ANSYS Convergence 2014 発表事例論文ANSYS社の包括的エレクトロメカニカル設計手法とシステムエンジニアリングのご紹介

発表団体名

ANSYS, Inc.

発表事例論文要約

近年交通、航空宇宙、防衛、産業オートメーションの各分野では、より高いエネルギー効率の実現を求められており、この為に様々な新技術が開発され各種エレクトロメカニカル機器が実用化され始めています。これら分野で技術的先進性を獲得し維持して行くには、燃料効率が高く低公害、高信頼そして多機能と言ったさまざまな機能要求を満たしつつ、いかに維持費の安い製品が造れるかにかかっています。自動車の開発分野では、イグニッション、レギュレータ、モータ自動制御、空燃比制御、ABS、インテリジェントエアバッグシステムの他、様々な革新的技術が電気・電子技術により実現しています。さらに、よりクリーンで効率的な移動手段として生まれた電気・ハイブリッド駆動技術は、ドライブ・バイ・ワイヤー、四輪電子操舵、電子加熱触媒、電子制御バルブ、アクティブサスといった各種の新技術を取り入れますます進化していますが、これら全てが電気・電子技術の発達に基づいています。このように急速に発達する電気・電子技術の恩恵を大きく受ける分野は他にも、産業オートメーションがあげられます。この分野では、モータといった電気負荷装置に供給される電力を電子制御により効率的に変換・安定化することにより、システム全体の電力消費を劇的に下げることができ、各種産業プラントの大幅なコスト削減が実現します。

このように各種エレメカ機器は常に大規模な装置の一部に組み込まれています。例えばソレノイド(アクチュエータ)などは変速装置やハイブリッドシステムを構成するモータ、さらには巨大な産業機械システムに幾つも搭載されています。従って、有限要素法などを使って高精度、精密に設計されるこれら各コンポーネントは、それらを駆動・制御する電気回路や制御システムと組み合わせたシステムレベルで評価・検証されなくてはなりません。これを実現することでモデル開発の重複を無くし、システム・シミュレーションによる設計精度の大幅な向上が図れます。

回路設計やシステム設計においては、変数量はCAE設計で用いられる詳細な物理特性値ではなく、動作ビヘビアを表す元である電圧、電流、速度、トルクと言った値になります。よってエレメカ機器は、もはや形状や物性値で表現される物理モデルではなく、集中回路定数や、数学式、ルックアップテーブル、ブラックボックスといったビヘビアモデルとして扱われます。総合的なシステムレベルの検証においては、これらエレメカコンポーネントは運動量や電力を消費する非線形特性をもった負荷モデルとして取り扱われます。本発表では、このようなエレメカ機器のシステム設計手法として、ANSYSの構造・熱・流体・電磁界といった各種CAE解析ツールと、ANSYS Simplorer(ハード設計用1Dツール)およびANSYS SCADE(組込みソフト開発用ツール)を組み合わせたシステム・エンジニアリング技術を紹介します。

発表イベント

ANSYS Convergence 2014

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