ANSYS 15.0リリース情報 電磁界・回路・システム解析

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高周波電磁界解析

HFSS 3D Layoutメッシャーの強化

HFSS in Designerの名称がHFSS 3D Layoutに変更になり、新しいメッシング機能であるPhiメッシャーが搭載されました。従来の同機能に比べて、30倍ものメッシュ生成の高速化が図られ、HFSSソルバーを使った高精度かつ高速なPCB・パッケージ解析を可能とします。

  

IEソルバー向けCurvilinear Elementsの機能追加

レーダー反射を最小化するために複雑な表面設計を行うことでステルス技術が向上しました。このレーダー反射の正確なシミュレーションを行うには、複雑な表面形状の正確なモデリングと電気的に大きな構造物を効率的に解析することが重要です。本バージョンのIEソルバーではCurvilinear Elementsが利用可能になり、大規模な曲面でも高精度、短時間でシミュレーション出来るようになりました。

  

外部近傍界データのサポート

実測またはシミュレーションの近傍界データをHFSSにインポートすることにより、放射解析や散乱解析の入射波源として設定できるようになりました。近年、電子機器にはEMC/EMIの厳しい規制があります。この機能を使うことで設計者製品の知的財産を公開せずにシミュレーションデータを共有して高速に解析を行うことができます。

複合材のための空間依存材料プロパティの追加

PCBのFR4ラミネートやステルス航空機のレーダー吸収部で使用される多層カーボン繊維複合材などの多くの複合材料は、特異のバルク材料特性をもっています。これらデバイスの高周波特性や高速伝送時の正確な特性を得るには、特別な空間依存特性をもった材料を再現する必要がありますが、シミュレーション時間とリソースを大きく使用します。
新機能の空間依存材料特性と境界条件を設定することで、正確な構造物のシミュレーションに莫大な計算時間を掛けることなくこれらの複雑な構造物の挙動を解析できるようになりました。

シミュレーションの高速化

コンピュータの性能向上や64bit OSの普及、電磁界現象の複雑化に伴い、解析規模がより大きくなっています。ANSYS HFSS HPCはネットワーク上のコンピュータのメモリを活用した分散型ダイレクトマトリックスソルバーにより、より大規模で複雑な形状を解析することができるようになりました。それにより、下記の機能が強化されました。

  • FE-BIやIEリージョンなどのハイブリッドシミュレーションの並列化スピードが改善されました。
  • アンテナCo-Site干渉などマルチポート解析の並列領域分割シミュレーションのスピードが改善されました。
  • ANSYS HFSSトランジェントソルバーは、GPUを活用出来るようになり、解析スピードが最新の8コアCPUと比べ2〜3倍高速になりました。

シグナルインテグリティ

高速伝送PCB設計機能の強化

ANSYS SIwave上でANSYS Q3D Extractorの3次元電磁界ソルバーを使用可能になりました。これにより、SIwave上でチップ・パッケージ・PCBのSパラメータに加え、RLCG寄生モデルを簡単に抽出することが可能になりました。また、Q3D Extractorのソルバーを使用することで、2層PCBの寄生成分の抽出も可能となりました。

SIwave IRドロップ用パッケージの追加

高層伝送に伴う低電圧、高電流のPCBとICパッケージのDC解析をターゲットとしたANSYS SIwave DCのパッケージが新しくリリースされました。民生用の電子デバイスは、小型かつ複数の機能を提供するため、省電力で複雑なパッケージ化が進み、IRドロップ(電圧降下)の分析は重要な設計の一つとなっています。SIwave DCは、電圧マージンの評価、過剰な電流密度と熱のホットスポット領域の可視化が可能です。

シミュレーションの高速化

コンピュータの性能向上や64bit OSの普及、電磁界現象の複雑化に伴い、より解析規模が大きくなり、より大規模で複雑な形状を解析するために下記の機能強化がなされました。

  • ANSYS SIwave: SDM (spectral domain composition)が使用できるようになりました。クラスタを使ったSYZ周波数スイープの分散解析で 60倍以上の高速化が可能です。
  • ANSYS Q3D Extractor: CG(キャパシタンスとコンダクタンス)ソルバーが分散処理に対応しました。
     

低周波電磁界解析

64-Bit Windws対応

GUIとソルバーが64-bitに対応し、より大規模な解析とグラフ表示が行えるようになりました。

HEV・EVアプリケーションライブラリの追加

永久磁石DCモータ、モータコントローラ、セントラルコントローラ、ブレーキ、クラッチ、ホイール、車体などのHEV(ハイブリッドカー)やEV(電気自動車)システム設計向けのVDHL-AMSライブラリが追加されました。

VDA(Verband der Automobilindustrie) AK-30モデルが追加されました。

パワーデバイス特性抽出ツールの強化

パワーMOSFET、パワーDIODEのパラメータ抽出機能が追加されました。

2D/3Dベクトルヒステリシスモデリング

前バージョンで導入されたベクトルヒステリシスの機能がマイナーループに対応し、精度良く計算可能となりました。この機能拡張によりモータ、トランス、インダクタ、ソレノイドなどヒステリシス特性を必要とするデバイスにおいてより理想的な解析を実施可能です。

非線形インピーダンス境界

モデル表皮層の損失を効率的に計算することができるインピーダンス境界が非線形に対応しました。トランスなどのトータルロスを計算する際、筐体部の磁気特性までを考慮してモデル化し計算すると解析時間が劇的に増加しますが、この機能を利用することで交流磁場解析にて簡易的に評価することができます。

Workbench環境における電磁界−振動−音響連成解析機能の強化

ANSYS Workbenchマルチフィジックス連成機能によって、電磁界解析から構造周波数応答解析へ磁気力データを引き渡すことができます。
ANSYS Maxwellの過渡解析で求めた電磁気力をFFT変換し簡単な紐付け設定にて構造周波数応答解析へデータを引き渡すことが可能です。さらに、音響解析まで含めた解析も実施することが可能になりました。
これは、モータ、変圧器、磁気アクチュエータなどにおける騒音や振動の解析に利用できます。


Workbenchの双方向連成用ツールFeedbackIteratorに収束判定機能が追加

交流磁場−定常伝熱双方向連成解析、静磁場−静的構造双方向連成解析において収束判定機能が追加されました。伝熱連成では温度、構造連成では変位が収束判定基準として利用可能です。

 

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