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Ansys Maxwell
低周波電磁界シミュレーション

Ansys Maxwellは、電動モータ、変圧器、ワイヤレス充電、永久磁石ラッチ、アクチュエータ、およびその他の電気-機械式デバイス向けの電磁界ソルバーです。静磁場／静電場、周波数領域および時間的に変化する磁場／電場を解析します。Maxwellは、電動モータや電力変換器のために特化された設計インターフェースも提供します。

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低周波電磁界シミュレーション

Maxwellでは、電気-機械式コンポーネントの非線形かつ過渡的な運動や、駆動回路および制御システム設計に対するその影響を正確に解析できます。Maxwellの高度な電磁界ソルバーを活用し、集積回路とシステムシミュレーションテクノロジーにシームレスにリンクすることで、ハードウェアのプロトタイプを作成する前の段階で、電気-機械式システムの性能を理解できるようになります。

  • 電磁気学アイコン
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Ansys Maxwell
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製品仕様

Maxwellは、工業部品の低周波電磁界の信頼できるシミュレーションを提供します。これには、力、トルク、静電容量、インダクタンス、抵抗、インピーダンスなどのフィールドパラメータを正確に解析するための3D/2D磁気過渡、交流電磁、静磁場、静電、直流伝導、および電気過渡ソルバーが含まれています。

  • 次数低減モデリング
  • Slice-Only テクノロジー
  • Co-sim Transient Performance
  • アダプティブな自動メッシング
  • 2Dおよび3D EMソルバー
  • コンポーネントからシステムへ
Ansys Electronics

Slice-onlyテクノロジー

Slice-onlyテクノロジーにより、電動モータアプリケーション向けの周期再現性シミュレーションテクノロジーが実現します。解析は、非平面境界条件を使用し、対称メッシュを使用して、結果を全体モデルに複製し、モータのスライスのみを効率的に解くことで改善されました。Slice-onlyテクノロジーが、複雑な電気モータのシミュレーションにどのように役立つかについては、ブログ「複雑な電動モータのモデリングおよびシミュレーション」をご覧ください。

Ansys Electronics - Slice-onlyテクノロジー
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2025年1月

新機能

Ansys Maxwellは、より高速なシミュレーションを提供し、より精度の高い電動モータを設計できるようにイノベーションを続けています。2025 R1リリースでは、ワイヤレス充電器、バスバー、電子トランスなどのコンシューマー向けエレクトロニクスやパワーエレクトロニクスを設計するエンジニア向けの新しい機能が追加され、ワークフローが強化されました。

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精度と速度

スライディングインターフェースおよびメッシュ解析のためのスキューモデルと連続体空気2D機能により、電動モータ設計の精度を高めることができます。また、Ansys Maxwelは、解析時間を短縮するためのデータフットプリントの削減や巻線のPWM励振の自動設定により、過渡解析を高速化します。

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機能

新しい励振の柔軟性を高め、材料モデリングやROM抽出を拡張するMaxwellの強化されたAC磁場（Eddy Current）A-Phiソルバーにより、パワーエレクトロニクスやコンシューマー向けエレクトロニクスに対応できる機能が拡張されています。

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ワークフロー

永久磁石を使用したワイヤレス充電やDCバイアスを使用したパワーエレクトロニクスなどを設計する際に、DCバイアス周波数領域解析のための新しい単一設計ワークフローが提供されます。AC磁場（Eddy Current）ソルバーに新しいDC磁場オプションが追加され、操作がシンプルになり、作業が効率化されます。

Maxwellアプリケーション

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Maxwellの機能

Ansys Maxwellシミュレーションによる電動機械の効率向上と市場投入までの時間短縮

カスタマイズ可能なモデリング機能、自動アダプティブメッシング、高度なハイパフォーマンスコンピューティングテクノロジーにより、設計者は高性能な電気-機械式電力システムを包括的に解析できます。フィールドパラメータから非線形等価回路および周波数依存状態空間モデルを自動的に作成し、システムおよび回路シミュレーションでさらに使用して、SIL（Software-in-the-Loop）およびHIL（Hardware-in-the-Loop）システムで可能な限り高い忠実度を達成します。Ansysのシミュレーションテクノロジーにより、お客様の製品が現実世界で成功するという確信を持つことができます。

当社の電磁界解析ソフトウェアは、製品の信頼性を確保し、イノベーションを通じてビジネスを成功に導くために、お客様から信頼を得ています。

Maxwellの機能

 

主な機能

Maxwellは、モータやアクチュエータ、インダクタ、トランス、磁気センサーをはじめとする各種エレクトロメカニカル製品開発のための電磁界解析ツールです。

  • 低周波電磁界シミュレーション
  • 自動アダプティブメッシング
  • マルチドメインシステムモデリング
  • 専用の設計インターフェース
  • Optimetrics
  • Granta Materials Data
  • ISO 26262準拠

Maxwellの主なメリットの1つは自動アダプティブメッシング技術であり、指定する必要があるのは形状、材料特性および目標出力のみです。Maxwellのメッシングプロセスでは、ロバスト性の高い体積メッシング手法を採用し、使用するメモリ量を削減して解を得るまでの時間を短縮するマルチスレッド機能を備えています。この実証済みのテクノロジーにより、有限要素法メッシュの構築と精細化の複雑さが解消され、高度な数値解析が組織のあらゆるレベルで実用的になります。

Maxwellの電磁界ソルバーはAnsys Workbenchを介してリンクされ、構造変形（変位）のフィードバック、応力および歪みが磁界特性に与える影響、電磁界を考慮した流体および音響などの複雑な連成物理現象を簡単に設定し、解析することができます。

コアロス計算、ベクトルヒステリシス計算、非線形永久磁石、着磁／減磁計算、 リッツ線の総損失 、ロス計算における製造上の影響など、高度なシミュレーション計算を実行します。

電気機械 と電力変換器では、設計基準やシミュレーションが大きく異なるため、Maxwell ではそれぞれに特化したインターフェースを提供しています。

RMxprtは、従来のモータ性能計算に加えて、Maxwellでの詳細な有限要素法解析のためのジオメトリ、運動、力学的条件の設定、材料特性、鉄損、巻線、ソース設定を自動生成できます。

電気、磁気、機械、流体、熱システム向けのマルチドメインパワーエレクトロニクスシミュレータで、回路、ブロックダイアグラム、ステートマシンの3つの基本コンポーネントライブラリをシームレスに統合します。Simplorerは、EM（Maxwell、PExprt、RMxprt、Q3D、HFSS）および熱ツール（Ansys CFD、Ansys Icepak）との接続により、統合された解析を提供します。 

Simplorerには、熱およびEMI/EMCシミュレーション用の高忠実度パワー半導体モデルの特性評価機能も含まれています。さらに、Simplorerのモデルライブラリには、VHDL-AMS機能や既存の制御システムモデルおよび顧客が開発したモデルが含まれています。  

Power Electronics Expert (PExprt) は、フェライトトランスやインダクタの磁気設計および最適化ツールで、多重巻トランス、結合インダクタ、フライバック部品などが含まれます。PExprtの変圧器とインダクタ用のテンプレートベースのインターフェースでは、電圧波形やコンバータの入力から設計を自動的に作成できます。自動設計プロセスでは、コアの形状、サイズ、材質、ギャップ、ワイヤの種類とゲージ、巻線ストラテジーのあらゆる組み合わせを考慮し、磁気設計を最適化します。

これには、一般的なコンポーネントのメーカーライブラリが含まれています。また、表皮効果や近接効果、磁気フリンジによるギャップ効果などを含むFEAベースのソリューションも組み合わせています。さらに、巻線損失、鉄損、R、L、Cパラメータ、および温度上昇を計算し、シミュレーションされた部品の周波数依存ネットリストを使用してSimplorerに結合します。

Ansys Maxwell から過渡的な電磁力を Ansys Motion に出力し、電磁相互作用を剛体力学に拡張して、騒音振動ソリューション全体を強化することができます。

新しいMaxwellのTransientソルバーは、単一の導電路上に複数の端子を持つ導体を考慮できます。

Maxwell リソース & イベント

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ワイヤレス充電システム - シミュレーションによるより良い設計の実現

Ansys Maxwell を使用して誘導型非接触充電システムをモデリングおよび解析し、最適な設計を行う方法を紹介します。

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電気機械のウェビナーシリーズ

このウェビナーシリーズでは、電気機械の設計と解析に焦点を当て、Ansysのシミュレーションツールが提供する多くの技術機能を、プレゼンテーションや短いデモを交えてご紹介しています。

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Ansys Maxwell: 詳細な概要

 このWebセミナーでは、自動アダプティブメッシング、ハイパフォーマンスコンピューティング、マルチドメインシステムモデリング、パワーエレクトロニクス回路、高度な材料モデリングなど、Ansys Maxwellの主要機能の詳細な解析について説明します。

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よくあるご質問

Ansys Maxwellは、電動モータ、変圧器、ワイヤレス充電、永久磁石ラッチ、アクチュエータ、およびその他の電気-機械式デバイス向けの電磁界ソルバーです。静磁場／静電場、周波数領域および時間的に変化する磁場／電場を解析します。Maxwellは、電動モータや電力変換器のために特化された設計インターフェースも提供します。

Ansys Maxwellの習得については、すでに製品をお使いのお客様、学生の方、まだ製品を使用していないお客様によって方法が異なります。

この無料コースは、Ansys Innovation Coursesのサイトで利用でき、Ansys Maxwell設計とLFシミュレーションワークフローの基本について習得できます。

Ansysの製品をお使いのお客様は、これらのMaxwellコースを利用できます。

すべてのMaxwellコース

Ansys Maxwellは、Ansys Motor-CAD、Ansys HFSS、Ansys Icepak、Ansys Mechanical、Ansys CFD、Ansys Motion、Ansys TwinBuider、およびAnsys optiSLangと接続可能です。

[Maxwell] > [Draw] > [Region]をクリックします。

  • これにより、[Region]ダイアログボックスが表示されます。領域のパディングは、パーセンテージ、相対位置、または絶対位置として定義できます。
  • [Padding]データでは、[Pad all directions similarly]、[Pad individual directions]、または[Transverse padding]のいずれかを選択します。

Ansys Maxwellをダウンロードするには、Ansysの製品をお使いのお客様であり、Customer Portalにアクセスできる必要があります。Ansys Maxwellは、Electronicsソフトウェアバンドルおよび無料のAnsys Studentバンドルに含まれています。

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Ansys Electronics Desktop Studentをダウンロードする

Ansys Maxwellは、電動モータ、変圧器、ワイヤレス充電、永久磁石ラッチ、アクチュエータ、センサー、コンバータ、電磁シールド、およびその他の電気-機械式デバイスなど、さまざまなアプリケーションに使用できます。

静電容量、インダクタンス、インピーダンス、またはコンダクタンスマトリクスを解くには、次の手順を実行します。

  • [Maxwell 3D]または[Maxwell 2D]をクリックし、[Parameters] > [Assign] > [Matrix]を選択します。

[Matrix]ダイアログボックスが表示されます。

  • [Setup]タブをクリックします。
  • [Name]ボックスにマトリクスの名前を入力します。
  • マトリクスに含めるソースを指定するには、次のいずれかを行います。
    • [3D Electrostatic]、[2D Magnetostatic]および[3D Magnetostatic]、[2D Eddy Current]および[3D Eddy Current]設計については、リスト表示されているソースのいずれかの[Include]チェックボックスを選択または選択解除します。
    • [Maxwell 2D]設計については、各ソースの戻りパスを指定できます。デフォルトでは、戻りパスは無限大に設定されています。ただし、ソースが指定されたコンダクタを、戻りパスとして使用できます。
    • [2D Electrostatic]、[2D DC Conduction]および[3D DC Conduction]、[2D AC Conduction]および[3D AC Conduction]については、リスト表示されているソースのいずれかの[Signal]または[Ground]チェックボックスを選択または選択解除します。接地された端子は、電圧値がゼロの基準電圧として扱われます。
    • [Signal]として選択された励起はマトリクスに含まれます（パラメータ抽出プロセス中に1つずつ1Vで励起される）。[Ground]として選択された励起は0Vに維持され、マトリクスには含まれません。選択されていない励起は考慮されません。

詳細について、Ansysのお客様はすべての「ハウツー」情報にアクセスできます。

同じ情報は、AnsysEMインストールフォルダに含まれているMaxwell.pdfファイルにもあります。

 

3D CADファイルをインポートするには、次の手順を実行します。

  • [Modeler] > [Import]をクリックします

[Import File]ダイアログボックスが表示されます。

  • [Files of type]ドロップダウンメニューから、必要なファイルの種類を選択します。
  • 選択したファイルタイプで使用可能なインポートオプションを選択します。
  • ファイルブラウザを使用して、インポートしたいファイルを検索します。
  • [Open]をクリックします。アクティブなModelerウィンドウにファイルがインポートされます。

非常に複雑なモデルの取り扱いに関するヒントについては、テクニカルノート「複雑なモデルの処理」をご覧ください。

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