JP2007280210A - Simulator, simulation method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シミュレータ、シミュレーション方法、及びプログラムに関する。特に本発明は、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータ及びシミュレーション方法、並びに、当該シミュレータ用のプログラムに関する。 The present invention relates to a simulator, a simulation method, and a program. In particular, the present invention relates to a simulator and a simulation method for simulating a circuit including an inductance element, and a program for the simulator.
電磁駆動装置の電磁機構部の電磁界状態を解析する電磁界解析部と、電磁駆動装置の回路構成部の回路状態を解析する回路解析部と、電磁駆動装置の制御部の制御状態を解析する制御解析部とを持つ解析装置を含むシミュレーションシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)このシミュレーションシステムでは、電磁界解析部、回路解析部、制御解析部はそれぞれ独立した構成となっており、時間関数である電流、インダクタンス、誘起電圧、力、変位を表わす値を媒介変数として相互結合される。
例えばモータの動作をシミュレートする場合、モータに流す駆動電流及び回転子の回転に応じて、駆動電流が流れる回路のインダクタンスは時間的に変化する。このようなインダクタンスの時間的な変化をより高い精度で算出して回路をシミュレートすることによって、モータの動きをより高い精度でシミュレートすることができる。しかし、インダクタンスの時間変化をより高い精度で算出しようとすると磁界解析に要する計算量が増加し、その結果、全体のシミュレーションに要する時間が増加してしまう。特許文献1にはこのようなインダクタンス値の時間変化をより高い精度で算出しつつ回路を高速にシミュレートする方法については記載されていない。
For example, when simulating the operation of a motor, the inductance of the circuit through which the drive current flows changes with time in accordance with the drive current passed through the motor and the rotation of the rotor. By calculating such a temporal change in inductance with higher accuracy and simulating the circuit, it is possible to simulate the movement of the motor with higher accuracy. However, if it is attempted to calculate the time variation of the inductance with higher accuracy, the amount of calculation required for the magnetic field analysis increases, and as a result, the time required for the entire simulation increases.
そこで本発明は、上記の課題を解決することができるシミュレータ、シミュレーション方法、及びプログラムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。 Then, an object of this invention is to provide the simulator, simulation method, and program which can solve said subject. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
本発明の第1の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータであって、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部と、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部と、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部と、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部と、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部と、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させる磁界解析制御部とを備える。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a simulator for simulating a circuit including an inductance element, a current calculation unit for calculating a current value flowing through the inductance element for each time step, and a predetermined value calculated by the current calculation unit A current change amount determination unit for determining whether or not a current change amount indicating a difference between the current value in the time step and the current value in the time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount; When the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than the predetermined current change amount, the current change amount determination unit determines whether the current change amount is calculated based on the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit. The magnetic field analysis unit that calculates the inductance of the inductance element, and the inductance at a predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit are recorded. Output parameter storage unit, the parameter output unit that outputs the inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and the current change amount determination unit, the current change amount is When it is determined that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance at a predetermined time step of the inductance element, and the inductance at the time step before the output parameter storage unit stores Is output from the parameter output unit to the current calculation unit.
所定の時間ステップを示す時刻と、前の時間ステップを示す時刻との差を示す時刻変化量が、予め定められた時刻変化量より大きいか否かを判断する時刻変化量判断部をさらに備え、磁界解析部は、時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断し、かつ、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶しているインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力し、磁界解析制御部は、時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させてよい。 A time change amount determination unit that determines whether or not a time change amount indicating a difference between a time indicating a predetermined time step and a time indicating a previous time step is larger than a predetermined time change amount; The magnetic field analysis unit determines that the time change amount determination unit determines that the time change amount is greater than a predetermined time change amount, and the current change amount determination unit determines that the current change amount is a predetermined current change amount. When it is determined that the value is larger, the inductance of the inductance element in the predetermined time step is calculated based on the current value in the predetermined time step, and the output parameter storage unit is in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit. The inductance is stored, and the parameter output unit outputs the inductance stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit at each time step, The analysis control unit causes the magnetic field analysis unit to calculate the inductance of the inductance element at a predetermined time step when the time change amount determination unit determines that the time change amount is equal to or less than a predetermined time change amount. Instead, the inductance at the previous time step stored in the output parameter storage unit may be output from the parameter output unit to the current calculation unit.
電流算出部は、互いに磁気的に結合する複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値を時間ステップ毎に算出し、電流変化量判断部は、複数のインダクタンス素子のそれぞれにおける電流変化量のうちの最大値が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断し、磁界解析部は、電流変化量判断部が、電流変化量の最大値が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれの電流値に基づいて、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶している複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力し、磁界解析制御部は、電流変化量判断部が、電流変化量の最大値が電流変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部に所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させてよい。 The current calculation unit calculates a current value flowing through each of the plurality of inductance elements magnetically coupled to each other for each time step, and the current change amount determination unit calculates the maximum of the current change amount in each of the plurality of inductance elements. The magnetic field analysis unit determines that the maximum value of the current change amount is larger than the predetermined current change amount. In this case, the inductance of each of the plurality of inductance elements in the predetermined time step is calculated based on the current value of each of the plurality of inductance elements in the predetermined time step, and the output parameter storage unit is calculated by the magnetic field analysis unit. Memorize each inductance of multiple inductance elements at a given time step Outputs the inductance of each of the plurality of inductance elements stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and the magnetic field analysis control unit determines that the current change amount determination unit has a maximum current change amount. If it is determined that the value is equal to or less than the current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of each of the plurality of inductance elements at a predetermined time step, and the time before the output parameter storage unit stores The inductance of each of the plurality of inductance elements in the step may be output from the parameter output unit to the current calculation unit.
電流算出部は、互いに磁気的に結合する複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値を時間ステップ毎に算出し、電流変化量判断部は、所定の時間ステップにおいて複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値の合計値と、前の時間ステップにおける電流値の合計値との差を示す合計電流変化量が、予め定められた合計電流変化量より大きいか否かを判断し、磁界解析部は、電流変化量判断部が、合計電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれの電流値に基づいて、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力し、磁界解析制御部は、電流変化量判断部が、合計電流変化量が予め定められた合計電流変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部に所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させてよい。 The current calculation unit calculates a current value to be supplied to each of the plurality of inductance elements magnetically coupled to each other for each time step, and the current change amount determination unit has a current to be supplied to each of the plurality of inductance elements in a predetermined time step. The total current change amount indicating the difference between the total value of the values and the current value in the previous time step is greater than a predetermined total current change amount, and the magnetic field analysis unit When the change amount determination unit determines that the total current change amount is larger than a predetermined current change amount, based on the current values of the plurality of inductance elements in the predetermined time step, in the predetermined time step The inductance of each of the plurality of inductance elements is calculated, and the output parameter storage unit is a predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit. The inductance output unit stores the inductances of the plurality of inductance elements, and the parameter output unit stores the inductances of the plurality of inductance elements in the predetermined time step stored in the output parameter storage unit in the current calculation unit for each time step. When the current change amount determination unit determines that the total current change amount is equal to or less than a predetermined total current change amount, the magnetic field analysis control unit outputs a plurality of values in a predetermined time step to the magnetic field analysis unit. The inductance of each of the plurality of inductance elements in the previous time step stored in the output parameter storage unit may be output from the parameter output unit to the current calculation unit without calculating the inductance of each of the inductance elements.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部と、位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置と、前の時間ステップにおける可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部とをさらに備え、磁界解析部は、位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合、又は、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶しているインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力し、磁界解析制御部は、位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断し、かつ、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させてよい。 A position calculation unit that calculates the position of the movable part that is magnetically coupled to the inductance element and is driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step, and the position of the movable part at a predetermined time step calculated by the position calculation unit And a position change amount determination unit that determines whether or not a position change amount indicating a difference from the position of the movable part in the previous time step is larger than a predetermined position change amount, and the magnetic field analysis unit includes: When the position change amount determination unit determines that the position change amount is larger than the predetermined position change amount, or the current change amount determination unit indicates that the current change amount is larger than the predetermined current change amount. Is determined based on the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit and the position at the predetermined time step calculated by the position calculation unit. The output parameter storage unit stores the inductance at a predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit, and the parameter output unit stores the inductance stored in the output parameter storage unit. Output to the current calculation unit at each time step, and the magnetic field analysis control unit determines that the position change amount determination unit determines that the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount, and the current change amount determination unit. However, when it is determined that the current change amount is equal to or less than the predetermined current change amount, the output parameter storage unit does not cause the magnetic field analysis unit to calculate the inductance of the inductance element at a predetermined time step. The inductance in the time step before the current may be output from the parameter output unit to the current calculation unit.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部をさらに備え、磁界解析部は、時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における可動部による誘導起電力を算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおける可動部による誘導起電力を記憶し、磁界解析制御部は、時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおける可動部による誘導起電力を算出させず、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶している可動部による誘導起電力を、電流算出部に時間ステップ毎に出力してよい。 A position calculating unit that calculates the position of a movable unit that is magnetically coupled to the inductance element and is driven by a magnetic field generated by the inductance element is provided for each time step. When it is determined that the amount of change is greater than a predetermined amount of time change, a predetermined value is determined based on the current value calculated in the predetermined time step by the current calculation unit and the position in the predetermined time step calculated by the position calculation unit. The induced electromotive force due to the movable part in the inductance element at the time step is calculated, the output parameter storage unit stores the induced electromotive force due to the movable part at the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit, and the magnetic field analysis control unit is When the time variation determination unit determines that the time variation is equal to or less than a predetermined time variation, the magnetic field solution The parameter output unit does not calculate the induced electromotive force due to the movable part stored in the output parameter storage unit for each time step. May be output.
磁界解析部は、時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおける可動部の電磁力を算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の電磁力を記憶し、磁界解析制御部は、時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部に所定の時間ステップにおける可動部の電磁力を算出させず、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶している可動部の電磁力を、位置算出部に時間ステップ毎に出力してよい。 The magnetic field analysis unit is configured such that when the time change amount is greater than a predetermined time change amount, the time change amount determination unit calculates the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit and the predetermined value calculated by the position calculation unit. Based on the position in the time step, the electromagnetic force of the movable part in the predetermined time step is calculated, and the output parameter storage unit stores the electromagnetic force of the movable part in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit, and the magnetic field analysis When the time change amount determination unit determines that the time change amount is equal to or less than a predetermined time change amount, the control unit causes the magnetic field analysis unit to calculate the electromagnetic force of the movable unit at a predetermined time step. Instead, the parameter output unit may output the electromagnetic force of the movable unit stored in the output parameter storage unit to the position calculation unit for each time step.
磁界解析部は、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子の電流値に基づいて、当該電流値が示す電流によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出する鎖交磁束算出部と、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、算出した鎖交磁束と鎖交磁束算出部が算出した鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、インダクタンス素子のインダクタンスを算出するインダクタンス算出部とを有してよい。 The magnetic field analysis unit, based on the current value of the inductance element at a predetermined time step calculated by the current calculation unit, calculates the flux linkage of the inductance element by the current indicated by the current value, and the current calculation The interlinkage flux of the inductance element is calculated by the current indicated by the current value changed by a minute current value from the current value at the predetermined time step calculated by the unit, and the interlinkage flux calculated by the interlinkage flux calculation unit is calculated. An inductance calculating unit that calculates the inductance of the inductance element based on a value obtained by dividing a difference from the magnetic flux by a minute current value may be included.
電流算出部は、互いに磁気的に結合する複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値を時間ステップ毎に算出し、鎖交磁束算出部は、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの電流値から、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出し、インダクタンス算出部は、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流による、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する第1鎖交磁束算出部と、第1鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第1インダクタンス素子の自己インダクタンスを算出する第1自己インダクタンス算出部と、第1鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第1インダクタンス素子との間の第2インダクタンス素子の相互インダクタンスを算出する第1相互インダクタンス算出部と、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流による、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する第2鎖交磁束算出部と、第2鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第2インダクタンス素子の自己インダクタンスを算出する第2自己インダクタンス算出部と、第2鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第2インダクタンス素子との間の第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを算出する第2相互インダクタンス算出部とを含んでよい。 The current calculation unit calculates a current value flowing through each of the plurality of inductance elements magnetically coupled to each other for each time step, and the flux linkage calculation unit calculates the first inductance in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. The interlinkage magnetic flux of each of the first inductance element and the second inductance element is calculated from the respective current values of the element and the second inductance element, and the inductance calculation unit is configured to calculate the first time step in a predetermined time step calculated by the current calculation unit. A first interlinkage magnetic flux calculation unit for calculating the interlinkage magnetic flux of each of the first inductance element and the second inductance element based on the current indicated by the current value changed by a minute current value from the current value of the inductance element; The flux linkage of the first inductance element calculated by the magnetic flux calculator and the first flux calculated by the flux linkage calculator A first self-inductance calculation unit that calculates the self-inductance of the first inductance element based on a value obtained by dividing the difference from the flux linkage of the conductance element by a minute current value, and a first self-inductance calculation unit calculated by the first linkage magnetic flux calculation unit. Based on the value obtained by dividing the difference between the linkage flux of the two inductance elements and the linkage flux of the second inductance element calculated by the linkage flux calculating unit by the minute current value, the second inductance between the first inductance element and the second inductance element is calculated. A first mutual inductance calculation unit for calculating a mutual inductance of the element, and a first inductance based on a current indicated by a current value changed by a minute current value from the current value of the second inductance element at a predetermined time step calculated by the current calculation unit. A second interlinkage magnetic flux calculator that calculates the interlinkage magnetic flux of each of the element and the second inductance element, and a second interlinkage magnetic flux calculator Based on the value obtained by dividing the difference between the flux linkage of the second inductance element and the flux linkage of the second inductance element calculated by the flux linkage calculator by the minute current value, the self inductance of the second inductance element is calculated. A difference between the linkage magnetic flux of the first inductance element calculated by the second self-inductance calculation unit calculated by the second flux linkage calculation unit and the linkage flux of the first inductance element calculated by the linkage flux calculation unit is minute. A second mutual inductance calculation unit that calculates the mutual inductance of the first inductance element between the second inductance element and the second inductance element based on the value divided by the current value may be included.
インダクタンス算出部は、第1自己インダクタンス算出部が算出した前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1相互インダクタンス算出部が算出した前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンス、並びに、第2自己インダクタンス算出部が算出した前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第2相互インダクタンス算出部が算出した前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを記憶するインダクタンス記憶部と、第1自己インダクタンス算出部が算出した所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンスとインダクタンス記憶部が記憶している前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンスとの差が予め定められた第1の値より小さく、かつ、第1相互インダクタンス算出部が算出した所定の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンスとインダクタンス記憶部が記憶している前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンスとの差が予め定められた第2の値より小さい場合に、第1インダクタンス素子の鎖交磁束が第1インダクタンス素子の電流値に対して線形領域にある旨を判断する線形領域判断部と、線形領域判断部が線形領域にない旨を判断した場合に、第2自己インダクタンス算出部及び第2相互インダクタンス算出部に第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスをそれぞれ算出させ、線形領域判断部が線形領域にある旨を判断した場合に、第2自己インダクタンス算出部及び第2相互インダクタンス算出部に第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスをそれぞれ算出させず、インダクタンス記憶部が記憶している前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを出力するインダクタンス算出制御部とをさらに有してよい。 The inductance calculation unit includes a self-inductance of the first inductance element in the time step before the first self-inductance calculation unit calculates, a mutual inductance of the second inductance element in the time step before the first mutual inductance calculation unit, and An inductance storage unit that stores the self-inductance of the second inductance element in the previous time step calculated by the second self-inductance calculation unit and the mutual inductance of the first inductance element in the previous time step calculated by the second mutual inductance calculation unit The first inductance in the time step before the self-inductance of the first inductance element and the inductance storage unit stored in the predetermined time step calculated by the first self-inductance calculation unit The difference between the inductance element and the self-inductance of the conductance element is smaller than a predetermined first value, and the mutual inductance of the second inductance element and the inductance storage section at a predetermined time step calculated by the first mutual inductance calculation section are stored in the memory. When the difference from the mutual inductance of the second inductance element in the previous time step is smaller than a predetermined second value, the flux linkage of the first inductance element is relative to the current value of the first inductance element. When determining that the linear region determining unit and the linear region determining unit are not in the linear region, the second self-inductance calculating unit and the second mutual inductance calculating unit include Calculate the mutual inductance of the inductance and the first inductance element When the linear region determination unit determines that the linear region is in the linear region, the second self-inductance calculation unit and the second mutual inductance calculation unit calculate the self-inductance of the second inductance element and the mutual inductance of the first inductance element, respectively. In addition, an inductance calculation control unit that outputs the self-inductance of the second inductance element and the mutual inductance of the first inductance element in the previous time step stored in the inductance storage unit may be further included.
所定の時間ステップを示す時刻と、前の時間ステップを示す時刻との差を示す時刻変化量が、予め定められた時刻変化量より大きいか否かを判断する時刻変化量判断部と、インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部と、位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置と、前の時間ステップにおける可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部とをさらに備え、磁界解析部は、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を時刻変化量判断部が判断したことを条件として、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を位置変化量判断部が判断した場合、又は、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を電流変化量判断部が判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出し、出力パラメータ記憶部は、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部は、出力パラメータ記憶部が記憶しているインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力し、磁界解析制御部は、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を時刻変化量判断部が判断した場合、或いは、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を位置変化量判断部が判断し、かつ、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を電流変化量判断部が判断した場合には、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させてよい。 A time change amount determination unit for determining whether a time change amount indicating a difference between a time indicating a predetermined time step and a time indicating a previous time step is larger than a predetermined time change amount; and an inductance element A position calculation unit that calculates the position of the movable unit that is magnetically coupled and driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step, and the position of the movable unit at the predetermined time step calculated by the position calculation unit, A position change amount determination unit for determining whether or not a position change amount indicating a difference from the position of the movable part in the previous time step is larger than a predetermined position change amount; The position change indicates that the position change amount is greater than the predetermined position change amount, provided that the time change amount determination unit determines that the change amount is greater than the predetermined time change amount. The current value and position at the predetermined time step calculated by the current calculation unit when the determination unit determines, or when the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than a predetermined current change amount. Based on the position at the predetermined time step calculated by the calculation unit, the inductance of the inductance element at the predetermined time step is calculated, and the output parameter storage unit stores the inductance at the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit, The parameter output unit outputs the inductance stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and the magnetic field analysis control unit indicates that the time change amount is equal to or less than a predetermined time change amount. When the time change amount determination unit makes a determination, or the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount. If the current change amount determination unit determines that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit determines whether the current change amount is equal to or less than a predetermined current step. The inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit may be output from the parameter output unit to the current calculation unit without calculating the inductance.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部をさらに備え、磁界解析部は、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における可動部による誘導起電力を算出する誘導起電力算出部をさらに有し、鎖交磁束算出部は、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子に流す電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置に基づいて、当該電流値が示す電流及び可動部によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、インダクタンス算出部は、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値から微小電流値だけ変化した場合の電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置に基づいて、微小電流値だけ変化した電流値が示す電流及び可動部によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、算出した鎖交磁束と鎖交磁束算出部が算出した鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、インダクタンス素子のインダクタンスを算出し、誘導起電力算出部は、鎖交磁束算出部が算出した所定の時間ステップにおける鎖交磁束から前の時間ステップにおける鎖交磁束を引いた磁束変化値、インダクタンス算出部が所定の時間ステップにおいて算出したインダクタンス、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値から前の時間ステップにおける電流値を引いた電流変化値、及び所定の時間ステップが示す時刻と前の時間ステップが示す時刻との差に基づいて、可動部による誘導起電力を算出してよい。 A position calculating unit that calculates the position of the movable unit that is magnetically coupled to the inductance element and is driven by the magnetic field generated by the inductance element, for each time step; and the magnetic field analysis unit includes a predetermined value calculated by the current calculation unit. And further including an induced electromotive force calculation unit for calculating an induced electromotive force by the movable part in the inductance element in the predetermined time step based on the current value in the time step and the position in the predetermined time step calculated by the position calculation unit, The magnetic flux calculation unit indicates the current value based on the current value flowing through the plurality of inductance elements at the predetermined time step calculated by the current calculation unit and the position of the movable unit at the predetermined time step calculated by the position calculation unit. Calculate the flux linkage of the inductance element by the current and the moving part, the inductance calculation part is Based on the current value when only a minute current value is changed from the current value calculated at a predetermined time step calculated by the current calculation unit and the position of the movable unit at the predetermined time step calculated by the position calculation unit, the current value is changed by a small current value. Based on the value obtained by dividing the difference between the calculated flux linkage and the linkage flux calculated by the linkage flux calculation unit by the minute current value. The inductance of the inductance element is calculated, and the induced electromotive force calculation unit calculates the magnetic flux change value obtained by subtracting the linkage magnetic flux in the previous time step from the linkage magnetic flux in the predetermined time step calculated by the linkage magnetic flux calculation unit. From the inductance calculated by the unit at a predetermined time step and the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit. Current change value obtained by subtracting the current value of flops, and based on the difference between the time indicated by the time the previous time step indicated by a predetermined time step may calculate the induced electromotive force by the movable portion.
本発明の第2の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレーション方法であって、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出段階と、電流算出段階において算出された所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断段階と、電流変化量判断段階において、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨が判断された場合に、電流算出段階において算出された所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析段階と、磁界解析段階において算出された所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶段階と、出力パラメータ記憶段階において記憶されている所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出段階に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力段階と、電流変化量判断段階において、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析段階にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶段階において記憶されている前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力段階において電流算出段階に出力させる磁界解析制御段階とを備える。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a simulation method for simulating a circuit including an inductance element, wherein a current value flowing through the inductance element is calculated at each time step, and is calculated at a current calculation stage. Current change amount determination for determining whether or not a current change amount indicating a difference between a current value in a predetermined time step and a current value in a time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount And when the current change amount is determined to be larger than a predetermined current change amount in the current change amount determination step, based on the current value in the predetermined time step calculated in the current calculation step. In the magnetic field analysis stage to calculate the inductance of the inductance element in the time step of An output parameter storage stage for storing the output inductance in the predetermined time step, a parameter output stage for outputting the inductance in the predetermined time step stored in the output parameter storage stage for each time step in the current calculation stage; In the current change amount determination step, when it is determined that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the output parameter storage step is performed without causing the magnetic field analysis step to calculate the inductance at a predetermined time step of the inductance element. And a magnetic field analysis control stage for outputting the inductance in the previous time step stored in the current calculation stage in the parameter output stage.
本発明の第3の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータ用のプログラムであって、シミュレータを、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させる磁界解析制御部として機能させる。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a program for a simulator for simulating a circuit including an inductance element, wherein the simulator calculates a current value flowing through the inductance element for each time step, a current calculation unit A current for determining whether or not a current change amount indicating a difference between a current value at a predetermined time step calculated by the current value and a current value at a time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount. When the change amount determination unit and the current change amount determination unit determine that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, a predetermined value is determined based on the current value at a predetermined time step calculated by the current calculation unit. The magnetic field analysis unit that calculates the inductance of the inductance element at the time step of Output parameter storage unit for storing the inductance, a parameter output unit for outputting the inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and a current change amount determination unit for changing the current When it is determined that the amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance at a predetermined time step of the inductance element, and the time step before the output parameter storage unit stores Is caused to function as a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance from the parameter output unit to the current calculation unit.
本発明の第4の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータであって、インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部と、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部と、位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置と、当該時間ステップの前の時間ステップにおける可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部と、位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部と、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部と、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部と、位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させる磁界解析制御部とを備える。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a simulator for simulating a circuit including an inductance element, wherein the position of a movable part magnetically coupled to the inductance element and driven by a magnetic field generated by the inductance element is time-stepped. A position calculation unit that is calculated every time, a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step, a position of the movable unit at a predetermined time step calculated by the position calculation unit, and a position before the time step. A position change amount determination unit that determines whether or not a position change amount indicating a difference from the position of the movable part in the time step is larger than a predetermined position change amount, and a position change amount determination unit, the position change amount is The current value and position calculation at a predetermined time step calculated by the current calculation unit when it is determined that the position change amount is greater than a predetermined amount. A magnetic field analysis unit that calculates the inductance of the inductance element at the predetermined time step based on the position at the predetermined time step calculated by the unit, and an output parameter storage unit that stores the inductance at the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit A parameter output unit that outputs the inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and a position change amount determination unit that determines the position change amount in advance. When it is determined that the change amount is less than or equal to the amount of change, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and the inductance at the previous time step stored in the output parameter storage unit is used as the parameter output unit. Analysis of the magnetic field output from the current to the current calculator And a control unit.
本発明の第5の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレーション方法であって、インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出段階と、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出段階と、位置算出段階において算出された所定の時間ステップにおける可動部の位置と、当該時間ステップの前の時間ステップにおける可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断段階と、位置変化量判断段階において、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨が判断された場合に、電流算出段階において算出された所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出段階において算出された所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析段階と、磁界解析段階において算出された所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶段階と、出力パラメータ記憶段階において記憶されている所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出段階に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力段階と、位置変化量判断段階において、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨が判断された場合に、磁界解析段階においてインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶段階において記憶されている前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力段階から電流算出段階において出力させる磁界解析制御段階とを備える。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a simulation method for simulating a circuit including an inductance element, wherein the position of a movable part that is magnetically coupled to the inductance element and is driven by a magnetic field generated by the inductance element is determined in time. A position calculation stage to be calculated for each step; a current calculation stage to calculate a current value to be passed through the inductance element for each time step; a position of the movable part at a predetermined time step calculated in the position calculation stage; In the position change amount determination stage for determining whether or not the position change amount indicating the difference from the position of the movable part in the previous time step is larger than a predetermined position change amount, the position change amount in the position change amount determination stage When it is determined that the amount is larger than a predetermined position change amount, it is calculated in the current calculation stage. A magnetic field analysis stage for calculating the inductance of the inductance element at the predetermined time step based on the current value at the predetermined time step and the position at the predetermined time step calculated at the position calculation stage, and the predetermined value calculated at the magnetic field analysis stage. An output parameter storage stage for storing the inductance at each time step, a parameter output stage for outputting the inductance at a predetermined time step stored at the output parameter storage stage at each time step to the current calculation stage, and position change determination In the stage, when it is determined that the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount, the inductance at a predetermined time step of the inductance element is not calculated in the magnetic field analysis stage, and the output parameter storage stage. The inductance in the time step before being stored Te, and a magnetic field analysis control step of outputting the current calculation step from the parameter output stage.
本発明の第6の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータ用のプログラムであって、シミュレータを、インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部、位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置と、当該時間ステップの前の時間ステップにおける可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部、位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部、位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させる磁界解析制御部として機能させる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a program for a simulator for simulating a circuit including an inductance element, the simulator being magnetically coupled to the inductance element and being driven by a magnetic field generated by the inductance element. A position calculation unit that calculates the position of the unit at each time step, a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element at each time step, a position of the movable unit at a predetermined time step calculated by the position calculation unit, and the time The position change amount determination unit and the position change amount determination unit for determining whether or not the position change amount indicating the difference from the position of the movable part in the time step before the step is larger than a predetermined position change amount A predetermined time step calculated by the current calculation unit when it is determined that the change amount is larger than a predetermined position change amount. A magnetic field analysis unit that calculates the inductance of the inductance element at a predetermined time step based on the current value and the position at the predetermined time step calculated by the position calculation unit, and stores the inductance at the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit Output parameter storage unit, a parameter output unit that outputs the inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and a position change amount determination unit. When it is determined that the position change amount is equal to or less than the position change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance at a predetermined time step of the inductance element, and the inductance at the previous time step stored in the output parameter storage unit is From parameter output section to current calculation section To function as a magnetic field to force the analysis control unit.
本発明の第7の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータであって、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部と、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部と、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部と、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部と、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させる磁界解析制御部とを備える。 According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a simulator for simulating a circuit including an inductance element, and a current value at a predetermined time step calculated by a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step. And a current change amount determination unit for determining whether or not a current change amount indicating a difference between the current value in the time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount, and a current change amount determination When the unit determines that the current change amount is larger than the predetermined current change amount, the inductance of the inductance element at the predetermined time step is calculated based on the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A magnetic field analysis unit to be calculated, and an output parameter for storing the inductance at a predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit. Data storage unit, a parameter output unit that outputs the inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step, and a current change amount determination unit, the current change amount When it is determined that the current change amount is equal to or less than the predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and the inductance at the previous time step stored in the output parameter storage unit is calculated. And a magnetic field analysis control unit that outputs the parameter output unit to the current calculation unit.
本発明の第8の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレーション方法であって、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断段階と、電流変化量判断段階においてが、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨が判断された場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析段階と、磁界解析段階において算出された所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶段階と、出力パラメータ記憶段階において記憶されている所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力段階と、電流変化量判断段階において、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析段階においてインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶段階において記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力段階において電流算出部に出力させる磁界解析制御段階とを備える。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a simulation method for simulating a circuit including an inductance element, wherein the current at a predetermined time step is calculated by a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step. A current change amount determining step for determining whether or not a current change amount indicating a difference between the value and a current value in a time step before a predetermined time step is greater than a predetermined current change amount; and a current change amount In the determination stage, when it is determined that the current change amount is larger than the predetermined current change amount, the inductance element at the predetermined time step is determined based on the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit. The magnetic field analysis stage for calculating the inductance of the current and the predetermined time step calculated in the magnetic field analysis stage An output parameter storage stage for storing the inductance, a parameter output stage for outputting the inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage stage to the current calculation unit for each time step, and a current change amount determination stage When it is determined that the amount of change is equal to or less than a predetermined amount of current change, the inductance before the inductance element is calculated at a predetermined time step in the magnetic field analysis stage, and the time before being stored in the output parameter storage stage A magnetic field analysis control step of causing the current calculation unit to output the inductance in the step in the parameter output step.
本発明の第9の形態によると、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートするシミュレータ用のプログラムであって、シミュレータを、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部、磁界解析部が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部、出力パラメータ記憶部が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部、電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部から電流算出部に出力させる磁界解析制御部として機能させる。 According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a program for a simulator for simulating a circuit including an inductance element, wherein the simulator calculates a current value flowing through the inductance element for each time step. Current change amount determination unit for determining whether or not a current change amount indicating a difference between a current value in a time step of the current step and a current value in a time step before a predetermined time step is greater than a predetermined current change amount When the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than the predetermined current change amount, the current change amount determination unit determines whether the current change amount is calculated based on the current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit. Magnetic field analysis unit for calculating the inductance of the inductance element, the inductor at a predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit An output parameter storage unit that stores the output, an inductance at a predetermined time step stored in the output parameter storage unit, a parameter output unit that outputs the current calculation unit for each time step, and a current change amount determination unit Is determined to be equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at a predetermined time step, and the output parameter storage unit stores the inductance at the previous time step. The inductance is caused to function as a magnetic field analysis control unit that outputs the parameter output unit to the current calculation unit.
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
本発明によれば、電磁誘導が生じるインダクタンス素子を含む回路において、インダクタンス素子のインダクタンスの時間的変化を高い精度で算出しつつ、当該回路をシミュレートするのに要する時間を削減することができるシミュレーション環境を提供することができる。 According to the present invention, in a circuit including an inductance element in which electromagnetic induction occurs, a simulation capable of reducing the time required to simulate the circuit while calculating the temporal change in inductance of the inductance element with high accuracy. An environment can be provided.
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are inventions. It is not always essential to the solution.
図1は、シミュレータ100の制御対象の一例を示す。シミュレータ100は、ドライバ160、インバータ170、及びモータ180を含む電磁駆動システム150の動作をシミュレートする。モータ180は、インバータ170から供給される電流によって発生する磁界によって駆動される。ドライバ160は、インバータ170がモータ180に印加される電圧を制御することによって、モータ180の動作を制御する。シミュレータ100は、回路・制御シミュレータ110及び電磁界シミュレータ120を備える。回路・制御シミュレータ110は、モータ180を駆動する電流が流れる回路をシミュレートする。具体的には、回路・制御シミュレータ110は、モータ180の等価回路190をシミュレートする。電磁界シミュレータ120は、モータ180に供給される電流、モータ180を構成する構成材の材料、及びその物理的配置に基づいて、有限要素法等の手法を用いて磁界を解析することによって、実空間におけるモータ180の特性をシミュレートする。
FIG. 1 shows an example of a control target of the
モータ180が3相同期モータである場合を例に挙げると、等価回路190は、電機子電流が流れる3つの電機子回路のそれぞれのインダクタンスL、抵抗R、及びモータ180の回転子による誘導起電力Viを回路パラメータとして持つ。回路・制御シミュレータ110は、シミュレーションにおける1つの時間ステップにおいて、モータ180への負荷を含む電磁駆動システム150の運動方程式に基づいて、モータ180の回転子の角度θを算出し、その制御目標値を定め、その制御目標値に応じてインバータ170が電機子回路のそれぞれに印加する電圧Vを決定する。そして、回路・制御シミュレータ110は、印加する電圧Vと等価回路190の回路パラメータとに基づいて、電機子回路のそれぞれに流れる電流Iを決定する。回路・制御シミュレータ110が決定したθ及びIは、時間ステップを示す時刻tとともに、電磁界シミュレータ120に渡される。そして、電磁界シミュレータ120は、電流I及び角度θに基づいてモータ180における磁界を算出して、算出した磁界及び前の時間ステップからの磁界の変化を解析することによって、電機子回路のL、R、及びViを算出する。また、電磁界シミュレータ120は、算出した磁界を解析することによってモータ180のトルクTを算出する。そして、電磁界シミュレータ120は、算出したL、R、Vi、及びTを回路・制御シミュレータ110に渡す。これにより、1つの時間ステップにおける計算が終了する。次の時間ステップにおいては、回路・制御シミュレータ110は、電磁界シミュレータ120から渡されたTに基づいて角度θを算出して、その新たな制御目標値が定められ、電磁界シミュレータ120から渡されたL、R、及びViに基づいて電流が算出される。回路・制御シミュレータ110及び電磁界シミュレータ120は、上記の計算ステップを、適切な時間ステップ毎に算出していくことによって、電磁駆動システム150の動作をシミュレートする。このように、シミュレータ100は、回路・制御シミュレータ110と電磁界シミュレータ120とによる連成シミュレーションを行う。
Taking the case where the
なお、電磁界シミュレータ120は、回路パラメータを前回算出した前回の時間ステップにおける電流値からの電流値Iの変化量が所定の閾値より大きいことを条件として、Lを計算する。また、電磁界シミュレータ120は、前回の時間ステップにおける回転子の角度からの角度θの変化量が所定の閾値より大きい場合にも、インダクタンスLを算出してよい。また、電磁界シミュレータ120は、前回の時間ステップが示す時刻からの時刻の変化量が所定の閾値より大きいことをさらなる条件として、Lを計算する。電磁界シミュレータ120は、回路パラメータを算出した場合にはその値を記憶しておき、回路パラメータを算出しなかった場合には、記憶した各回路パラメータの値を回路・制御シミュレータ110に渡す。このようにして、シミュレータ100は、上記の連成シミュレーションにおける計算量を削減することができる。
The
なお、電磁界シミュレータ120は、電流Iの値が微小変化した場合における電機子回路の鎖交磁束の変化をその微小変化で除した値を、インダクタンスとして算出する。これにより、電磁界シミュレータ120は、電機子回路における非線形特性をインダクタンスに含めることができ、その結果、回路・制御シミュレータ110おいて精度の高いシミュレーションが可能となる。一方で、電磁界シミュレータ120は、電機子電流のそれぞれが微小変化した場合の磁界をそれぞれ解析する必要がある。しかし、シミュレータ100は、電流I又は角度θが所定の閾値を超えたことを条件としてインダクタンスLを算出するので、インダクタンスLの計算精度を保ちつつ、インダクタンスLの計算量を削減することができる。
The
以上説明したように、シミュレータ100によると、モータ180を精度よくシミュレートしつつ、シミュレーションに要する時間を削減することができる。これにより、モータ180の開発時間を削減することができる。また、実際に運用されているモータ180の動作状態をチェックすること等を目的としてシミュレータ100がモータ180のシミュレーションを行う場合においても、そのリアルタイム性をより高めることができる。
As described above, according to the
なお、モータ180は、三相同期モータの他に、ヒステリシスモータ、ステッピングモータ(パルスモータ)、誘導モータ等の、回路と磁気的に結合された回転する可動部を持つ回転機であってよい。また、シミュレータ100は、これらの回転機と実質的に同じ原理で動作する発電機、電磁ブレーキ等も制御対象とすることができる。また、シミュレータ100は、ソレノイドバルブ(電磁弁)を含む、回路と磁気的に結合された可動部を持つ電磁駆動機器を制御対象とすることもできる。また、シミュレータ100は、回路と磁気的に結合された可動部の有無に係らず電磁誘導機器であればそれを制御対象とすることができる。例えば、シミュレータ100は、変圧器を制御対象とすることができる。
In addition to the three-phase synchronous motor, the
回路・制御シミュレータ110がn個のコイルが存在するシステムをシミュレートする場合において、回路・制御シミュレータ110が解くべき電圧方程式は、以下の式(1)で表される。
When the circuit /
ただし、[V]、[R]、[I]、及び[Ψ]は、それぞれコイルの両端にかかる電圧、コイルの抵抗、コイルを流れる電流、及びコイルの鎖交磁束であり、以下の式(2)で表される。なお、以降の式においては、コイル1〜nのそれぞれに対応するパラメータは、添え字1〜nによって識別される。
However, [V], [R], [I], and [Ψ] are the voltage applied to both ends of the coil, the resistance of the coil, the current flowing through the coil, and the interlinkage magnetic flux of the coil, respectively. 2). In the following formulas, parameters corresponding to the
ここで、コイルの鎖交磁束[Ψ]を、コイルに流れる電流による寄与分[Ψcur]と磁石(電磁石を含む)による寄与分[Ψmag]の和として表す。すなわち、[Ψ]は式(3)で示される。 Here, the flux linkage [Ψ] of the coil is expressed as the sum of the contribution [Ψ cur ] due to the current flowing through the coil and the contribution [Ψ mag ] due to the magnet (including the electromagnet). That is, [Ψ] is represented by Expression (3).
したがって、回路・制御シミュレータ110が解くべき電圧方程式は、式(4)となる。
Therefore, the voltage equation to be solved by the circuit /
ここで、材料による非線形の影響を考慮して、コイルのインダクタンス[L]を式(5)で定義する。 Here, the inductance [L] of the coil is defined by Equation (5) in consideration of the non-linear effect of the material.
ここで、インダクタンス[L]は式(6)で表される。なお、式(6)では、微小な電流変化に対しては、インダクタンス[L]の変化は無視できるとしている。 Here, the inductance [L] is expressed by Equation (6). In Expression (6), it is assumed that the change in inductance [L] is negligible for a minute current change.
したがって、式(1)及び(5)より、回路・制御シミュレータ110が解くべき電圧方程式は、式(7)で表すことができる。
Therefore, from Equations (1) and (5), the voltage equation to be solved by the circuit /
電磁界シミュレータ120は、式(7)で表される電圧方程式を解くための回路パラメータ[L]、[R]、及び誘導起電力[Vi]=[dΨmag/dt]を算出して、回路・制御シミュレータ110に渡す。なお、回路・制御シミュレータ110が電磁誘導を利用するモータ、バルブ等の可動部の運動をシミュレートする場合には、電磁界シミュレータ120は可動部の運動方程式を解くためのパラメータである電磁力(例えば、トルク等)を算出して、回路・制御シミュレータ110に提供することができる。
The
図2は、シミュレータ100のブロック構成の一例を示す。回路・制御シミュレータ110は、電流算出部200、時間ステップ決定部210、及び位置算出部220を有する。電磁界シミュレータ120は、電流変化量判断部230、時刻変化量判断部240、位置変化量判断部250、磁界解析制御部260、出力パラメータ記憶部270、パラメータ出力部280、及び磁界解析部290を有する。
FIG. 2 shows an example of a block configuration of the
シミュレータ100は、インダクタンス素子を含む回路をシミュレートする。時間ステップ決定部210は、シミュレーションの時間ステップを決定する。そして、電流算出部200は、インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する。具体的には、電流算出部200は、式(7)に基づいて、時間ステップ毎に電流値を算出する。時間ステップ決定部210は、シミュレーションの精度に応じて、前回の時間ステップが示す時刻からの時間幅を定めることによって、シミュレーションの時間ステップを決定してよい。
The
そして、電流変化量判断部230は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する。磁界解析部290は、電流変化量判断部230が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する。そして、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶している所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、電流算出部200に時間ステップ毎に出力する。そして、電流算出部200は、パラメータ出力部280が出力したインダクタンスを用いて、所定の時間ステップの次の時間ステップにおけるインダクタンス素子に流す電流値を算出する。
Then, the current change
また、磁界解析制御部260は、電流変化量判断部230が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、磁界解析部290にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部270が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部280から電流算出部200に出力させる。このため、シミュレータ100は、シミュレーションに要する時間を削減することができる。なお、前の時間ステップとは、磁界解析部290がインダクタンスを算出した前回の時間ステップであってよい。
Further, when the current change
また、時刻変化量判断部240は、所定の時間ステップを示す時刻と、前の時間ステップを示す時刻との差を示す時刻変化量が、予め定められた時刻変化量より大きいか否かを判断する。そして、磁界解析部290は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断し、かつ、電流変化量判断部230が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部280が、出力パラメータ記憶部270が記憶しているインダクタンスを、電流算出部200に時間ステップ毎に出力する。
The time change
そして、磁界解析制御部260は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部290にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部270が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部280から電流算出部200に出力させる。
When the time
なお、シミュレータ100が、互いに磁気的に結合する複数のインダクタンス素子を含む回路をシミュレートする場合には、電流算出部200は、互いに磁気的に結合する複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値を時間ステップ毎に算出する。そして、電流変化量判断部230は、複数のインダクタンス素子のそれぞれにおける電流変化量のうちの最大値が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する。そして、磁界解析部290は、電流変化量判断部230が、電流変化量の最大値が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれの電流値に基づいて、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを記憶する。
When the
そして、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶している複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、電流算出部200に時間ステップ毎に出力する。そして、磁界解析制御部260は、電流変化量判断部230が、電流変化量の最大値が電流変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部290に所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部270が記憶している前の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、パラメータ出力部280から電流算出部200に出力させる。
Then, the
なお、電流変化量判断部230は、所定の時間ステップにおいて複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値の合計値と、前の時間ステップにおける電流値の合計値との差を示す合計電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断してよい。そして、磁界解析部290は、電流変化量判断部230が、合計電流変化量が予め定められた合計電流変化量より大きい旨を判断した場合に、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれの電流値に基づいて、所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶している所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、電流算出部200に時間ステップ毎に出力する。
Note that the current change
そして、磁界解析制御部260は、電流変化量判断部230が、合計電流変化量が予め定められた合計電流変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部290に所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部270が記憶している前の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、パラメータ出力部280から電流算出部200に出力させる。例えば、例えば3相永久磁石同期モータのように、3相の電機子回路が1つの磁気回路を共有する形で配置される場合、特定の1相の電流値が相当量変化した場合であっても、3相全てによる鎖交磁束はさほど変化しない場合がある。このような場合、電磁界シミュレータ120は、3相に流れる電流値の合計値が変化したか否かを判断することによって、インダクタンスの計算をすべきか否かをより適切に判断することができる。
When the current change
位置算出部220は、インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する。具体的には、位置算出部220は、可動部に関する運動方程式を解くことによって、回転子の角度を決定する。そして、位置変化量判断部250は、位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置と、前の時間ステップにおける可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する。そして、磁界解析部290は、位置変化量判断部250が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合、又は、電流変化量判断部230が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶しているインダクタンスを、電流算出部200に時間ステップ毎に出力する。
The
そして、磁界解析制御部260は、位置変化量判断部250が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断し、かつ、電流変化量判断部230が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部290にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部270が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部280から電流算出部200に出力させる。このように、電磁界シミュレータ120は、モータ180の回転子の位置に応じて、必要に応じてインダクタンスを算出することができる。
Then, the magnetic field
なお、磁界解析部290は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における可動部による誘導起電力を算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおける可動部による誘導起電力を記憶する。そして、磁界解析制御部260は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部290にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおける可動部による誘導起電力を算出させず、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶している可動部による誘導起電力を、電流算出部200に時間ステップ毎に出力する。そして、電流算出部200は、パラメータ出力部280が出力した誘導起電力及びインダクタンスに基づいて、次の時間ステップにおけるインダクタンス素子に流す電流値を算出する。
The magnetic
なお、磁界解析部290は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断した場合、又は、位置変化量判断部250が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合に、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における可動部による誘導起電力を算出してよい。これにより、電磁界シミュレータ120は、回転子の位置に応じて誘導起電力を算出するか否かを適切に判断することができる。なお、磁界解析部290が誘導起電力を算出する動作の詳細については、図3に関連して説明する。
The magnetic
磁界解析部290は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい場合に、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおける可動部の電磁力を算出する。そして、出力パラメータ記憶部270は、磁界解析部290が算出した所定の時間ステップにおける可動部の電磁力を記憶する。そして、磁界解析制御部260は、時刻変化量判断部240が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、磁界解析部290に所定の時間ステップにおける可動部の電磁力を算出させず、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶している可動部の電磁力を、位置算出部220に時間ステップ毎に出力する。位置算出部220は、パラメータ出力部280が出力した電磁力に基づいて、次の時間ステップにおける可動部の位置を算出する。
In the magnetic
以上説明したように、シミュレータ100は、モータ180の電機子電流、回転子の角度、及び時刻に応じて、インダクタンス、誘導起電力、及びトルクを算出するか否かを適切に判断することができる。これにより、シミュレータ100は、シミュレーションの精度を保ちつつ、シミュレーション時間を削減することができる。
As described above, the
図3は、磁界解析部290のブロック構成の一例を示す。磁界解析部290は、鎖交磁束算出部300、インダクタンス算出部302、線形領域判断部340、インダクタンス記憶部350、インダクタンス算出制御部360、誘導起電力算出部380、及び電磁力算出部390を有する。インダクタンス算出部302は、第1鎖交磁束算出部311、第1自己インダクタンス算出部321、第1相互インダクタンス算出部331、第2鎖交磁束算出部312、第2自己インダクタンス算出部322、及び第2相互インダクタンス算出部332を含む。
FIG. 3 shows an example of a block configuration of the magnetic
鎖交磁束算出部300は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子の電流値に基づいて、当該電流値が示す電流によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出する。そして、インダクタンス算出部302は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、算出した鎖交磁束と鎖交磁束算出部300が算出した鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、インダクタンス素子のインダクタンスを算出する。具体的には、インダクタンス算出部302は、式(5)に基づいてインダクタンスを算出する。これにより、電磁界シミュレータ120は、電流値に対する非線形性をインダクタンスに含めることができるので、回路・制御シミュレータ110は回路に流れる電流を精度良く算出することができる。
Based on the current value of the inductance element in the predetermined time step calculated by the
誘導起電力算出部380は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における可動部による誘導起電力を算出する。具体的には、鎖交磁束算出部300は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子に流す電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置に基づいて、当該電流値が示す電流及び可動部によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出する。
The induced electromotive
そして、インダクタンス算出部302は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値から微小電流値だけ変化した場合の電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける可動部の位置に基づいて、微小電流値だけ変化した電流値が示す電流及び可動部によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、算出した鎖交磁束と鎖交磁束算出部300が算出した鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、インダクタンス素子のインダクタンスを算出する。そして、誘導起電力算出部380は、鎖交磁束算出部300が算出した所定の時間ステップにおける鎖交磁束から前の時間ステップにおける鎖交磁束を引いた磁束変化値、インダクタンス算出部302が所定の時間ステップにおいて算出したインダクタンス、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値から前の時間ステップにおける電流値を引いた電流変化値、及び所定の時間ステップが示す時刻と前の時間ステップが示す時刻との差に基づいて、可動部による誘導起電力を算出する。このように、電磁界シミュレータ120は、電流値に対する非線形性をインダクタンスに含めて計算するとともに、そのインダクタンスによる鎖交磁束の変化分を全鎖交磁束の変化分から引いた残りを、可動部による鎖交磁束の変化分として算出する。そして、電磁界シミュレータ120は、その可動部による鎖交磁束の変化分から可動部による誘導起電力を算出するので、回路・制御シミュレータ110において回路を精度良くシミュレートすることができる。
Then, the
なお、電流算出部200が、互いに磁気的に結合する複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値を時間ステップ毎に算出する場合について説明すると、鎖交磁束算出部300は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの電流値から、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する。そして、第1鎖交磁束算出部311は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流による、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する。そして、第1自己インダクタンス算出部321は、第1鎖交磁束算出部311が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部300が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第1インダクタンス素子の自己インダクタンスを算出する。そして、第1相互インダクタンス算出部331は、第1鎖交磁束算出部311が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部300が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第1インダクタンス素子との間の第2インダクタンス素子の相互インダクタンスを算出する。
The case where the
また、第2鎖交磁束算出部312は、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流による、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する。そして、第2自己インダクタンス算出部322は、第2鎖交磁束算出部312が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部300が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第2インダクタンス素子の自己インダクタンスを算出する。そして、第2相互インダクタンス算出部332は、第2鎖交磁束算出部312が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束と鎖交磁束算出部300が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第2インダクタンス素子との間の第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを算出する。具体的には、第1自己インダクタンス算出部321、第1相互インダクタンス算出部331、第2自己インダクタンス算出部322、及び第2相互インダクタンス算出部332は、式(5)に基づいて、インダクタンスを算出する。これにより、インダクタンス算出部302は、電流値に対する非線形性を含めたインダクタンスを算出することができる。また、インダクタンス算出部302は、複数のコイルが存在する機器におけるそれぞれのコイルのインダクタンスを適切に算出することができる。
In addition, the second flux
インダクタンス記憶部350は、第1自己インダクタンス算出部321が算出した前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1相互インダクタンス算出部331が算出した前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンス、並びに、第2自己インダクタンス算出部322が算出した前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第2相互インダクタンス算出部332が算出した前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを記憶する。そして、線形領域判断部340は、第1自己インダクタンス算出部321が算出した所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンスとインダクタンス記憶部350が記憶している前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンスとの差が予め定められた第1の値より小さく、かつ、第1相互インダクタンス算出部331が算出した所定の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンスとインダクタンス記憶部350が記憶している前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンスとの差が予め定められた第2の値より小さい場合に、第1インダクタンス素子の鎖交磁束が第1インダクタンス素子の電流値に対して線形領域にある旨を判断する。
The
そして、インダクタンス算出制御部360は、線形領域判断部340が線形領域にない旨を判断した場合に、第2自己インダクタンス算出部322及び第2相互インダクタンス算出部332に第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスをそれぞれ算出させ、線形領域判断部340が線形領域にある旨を判断した場合に、第2自己インダクタンス算出部322及び第2相互インダクタンス算出部332に第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスをそれぞれ算出させず、インダクタンス記憶部350が記憶している前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを出力する。このように、電磁界シミュレータ120は、1の電機子回路について線形領域のインダクタンスが算出された場合には、他の電機子回路のインダクタンスを算出することなく、前回算出したインダクタンスを電流算出部200に提供する。これにより、電磁界シミュレータ120は、シミュレーション時間を削減することができる。
Then, when the linear
磁界解析部260は、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を時刻変化量判断部240が判断した場合であることを条件として、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を位置変化量判断部250が判断した場合、又は、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を電流変化量判断部230が判断した場合に、電流算出部200が算出した所定の時間ステップにおける電流値及び位置算出部220が算出した所定の時間ステップにおける位置に基づいて、所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する。そして、磁界解析制御部260は、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を時刻変化量判断部240が判断した場合、或いは、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を位置変化量判断部250が判断し、かつ、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を電流変化量判断部230が判断した場合には、磁界解析部260にインダクタンス素子の所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、出力パラメータ記憶部270が記憶している前の時間ステップにおけるインダクタンスを、パラメータ出力部280から電流算出部200に出力させる。
The magnetic
なお、上記において、電磁界シミュレータ120が互いに磁気的に結合された2つのインダクタンス素子のインダクタンスを算出する動作について説明したが、電磁界シミュレータ120は、同様の方法によって2つ以上のインダクタンス素子のインダクタンスを算出可能であることは言うまでもない。なお、この発明におけるインダクタンス素子とは、電磁誘導が生じる構成要素を意味する。したがって、コイルとは、この発明におけるインダクタンス素子の一例であって、電磁誘導が生じる回路自体がこの発明におけるインダクタンス素子になり得る。
In the above description, the operation in which the
図4は、シミュレータ100がn相永久磁石同期モータの動作をシミュレートする場合において、磁界解析部290による回路パラメータ(インダクタンス[L]及び誘導起電力[Vi])及びトルクTを算出する場合の動作フローの一例を示す。以下の説明では、時間ステップNにおいて上記の回路パラメータ及びトルクを算出する場合の動作フローの一例である。なお、磁界解析部290は、時間ステップNより前の時間ステップである時間ステップMにおいて、上記の回路パラメータを算出しているものとする。なお、時間ステップN及びMが示す時刻は、それぞれtN及びtMであるとする。
FIG. 4 shows a case where the circuit parameters (inductance [L] and induced electromotive force [V i ]) and torque T are calculated by the magnetic
磁界解析部290は、時間ステップNにおいて、回路・制御シミュレータ110から、時刻tN、各電機子回路への電流値Im(tN)(ただし、m=1〜n)並びに回転子の角度θ(tN)を取得する。そして、時刻変化量判断部240は、磁界解析部290が回路パラメータを前回計算した時間ステップMが示す時刻tMと時刻tNとの差Δt=tN−tMを算出する(S402)。そして、時刻変化量判断部240は、Δtが予め定められた時間変化量Δt0以下であるか否かを判断する(S404)。
At time step N, the magnetic
S404において、ΔtがΔt0より大きい旨を時刻変化量判断部240が判断した場合、鎖交磁束算出部300は、各電機子回路に鎖交する鎖交磁束[Ψ]を算出する(S406)。このとき、鎖交磁束算出部300は、各電機子回路の電流値Im(tN)及び回転子の角度θ(tN)に基づいてモータ内の磁束密度分布を算出して、算出した磁束密度分布に基づいて各電機子回路に鎖交する鎖交磁束を算出することができる。
When the time change
そして、電流変化量判断部230は、時間ステップMにおける電流値との差ΔIm=|Im(tM)−Im(tN)|を各相毎に算出して、その最大値ΔImaxを電流変化量ΔIとして算出する。そして、電流変化量判断部230は、ΔIが予め定められた電流変化量ΔI0以下であるか否かを判断する(S408)。なお、電流変化量判断部230は、各相におけるΔImがいずれもΔI0以下であるか否かを判断してもよい。ΔI0は、各相毎に決定されてもよい。例えば、Im(tN)に所定の定数を乗じた値を、各相のΔI0として決定してよい。例えば、ΔI0=Im(tN)×0.3としてよい。また、電流変化量判断部230は、各相の中で最大の大きさの電流値を持つ相の電流変化量がΔI0以下であるか否かを判断してもよい。また、電流変化量判断部230は、各相についての電流値の合計量の、時間ステップMにおける電流値の合計量との差、すなわち、|Σ(Im(tM)−Im(tN))|(ただし、m=1〜n)が、ΔI0以下であるか否かを判断してもよい。
Then, the current change
また、S408において、位置変化量判断部250は、時間ステップMにおける回転子の位置θ(tM)とθ(tN)の差を、回転子の位置変化量Δθとして算出する。そして、位置変化量判断部250は、Δθが予め定められた位置変化量Δθ0以下であるか否かを判断する。そして、S408において、磁界解析制御部260は、ΔIがΔI0以下であり、かつ、ΔθがΔθ0以下であるか否かを判断する。なお、Δθ0は、回転子の極数に応じて予め定められてよい。
In step S <b> 408, the position
S408において、ΔIがΔI0より大きいか、ΔθがΔθ0より大きい場合、磁界解析制御部260は、磁界解析部290にインダクタンスを算出させる。具体的には、第1鎖交磁束算出部311は、I1=I1(tN)の電流が流れている第1の電機子回路の電流値を微小電流変化量ΔI1だけ増加させた場合における、各電機子回路の鎖交磁束[Ψ']を算出する(S410)。なお、第1鎖交磁束算出部311は、第1の電機子回路の電流値がI1+ΔI1、その他の電機子回路の電流値がIm=Im(tN)(m=2〜n)、回転子の角度がθ(tN)である場合の鎖交磁束[Ψ']を算出する。例えば、第1鎖交磁束算出部311は、ΔI1の大きさを、I1の大きさの数%の大きさとする。例えば、第1鎖交磁束算出部311は、ΔI1の大きさをI1の5%の大きさとする(ΔI1=I1×0.05)。また、第1鎖交磁束算出部311は、I1+ΔI1の大きさが予め定められた基準電流値(例えば、定格電流値Irの大きさの5%)より小さい場合には、I1+ΔI1が当該基準電流値(例えば、Ir×0.05)となるΔI1を決定してよい。このように、微小電流変化量とは、モータに供給される電流の絶対値についての微小な電流の変化量を必ずしも意味しておらず、システムにおいて発生する標準的な磁界強度の大きさに対して微小な変化を与えるような微小な電流の変化量を意味する。上記のような基準電流値を設けることによって、ΔI1が数値計算の計算精度の悪化を招くほど微小な値になってしまうことを未然に防ぐことができる。なお、基準電流値は上記のように定格電流に対して定義されるだけでなく、システムに応じてその他の方法で適切に設定されてよい。そして、第1自己インダクタンス算出部321が自己インダクタンスL11を算出し、第1相互インダクタンス算出部331が他の相の相互インダクタンスLm1(m=2〜n)を算出する(S412)。
In S <b> 408, when ΔI is greater than ΔI 0 or Δθ is greater than Δθ 0 , the magnetic field
なお、S412におけるインダクタンスの算出は、S406において算出された鎖交磁束と、S410で算出された鎖交磁束と、電流値の変化量ΔI1に基づいて、以下のように行うことができる。まず、S406において算出された鎖交磁束[Ψ]は、式(8)で表される。 Incidentally, the inductance calculation of in S412 includes a flux linkage calculated in S406, the flux linkage calculated in S410, based on the amount of change [Delta] I 1 of the current value can be performed as follows. First, the flux linkage [Ψ] calculated in S406 is expressed by Expression (8).
また、S410において算出された鎖交磁束[Ψ']は、式(9)で表される。 Further, the flux linkage [Ψ ′] calculated in S410 is expressed by Expression (9).
式(9)及び式(8)から導かれる式(10)によって、第1自己インダクタンス算出部321は自己インダクタンスL11を算出することができ、第1相互インダクタンス算出部331は相互インダクタンスL21・・・Ln1を算出することができる。
The first self-
そして、線形領域判断部340は、L11、L21・・・Ln1が線形領域にあるか否かを判断する(S414)。なお、線形領域判断部340が線形領域にあるか否かを判断する方法については別途説明する。S414において、L11、L21・・・Ln1が線形領域にない旨が判断されると、S410及びS412においてインダクタンスL11、L21・・・Ln1を算出した方法と同様の方法によって、各電機子回路のインダクタンスを算出することができる。例えば、第mの電機子回路の電流値をΔImだけ変化させた場合の鎖交磁束Ψ1 '〜Ψn'を算出することによって、式(11)によりインダクタンスL1m、L2m、・・・、Lnmを算出することができる。
Then, the linear
そして、インダクタンス記憶部350は、インダクタンス算出部302が算出したインダクタンス[L]を記憶する(S440)。そして、誘導起電力算出部380は、回転子による各電機子回路に発生する誘導起電力を算出する(S450)。具体的には、誘導起電力算出部380は、回転子による各電機子回路の鎖交磁束の変化量Δ[Ψmag]を、式(3)及び(5)に基づく以下の式(12)から算出する。
The
そして、誘導起電力算出部380は、前の時間ステップとの間のΔtによって、誘導起電力[Vi]=Δ[Ψmag]/Δtを算出する。なお、前述のように、インダクタンス算出部302は、非線形性による影響をインダクタンスに含ませて計算している。そして、誘導起電力算出部380は、式(12)で表されるように、全鎖交磁束からインダクタンス[L]及び[I]によって表現される磁束を差し引いた値を回転子による鎖交磁束としてみなし、それに基づいて誘導起電力[Vi]を算出する。このため、回路・制御シミュレータ110は、インダクタンスの非線形性が組み入れられた回路シミュレーションを適切に行うことができる。
Then, the induced electromotive
また、電磁力算出部390は、S406において算出した磁束密度分布に基づいてトルクTを算出する(S452)。そして、出力パラメータ記憶部270は、誘導起電力算出部380が算出した誘導起電力[Vi]、電磁力算出部390が算出したトルクT、及びインダクタンス算出部302が算出したインダクタンス[L]を記憶する(S454)。そして、パラメータ出力部280は、出力パラメータ記憶部270が記憶しているインダクタンス[L]、誘導起電力[Vi]、及びトルクTを、回路・制御シミュレータ110に出力する(S456)。
Further, the electromagnetic
なお、S404において、ΔtがΔt0以下である場合、磁界解析制御部260はS456に処理を移行させて、S456において出力パラメータ記憶部270が記憶している、時間ステップMにおけるインダクタンス[L]、誘導起電力[Vi]、及びトルクTを、回路・制御シミュレータ110に出力する。これにより、電磁界シミュレータ120は、磁束の計算等の磁界解析をする必要がないので、シミュレーションに要する計算量を削減することができる。
If Δt is equal to or smaller than Δt 0 in S404, the magnetic field
また、S408において、ΔIがΔI0以下であり、かつ、ΔθがΔθ0以下であることを磁界解析制御部260が判断した場合、S450に処理を移行させ、誘導起電力算出部380はS450において、誘導起電力[Vi]を算出する。このとき、パラメータ出力部280が記憶している時間ステップMにおけるインダクタンス[L]及び鎖交磁束[Ψ]、並びにS406において算出した時間ステップNにおける鎖交磁束[Ψ]に基づいて、誘導起電力[Vi]を算出する。このように、電磁界シミュレータ120は、インダクタンスの計算を適切にスキップすることによりシミュレーションに要する計算量を削減することができる。
If the magnetic field
なお、S414において、L11、L21・・・Ln1が線形領域にある旨が判断されると、S450に移行して、誘導起電力算出部380が誘導起電力[Vi]を算出する。このとき、誘導起電力算出部380は、S440において記憶された、時間ステップMにおけるインダクタンスを用いて誘導起電力[Vi]を算出する。これにより、電磁界シミュレータ120は、各電機子回路の1つのインダクタンスを計算するだけで、残りのインダクタンスの計算をスキップすることができるので、シミュレーションに要する計算量を削減することができる。
In S414, when it is determined that L 11 , L 21 ... L n1 are in the linear region, the process proceeds to S450, and the induced electromotive
なお、線形領域判断部340は、S414において、L11、L21・・・Ln1と、インダクタンス記憶部350が格納している前の時間ステップMにおけるL11、L21・・・Ln1との差をそれぞれ算出して、当該差がそれぞれ予め定められた値以下である場合に、線形領域にある旨を判断してよい。時間ステップMからのインダクタンスの変化が小さい場合には、その線形領域から外れていないことが予想されるので、このような場合には、インダクタンスを計算せずとも、時間ステップMにおけるインダクタンスを使用することによって、回路・制御シミュレータ110は十分な精度で回路をシミュレートすることができる。
Incidentally, the linear
なお、線形領域判断部340は、S412において算出したインダクタンスを前の時間ステップにおけるインダクタンスと比較する場合には、時間ステップMにおけるインダクタンスとの比較ではなく、それよりさらに前の時間ステップにおける1以上のインダクタンスと比較してもよい。具体的には、インダクタンス記憶部350は、S440において、複数の時間ステップにおけるインダクタンスLm1(m=1〜n)のそれぞれを、時間ステップにおける電流値Im(m=1〜n)に対応づけて記憶しておく。つまり、インダクタンス記憶部350はIm空間におけるLm1の値を記憶する。そして、線形領域判断部340は、Lm1が略一定となるIm領域を特定して、Im(tN)が当該Im領域に含まれるか否かを判断し、当該領域に含まれることを条件として、Lm1が線形領域にある旨を判断してよい。なお、インダクタンス記憶部350は、θにさらに対応づけてインダクタンスLm1(m=1〜n)を格納してよく、線形領域判断部340は、Lm1が略一定となるIm及びθの領域を特定して、Im(tN)及びθ(tN)が当該領域に含まれる場合に、Lm1が線形領域にある旨を判断してよい。なお、線形領域判断部340は、Lm1に代えて、S406において算出した[Ψ]の、Im(又はIm及びθ)に対する線形性を判断することもできる。なお、線形領域判断部340が上記の線形性を判断する場合に、いずれの回路のインダクタンスに基づいて判断するかを、S406において算出した[Ψ]に基づいて決定してよい。つまり、インダクタンス算出部302は、S406において算出された[Ψ]のうち最も大きい鎖交磁束をもつ回路を特定し、特定した回路について、S412のインダクタンスの計算を行ってよい。そして、線形領域判断部340は、当該特定された回路のインダクタンスに基づいて、上記の線形性を判断してよい。
In addition, when comparing the inductance calculated in S412 with the inductance in the previous time step, the linear
なお、S440及びS454における、出力パラメータ記憶部270及びインダクタンス記憶部350の記憶機能は、シミュレータ100のメモリが有してよい。なお、「記憶する」とは、シミュレータ100のメモリがインダクタンス等の値を格納することと同義であってよい。
Note that the storage function of the output
なお、電機子回路は、この発明におけるインダクタンス素子を含む回路の一例である。また、回転子の角度θは、この発明における可動部の位置の一例であり、他の例では、可動部の位置を3次元座標(x、y、z)によって表現してよい。なお、可動部の位置とは、シミュレーション対象である回路に対する可動部の相対的な位置であってよい。また、変圧器等の、可動部を実質的に持たない装置をシミュレータ100がシミュレートする場合には、回路・制御シミュレータ110は可動部の位置を算出する必要がないということは言うまでもない。なお、上記の説明においては、説明が複雑にならないよう、電磁界シミュレータ120が回路パラメータの1つである抵抗[R]を算出する動作フローについては省略した。しかしながら、電磁界シミュレータ120は、可動部の位置によって回路の抵抗[R]が変化する装置、或いは電流又は磁界の変化の周波数に応じて(例えば表皮効果等によって)回路の抵抗[R]が変化する装置をシミュレートする場合には、その位置、或いは電流又は磁界の変化の周波数に応じた抵抗[R]を算出してよいし、さらに熱連成計算に基づいて回路の温度を算出して、算出した温度に応じた抵抗[R]を算出してもよい。そして、電磁界シミュレータ120は、算出した抵抗[R]を、回路・制御シミュレータ110に出力してよい。
The armature circuit is an example of a circuit including the inductance element in the present invention. Further, the rotor angle θ is an example of the position of the movable part in the present invention, and in another example, the position of the movable part may be expressed by three-dimensional coordinates (x, y, z). The position of the movable part may be a relative position of the movable part with respect to a circuit to be simulated. Needless to say, when the
以上説明したように、シミュレータ100によると、電磁駆動システム150を精度良くシミュレートしつつ、シミュレーション時間を削減することができるシミュレーション環境を提供することができる。
As described above, the
図5は、シミュレータ100のハードウェア構成の一例を示す。シミュレータ100は、ホスト・コントローラ1582により相互に接続されるCPU1505、RAM1520、グラフィック・コントローラ1575、及び表示装置1580を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ1584によりホスト・コントローラ1582に接続される通信インターフェイス1530、ハードディスクドライブ1540、及びCD−ROMドライブ1560を有する入出力部と、入出力コントローラ1584に接続されるROM1510、フレキシブルディスク・ドライブ1550、及び入出力チップ1570を有するレガシー入出力部とを備える。
FIG. 5 shows an example of the hardware configuration of the
ホスト・コントローラ1582は、RAM1520と、高い転送レートでRAM1520をアクセスするCPU1505、及びグラフィック・コントローラ1575とを接続する。CPU1505は、ROM1510、及びRAM1520に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ1575は、CPU1505等がRAM1520内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置1580上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ1575は、CPU1505等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
The
入出力コントローラ1584は、ホスト・コントローラ1582と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ1540、通信インターフェイス1530、CD−ROMドライブ1560を接続する。ハードディスクドライブ1540は、CPU1505が使用するプログラム、及びデータを格納する。通信インターフェイス1530は、ネットワーク通信装置1598に接続してプログラムまたはデータを送受信する。CD−ROMドライブ1560は、CD−ROM1595からプログラムまたはデータを読み取り、RAM1520を介してハードディスクドライブ1540、及び通信インターフェイス1530に提供する。
The input /
また、入出力コントローラ1584には、ROM1510と、フレキシブルディスク・ドライブ1550、及び入出力チップ1570の比較的低速な入出力装置とが接続される。ROM1510は、シミュレータ100が起動時に実行するブート・プログラムや、シミュレータ100のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ1550は、フレキシブルディスク1590からプログラムまたはデータを読み取り、RAM1520を介してハードディスクドライブ1540、及び通信インターフェイス1530に提供する。入出力チップ1570は、フレキシブルディスク・ドライブ1550や、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。
The input /
CPU1505が実行するプログラムは、フレキシブルディスク1590、CD−ROM1595、またはICカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ1540にインストールされ、RAM1520に読み出されてCPU1505により実行される。
A program executed by the
CPU1505により実行されるプログラムは、シミュレータ100を、図1から図4に関連して説明した回路・制御シミュレータ110及び電磁界シミュレータ120として機能させる。すなわち、当該プログラムは、回路・制御シミュレータ110を、図1から図4に関連して説明した電流算出部200、時間ステップ決定部210、及び位置算出部220として機能させる。また、当該プログラムは、電磁界シミュレータ120を、図1から図4に関連して説明した電流変化量判断部230、時刻変化量判断部240、位置変化量判断部250、磁界解析制御部260、出力パラメータ記憶部270、パラメータ出力部280、及び磁界解析部290として機能させる。また、当該プログラムは、磁界解析部290を、図1から図4に関連して説明した鎖交磁束算出部300、インダクタンス算出部302、線形領域判断部340、インダクタンス記憶部350、インダクタンス算出制御部360、誘導起電力算出部380、電磁力算出部390として機能させ、インダクタンス算出部302を、図1から図4に関連して説明した第1鎖交磁束算出部311、第1自己インダクタンス算出部321、第1相互インダクタンス算出部331、第2鎖交磁束算出部312、第2自己インダクタンス算出部322、及び第2相互インダクタンス算出部332として機能させる。
The program executed by the
以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク1590、CD−ROM1595の他に、DVDやPD等の光学記録媒体、MD等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ICカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはRAM等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをシミュレータ100に提供してもよい。また、当該プログラムは、ライブラリの形でシミュレータ100に提供してもよいし、他のプログラムと静的又は動的にリンク可能な形でシミュレータ100に提供してもよい。なお、電流変化量判断部230、時刻変化量判断部240、位置変化量判断部250、磁界解析制御部260、出力パラメータ記憶部270、及びパラメータ出力部280として電磁界シミュレータ120を機能させるプログラムは、電磁界シミュレータ120を磁界解析部290として機能させるプログラムとは別のプログラムとして、シミュレータ100に提供されてよもよい。
The program shown above may be stored in an external storage medium. As the storage medium, in addition to the
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
100 シミュレータ
110 回路・制御シミュレータ
120 電磁界シミュレータ
150 電磁駆動システム
160 ドライバ
170 インバータ
180 モータ
190 等価回路
200 電流算出部
210 時間ステップ決定部
220 位置算出部
230 電流変化量判断部
240 時刻変化量判断部
250 位置変化量判断部
260 磁界解析制御部
270 出力パラメータ記憶部
280 パラメータ出力部
290 磁界解析部
300 鎖交磁束算出部
302 インダクタンス算出部
311 第1鎖交磁束算出部
321 第1自己インダクタンス算出部
331 第1相互インダクタンス算出部
312 第2鎖交磁束算出部
322 第2自己インダクタンス算出部
332 第2相互インダクタンス算出部
340 線形領域判断部
350 インダクタンス記憶部
360 インダクタンス算出制御部
380 誘導起電力算出部
390 電磁力算出部
100
Claims (20)
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部と、
前記電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、前記所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部と、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部と、
前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部と、
前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部と、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる磁界解析制御部と
を備えるシミュレータ。 A simulator for simulating a circuit including an inductance element,
A current calculation unit for calculating a current value flowing through the inductance element for each time step;
Whether or not a current change amount indicating a difference between a current value at a predetermined time step calculated by the current calculation unit and a current value at a time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount A current change amount determination unit for determining whether or not
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, the predetermined amount of time is calculated based on the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A magnetic field analyzer for calculating the inductance of the inductance element in the time step;
An output parameter storage unit for storing inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit;
A parameter output unit that outputs the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step; and
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A simulator comprising: a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit from the parameter output unit to the current calculation unit.
をさらに備え、
前記磁界解析部は、前記時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断し、かつ、前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出し、
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶しているインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力し、
前記磁界解析制御部は、前記時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる
請求項1に記載のシミュレータ。 A time change amount determination unit for determining whether or not a time change amount indicating a difference between the time indicating the predetermined time step and the time indicating the previous time step is larger than a predetermined time change amount; Prepared,
The magnetic field analysis unit determines that the time change amount determination unit determines that the time change amount is larger than a predetermined time change amount, and the current change amount determination unit determines the current change amount. When it is determined that the current change amount is larger, the inductance of the inductance element in the predetermined time step is calculated based on the current value in the predetermined time step,
The output parameter storage unit stores the inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
The parameter output unit outputs the inductance stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step,
When the time variation determination unit determines that the time variation is equal to or less than a predetermined time variation, the magnetic field analysis control unit causes the magnetic field analysis unit to perform the predetermined time step of the inductance element. 2. The simulator according to claim 1, wherein the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit is output from the parameter output unit to the current calculation unit without calculating the inductance in step 1.
前記電流変化量判断部は、複数のインダクタンス素子のそれぞれにおける電流変化量のうちの最大値が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断し、
前記磁界解析部は、前記電流変化量判断部が、電流変化量の最大値が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれの電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出し、
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを記憶し、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力し、
前記磁界解析制御部は、前記電流変化量判断部が、電流変化量の最大値が電流変化量以下である旨を判断した場合には、前記磁界解析部に前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる
請求項1に記載のシミュレータ。 The current calculation unit calculates a current value flowing through each of the plurality of inductance elements magnetically coupled to each other for each time step,
The current change amount determination unit determines whether a maximum value of current change amounts in each of the plurality of inductance elements is larger than a predetermined current change amount,
The magnetic field analysis unit, when the current change amount determination unit determines that the maximum value of the current change amount is larger than a predetermined current change amount, each of the plurality of inductance elements in the predetermined time step. On the basis of the current value of each of the plurality of inductance elements in the predetermined time step,
The output parameter storage unit stores inductances of the plurality of inductance elements in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
The parameter output unit outputs each inductance of the plurality of inductance elements stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step,
When the current change amount determination unit determines that the maximum value of the current change amount is equal to or less than the current change amount, the magnetic field analysis control unit causes the magnetic field analysis unit to send the plurality of the current change amount determination units in the predetermined time step. The inductance of each of the plurality of inductance elements in the previous time step stored in the output parameter storage unit is output from the parameter output unit to the current calculation unit without calculating the inductance of each inductance element. The simulator according to claim 1.
前記電流変化量判断部は、前記所定の時間ステップにおいて前記複数のインダクタンス素子のそれぞれに流す電流値の合計値と、前記前の時間ステップにおける電流値の合計値との差を示す合計電流変化量が、予め定められた合計電流変化量より大きいか否かを判断し、
前記磁界解析部は、前記電流変化量判断部が、合計電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれの電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出し、
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを記憶し、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力し、
前記磁界解析制御部は、前記電流変化量判断部が、合計電流変化量が予め定められた合計電流変化量以下である旨を判断した場合には、前記磁界解析部に前記所定の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおける前記複数のインダクタンス素子のそれぞれのインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる
請求項1に記載のシミュレータ。 The current calculation unit calculates a current value flowing through each of the plurality of inductance elements magnetically coupled to each other for each time step,
The current change amount determination unit is a total current change amount indicating a difference between a total value of current values passed through each of the plurality of inductance elements in the predetermined time step and a total value of current values in the previous time step. Is greater than a predetermined total current change amount,
The magnetic field analysis unit, when the current change amount determination unit determines that the total current change amount is larger than a predetermined current change amount, each current of the plurality of inductance elements in the predetermined time step. Based on the value, each inductance of the plurality of inductance elements in the predetermined time step is calculated,
The output parameter storage unit stores inductances of the plurality of inductance elements in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
The parameter output unit outputs the inductances of the plurality of inductance elements in the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step,
When the current change amount determination unit determines that the total current change amount is equal to or less than a predetermined total current change amount, the magnetic field analysis control unit causes the magnetic field analysis unit to perform the predetermined time step. Without calculating the inductance of each of the plurality of inductance elements, the inductance of each of the plurality of inductance elements in the previous time step stored in the output parameter storage unit is calculated from the parameter output unit to the current calculation unit. The simulator according to claim 1, wherein the simulator is output.
前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける前記可動部の位置と、前記前の時間ステップにおける前記可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部と
をさらに備え、
前記磁界解析部は、前記位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合、又は、前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出し、
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶しているインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力し、
前記磁界解析制御部は、前記位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断し、かつ、前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合には、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる
請求項1に記載のシミュレータ。 A position calculating unit that is magnetically coupled to the inductance element and calculates the position of the movable part driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step;
A position change amount indicating a difference between the position of the movable part at the predetermined time step calculated by the position calculation unit and the position of the movable part at the previous time step is larger than a predetermined position change amount. A position change amount determination unit for determining whether or not
The magnetic field analysis unit determines that the position change amount determination unit determines that the position change amount is greater than a predetermined position change amount, or the current change amount determination unit determines a current change amount in advance. When it is determined that the current change amount is larger than the current change amount, based on the current value calculated by the current calculation unit in the predetermined time step and the position calculated by the position calculation unit in the predetermined time step. Calculate the inductance of the inductance element at the time step,
The output parameter storage unit stores the inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
The parameter output unit outputs the inductance stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step,
The magnetic field analysis control unit determines that the position change amount determination unit determines that the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount, and the current change amount determination unit determines a current change amount in advance. If it is determined that the current change amount is less than or equal to the current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and the output parameter storage unit stores the previous time. The simulator according to claim 1, wherein the inductance in the step is output from the parameter output unit to the current calculation unit.
をさらに備え、
前記磁界解析部は、前記時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における前記可動部による誘導起電力を算出し、
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおける前記可動部による誘導起電力を記憶し、
前記磁界解析制御部は、前記時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおける前記可動部による誘導起電力を算出させず、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記可動部による誘導起電力を、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力する
請求項2に記載のシミュレータ。 A position calculation unit that calculates the position of the movable unit magnetically coupled to the inductance element and driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step;
The magnetic field analysis unit, when the time change amount determination unit determines that the time change amount is larger than a predetermined time change amount, the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit and Based on the position in the predetermined time step calculated by the position calculation unit, to calculate the induced electromotive force by the movable part in the inductance element in the predetermined time step,
The output parameter storage unit stores an induced electromotive force generated by the movable unit in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
When the time variation determination unit determines that the time variation is equal to or less than a predetermined time variation, the magnetic field analysis control unit causes the magnetic field analysis unit to perform the predetermined time step of the inductance element. Without calculating the induced electromotive force due to the movable part in
The simulator according to claim 2, wherein the parameter output unit outputs the induced electromotive force generated by the movable unit stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step.
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおける前記可動部の電磁力を記憶し、
前記磁界解析制御部は、前記時刻変化量判断部が、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を判断した場合には、前記磁界解析部に前記所定の時間ステップにおける前記可動部の電磁力を算出させず、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記可動部の電磁力を、前記位置算出部に時間ステップ毎に出力する
請求項6に記載のシミュレータ。 The magnetic field analysis unit is configured to calculate the current value and the position calculation unit in the predetermined time step calculated by the current calculation unit when the time change amount determination unit is larger than a predetermined time change amount. Calculating the electromagnetic force of the movable part at the predetermined time step based on the calculated position at the predetermined time step;
The output parameter storage unit stores the electromagnetic force of the movable unit in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
When the time variation determination unit determines that the time variation is equal to or less than a predetermined time variation, the magnetic field analysis control unit causes the magnetic field analysis unit to move the movable portion at the predetermined time step. Without calculating the electromagnetic force of the
The simulator according to claim 6, wherein the parameter output unit outputs the electromagnetic force of the movable unit stored in the output parameter storage unit to the position calculation unit for each time step.
前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子の電流値に基づいて、当該電流値が示す電流によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出する鎖交磁束算出部と、
前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、算出した鎖交磁束と前記鎖交磁束算出部が算出した鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、インダクタンス素子のインダクタンスを算出するインダクタンス算出部と
を有する
請求項1に記載のシミュレータ。 The magnetic field analysis unit
Based on the current value of the inductance element at the predetermined time step calculated by the current calculation unit, the flux linkage calculation unit that calculates the flux linkage of the inductance element by the current indicated by the current value;
The interlinkage magnetic flux of the inductance element is calculated by the current indicated by the current value changed by a minute current value from the current value calculated by the current calculation unit at the predetermined time step, and the calculated interlinkage magnetic flux and the interlinkage magnetic flux calculation unit The simulator according to claim 1, further comprising: an inductance calculating unit that calculates an inductance of the inductance element based on a value obtained by dividing a difference from the flux linkage calculated by the value by a minute current value.
前記鎖交磁束算出部は、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの電流値から、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出し、
前記インダクタンス算出部は、
前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流による、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する第1鎖交磁束算出部と、
前記第1鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束と前記鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第1インダクタンス素子の自己インダクタンスを算出する第1自己インダクタンス算出部と、
前記第1鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束と前記鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第1インダクタンス素子との間の第2インダクタンス素子の相互インダクタンスを算出する第1相互インダクタンス算出部と、
前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の電流値から微小電流値だけ変化した電流値が示す電流による、第1インダクタンス素子及び第2インダクタンス素子のそれぞれの鎖交磁束を算出する第2鎖交磁束算出部と、
前記第2鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束と前記鎖交磁束算出部が算出した第2インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第2インダクタンス素子の自己インダクタンスを算出する第2自己インダクタンス算出部と、
前記第2鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束と前記鎖交磁束算出部が算出した第1インダクタンス素子の鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、第2インダクタンス素子との間の第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを算出する第2相互インダクタンス算出部と
を含む
請求項8に記載のシミュレータ。 The current calculation unit calculates a current value flowing through each of the plurality of inductance elements magnetically coupled to each other for each time step,
The interlinkage magnetic flux calculation unit calculates the chain of each of the first inductance element and the second inductance element from the current value of each of the first inductance element and the second inductance element in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. Calculate the magnetic flux,
The inductance calculator is
The interlinkage magnetic flux of each of the first inductance element and the second inductance element due to the current indicated by the current value changed by a minute current value from the current value of the first inductance element in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A first interlinkage magnetic flux calculating unit for calculating;
Based on the value obtained by dividing the difference between the flux linkage of the first inductance element calculated by the first flux linkage calculator and the flux linkage of the first inductance element calculated by the flux linkage calculator by a minute current value. A first self-inductance calculating unit for calculating a self-inductance of the first inductance element;
Based on a value obtained by dividing the difference between the flux linkage of the second inductance element calculated by the first flux linkage calculator and the flux linkage of the second inductance element calculated by the flux linkage calculator by a minute current value. A first mutual inductance calculation unit for calculating a mutual inductance of the second inductance element between the first inductance element and the first inductance element;
The interlinkage magnetic flux of each of the first inductance element and the second inductance element due to the current indicated by the current value changed by a minute current value from the current value of the second inductance element in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A second flux linkage calculating unit for calculating;
Based on a value obtained by dividing the difference between the flux linkage of the second inductance element calculated by the second flux linkage calculator and the flux linkage of the second inductance element calculated by the flux linkage calculator by a minute current value. A second self-inductance calculating unit for calculating a self-inductance of the second inductance element;
Based on a value obtained by dividing the difference between the flux linkage of the first inductance element calculated by the second flux linkage calculator and the flux linkage of the first inductance element calculated by the flux linkage calculator by a minute current value. The simulator according to claim 8, further comprising: a second mutual inductance calculation unit that calculates a mutual inductance of the first inductance element between the second inductance element and the second inductance element.
前記第1自己インダクタンス算出部が算出した前記前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1相互インダクタンス算出部が算出した前記前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンス、並びに、前記第2自己インダクタンス算出部が算出した前記前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第2相互インダクタンス算出部が算出した前記前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを記憶するインダクタンス記憶部と、
前記第1自己インダクタンス算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンスと前記インダクタンス記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおける第1インダクタンス素子の自己インダクタンスとの差が予め定められた第1の値より小さく、かつ、前記第1相互インダクタンス算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンスと前記インダクタンス記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の相互インダクタンスとの差が予め定められた第2の値より小さい場合に、第1インダクタンス素子の鎖交磁束が第1インダクタンス素子の電流値に対して線形領域にある旨を判断する線形領域判断部と、
前記線形領域判断部が線形領域にない旨を判断した場合に、前記第2自己インダクタンス算出部及び前記第2相互インダクタンス算出部に第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスをそれぞれ算出させ、前記線形領域判断部が線形領域にある旨を判断した場合に、前記第2自己インダクタンス算出部及び前記第2相互インダクタンス算出部に第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスをそれぞれ算出させず、前記インダクタンス記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおける第2インダクタンス素子の自己インダクタンス及び第1インダクタンス素子の相互インダクタンスを出力するインダクタンス算出制御部と
をさらに有する
請求項9に記載のシミュレータ。 The inductance calculator is
The self-inductance of the first inductance element in the previous time step calculated by the first self-inductance calculator, the mutual inductance of the second inductance element in the previous time step calculated by the first mutual inductance calculator, and the Inductance storage for storing the self-inductance of the second inductance element in the previous time step calculated by the second self-inductance calculation unit and the mutual inductance of the first inductance element in the previous time step calculated by the second mutual inductance calculation unit. And
The difference between the self-inductance of the first inductance element at the predetermined time step calculated by the first self-inductance calculation unit and the self-inductance of the first inductance element at the previous time step stored in the inductance storage unit is The previous time which is smaller than a predetermined first value and stored in the inductance storage unit and the mutual inductance of the second inductance element in the predetermined time step calculated by the first mutual inductance calculation unit. When the difference from the mutual inductance of the second inductance element in the step is smaller than a predetermined second value, the flux linkage of the first inductance element is in a linear region with respect to the current value of the first inductance element. A linear region determination unit for determining
When the linear region determination unit determines that the linear region is not in the linear region, the second inductance element self-inductance and the mutual inductance of the first inductance element are set in the second self-inductance calculation unit and the second mutual inductance calculation unit, respectively. And when the linear region determining unit determines that the linear region determining unit is in the linear region, the second self-inductance calculating unit and the second mutual inductance calculating unit cause the self-inductance of the second inductance element and the first inductance element to interact with each other. An inductance calculation control unit that outputs the self-inductance of the second inductance element and the mutual inductance of the first inductance element in the previous time step stored in the inductance storage unit without calculating the inductances respectively; Simulator according to claim 9 that.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部と、
前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける前記可動部の位置と、前記前の時間ステップにおける前記可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部と
をさらに備え、
前記磁界解析部は、時刻変化量が予め定められた時刻変化量より大きい旨を前記時刻変化量判断部が判断したことを条件として、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を前記位置変化量判断部が判断した場合、又は、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を前記電流変化量判断部が判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出し、
前記出力パラメータ記憶部は、前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶し、
前記パラメータ出力部は、前記出力パラメータ記憶部が記憶しているインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力し、
前記磁界解析制御部は、時刻変化量が予め定められた時刻変化量以下である旨を前記時刻変化量判断部が判断した場合、或いは、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を前記位置変化量判断部が判断し、かつ、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を前記電流変化量判断部が判断した場合には、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる
請求項10に記載のシミュレータ。 A time change amount determination unit for determining whether or not a time change amount indicating a difference between a time indicating the predetermined time step and a time indicating the previous time step is larger than a predetermined time change amount;
A position calculating unit that is magnetically coupled to the inductance element and calculates the position of the movable part driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step;
A position change amount indicating a difference between the position of the movable part at the predetermined time step calculated by the position calculation unit and the position of the movable part at the previous time step is larger than a predetermined position change amount. A position change amount determination unit for determining whether or not
The magnetic field analysis unit indicates that the position change amount is larger than the predetermined position change amount on the condition that the time change amount determination unit determines that the time change amount is larger than the predetermined time change amount. When the position change amount determination unit determines, or when the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, the predetermined value calculated by the current calculation unit Based on the current value in the time step and the position in the predetermined time step calculated by the position calculation unit, the inductance of the inductance element in the predetermined time step is calculated,
The output parameter storage unit stores the inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit,
The parameter output unit outputs the inductance stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step,
The magnetic field analysis control unit determines that the time change amount determination unit determines that the time change amount is equal to or less than a predetermined time change amount, or the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount. If the position change amount determination unit determines that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit receives an inductance element. The inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit is output from the parameter output unit to the current calculation unit without calculating the inductance in the predetermined time step. Simulator.
をさらに備え、
前記磁界解析部は、
前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子における前記可動部による誘導起電力を算出する誘導起電力算出部
をさらに有し、
前記鎖交磁束算出部は、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける複数のインダクタンス素子に流す電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける可動部の位置に基づいて、当該電流値が示す電流及び可動部によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、
前記インダクタンス算出部は、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値から微小電流値だけ変化した場合の電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける可動部の位置に基づいて、微小電流値だけ変化した電流値が示す電流及び可動部によるインダクタンス素子の鎖交磁束を算出し、算出した鎖交磁束と前記鎖交磁束算出部が算出した鎖交磁束との差を微小電流値で除した値に基づいて、インダクタンス素子のインダクタンスを算出し、
前記誘導起電力算出部は、前記鎖交磁束算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける鎖交磁束から前記前の時間ステップにおける鎖交磁束を引いた磁束変化値、前記インダクタンス算出部が前記所定の時間ステップにおいて算出したインダクタンス、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値から前記前の時間ステップにおける電流値を引いた電流変化値、及び前記所定の時間ステップが示す時刻と前記前の時間ステップが示す時刻との差に基づいて、前記可動部による誘導起電力を算出する
請求項8に記載のシミュレータ。 A position calculation unit that calculates the position of the movable unit magnetically coupled to the inductance element and driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step;
The magnetic field analysis unit
Based on the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit and the position in the predetermined time step calculated by the position calculation unit, the induced electromotive force by the movable unit in the inductance element in the predetermined time step And an induced electromotive force calculation unit for calculating
The interlinkage magnetic flux calculation unit is based on a current value flowing through the plurality of inductance elements in the predetermined time step calculated by the current calculation unit and a position of the movable unit in the predetermined time step calculated by the position calculation unit. , The current indicated by the current value and the flux linkage of the inductance element by the movable part,
The inductance calculation unit includes a current value when a minute current value is changed from a current value at the predetermined time step calculated by the current calculation unit and a position of the movable unit at the predetermined time step calculated by the position calculation unit. Based on the current indicated by the current value changed by a minute current value and the flux linkage of the inductance element by the movable part, and the difference between the calculated flux linkage and the flux linkage calculated by the flux linkage calculator Calculate the inductance of the inductance element based on the value divided by the minute current value,
The induced electromotive force calculator is a magnetic flux change value obtained by subtracting the interlinkage magnetic flux in the previous time step from the interlinkage magnetic flux in the predetermined time step calculated by the interlinkage magnetic flux calculator, and the inductance calculator is the predetermined The inductance calculated in the time step, the current change value obtained by subtracting the current value in the previous time step from the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit, and the time indicated by the predetermined time step The simulator according to claim 8, wherein an induced electromotive force by the movable part is calculated based on a difference from a time indicated by a previous time step.
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出段階と、
前記電流算出段階において算出された所定の時間ステップにおける電流値と、前記所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断段階と、
前記電流変化量判断段階において、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨が判断された場合に、前記電流算出段階において算出された前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析段階と、
前記磁界解析段階において算出された前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶段階と、
前記出力パラメータ記憶段階において記憶されている前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出段階に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力段階と、
前記電流変化量判断段階において、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析段階にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶段階において記憶されている前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力段階において前記電流算出段階に出力させる磁界解析制御段階と
を備えるシミュレーション方法。 A simulation method for simulating a circuit including an inductance element,
A current calculation stage for calculating a current value flowing through the inductance element for each time step;
Whether the current change amount indicating the difference between the current value at the predetermined time step calculated in the current calculation step and the current value at the time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount A current change amount determination stage for determining whether or not,
In the current change amount determination step, when it is determined that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, based on the current value in the predetermined time step calculated in the current calculation step, A magnetic field analysis stage for calculating the inductance of the inductance element at a predetermined time step;
An output parameter storage step for storing inductance at the predetermined time step calculated in the magnetic field analysis step;
A parameter output stage for outputting the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage stage to the current calculation stage for each time step;
In the current change amount determining step, when it is determined that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis step does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A simulation method comprising: a magnetic field analysis control step of outputting the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage step to the current calculation step in the parameter output step.
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部、
前記電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、前記所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部、
前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部、
前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる磁界解析制御部
として機能させるプログラム。 A program for a simulator for simulating a circuit including an inductance element, the simulator
A current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step;
Whether or not a current change amount indicating a difference between a current value at a predetermined time step calculated by the current calculation unit and a current value at a time step before the predetermined time step is larger than a predetermined current change amount A current change amount determination unit for determining whether
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, the predetermined amount of time is calculated based on the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A magnetic field analyzer for calculating the inductance of the inductance element in the time step,
An output parameter storage unit for storing inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit;
A parameter output unit that outputs the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step;
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A program that causes the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit to function as a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance from the parameter output unit to the current calculation unit.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部と、
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部と、
前記位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける前記可動部の位置と、当該時間ステップの前の時間ステップにおける前記可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部と、
前記位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部と、
前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部と、
前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部と、
前記位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる磁界解析制御部と
を備えるシミュレータ。 A simulator for simulating a circuit including an inductance element,
A position calculating unit that is magnetically coupled to the inductance element and calculates the position of the movable part driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step;
A current calculation unit for calculating a current value flowing through the inductance element for each time step;
A position change amount indicating a difference between the position of the movable portion at a predetermined time step calculated by the position calculation portion and the position of the movable portion at a time step before the time step is a predetermined position change amount. A position change amount determination unit for determining whether or not it is greater than,
When the position change amount determination unit determines that the position change amount is larger than a predetermined position change amount, the current value calculated by the current calculation unit and the position calculation unit calculate A magnetic field analyzer that calculates an inductance of the inductance element at the predetermined time step based on the position at the predetermined time step;
An output parameter storage unit for storing inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit;
A parameter output unit that outputs the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step; and
When the position change amount determination unit determines that the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A simulator comprising: a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit from the parameter output unit to the current calculation unit.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出段階と、
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出段階と、
前記位置算出段階において算出された所定の時間ステップにおける前記可動部の位置と、当該時間ステップの前の時間ステップにおける前記可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断段階と、
前記位置変化量判断段階において、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨が判断された場合に、前記電流算出段階において算出された前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出段階において算出された前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析段階と、
前記磁界解析段階において算出された前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶段階と、
前記出力パラメータ記憶段階において記憶されている前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出段階に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力段階と、
前記位置変化量判断段階において、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨が判断された場合に、前記磁界解析段階においてインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶段階において記憶されている前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力段階から前記電流算出段階において出力させる磁界解析制御段階と
を備えるシミュレーション方法。 A simulation method for simulating a circuit including an inductance element,
A position calculating stage that calculates the position of the movable part magnetically coupled to the inductance element and driven by the magnetic field generated by the inductance element for each time step;
A current calculation stage for calculating a current value flowing through the inductance element for each time step;
A position change amount indicating a difference between the position of the movable part in the predetermined time step calculated in the position calculation stage and the position of the movable part in the time step before the time step is a predetermined position change. A position change amount determination stage for determining whether or not the amount is greater than the amount;
In the position change amount determination step, when it is determined that the position change amount is larger than a predetermined position change amount, the current value in the predetermined time step calculated in the current calculation step and the position calculation step A magnetic field analysis step of calculating an inductance of the inductance element in the predetermined time step based on the position in the predetermined time step calculated in
An output parameter storage step for storing inductance at the predetermined time step calculated in the magnetic field analysis step;
A parameter output stage for outputting the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage stage to the current calculation stage for each time step;
In the position change amount determination step, when it is determined that the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount, the inductance at the predetermined time step of the inductance element is not calculated in the magnetic field analysis step, A simulation method comprising: a magnetic field analysis control step for outputting the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage step in the current calculation step from the parameter output step.
インダクタンス素子と磁気的に結合され、インダクタンス素子が発生する磁界によって駆動される可動部の位置を時間ステップ毎に算出する位置算出部、
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部、
前記位置算出部が算出した所定の時間ステップにおける前記可動部の位置と、当該時間ステップの前の時間ステップにおける前記可動部の位置との差を示す位置変化量が、予め定められた位置変化量より大きいか否かを判断する位置変化量判断部、
前記位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値及び前記位置算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける位置に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部、
前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部、
前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部、
前記位置変化量判断部が、位置変化量が予め定められた位置変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる磁界解析制御部
として機能させるプログラム。 A program for a simulator for simulating a circuit including an inductance element, the simulator
A position calculation unit that calculates the position of a movable part that is magnetically coupled to the inductance element and is driven by a magnetic field generated by the inductance element, for each time step;
A current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step;
A position change amount indicating a difference between the position of the movable portion at a predetermined time step calculated by the position calculation portion and the position of the movable portion at a time step before the time step is a predetermined position change amount. A position change amount determination unit for determining whether or not the value is greater than
When the position change amount determination unit determines that the position change amount is larger than a predetermined position change amount, the current value calculated by the current calculation unit and the position calculation unit calculate A magnetic field analyzer that calculates an inductance of the inductance element at the predetermined time step based on the position at the predetermined time step;
An output parameter storage unit for storing inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit;
A parameter output unit that outputs the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step;
When the position change amount determination unit determines that the position change amount is equal to or less than a predetermined position change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A program that causes the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit to function as a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance from the parameter output unit to the current calculation unit.
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、前記所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部と、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部と、
前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部と、
前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部と、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる磁界解析制御部と
を備えるシミュレータ。 A simulator for simulating a circuit including an inductance element,
A current change amount indicating a difference between a current value in a predetermined time step calculated by a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step and a current value in a time step before the predetermined time step is A current change amount determination unit for determining whether or not the current change amount is greater than a predetermined amount;
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, the predetermined amount of time is calculated based on the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A magnetic field analyzer for calculating the inductance of the inductance element in the time step;
An output parameter storage unit for storing inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit;
A parameter output unit that outputs the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step; and
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A simulator comprising: a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit from the parameter output unit to the current calculation unit.
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、前記所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断段階と、
前記電流変化量判断段階においてが、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨が判断された場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析段階と、
前記磁界解析段階において算出された前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶段階と、
前記出力パラメータ記憶段階において記憶されている前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力段階と、
前記電流変化量判断段階において、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析段階においてインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶段階において記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力段階において前記電流算出部に出力させる磁界解析制御段階と
を備えるシミュレーション方法。 A simulation method for simulating a circuit including an inductance element,
A current change amount indicating a difference between a current value in a predetermined time step calculated by a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step and a current value in a time step before the predetermined time step is A current change amount determining step for determining whether or not the current change amount is larger than a predetermined current change amount;
In the current change amount determination step, when it is determined that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, based on the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit, A magnetic field analysis stage for calculating the inductance of the inductance element at a predetermined time step;
An output parameter storage step for storing inductance at the predetermined time step calculated in the magnetic field analysis step;
A parameter output step of outputting the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage step to the current calculation unit for each time step;
In the current change amount determining step, when it is determined that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the inductance of the inductance element in the predetermined time step is not calculated in the magnetic field analysis step, A simulation method comprising: a magnetic field analysis control step for causing the current calculation unit to output the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage step in the parameter output step.
インダクタンス素子に流す電流値を時間ステップ毎に算出する電流算出部が算出した所定の時間ステップにおける電流値と、前記所定の時間ステップの前の時間ステップにおける電流値との差を示す電流変化量が、予め定められた電流変化量より大きいか否かを判断する電流変化量判断部、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量より大きい旨を判断した場合に、前記電流算出部が算出した前記所定の時間ステップにおける電流値に基づいて、前記所定の時間ステップにおけるインダクタンス素子のインダクタンスを算出する磁界解析部、
前記磁界解析部が算出した前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを記憶する出力パラメータ記憶部、
前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記電流算出部に時間ステップ毎に出力するパラメータ出力部、
前記電流変化量判断部が、電流変化量が予め定められた電流変化量以下である旨を判断した場合に、前記磁界解析部にインダクタンス素子の前記所定の時間ステップにおけるインダクタンスを算出させず、前記出力パラメータ記憶部が記憶している前記前の時間ステップにおけるインダクタンスを、前記パラメータ出力部から前記電流算出部に出力させる磁界解析制御部
として機能させるプログラム。
A program for a simulator for simulating a circuit including an inductance element, the simulator
A current change amount indicating a difference between a current value in a predetermined time step calculated by a current calculation unit that calculates a current value flowing through the inductance element for each time step and a current value in a time step before the predetermined time step is , A current change amount determination unit that determines whether or not the current change amount is greater than a predetermined amount,
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is larger than a predetermined current change amount, the predetermined amount of time is calculated based on the current value in the predetermined time step calculated by the current calculation unit. A magnetic field analyzer for calculating the inductance of the inductance element in the time step,
An output parameter storage unit for storing inductance in the predetermined time step calculated by the magnetic field analysis unit;
A parameter output unit that outputs the inductance at the predetermined time step stored in the output parameter storage unit to the current calculation unit for each time step;
When the current change amount determination unit determines that the current change amount is equal to or less than a predetermined current change amount, the magnetic field analysis unit does not calculate the inductance of the inductance element at the predetermined time step, and A program that causes the inductance in the previous time step stored in the output parameter storage unit to function as a magnetic field analysis control unit that outputs the inductance from the parameter output unit to the current calculation unit.
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