(磁化および消磁ソリューションを含む)
Opera のマルチフィジックス・シミュレーション
Opera は電磁/電気機械装置の設計を支援する製品で、主要な機能は低周波電磁界の解析ですが、構造応力や熱解析などの物理法則もサポートしています。つまり、Opera はマルチフィジックス・ソフトウェアです。解析は連鎖し、結果は異なる物理法則間で渡されます。特性は非線形です。たとえば、ある電磁界解析を実行して損失結果を熱解析に渡し、そこで熱分布を計算した後、温度依存材料特性を考慮しつつ再び電磁界解析を実行することができます。そのため、Opera では永久磁石モーター内のトルクの損失や、荷重下の磁石の均一性の研究ができます。
Opera を使った最適化
Opera Optimizer は、最適な設計の実現に役立つソフトウェア・ツールです。Opera と完全統合しており、マルチフィジックスの問題を解決できる設計空間をすばやく簡単に検討できます。決定論的手法と確率統計的手法を組み合わせた効率的な最適化アルゴリズムを使用して、単一目的および多目的の最適化問題を解決します。
最適化問題の定義に使用する要素:
- 設計変数および数値限界
- 不等式および等式制約
- 最小化または最大化の目的関数
最適化プロセスの制御手法:
- 最適化アルゴリズムの終了基準
- 初期集団分布の設計
- 維持する解法データベースの選択
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