JP7159068B2 - Inductance analysis method, inductance analysis program, and inductance analysis system - Google Patents

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Description

本発明は、インダクタンス解析方法、インダクタンス解析プログラム、およびインダクタンス解析システムに関する。 The present invention relates to an inductance analysis method, an inductance analysis program, and an inductance analysis system.

モータや変圧器等の磁性材料を用いた電気機器においては、コイルの自己インダクタンスや相互インダクタンスが重要な物理量になる。磁性材料は、一般的に非線形磁気特性を持っているため、磁性材料の透磁率はコイル電流依存性を持つ。 In electrical equipment using magnetic materials such as motors and transformers, the self-inductance and mutual inductance of coils are important physical quantities. Since magnetic materials generally have nonlinear magnetic properties, the magnetic permeability of magnetic materials depends on the coil current.

図1は、従来技術のインダクタンス解析処理を例示するフローチャートである。図1に示すように、従来技術のインダクタンス解析では、非線形特性を考慮した有限要素法等の数値解析手法による非線形過渡磁界解析を実施し、非線形磁気特性を有する磁性体領域の全てのメッシュ分割要素における透磁率の過渡データを算出する(ステップS12)。透磁率の過渡データは、透磁率分布データともいう。算出された透磁率分布データは、外部記憶装置に一旦記憶される(ステップS13)。 FIG. 1 is a flowchart illustrating a prior art inductance analysis process. As shown in Fig. 1, in the conventional inductance analysis, nonlinear transient magnetic field analysis is performed by numerical analysis methods such as the finite element method that considers nonlinear characteristics, and all mesh division elements of magnetic regions having nonlinear magnetic characteristics are analyzed. is calculated (step S12). Permeability transient data is also referred to as permeability distribution data. The calculated magnetic permeability distribution data is temporarily stored in the external storage device (step S13).

そして、従来技術のインダクタンス解析では、非線形過渡磁界解析を終了させた後に(ステップS14NO)、外部記憶装置から読出した透磁率分布データを用いて線形磁界解析を行い、インダクタンス行列成分を出力する(ステップS21~S25)。具体的には、あるコイルに例えば1Aの電流を流し、他のコイルには電流を流さない時の各コイルの鎖交磁束を線形磁界解析で求める。このような解析作業を、電流を流す対象コイルを順に変えていき、一連の線形磁界解析を実施することで、コイルのインダクタンス行列を算出している。 Then, in the conventional inductance analysis, after the nonlinear transient magnetic field analysis is finished (step S14 NO), the magnetic permeability distribution data read from the external storage device is used to perform the linear magnetic field analysis, and the inductance matrix components are output (step S21-S25). Specifically, the interlinking magnetic flux of each coil is obtained by linear magnetic field analysis when a current of 1 A is applied to one coil and no current is applied to other coils. The inductance matrix of the coil is calculated by sequentially changing the target coils through which the current is to flow and performing a series of linear magnetic field analyses.

また、モータではd軸およびq軸のインダクタンスが重要になるので、dq軸インダクタンス行列を算出している。 Also, in the motor, the d-axis and q-axis inductances are important, so the dq-axis inductance matrix is calculated.

以上のように、インダクタンス行列を算出する場合、その算出に必要な磁性体領域の透磁率分布を求めるために、非線形過渡磁界解析を実施している。この方法は、例えば非特許文献1に開示されている。 As described above, when calculating the inductance matrix, nonlinear transient magnetic field analysis is performed in order to obtain the magnetic permeability distribution of the magnetic material region necessary for the calculation. This method is disclosed in Non-Patent Document 1, for example.

K. Yamazaki et al., “TorqueAnalysis of Interior Permanent-Magnet Synchronous Motors by Considering Cross-Magnetization:Variation in Torque Components With Permanent-Magnet Configurations,” IEEETRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 61, NO. 7, JULY 2014, pp. 3192 - 3201K. Yamazaki et al., “Torque Analysis of Interior Permanent-Magnet Synchronous Motors by Considering Cross-Magnetization: Variation in Torque Components With Permanent-Magnet Configurations,” IEEETRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 61, NO. 7, JULY 2014, pp. 3192 - 3201

しかしながら、上記従来技術では、透磁率分布データを外部記憶装置に一旦記憶させているため(図1のステップS13)、データの記憶と読出し(図1のステップS22)のオーバーヘッドが生じる。このオーバーヘッド回避のため、透磁率分布データを主記憶装置に記憶させるという手段を取ることも考えられるが、消費メモリが増大するという問題が生じてしまう。この問題は、二次元解析等のデータサイズが小規模である場合には生じないが、特にデータサイズが大きくなる三次元解析では顕著になる。 However, in the conventional technology described above, since the magnetic permeability distribution data is temporarily stored in the external storage device (step S13 in FIG. 1), there is an overhead of data storage and reading (step S22 in FIG. 1). In order to avoid this overhead, it is conceivable to take a means of storing the magnetic permeability distribution data in the main memory, but this causes a problem of increased memory consumption. This problem does not occur when the data size is small, such as in two-dimensional analysis, but it becomes noticeable particularly in three-dimensional analysis, in which the data size is large.

また、上記従来技術では、通常の非線形過渡磁界解析を終了したあとに、インダクタンスの線形磁界解析のために、別途ユーザが解析条件を設定しなおす必要があり(図1のステップS21)、不便である。このように、従来技術では、インダクタンス解析を効率的に行い得ないという問題がある。 In addition, in the above-described prior art, after the normal nonlinear transient magnetic field analysis is completed, the user needs to reset the analysis conditions separately for the linear magnetic field analysis of the inductance (step S21 in FIG. 1), which is inconvenient. be. Thus, the prior art has a problem that inductance analysis cannot be performed efficiently.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、例えば、インダクタンス解析を効率的に行い得るようにすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is, for example, to enable inductance analysis to be performed efficiently.

かかる課題を解決するため本発明においては、インダクタンス解析システムが実行するインダクタンス解析方法であって、非線形磁性体とコイルとを含んで構成された電気機器の非線形磁性体領域に含まれる各要素の或る時間ステップにおける透磁率分布を、非線形過渡磁界解析により算出し、前記或る時間ステップから次の時間ステップへ、時間ステップを更新する前に、前記或る時間ステップにおける透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、前記或る時間ステップにおける前記コイルに関するインダクタンス行列成分を算出する各処理を含んだことを特徴とする。 In order to solve such problems, the present invention provides an inductance analysis method executed by an inductance analysis system, which is an inductance analysis method in which each element included in a nonlinear magnetic material region of an electrical device configured to include a nonlinear magnetic material and a coil is analyzed. The magnetic permeability distribution at a time step is calculated by nonlinear transient magnetic field analysis, and the magnetic permeability distribution at the certain time step is used to linearly It is characterized by including each process of performing a magnetic field analysis and calculating an inductance matrix component related to the coil at the certain time step based on the analysis result of the linear magnetic field analysis.

本発明によれば、例えば、インダクタンス解析を効率的に行うことができる。 According to the present invention, for example, inductance analysis can be efficiently performed.

従来技術のインダクタンス解析処理を例示するフローチャート。4 is a flowchart illustrating conventional inductance analysis processing; 実施例1のインダクタンス解析処理を例示するフローチャート。4 is a flowchart illustrating an inductance analysis process of Example 1; モータをメッシュ分割した有限要素モデルを例示する図。FIG. 4 is a diagram exemplifying a finite element model in which a motor is divided into meshes; 実施例2のインダクタンス解析処理を例示するフローチャート。9 is a flowchart illustrating an inductance analysis process of Example 2; 実施例2のインダクタンス解析の三相インダクタンス行列成分の解析を例示する図。FIG. 10 is a diagram illustrating analysis of three-phase inductance matrix components in inductance analysis of Example 2; 実施例3のインダクタンス解析のdq軸インダクタンス行列成分の解析を例示する図。FIG. 11 is a diagram illustrating analysis of dq-axis inductance matrix components in inductance analysis of Example 3; 実施例3のインダクタンス解析処理を例示するフローチャート。10 is a flowchart illustrating inductance analysis processing of Example 3; 実施例4のインダクタンス解析処理を例示するフローチャート。10 is a flowchart illustrating inductance analysis processing of Example 4; インダクタンス解析システムを実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示する図。FIG. 2 is a diagram exemplifying the hardware configuration of a computer for realizing an inductance analysis system; 実施例1のインダクタンス解析システムの機能構成を例示するブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating the functional configuration of the inductance analysis system of Example 1; 実施例1のインダクタンス解析システムを実現するためのコンピュータの具体例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a computer for realizing the inductance analysis system of the first embodiment;

以下図面に基づき、本発明の実施例を詳述する。以下の実施例は、モータや変圧器、発電機等の、磁性材料を用いた電気機器に適用可能である。本明細書において、各図面において、同一参照番号は同一あるいは類似の構成または処理を示し、後出の説明が省略される。また。各実施例および各変形例は、本発明の技術思想の範囲かつ整合する範囲内で一部または全部を組合せることができる。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The following examples are applicable to electrical equipment using magnetic materials, such as motors, transformers, and generators. In this specification, the same reference numbers indicate the same or similar configurations or processes in each drawing, and the description thereof will be omitted. Also. Each embodiment and each modification can be combined in whole or in part within the scope and consistency of the technical idea of the present invention.

<実施例1のインダクタンス解析処理>
図2は、実施例1のインダクタンス解析処理を例示するフローチャートである。本実施例では、非線形磁性体とコイルとを含んで構成された電気機器を有限要素法、境界要素法、磁気モーメント法等の数値解析手法で時間ステップごとにステップ・バイ・ステップ方法で非線形過渡磁界解析した透磁率分布データから、時間ステップごとのインダクタンス行列成分を算出する。本実施例のインダクタンス解析処理は、ユーザ指定の契機で、後述する図10のインダクタンス解析システム100が有する、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置でのプログラム実行により実現される解析部113により実行される。
<Inductance Analysis Processing of Example 1>
FIG. 2 is a flowchart illustrating inductance analysis processing according to the first embodiment. In this embodiment, an electrical device including a nonlinear magnetic body and a coil is subjected to a nonlinear transient analysis in a step-by-step manner at each time step by numerical analysis methods such as the finite element method, the boundary element method, and the magnetic moment method. An inductance matrix component for each time step is calculated from magnetic permeability distribution data obtained by magnetic field analysis. The inductance analysis process of this embodiment is executed by an analysis unit 113 realized by executing a program in an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) of the inductance analysis system 100 shown in FIG. executed.

先ず、ステップS31では、解析部113は、非線形過渡磁界解析に必要なメッシュデータおよび解析条件の入力を実行する。次に、ステップS32では、解析部113は、解析対象の非線形過渡磁界解析を実行する。解析部113は、ステップS32において、非線形磁性体領域における透磁率分布を算出し、有限要素法等の各メッシュ要素における透磁率を主記憶装置に記憶させる。 First, in step S31, the analysis unit 113 inputs mesh data and analysis conditions necessary for nonlinear transient magnetic field analysis. Next, in step S32, the analysis unit 113 executes nonlinear transient magnetic field analysis to be analyzed. In step S32, the analysis unit 113 calculates the magnetic permeability distribution in the nonlinear magnetic material region, and stores the magnetic permeability in each mesh element such as the finite element method in the main storage device.

次に、ステップS33では、解析部113は、ステップS32で算出した透磁率分布データを用いた線形磁界解析を実行する。次に、ステップS34では、解析部113は、ステップS33の線形磁界解析の結果に基づいて、コイル鎖交磁束値からコイルに関するインダクタンス行列成分を算出し出力する。ステップS34のインダクタンス行列成分の出力は、時間ステップごとにインダクタンス行列成分が算出される都度、新たに算出されたインダクタンス行列成分を、後述の表示装置102(図9参照)に表示するものでもよい。例えば、インダクタンス行列成分の表示は、インダクタンス行列成分の波形表示を、新たな算出結果を追加しながら更新するものでもよい。 Next, in step S33, the analysis unit 113 performs linear magnetic field analysis using the magnetic permeability distribution data calculated in step S32. Next, in step S34, the analysis unit 113 calculates and outputs an inductance matrix component related to the coil from the coil interlinkage magnetic flux value based on the result of the linear magnetic field analysis in step S33. The output of the inductance matrix components in step S34 may display newly calculated inductance matrix components on the display device 102 (see FIG. 9) described later each time the inductance matrix components are calculated for each time step. For example, the display of the inductance matrix components may update the waveform display of the inductance matrix components while adding new calculation results.

次に、ステップS35では、解析部113は、次の時間ステップへ更新してステップS32~S34を実行するか否かを判定する。解析部113は、ステップS32~S34を実行する場合(ステップS35Yes)にステップS32に処理を戻し、実行しない場合(ステップS35No)に本インダクタンス解析処理を終了する。以上により、解析部113は、ステップS32~S34を所定の時間ステップ分だけ実行する。 Next, in step S35, the analysis unit 113 determines whether to update to the next time step and execute steps S32 to S34. The analysis unit 113 returns the process to step S32 if steps S32 to S34 are to be executed (Yes at step S35), and terminates the inductance analysis process if not (No at step S35). As described above, the analysis unit 113 executes steps S32 to S34 for predetermined time steps.

以上の解析プロセスについて、具体的に説明する。図3は、モータをメッシュ分割した有限要素モデルを例示する図であり、一般的なモータを、回転方向構造の周期性により、1/2領域(180度領域)のみメッシュ分割して図示した平面図である。図3に示すモータは、U相、V相、W相のコイルを有する三相交流モータである。 The above analysis process will be specifically described. FIG. 3 is a diagram exemplifying a finite element model in which a motor is divided into meshes. A plane in which a general motor is divided into meshes only in a 1/2 area (180-degree area) due to the periodicity of the structure in the rotation direction. It is a diagram. The motor shown in FIG. 3 is a three-phase AC motor having U-phase, V-phase, and W-phase coils.

図3(a)のメッシュ分割されたモータ解析モデルにおいて、+Uは紙面手前側を正方向とし、-Uは紙面奥側を正方向とするU相コイルであり、U相コイル同士は直列に接続されている。V相、W相も同様である。図3(b)は、図3(a)のメッシュ分割されたモータ解析モデルの非線形磁性体領域から抽出した、透磁率が時間的に変動する非線形磁性体領域を示す。この非線形磁性体領域のメッシュ分割された各要素の透磁率を求めたあと、求めた透磁率の値に一時的に固定し、永久磁石に設定する磁化を一時的にゼロにする。 In the mesh-divided motor analysis model of FIG. 3(a), +U is a U-phase coil whose positive direction is the front side of the paper, and -U is a U-phase coil whose positive direction is the back side of the paper, and the U-phase coils are connected in series. It is The same applies to the V phase and W phase. FIG. 3(b) shows a nonlinear magnetic material region with temporally varying magnetic permeability extracted from the nonlinear magnetic material region of the meshed motor analysis model of FIG. 3(a). After obtaining the magnetic permeability of each mesh-divided element of the nonlinear magnetic region, the obtained magnetic permeability is temporarily fixed, and the magnetization set in the permanent magnet is temporarily set to zero.

U相、V相、W相の各コイル電流によるコイル鎖交磁束Φ、Φ、Φは、3行3列の対称行列であるインダクタンス行列を用いて、コイル電流I、I、Iと、下記式(1)に示す関係にある。下記式(1)において、L、L、LはそれぞれU相コイル、V相コイル、W相コイルの自己インダクタンスである。また、MuvはU相コイルとV相コイル間の相互インダクタンスであり、MvwはV相コイルとW相コイル間の相互インダクタンスであり、MwuはW相コイルとU相コイル間の相互インダクタンスである。 Coil interlinkage magnetic fluxes Φ U , Φ V , and Φ W due to the U-phase, V-phase, and W-phase coil currents are obtained by using an inductance matrix, which is a 3-row, 3-column symmetric matrix, to obtain the coil currents I U , IV , and IW and the relationship shown in the following formula (1). In the following formula (1), L u , L v , and L w are the self-inductances of the U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil, respectively. Muv is the mutual inductance between the U-phase coil and the V-phase coil, Mvw is the mutual inductance between the V-phase coil and the W-phase coil, and Mwu is the mutual inductance between the W-phase coil and the U-phase coil. is.

Figure 0007159068000001
Figure 0007159068000001

上記式(1)より明らかであるように、例えばI=1A、I=0A、I=0Aと設定した線形磁界解析により求めたコイル鎖交磁束Φ、Φv、ΦがそれぞれU相インダクタンスL、相互インダクタンスMUV、相互インダクタンスMWUとなる。他の行列成分に関しても同様に求めることができる。 As is clear from the above formula (1), for example, coil interlinkage magnetic fluxes Φ U , Φv, and Φ W obtained by linear magnetic field analysis with I U =1 A, IV =0 A, and I w =0 A are set to U Phase inductance L U , mutual inductance M UV , and mutual inductance M WU . Other matrix components can be obtained in the same manner.

また、dq軸空間におけるコイル電流I、Iによるコイル鎖交磁束Φ、Φは、モータ解析ならびにモータ制御でよく利用されている2行2列の対称行列であるdq軸インダクタンス行列を用いて、下記式(2)に示す関係にある。下記式(2)において、L、Lはそれぞれd軸自己インダクタンス、q軸自己インダクタンスであり、Mdqはd軸およびq軸間の相互インダクタンスである。dq軸インダクタンス行列成分についても、例えばI=1A、I=0Aと設定した線形磁界解析によりL、Mdqを求めることができ、I=0A、I=1Aと設定した線形磁界解析によりMdq、Lを求めることができる。 Also, the coil interlinkage magnetic flux Φ d and Φ q due to the coil currents I d and I q in the dq-axis space are the dq-axis inductance matrix, which is a 2-row, 2-column symmetric matrix often used in motor analysis and motor control. , the relationship shown in the following formula (2) is established. In the following equation (2), L d and L q are the d-axis self-inductance and the q-axis self-inductance, respectively, and M dq is the mutual inductance between the d-axis and the q-axis. For the dq-axis inductance matrix components, for example, L d and M dq can be obtained by linear magnetic field analysis with I d =1 A and I q =0 A, and the linear magnetic field with I d =0 A and I q =1 A M dq and L q can be obtained by analysis.

Figure 0007159068000002
Figure 0007159068000002

<実施例1の効果>
本実施例によれば、非線形磁気特性を有する磁性体領域における透磁率分布に関する透磁率分布の時系列データをすべて記憶しておく必要がないため、透磁率分布データの外部記憶装置等への書込みおよび読出しのプロセス(図1のステップS13に相当)が不要となる。このため、書込みおよび読出しのプロセスに要する所要時間を省くことができ、インダクタンス解析にかかる処理を高速化し、実行時間を短縮できる。また、外部記憶装置等の記憶容量の使用量を削減することができる。さらに、従来ユーザが設定していたインダクタンス行列成分を解析するためにコントロールデータを再入力する(図1のステップS21に相当)必要がないため、効率的で利便性が高いという効果もある。
<Effect of Example 1>
According to this embodiment, it is not necessary to store all the time-series data of the magnetic permeability distribution regarding the magnetic permeability distribution in the magnetic material region having the non-linear magnetic characteristic. And the reading process (corresponding to step S13 in FIG. 1) becomes unnecessary. Therefore, the time required for the writing and reading processes can be saved, and the processing for inductance analysis can be speeded up and the execution time can be shortened. In addition, it is possible to reduce the amount of storage capacity used in an external storage device or the like. Furthermore, since there is no need to re-input control data (corresponding to step S21 in FIG. 1) to analyze the inductance matrix components that have been set by the user in the past, there is an effect of high efficiency and convenience.

また、本実施例によれば、長時間にわたる非線形過渡解析の終了を待たずとも、1回の時間ステップの過渡解析の終了後にインダクタンス行列を算出できる。特に、三次元解析等の大規模な解析の場合、従来技術では、長時間の非線形過渡解析が終了しないとインダクタンス解析結果が得られない。しかし、本実施例によれば非線形過渡解析の途中でもインダクタンス解析結果の途中経過を出力できるため、早期に解析結果の一部を知ることができる。 Moreover, according to the present embodiment, the inductance matrix can be calculated after the transient analysis of one time step is completed without waiting for the end of the long-time nonlinear transient analysis. In particular, in the case of large-scale analysis such as three-dimensional analysis, conventional techniques cannot obtain inductance analysis results until long-term nonlinear transient analysis is completed. However, according to the present embodiment, the intermediate progress of the inductance analysis result can be output even during the nonlinear transient analysis, so that a part of the analysis result can be known at an early stage.

本実施例では、時間ステップの都度、非線形過渡磁界解析による透磁率分布データの算出および透磁率分布データに基づく線形解析を行うが、一般的には、処理が複雑化すると考えられ、効率的にインダクタンス解析を行う手段として想到されることは難しい。しかし、透磁率分布データの外部記憶装置等への書込みおよび読出しを不要とし、インダクタンス行列成分を解析するためのコントロールデータの再入力を必要としないため、上述の効果を奏し、インダクタンス解析を効率的に行う目的を達成することができる。 In this embodiment, the magnetic permeability distribution data is calculated by the nonlinear transient magnetic field analysis and the linear analysis based on the magnetic permeability distribution data is performed at each time step. It is difficult to conceive of it as a means of performing inductance analysis. However, since it is not necessary to write and read the permeability distribution data to and from an external storage device, etc., and it is not necessary to re-input the control data for analyzing the inductance matrix component, the above-mentioned effects can be obtained, and the inductance analysis can be performed efficiently. You can achieve your purpose.

<実施例2のインダクタンス解析処理>
図4を用いて本発明の実施例2を説明する。実施例1では時間ステップ更新ごとに毎回インダクタンス行列成分を算出する例であったが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、実施例2では、N時間ステップ分の非線形過渡解析を実施した後に、まとめてN時間ステップ分の線形磁界解析を行い、各時間ステップのインダクタンス行列成分を算出する。
<Inductance Analysis Processing of Example 2>
Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the inductance matrix component is calculated each time the time step is updated, but the present invention is not limited to this. That is, in the second embodiment, after performing the nonlinear transient analysis for N time steps, the linear magnetic field analysis for N time steps is collectively performed to calculate the inductance matrix components for each time step.

図4は、実施例2のインダクタンス解析処理を例示するフローチャートである。N時間ステップとは、前後するN個の時間ステップをいう。代表的なNの値としては、2、3、4等の比較的小さな整数である。ステップS42、S42、S44のそれぞれは、実施例1のステップS32、S33、S34において、N時間ステップ分をまとめて実施する解析プロセスになっている。 FIG. 4 is a flowchart illustrating inductance analysis processing according to the second embodiment. N time steps refer to N time steps before and after. Typical values for N are relatively small integers such as 2, 3, 4, and so on. Each of steps S42, S42, and S44 is an analysis process that collectively performs N time steps in steps S32, S33, and S34 of the first embodiment.

先ず、ステップS41では、解析部113は、非線形過渡磁界解析に必要なメッシュデータおよび解析条件を入力する。次に、ステップS42では、解析部113は、解析対象の非線形過渡磁界解析をN時間ステップ分だけ実行する。解析部113は、ステップS42において、非線形磁性体領域における有限要素法等の各メッシュ要素の透磁率分布を算出する非線形過渡磁界解析をN時間ステップだけ実行し、算出結果を主記憶装置に記憶させる。 First, in step S41, the analysis unit 113 inputs mesh data and analysis conditions necessary for nonlinear transient magnetic field analysis. Next, in step S42, the analysis unit 113 executes the nonlinear transient magnetic field analysis to be analyzed for N time steps. In step S42, the analysis unit 113 performs nonlinear transient magnetic field analysis for calculating the magnetic permeability distribution of each mesh element such as the finite element method in the nonlinear magnetic region for N time steps, and stores the calculation result in the main storage device. .

次に、ステップS43では、解析部113は、ステップS42で算出した透磁率分布データを用いたN時間ステップの線形磁界解析を実行する。次に、ステップS44では、解析部113は、ステップS43の線形磁界解析の結果に基づいて、N時間ステップのコイル鎖交磁束値からコイルに関する各時間ステップのインダクタンス行列成分を算出し出力する。 Next, in step S43, the analysis unit 113 performs linear magnetic field analysis of N time steps using the magnetic permeability distribution data calculated in step S42. Next, in step S44, the analysis unit 113 calculates and outputs the inductance matrix component of each time step regarding the coil from the coil magnetic flux linkage value of N time steps based on the result of the linear magnetic field analysis of step S43.

次に、ステップS45では、解析部113は、時間ステップを更新してステップS42~S44を実行するか否かを判定する。解析部113は、ステップS42~S44を実行する場合(ステップS45Yes)にステップS42に処理を戻し、実行しない場合(ステップS45No)には本インダクタンス解析処理を終了する。以上により、解析部113は、ステップS42~S44を、N時間ステップを単位とする所定の時間ステップ分だけ実行する。 Next, in step S45, the analysis unit 113 determines whether or not to update the time step and execute steps S42 to S44. The analysis unit 113 returns the process to step S42 if steps S42 to S44 are to be executed (step S45 Yes), and ends this inductance analysis process if not to be executed (step S45 No). As described above, the analysis unit 113 executes steps S42 to S44 for a predetermined number of time steps in units of N time steps.

<実施例2の効果>
本実施例によれば、N個の時間ステップごとに非線形過渡磁界解析および透磁率分布データを用いた線形磁界解析をまとめて実行することでも、実施例1と同様の効果を得ることができる。
<Effect of Example 2>
According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained by collectively performing the nonlinear transient magnetic field analysis and the linear magnetic field analysis using the permeability distribution data every N time steps.

<実施例3のインダクタンス解析処理>
図5~図7を用いて実施例3を説明する。実施例3は、必要な時間帯に含まれる時間ステップのみインダクタンス解析を実行する実施例である。図5は、実施例2のインダクタンス解析の三相インダクタンス行列成分の解析結果を例示する図である。図5は、ある三相コイル電流で駆動する完全三相回転対称系のモータの三相インダクタンス行列成分であるL、L、L、Muv、Mvw、Mwuの波形を示す。ここで、上述と同様に、L、L、LはそれぞれU相コイル、V相コイル、W相コイルの自己インダクタンスである。MuvはU相コイルとV相コイル間の相互インダクタンスであり、MvwはV相コイルとW相コイル間の相互インダクタンスであり、MwuはW相コイルとU相コイル間の相互インダクタンスである。
<Inductance Analysis Processing of Example 3>
A third embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. Example 3 is an example in which inductance analysis is performed only for time steps included in a required time period. FIG. 5 is a diagram illustrating the analysis results of the three-phase inductance matrix components of the inductance analysis of Example 2. FIG. FIG. 5 shows waveforms of L u , L v , L w , M uv , M vw , and M wu , which are three-phase inductance matrix components of a complete three-phase rotationally symmetric motor driven by a certain three-phase coil current. Here, similarly to the above, L u , L v , and L w are the self-inductances of the U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil, respectively. M uv is the mutual inductance between the U and V phase coils, M vw is the mutual inductance between the V and W phase coils, and M wu is the mutual inductance between the W and U phase coils. .

図5から分かる通り、三相インダクタンス行列成分は、例えば電気角180度で1周期の波形を形成する。この場合、L、Lは、Lの波形をそれぞれ-60度、-120度だけ位相シフトした波形になっており、Mvw、Mwuの波形は、Muvの波形をそれぞれ-60度、-120度だけ位相シフトした波形になっている。このため、例えばLおよびMuvの波形のみ求めれば、その他の4成分の波形は位相シフトで求めることができる。 As can be seen from FIG. 5, the three-phase inductance matrix components form a waveform of one period at an electrical angle of 180 degrees, for example. In this case, L v and L w are waveforms obtained by phase- shifting the waveform of L u by −60 degrees and −120 degrees, respectively. The waveform is phase-shifted by -120 degrees. Therefore, for example, if only the waveforms of Lu and Muv are obtained, the waveforms of the other four components can be obtained by phase shifting.

従って、電気角180度の範囲の各時間ステップにおいて、非線形過渡磁界解析で透磁率分布を求めたあと、求めた透磁率分布を用いて、各時間ステップのL、L、およびLの何れか、およびMuv、Mvw、Mwuの何れかを算出する1回の線形磁界解析を実施する。これにより、全ての三相インダクタンス行列成分を求めることができる。電気機器は概ね完全三相回転対称系である場合が多いので、かかる方法が有用である。なお、“電気角180度”、“-60度、-120度の位相シフト”は、一例を示すに過ぎない。 Therefore, at each time step in the electrical angle range of 180 degrees, after obtaining the magnetic permeability distribution by nonlinear transient magnetic field analysis, using the obtained magnetic permeability distribution, L v , L w , and Lu at each time step Perform a single linear magnetic field analysis to calculate any and any of M uv , M vw , M wu . Thereby, all three-phase inductance matrix components can be obtained. Such a method is useful because electrical equipment is generally a complete three-phase rotationally symmetric system in many cases. It should be noted that "180 electrical degrees" and "-60 degrees and -120 degrees phase shifts" are merely examples.

また、回転機では、三相インダクタンスよりもdq軸インダクタンス行列成分を用いる。よって、d軸自己インダクタンスL、q軸自己インダクタンスL、およびdq軸相互インダクタンスMdqを算出することでインダクタンス行列成分を求める。図6は、実施例3のインダクタンス解析のdq軸インダクタンス行列成分の解析を例示する図である。 Also, in rotating machines, dq-axis inductance matrix components are used rather than three-phase inductances. Therefore, the inductance matrix components are obtained by calculating the d-axis self-inductance L d , the q-axis self-inductance L q , and the dq-axis mutual inductance M dq . FIG. 6 is a diagram illustrating the analysis of the dq-axis inductance matrix components of the inductance analysis of Example 3;

図6から分かる通り、d軸自己インダクタンスL、q軸自己インダクタンスL、およびdq軸相互インダクタンスMdqは、電気角60度で1周期の波形を形成する。従って、電気角60度の範囲の各時間ステップにおいて、非線形過渡磁界解析で求めた透磁率分布を用いて、各時間ステップのd軸自己インダクタンスLおよびq軸自己インダクタンスLを算出する2回の線形磁界解析を実施する。これにより、全てのdq軸インダクタンス行列成分を求めることができる。なお、この“電気角60度”は、一例を示すに過ぎない。 As can be seen from FIG. 6, the d-axis self-inductance L d , the q-axis self-inductance L q , and the dq-axis mutual inductance M dq form one cycle waveform at an electrical angle of 60 degrees. Therefore, at each time step in the electrical angle range of 60 degrees, the d-axis self-inductance L d and the q-axis self-inductance L q at each time step are calculated twice using the magnetic permeability distribution obtained by the nonlinear transient magnetic field analysis. perform a linear magnetic field analysis of Thereby, all dq-axis inductance matrix components can be obtained. This "electrical angle of 60 degrees" is merely an example.

図7は、実施例3のインダクタンス解析処理を例示するフローチャートである。図7に示す実施例3のインダクタンス解析処理において、ステップS31~S34は図2に示す実施例1のインダクタンス解析処理と同様である。 FIG. 7 is a flowchart illustrating inductance analysis processing according to the third embodiment. In the inductance analysis process of the third embodiment shown in FIG. 7, steps S31 to S34 are the same as the inductance analysis process of the first embodiment shown in FIG.

実施例3では、ステップS34に続くステップS37において、解析部113は、時間ステップを更新するか否かの判断としてインダクタンス解析を継続するか否かを判断する。例えば、ステップS37において、インダクタンス解析は、三相インダクタンス行列成分の場合は電気角180度分に相当する時間ステップ数の経過、または、dq軸インダクタンス行列成分の場合は電気角60度分に相当する時間ステップ数の経過を以って、終了と判断される。電気角180度分に相当する時間ステップ数、または、電気角60度分に相当する時間ステップ数は、第1の時間ステップ数の一例である。 In Example 3, in step S37 following step S34, the analysis unit 113 determines whether to continue the inductance analysis as a determination of whether to update the time step. For example, in step S37, the inductance analysis is performed in the case of the three-phase inductance matrix components, the passage of the number of time steps corresponding to 180 electrical degrees, or in the case of the dq-axis inductance matrix components, the time corresponding to 60 electrical degrees. After the number of time steps has elapsed, it is determined that the process has ended. The number of time steps corresponding to 180 electrical degrees or the number of time steps corresponding to 60 electrical degrees are examples of the first number of time steps.

解析部113は、時間ステップを更新(インダクタンス解析を継続)する場合(ステップS37Yes)、ステップS32へ処理を戻し、時間ステップを更新しない場合(ステップS37No)、ステップS38へ処理を移す。ステップS38では、解析部113は、インダクタンス解析終了以降の残りの非線形過渡磁界解析を実行する。インダクタンス解析終了以降の残りの非線形過渡磁界解析とは、ステップS32で実行された非線形過渡磁界解析に引き続く非線形過渡磁界解析である。ステップS38が終了すると、解析部113は、本インダクタンス解析処理を終了する。 When updating the time step (continuing the inductance analysis) (Yes in step S37), the analysis unit 113 returns the process to step S32, and when not updating the time step (No in step S37), moves the process to step S38. In step S38, the analysis unit 113 executes the remaining nonlinear transient magnetic field analysis after the end of the inductance analysis. The remaining nonlinear transient magnetic field analysis after the end of the inductance analysis is the nonlinear transient magnetic field analysis subsequent to the nonlinear transient magnetic field analysis executed in step S32. When step S38 ends, the analysis unit 113 ends this inductance analysis process.

<実施例3の効果>
本実施例では、電気機器のインダクタンスの周期性に基づいて、1周期に相当する電気角の範囲に限り、各時間ステップにおいて、非線形過渡磁界解析により求めた透磁率分布を用いて、各時間ステップのインダクタンス行列成分を算出する。よって、インダクタンス解析の実行時間を短縮できる。
<Effect of Example 3>
In this embodiment, based on the periodicity of the inductance of the electric device, the magnetic permeability distribution obtained by the nonlinear transient magnetic field analysis is used at each time step only in the range of the electrical angle corresponding to one cycle. Calculate the inductance matrix components of Therefore, the execution time of inductance analysis can be shortened.

また、本実施例では、完全三相回転対称系の電気機器の場合、各時間ステップにおいて、非線形過渡磁界解析により求めた透磁率分布を用いた線形磁界解析に際し、何れか1相の自己インダクタンスを算出する。また、位相シフトに基づいて他の2相の自己インダクタンスおよび相互インダクタンスを算出する。よって、線形磁界解析の実施回数を削減し、処理を高速化できる。 Further, in the present embodiment, in the case of a complete three-phase rotationally symmetrical electrical device, at each time step, the self-inductance of any one of the phases is used for the linear magnetic field analysis using the magnetic permeability distribution obtained by the nonlinear transient magnetic field analysis. calculate. Also, the self-inductance and mutual inductance of the other two phases are calculated based on the phase shift. Therefore, the number of times the linear magnetic field analysis is performed can be reduced, and the processing speed can be increased.

<実施例4のインダクタンス解析処理>
図8を用いて本発明の実施例4を説明する。実施例2では、N時間ステップ分の非線形過渡磁界解析および線形磁界解析をまとめて実施するとしたが、実施例4では、N時間ステップ(Nは2以上の整数)ごとに1回の線形磁界解析を実施する。すなわち、本実施例においては、非線形過渡磁界解析は、毎時間ステップ実行されるが、非線形過渡磁界解析による透磁率分布データを用いた線形磁界解析およびインダクタンス行列成分算出は、N時間ステップに1回だけ実行される。
<Inductance Analysis Processing of Example 4>
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. In Example 2, nonlinear transient magnetic field analysis and linear magnetic field analysis for N time steps were performed together, but in Example 4, linear magnetic field analysis was performed once every N time steps (N is an integer of 2 or more) to implement. That is, in this embodiment, the nonlinear transient magnetic field analysis is executed every time step, but the linear magnetic field analysis and the inductance matrix component calculation using the permeability distribution data by the nonlinear transient magnetic field analysis are performed once every N time steps. only executed.

図8は、実施例4のインダクタンス解析処理を例示するフローチャートである。図8に示す実施例4のインダクタンス解析処理において、ステップS31~S35は図2に示す実施例1のインダクタンス解析処理と同様である。 FIG. 8 is a flowchart illustrating an inductance analysis process according to the fourth embodiment. In the inductance analysis process of the fourth embodiment shown in FIG. 8, steps S31 to S35 are the same as the inductance analysis process of the first embodiment shown in FIG.

実施例4のインダクタンス解析処理では、ステップS32に続くステップS51において、解析部113は、インダクタンス行列成分を算出するか否かを判定する。インダクタンス行列成分は、N時間ステップの経過ごとに算出される。解析部113は、インダクタンス行列成分を算出する場合(ステップS51Yes)、ステップS33に処理を移す。一方、解析部113は、インダクタンス行列成分を算出しない場合(ステップS51No)、ステップS35に処理を移す。 In the inductance analysis process of the fourth embodiment, in step S51 following step S32, the analysis unit 113 determines whether to calculate the inductance matrix component. The inductance matrix components are calculated every N time steps. If the analysis unit 113 calculates the inductance matrix component (step S51 Yes), the process proceeds to step S33. On the other hand, if the analysis unit 113 does not calculate the inductance matrix component (step S51 No), the process proceeds to step S35.

<実施例4の効果>
本実施例によれば、インダクタンス行列成分は時間的に大きく変動しないため、インダクタンス行列成分を算出する時間ステップ数を削減することで、解析全体に要する実行時間を短縮できる。
<Effect of Example 4>
According to this embodiment, since the inductance matrix components do not change significantly over time, the execution time required for the entire analysis can be shortened by reducing the number of time steps for calculating the inductance matrix components.

[変形例]
なお、以上述べた実施例1~4において、コイルに関するインダクタンス行列成分の算出を開始する時間ステップは、初期時間ステップに限定されない。解析対象によっては、過渡解析において解析対象の場が定常状態に落ち着くには、ある程度の時間ステップ数を要する場合もある。定常状態とは、磁束密度やインダクタンス(モータの場合はトルク波形)等の物理量が時間周期的になった状態をいう。高精度のインダクタンス行列成分を算出したい場合は、所定の第2の時間ステップ数が経過して定常状態に到達した後にインダクタンス行列成分算出を実行してもよい。所定の第2の時間ステップ数を適宜定めることで、インダクタンス行列成分の算出開始タイミングが調整でき、インダクタンス行列成分の精度と算出処理速度とのバランスを図ることができる。
[Modification]
In the first to fourth embodiments described above, the time step at which the calculation of the inductance matrix components relating to the coil is started is not limited to the initial time step. Depending on the analysis target, it may take a certain number of time steps for the field of the analysis target to settle into a steady state in the transient analysis. A steady state refers to a state in which physical quantities such as magnetic flux density and inductance (torque waveform in the case of a motor) are time-periodic. If it is desired to calculate the inductance matrix components with high accuracy, the inductance matrix component calculation may be performed after the steady state is reached after the predetermined second time step number has elapsed. By appropriately setting the predetermined number of second time steps, the calculation start timing of the inductance matrix components can be adjusted, and the accuracy of the inductance matrix components and the calculation processing speed can be balanced.

<実施例1~4のインダクタンス解析システムの構成>
以下、実施例1~4で示した実施形態の手法を実行するインダクタンス解析システムを説明する。図9は、インダクタンス解析システムを実現するためのコンピュータのハードウェア構成を例示する図である。図10は、実施例1のインダクタンス解析システムの機能構成を例示するブロック図である。図11は、実施例1のインダクタンス解析システムを実現するためのコンピュータの具体例を示す図である。
<Configuration of Inductance Analysis System of Examples 1 to 4>
An inductance analysis system that executes the method of the embodiment shown in Examples 1 to 4 will be described below. FIG. 9 is a diagram illustrating the hardware configuration of a computer for realizing the inductance analysis system. 10 is a block diagram illustrating the functional configuration of the inductance analysis system of Example 1. FIG. FIG. 11 is a diagram showing a specific example of a computer for realizing the inductance analysis system of Example 1. FIG.

<インダクタンス解析システムのハードウェア構成>
先ず、インダクタンス解析システムのハードウェア構成について説明する。図9に示すように、インダクタンス解析システム100は、計算機101、表示装置102、記憶装置103、および入力装置104から構成される。入力装置104は、例えばキーボードやマウスであり、計算機101の処理に必要なデータの入力等に使用する。必要なデータとは、例えば、メッシュデータや、解析条件設定に必要なコントロールデータである。
<Hardware configuration of inductance analysis system>
First, the hardware configuration of the inductance analysis system will be described. As shown in FIG. 9, the inductance analysis system 100 comprises a calculator 101, a display device 102, a storage device 103, and an input device 104. FIG. The input device 104 is, for example, a keyboard and a mouse, and is used for inputting data required for processing of the computer 101 . Necessary data are, for example, mesh data and control data necessary for setting analysis conditions.

記憶装置103には、計算機101の処理結果データや、入力装置104を介して入力される入力データがデータファイルとして記憶される。なお、記憶装置103は、計算機101の外部に設置して計算機101と接続する構成でもよいし、計算機101の内部に設置する構成でもよい。 In the storage device 103, processing result data of the computer 101 and input data inputted via the input device 104 are stored as data files. Note that the storage device 103 may be installed outside the computer 101 and connected to the computer 101 , or may be installed inside the computer 101 .

表示装置102は、記憶装置103のデータファイル(処理結果データ、入力データ等)を表示する。 The display device 102 displays data files (processing result data, input data, etc.) in the storage device 103 .

計算機101は、記憶装置103のデータファイルをもとに、図2、図4や図7に示す解析プロセスを実現するためのプログラムを実行する。このプログラムは、例えば、上記実施例1~4の手法を記載したアルゴリズムがコーディングされたソースファイルをコンパイルして得られる解析実行モジュールである。計算機101のCPUが、メモリ上に読み込んだ解析実行モジュールを実行することにより、解析が実行される。 The computer 101 executes a program for realizing the analysis processes shown in FIGS. 2, 4 and 7 based on the data files in the storage device 103 . This program is, for example, an analysis execution module obtained by compiling a source file in which algorithms describing the methods of Examples 1 to 4 are coded. The analysis is executed by the CPU of the computer 101 executing the analysis execution module loaded onto the memory.

<インダクタンス解析システムの機能構成>
次に、インダクタンス解析システムの機能構成について説明する。図10に示すように、インダクタンス解析システム100は、メッシュデータ記憶部111と、コントロールデータ記憶部112と、解析部113と、解析結果記憶部114と、解析結果表示部115とを有する。メッシュデータ記憶部111、コントロールデータ記憶部112、および解析結果記憶部114は、揮発性または不揮発性の記憶装置で構成される。
<Functional configuration of inductance analysis system>
Next, the functional configuration of the inductance analysis system will be described. As shown in FIG. 10 , inductance analysis system 100 has mesh data storage section 111 , control data storage section 112 , analysis section 113 , analysis result storage section 114 , and analysis result display section 115 . The mesh data storage unit 111, the control data storage unit 112, and the analysis result storage unit 114 are composed of volatile or nonvolatile storage devices.

メッシュデータ記憶部111は、微分方程式を有限要素法等で数値的に解くためのメッシュデータを記憶する。このメッシュデータには、解析領域のメッシュを構成する各要素の節点の位置座標成分、節点番号、および材料番号等が含まれている。 The mesh data storage unit 111 stores mesh data for numerically solving differential equations using the finite element method or the like. This mesh data includes positional coordinate components, node numbers, material numbers, etc. of the nodes of each element that constitutes the mesh of the analysis area.

コントロールデータ記憶部112は、解析部113による解析処理を実行するための解析条件等をまとめたコントロールデータを記憶する。このコントロールデータには、磁性体領域に存在する磁性体に関する情報が含まれている。磁性体に関する情報は、例えば、磁性体領域の材料特性や磁石の残留磁化等である。これらのメッシュデータ記憶部111およびコントロールデータ記憶部112に記憶される各種のデータは、入力装置104を介して入力され、記憶装置103に記憶される。 The control data storage unit 112 stores control data that summarizes analysis conditions and the like for executing analysis processing by the analysis unit 113 . This control data contains information about the magnetic material present in the magnetic material area. The information about the magnetic body is, for example, the material properties of the magnetic body region, the residual magnetization of the magnet, and the like. Various data stored in these mesh data storage unit 111 and control data storage unit 112 are input via the input device 104 and stored in the storage device 103 .

解析部113は、CPU等の処理装置であり、メッシュデータ記憶部111およびコントロールデータ記憶部112に記憶されているデータ内容に従って、解析領域を対象として微分方程式を数値的に解く等の解析処理を実行することで、コイルに関するインダクタンスを計算する。 The analysis unit 113 is a processing device such as a CPU, and performs analysis processing such as numerically solving a differential equation for the analysis region according to the data contents stored in the mesh data storage unit 111 and the control data storage unit 112. Calculate the inductance for the coil by running

解析結果記憶部114は、解析部113による解析結果を記憶する。解析結果表示部115は、解析部113による解析結果を、例えば図9に示す表示装置102の表示画面に表示する等の出力処理を行う。 The analysis result storage unit 114 stores the analysis result by the analysis unit 113 . The analysis result display unit 115 performs output processing such as displaying the analysis result by the analysis unit 113 on the display screen of the display device 102 shown in FIG. 9, for example.

<インダクタンス解析システムを実現するコンピュータの具体例>
最後に、インダクタンス解析システムを実現するコンピュータについて具体的に説明する。図11に示すように、インダクタンス解析システム100を実現するコンピュータ500は、CPUに代表される演算処理装置530、RAM(Random Access Memory)等のメモリ540、入力装置560(例えばキーボード、マウス、タッチパネル等)、および出力装置570(例えば外部ディスプレイモニタに接続されたビデオグラフィックカード)が、メモリコントローラ550を通して相互接続される。
<Specific example of a computer that realizes an inductance analysis system>
Finally, a computer that implements the inductance analysis system will be specifically described. As shown in FIG. 11, a computer 500 that realizes the inductance analysis system 100 includes an arithmetic processing unit 530 represented by a CPU, a memory 540 such as a RAM (random access memory), an input device 560 (for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, etc.). ), and an output device 570 (eg, a video graphics card connected to an external display monitor) are interconnected through memory controller 550 .

コンピュータ500において、インダクタンス解析システム100を実現するためのプログラムが、I/O(Input/Output)コントローラ520を介してSSDやHDD等の外部記憶装置580から読み出されて、演算処理装置530およびメモリ540の協働によりプロセスとして実行される。これにより、コンピュータ500において、インダクタンス解析システム100が実現される。 In the computer 500, a program for realizing the inductance analysis system 100 is read from an external storage device 580 such as an SSD or HDD via an I/O (Input/Output) controller 520, and processed by an arithmetic processing unit 530 and memory. 540 cooperation is executed as a process. Thereby, the inductance analysis system 100 is realized in the computer 500 .

または、所定の記憶媒体に記憶された形態で頒布されたインダクタンス解析システム100を実現するためのプログラムが、媒体読み取り装置(不図示)を介して所定の記憶媒体から読み出されて実行されてもよい。あるいは、インダクタンス解析システム100を実現するためのプログラムは、ネットワークインターフェース510を介した通信により外部のコンピュータから取得されてもよい。 Alternatively, a program for realizing inductance analysis system 100 distributed in a form stored in a predetermined storage medium may be read from a predetermined storage medium via a medium reader (not shown) and executed. good. Alternatively, the program for realizing inductance analysis system 100 may be acquired from an external computer through communication via network interface 510 .

なお、コンピュータ500は、一部の物理構成、例えば外部記憶装置580や媒体読み取り装置がネットワークを介して接続されたものであってもよい。また、コンピュータ500は、複数の演算処理装置530を有し、これら複数の演算処理装置530が負荷分散を行いながら処理を実行するものであってもよい。また、インダクタンス解析システム100が、複数のコンピュータ500を含み、これら複数のコンピュータ500が負荷分散を行いながら処理を実行するものであってもよい。 Note that the computer 500 may have a partial physical configuration, for example, an external storage device 580 and a medium reading device connected via a network. Further, the computer 500 may have a plurality of arithmetic processing units 530, and the plurality of arithmetic processing units 530 may execute processing while distributing the load. Alternatively, the inductance analysis system 100 may include a plurality of computers 500, and the plurality of computers 500 may perform processing while distributing the load.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換・統合・分散をすることが可能である。また実施例で示した各処理は、処理効率または実装効率に基づいて適宜分散または統合してもよい。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. In addition, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, replace, integrate, and distribute other configurations for a part of the configuration of each embodiment. Also, each process shown in the embodiment may be appropriately distributed or integrated based on processing efficiency or implementation efficiency.

100:インダクタンス解析システム、101:計算機、102:表示装置、103:記憶装置、104:入力装置、111:メッシュデータ記憶部、112:コントロールデータ記憶部、113:解析部、114:解析結果記憶部、115:解析結果表示部、500:コンピュータ、510:ネットワークインターフェース、520:コントローラ、530:演算処理装置、540:メモリ、550:メモリコントローラ、560:入力装置、570:出力装置、580:外部記憶装置 100: inductance analysis system, 101: calculator, 102: display device, 103: storage device, 104: input device, 111: mesh data storage unit, 112: control data storage unit, 113: analysis unit, 114: analysis result storage unit , 115: analysis result display unit, 500: computer, 510: network interface, 520: controller, 530: arithmetic processing unit, 540: memory, 550: memory controller, 560: input device, 570: output device, 580: external storage Device

Claims (10)

インダクタンス解析システムが実行するインダクタンス解析方法であって、
非線形磁性体とコイルとを含んで構成された電気機器の非線形磁性体領域に含まれる各要素の或る時間ステップにおける透磁率分布を、非線形過渡磁界解析により算出し、
前記或る時間ステップから次の時間ステップへ、時間ステップを更新する前に、前記或る時間ステップにおける透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、前記或る時間ステップにおける前記コイルに関するインダクタンス行列成分を算出する
各処理を含んだことを特徴とするインダクタンス解析方法。
An inductance analysis method executed by an inductance analysis system,
Calculating the magnetic permeability distribution at a certain time step of each element included in the nonlinear magnetic region of an electrical device including a nonlinear magnetic body and a coil by nonlinear transient magnetic field analysis,
Before updating the time step from the certain time step to the next time step, a linear magnetic field analysis is performed using the magnetic permeability distribution at the certain time step, and based on the analysis result of the linear magnetic field analysis, An inductance analysis method, comprising: calculating an inductance matrix component for the coil at the certain time step.
前記インダクタンス解析システムが、
前記インダクタンス行列成分を算出するごとに、該インダクタンス行列成分を表示装置に表示する
処理を含んだことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis system is
2. The inductance analysis method according to claim 1, further comprising displaying the inductance matrix components on a display device each time the inductance matrix components are calculated.
前記インダクタンス解析システムが、
時間ステップごとに前記透磁率分布を算出し、時間ステップを更新する前に、該透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、該時間ステップごとの前記インダクタンス行列成分を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis system is
Before calculating the magnetic permeability distribution for each time step and updating the time step, a linear magnetic field analysis is performed using the magnetic permeability distribution, and based on the analysis result of the linear magnetic field analysis, for each time step The inductance analysis method according to claim 1, further comprising calculating the inductance matrix components.
前記インダクタンス解析システムが、
連続するN個の時間ステップ(Nは2以上の整数)ごとに前記透磁率分布を算出し、時間ステップを更新する前に、該透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、該N個の時間ステップごとの前記インダクタンス行列成分を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis system is
The magnetic permeability distribution is calculated for each N consecutive time steps (N is an integer of 2 or more), and before updating the time steps, a linear magnetic field analysis is performed using the magnetic permeability distribution, and the linear magnetic field 2. The inductance analysis method according to claim 1, wherein the inductance matrix components for each of the N time steps are calculated based on an analysis result of the analysis.
前記インダクタンス解析システムが、
第1の時間ステップ数に達するまで、時間ステップごとに前記透磁率分布を算出し、時間ステップを更新する前に、該透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、該時間ステップごとの前記インダクタンス行列成分を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis system is
Calculating the magnetic permeability distribution at each time step until the first number of time steps is reached, performing linear magnetic field analysis using the magnetic permeability distribution before updating the time step, and performing analysis by the linear magnetic field analysis 2. The inductance analysis method according to claim 1, wherein the inductance matrix component for each time step is calculated based on the result.
前記インダクタンス解析システムが、
時間ステップを更新する前に、N個の時間ステップ(Nは2以上の整数)の経過ごとに前記透磁率分布を算出し、該透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、該N個の時間ステップごとの前記インダクタンス行列成分を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis system is
Before updating the time step, the magnetic permeability distribution is calculated each time N time steps (N is an integer equal to or greater than 2) elapse, a linear magnetic field analysis is performed using the magnetic permeability distribution, and the linear magnetic field 2. The inductance analysis method according to claim 1, wherein the inductance matrix components for each of the N time steps are calculated based on an analysis result of the analysis.
前記インダクタンス解析システムが、
時間ステップごとに前記透磁率分布を算出し、第2の時間ステップ数が経過後の時間ステップごとに、時間ステップを更新する前に、該透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、該時間ステップごとの前記インダクタンス行列成分を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis system is
calculating the magnetic permeability distribution for each time step, performing linear magnetic field analysis using the magnetic permeability distribution before updating the time step for each time step after the second number of time steps have elapsed, 2. The inductance analysis method according to claim 1, wherein the inductance matrix component for each time step is calculated based on the analysis result of linear magnetic field analysis.
前記第2の時間ステップ数は、前記コイルに関するインダクタンスが定常状態となる時間ステップ数である
ことを特徴とする請求項7に記載のインダクタンス解析方法。
The inductance analysis method according to claim 7, wherein the second number of time steps is the number of time steps at which the inductance of the coil is in a steady state.
コンピュータを、
非線形磁性体とコイルとを含んで構成された電気機器の非線形磁性体領域に含まれる各要素の或る時間ステップにおける透磁率分布を、非線形過渡磁界解析により算出し、
前記或る時間ステップから次の時間ステップへ、時間ステップを更新する前に、前記或る時間ステップにおける透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、前記或る時間ステップにおける前記コイルに関するインダクタンス行列成分を算出する
各処理を実行するインダクタンス解析システムとして機能させるためのインダクタンス解析プログラム。
the computer,
Calculating the magnetic permeability distribution at a certain time step of each element included in the nonlinear magnetic region of an electrical device including a nonlinear magnetic body and a coil by nonlinear transient magnetic field analysis,
Before updating the time step from the certain time step to the next time step, a linear magnetic field analysis is performed using the magnetic permeability distribution at the certain time step, and based on the analysis result of the linear magnetic field analysis, An inductance analysis program for functioning as an inductance analysis system that executes each process of calculating an inductance matrix component related to the coil at the certain time step.
処理装置と主記憶装置とを有し、前記処理装置と前記主記憶装置とが協働して処理を実行するインダクタンス解析システムであって、
前記処理装置は、
非線形磁性体とコイルとを含んで構成された電気機器の非線形磁性体領域に含まれる各要素の或る時間ステップにおける透磁率分布を、非線形過渡磁界解析により算出し、
前記或る時間ステップから次の時間ステップへ、時間ステップを更新する前に、前記或る時間ステップにおける透磁率分布を用いて線形磁界解析を実行し、該線形磁界解析による解析結果に基づいて、前記或る時間ステップにおける前記コイルに関するインダクタンス行列成分を算出する
各処理を実行することを特徴とするインダクタンス解析システム。
An inductance analysis system having a processing device and a main storage device, wherein the processing device and the main storage device cooperate to execute processing,
The processing device is
Calculating the magnetic permeability distribution at a certain time step of each element included in the nonlinear magnetic region of an electrical device including a nonlinear magnetic body and a coil by nonlinear transient magnetic field analysis,
Before updating the time step from the certain time step to the next time step, a linear magnetic field analysis is performed using the magnetic permeability distribution at the certain time step, and based on the analysis result of the linear magnetic field analysis, An inductance analysis system that performs each process of calculating an inductance matrix component related to the coil at the certain time step.
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