モータ開発における熱害、電磁振動、省電力化

モータと PCBの 熱設計ソリューション モータの熱害対策 モータの発熱は損失になるだけでなく、 磁石の熱減磁による不可逆的な性能の劣化、 コイルの焼損につながるため、 モータの冷却技術は重要な課題です。 AcuSolve との連成により、 対流の効果も考慮に入れた熱マネジメントが可能 ステータおよびコイルの熱害連成解析例 損失 温度 ＊温度依存（双方向）連成開発中 モータステータの発熱分布 モータステータの温度分布 温度分布計算結果 乱流熱伝達係数 Flux AcuSolve （Surface fi lm coeffi cients） モータの回転数、 コイルの電流値、 損失の時間平均分布を発熱条 材料物性を指定し、 モータで発 件として流体計算をおこなうことで 生する損失を磁界計算から算出 モータの温度分布や、 表面の熱 します。 伝達率などを求めることができます。 ロータとステータとの間の流れ場 マグネット表面の温度分布 ＊薄いギャップの流れも精度良く計算可能 ＊温度の高いところで減磁のリスクが高まる モータの電磁振動 モータの省電力 モータが発生させる電磁力は、 音や振動の原因となるめため、 設計初 省エネ法や環境への配慮のため、 モータの省電力化は重要な開発項目です。 期段階での機械構造の最適化が必要です。 マグネットを積層化することで渦電流を削減し、 磁石で発生する損失を低減 することができます。 OptiStruct との連成による電磁振動解析プロセス マグネットの積層化 磁力 変位 騒音 磁気 振動 音響 積層化した磁石 積層化なしの磁石 Flux OptiStruct OptiStruct • 磁石で発生する損失の時間 変化を、積層化の有無で比較 モータの回転数、 コイルの電 • 積層化により磁石部で発生各ステップでの電磁力分布、 または各モー 流値、 材料物性を指定し、 する損失が低下することが、ドでの電磁力分布を加振条件として構造 ロータとステータの間で発生す 解析を実施することで、 等価放射パワー 磁場計算から予想できます る電磁力を磁界計算から算 （ERP）などを計算することが可能です。 出します。 IPM モータの事前設計 モータの巻き線方法の 巻き線のパラメトリック計算 - 全損失への影響 検討ツールを使用すると、 Total losses 巻き線で発生する損失 の違いや、 モータ全体 7028 W での損失への影響を見 積もることができます。 6485 W 6457 W モータ駆動を考慮した放射音 モータ駆動により励起された振動モード OptiStruct OptiStruct 6258 W

PCBの放熱設計 ヒートシンクの形状最適化 PCB放熱設計を正確に表現可能 より効率的で簡易に最適形状を計算可能 多岐にわたる電子部品やボードの温度を計算するには、 熱抵 • ファンコンポーネント機能を用いれば、 ファンをモデル化することなく、 PQ カーブと回転数のみでファ 抗や熱伝達係数が必要です。 AcuSolve を用いることで、 こ ンの旋回流を表現できます。＊ファンの正確な幾何形状を用い、 ファンを実際に回転させた解析も可能です。 れらすべてを計算してくれます。 • ヒートシンクの高さ、 太さを設計変数に、 CPU コア温度最小、 ファン風量最大の最適形状を 求められます。 PCB放熱計算必須機能搭載 FAN コンポーネント機能を用いたヒートシンクの冷却の様子 • 自然対流・強制対流 • PQ カーブ機能 • 豊富な材料物性とカスタマイズ • 異方性材料 • 熱依存物性 • 形態係数を使った輻射機能 • 熱抵抗機能 最適化前 HyperStudy による最適化 最適化後 AcuSolve HyperStudy AcuSolve AcuSolveの特長 AcuSolveは Galerkin / Least-Squares（GLS）を採用した 輻射あり 輻射なし 有限要素法汎用熱 ・流体ソルバーです 自然対流と輻射を考慮した基盤発熱の様子 特長 高精度 1 熱流体の支配方程式は、 移流項があるため人工粘性の影響を受け、解の精度を大きく損ないます。 しかし GLS法は、 重み関数に残差の二 ファンの騒音・振動 乗を用い、 解の収束によって人工粘性の影響が残りません。 解析可能な現象 また、 すべての変数の空間離散化の 2次精度有しており、 厳密に制御された数値拡散演算子を用い、 極めて高い精度を保障します。 • 広帯域流体騒音現象 有限要素法を採用しているため、 節点上の未知数（圧力・速度など） • Powell音源による騒音源の可視化 を計算しています。 そのため壁面と流体との物理量が完全に連続し • ファンの実形状を用いた回転を含む音響現象 物理現象を正確に捉えられます。 • 熱交換機、 フィルターを含む現象 クロスフローファンの回転による ブロワーファンの回転による流れ場、 ロバスト＆高速 エアコン近傍の流れ 圧力場と騒音源解析 特長2 AcuSolve は全解析空間と個々の要素における各保存則を満たします。さらに圧力 /速度を完全カップリングし反復計算を行うことで、 圧倒的 に高速に収束解を得ることができ、 かつアスペクト比が高く、 ひどく歪ん だ要素が存在する場合でも、 安定的に解析実行が可能です。 だから ポーラスメディアを含む、 ブロワーファン近傍の流れ場、 クロスフローファンによる流れ 圧力場 AcuSolveは、 自動車、 電子冷却、 バイオメディカル、 研究所、 大学など、 幅広い業界や多岐に渡る現象で使用されています ウェブセミナー 大阪 東京6/19 6/21 ATCx電機製品ソリューション 6/29 7/6 火 木 金 金 電磁界解析関連ソフトウェアの特徴を分かりやすく 大阪・東京 解説するウェビナーを、6/19（火）および 6/21（木）に開催します。 ユーザー会 ATC の分科会バージョンとして、 電機製品業界にフォー インターネットに接続した PC があれば、 オフィスやご自宅、 出張先 カスした 『ATCx 電機製品ソリューション』 を、 東京と大阪で開催し 等、 どこからでもご参加いただけます。 参加無料、 登録制です。 ます。 参加無料、 事前登録制です。 アルテアエンジニアリング株式会社 〒 104-0031 東京都中央区京橋 2-2-1 京橋エドグラン 14階 www.altairjp.co.jp ・ 03.6225.5816 ・ marketing@altairjp.co.jp

より高性能なモータ開発のための 低周波電磁場解析事例のウェブセミナー より厳しい条件下でより効率的な設計を求められるモータ設計の現場で、 より短時間で設計課題を検討したい方、 低周波電磁場解析ソフトウェア Flux を用いた、 6/21 高精度・短時間な解析事例、 データ形状最適化、 解析手法の共有化・自動化の 13:30-木 事例をぜひご覧ください。 課題 近年、 電気自動車（EV:Electric Vehicle）を筆頭に、 1 モータ始動時の問題解決あるいは原因追究 より環境にやさしい機器が求められています。 それに付 通常、 モータは定常運転時を想定して設計されますが、 始動時の 随して、 モータ、 トランスなどの設計段階で、 これまであま トラブルも問題になってきています。 この始動時のトラブル解析になぜ り注力してこなかった事象や、 より効率の良い機器形状、 Flux が有効なのかご説明します。 故障などへの対策を解析で検討しようという機運が高 まっています。 低周波電磁場解析ソフトウェア Fluxはこれらのニーズに 応えてきましたが、 このたび、 Fluxが特にお役に立てるケース を集めたウェブセミナーを企画しました。 いろいろな解析ニーズの中から、 Fluxでの問題解決が 最適な 7 つの課題についてお話しします。 お申し込みはウェブサイトをご覧ください。 スライディング面の例 時刻（sec） 課題 2 回路・コイル故障 課題 3 薄膜絶縁層やクラックのモータ性能への影響評価 回路・コイルの短絡（ショート）が生じた際に、 どのような電流が流れ モータの小型化に伴い、 絶縁層は薄膜化しています。 また機械的 るのかなど、 故障時の対応に重要な電磁気特性の解析例をご紹介 衝撃力などによる部品の剥離などで生じるクラックも非常に狭い領域 しながら、 Flux の有用性を解説します。 での絶縁体と捉えられるため、 このような薄膜絶縁層によって発生す る電磁気特性の変化に対する解析事例をご紹介しながら、 Flux の 有用性を示します。 クラックにより磁束密度 の低下した領域の発生 クラックなし クラックあり コイル電流 トルク（N ・m） 角速度（rad/sec） ロータ角度（rad）

課題 4 モータ各種部品の形状最適化 課題 5 モータ熱マネージメント 高効率なモータ設計の手助けとなる形状最適化事例をご紹介しな 限られた領域に配置されることが多くなったモータにとって、 ますます がら、 Flux の有用性を示します。 熱管理は重要な設計課題となっています。 そこで熱流体解析ソフト ウェアとの連成機能を用いた、 モータ熱マネージメント解析事例をご 紹介しながら、 Flux の有用性を解説します。 損失 温度 ＊温度依存（双方向）連成開発中 モータステータの発熱分布 モータステータの温度分布 Flux AcuSolve 課題 6 知恵の共有化・解析手順の伝承 課題 7 回路の相互影響評価・回路の部分等価化 日々の業務が増加傾向にある中、 解析手順の伝承、 共有、 教育、 集積されていく回路にとって、 導線などとの相互作用により生じる見 習熟などに割くことのできる時間は一層少なくなってきています。 Flux かけ上のコンデンサー等を無視できなくなってきています。 さらに回路が の 「知恵の共有化、解析手順の伝承」 に関連する機能をご紹介し、 複雑になりすぎたことなどから、 いくつかの回路部品の大まかな特性 業務の効率化を図る方法を解説します。 を把握し、 設計検討の効率化のニーズも増えています。 このたび新 たに加わった 「部分要素等価回路法」 によって得られる効率性を解 説します。 入力インピーダンスの大きさ お申し込み http://web2.altairhyperworks.com/fluxwebinar-jp ATCx電機製品ソリューション 大阪・東京 ユーザー会 ATC の分科会バージョンとして、 電機製品業界にフォーカスした 大阪 東京 『ATCx 電機製品ソリューション』 を、 大阪と東京で開催します。 6/29 7/6金 金 参加無料、 事前登録制です。 http://www.altairatc.com/japan アルテアエンジニアリング株式会社 www.altairjp.co.jp ・ 03.6225.5828 ・ marketing@altairjp.co.jp

Design the Difference 2018 年 ATCx シリーズにぜひお越しください アルテアエンジニアリングでは、 1999 年よりユーザー会 『Altair テクノロジーカンファレンス』 （ATC） を 開催しており、 昨年はのべ 750 名を超えるお客様とパートナー企業の皆様にお集まりいただく大規模な イベントとなりました。 今年は、 この ATC の分科会バージョンである 『ATCx』 を日本各地で開催します。 特定の業界にフォーカスした CAEソリューションやユーザー様の活用事例を共有し、弊社およびユーザー 様同士の技術交流を促すとともに、日本のものづくりの競争力を高める一助となることを目指しています。 ご参加の際は、 各回ウェブサイトよりお申し込みの上ご来場ください。 参加無料 | 事前申込制 制御と1D/3Dシステム 造船技術セミナー シミュレーション 福岡 | アクロス福岡 東京 | 京橋エドグラン 8.9木 6.22金 CAEクラウド オートモーティブ | 東京 | コングレスクエア日本橋東京 京橋エドグラン Day1 : 最適化・ CFD 6.22金 Day2 : 自動車プリポスト 9.20木 -21金 電気製品ソリューション e- モビリティ 大阪 | つるやホール本館 Coming soon 6.29金 Lightweighting 東京 | コングレスクエア日本橋 7.6金 生産技術ソリューション 詳細 /お申し込み 東京 | コングレスクエア日本橋 www.altair.com/atc/japan 7.13金 03-6225-5816 8月 3日 （金） 開催 お問合せ marketing@altairjp.co.jp