製品概要と機能

Combined model of magnetic field analysis and equation of motion analyzed by Qme
Qmeで解析した磁場解析と運動方程式の連成モデル

製品概要

汎用３次元非線形動磁場解析のソルバーです。　計算条件等を変更・編集するためのプリ機能とマルチスレッドの技術を用い計算結果をリアルタイムに表示するポスト機能を持っています。

機能

  • 汎用３次元非線形動磁場解析のソルバーです。
  • 磁気モーメント法を利用したソルバーであるので、FEMのように空間メッシュが不要です。　また、積分法を改良することにより、モデルが粗いメッシュでも高精度が得られます。　短時間で有限要素法では得られることのできない高精度な結果が得られます。
  • 運動及び渦電流(非線形磁性体を含む)を含めた解析ができます。　空間メッシュがないので、複雑な動きに関する解析にほとんど制限がありません。

    (1) 磁気シールドなど広い空間の解析、薄型モータなど3Dの漏れ磁場解析
    (2) 運動・動的な変化を数式(連続関数)を使用して複雑な合成関数・波形をサポートする機能
    (3) 渦電流が発生する導体が交錯して動くような解析(FEMの外場機能では不可能な解析)
  • 誘導加熱解析等で必要なヒステリシス計算(任意波形によるマイナーループも考慮)・ジュール熱の計算ができます。
  • 磁場解析をこれから始めようとする方へのチュートリアル・サンプル・ドキュメントが充実しています。
  • ソルバー自体にポスト機能が付いています。 ソルバービューに表示される形状図・ベクトル・図等高線図は、計算の進行に応じてリアルタイムに表示変更され、図の操作も可能です。　Ver.5 からソリッドモデル表示ができます。
  • ベクトル等をマウスでクリックすると値が画面上に表示されます。
  • 起磁力・物性値・磁場計算点の間隔・対称条件・非線形収束計算条件等　はソルバーのコントロールパネルで編集できます。
  • ソルバーへの指示は、Windowsエクスプローラ風のコントロールパネルで行います。　 コントロールパネルは設定項目を左のツリービューで選択し、右のペインで値を設定します。　コントロールパネルで操作した結果は、リアルタイムにソルバービューに反映されます。 多岐にわたるソルバーのパラメータ設定でも、ソルバーの状態を見ながら、見通しよくダイレクトに操作できます。
  • 30種以上の多彩な制御・時系列関数と数式演算機能で、運動・電流・一様変動磁場が汎用的な合成関数で入力できる機能を持ちます。
  • 運動は複雑な動きを関数で合成できる強制運動や回転系及び並進系の運動方程式との連成ができます。　空間メッシュフリーなので運動モデル化の制限が非常に少ないです。
  • 体積抵抗率・ヒステリシス・B-H曲線等動磁場の計算にすぐに使える物性データベースを内蔵しています。
  • 3次元モデル上に表示された解析図からマウスでピックして、時系列グラフ・空間グラフ表示・相関グラフを描くことができます。　ジュール熱・マックウェル応力・トルクなどのグラフ・集計ができます。
  • タイムステップ進行状況がリアルタイムにコントロールできるパネルにより、1ステップずつグラフ等の結果を確認しながら計算したり、バックステップ、一部の条件を途中から変更できるステアリングが可能です。
  • タイムステップの途中で計算を止めても、それまでの結果が保証されている自動リスタート機能を持っています。
  • リスタートに必要なファイルとして、内容が見えないバイナリファイルは使用していません。　テキストベースの入出力ファイル１個ででリスタートできます。 (表示方法を保存・再現するための補助的なXMLファイルを使いますがリスタートの解析には必須でありません。)　従いまして、データの互換性・可搬性・可読性・再利用性・加工性に優れています。 すなわち、解析ソフトウェアとしては信頼性を示す重要な要素の一つである入出力データの透明性を持っています。
  • 多岐にわたる計算結果の図の表示方法を保存・再現する機能があります。　設定した図の表示方法をデータとともに記憶、再現できます。
  • 円筒形の空間セル要素があります。　中心、半径、と分割数を与えるだけで、トルクが簡単に求めることができます。
  • ソルバービュー・グラフ等の画面をボタン一つで jpg・png・bmp等の画像ファイルに取り込むことができます。　Professional版では、バッチ処理で画像取得の自動スケジューリングができます。
  • 64bit ネイティブ版のみです。
    ※32bit Windowsでは動作いたしません。　従前のバージョンでは32bit版もありましたが、本格的なCAEではより高精度な解析が必要なため、広いメモリ空間で、倍精度演算を高速することが要求されるため64bit版のみになりました。
  • マトリックスソルバーは複数コアに対応したマルチスレッド版で並列化により高速です。
    ※インテル系のCPUのみになります。

動作条件

ハードウェア環境

最低条件
　CPU 64bit(x64) 2GHz 2コア以上
　メモリー　4GB以上
　ストレージ Qmeのインストール・ワークエリアとして50GB以上
　画面解像度 1280X768 以上

推奨
　CPU 64bit(x64) 4コア以上
　メモリー 32GB以上

ソフトウェア環境

対応OS
　Windows 10 64bit 版

ライセンスと価格


ライセンス形態

Light版　年間レンタルのみ
Professional年間レンタル　または　買取
Light版・Professional版　いずれの場合もノードロック・シングルユーザライセンスセンスです。
　※ノードロック・シングルユーザライセンスは、1台のPCで登録ユーザ様1名のみが使用できます。

価格

Light版　\220,000- (税込/年間レンタル) 　サポート込み、3次元プリプロセッサPを含む
Professional版 \550,000- (税込/年間レンタル)　サポート込み、3次元プリプロセッサPを含む
Professional版の買取価格、教育機関向けの価格、及びライセンス数に応じた価格につきましては、
弊社代理店　株式会社キャトルアイサイエンスの営業部までお問い合わせ下さい。

Version 5の概要

  • 解析目的に不要な出力抑制することにより、メモリーや出力データの節約ができます。
  • 確認したい結果ののみに表示抑制をすれば、表示スピード、計算速度の向上になります。
    ※表示抑制は表示していないだけなので、抑制解除すると再計算しなくても表示できるようになります。
  • 出力抑制は計算の一部及びファイルへの入出力が抑制できます。

Version 5は、大幅な機能追加・拡充があります。軸対称・三角形などの種類は(14→33)と大幅に増え、OpenGLによるソリッドモデル表示、起電力など出力物理量の追加ときめ細やかな出力・表示物理量のコントロール、グラフの追加、UIの全面的な改良などです。

ソリッドモデル表示

OpenGLによるソリッドモデル表示の画面が追加されました。

  • 見た目が大きく変わった機能の一つです。　ソリッドモデル表示で、計算前のモデル確認はもちろん、多彩な計算結果の表現ができるようになりました。
    ※従来のQmeは敢えて、解析結果の難を探しやすいようにワイヤーフレームモデルを基本に表示していましたが、プレゼン用など、一般に言う美しくて説得力のある3D画像が必要場合もあります。　そういったニーズにお応えするため、ソリッドモデルのレンダリングウィンドウを追加しました。
  • ソリッドモデル画面でも、ピックや表示数値の確認、従来のワイヤフレームモデルのビューとの視野角などの同時表示・同期などができるようになっています。

UIの全面的な改良

コントロールパネル・ソルバービュー・各種補助ウィンドウを設計段階から改良しました。

  • GUIの部品群がWindows10, Qt Ver.12ベースのものに刷新され、見た目もスマートになりました。 Q3は、MFCベースでした。
  • コントロールパネルで冗長な適用ボタンを極力なくし、設定と結果評価がスムースに行えるようにしました。
  • フォントを見やすくし、文字の大きさが大きめになっています。　また、ソルバービューのフォントサイズを変更できるようになりました。
  • コントールパネルの背景色で動磁場解析(赤色背景)か静磁場解析(青色背景)どちらをしているのか、常に確認することができるようになりました。
  • 解析結果のベクトル・セルカラー・フェイスカラー・等高線の表示コントールをこれまでのセル・物性番号での絞り込み以外に、再分割化した範囲(サブIDでの範囲指定)で、より部分的に絞り込んで表示できるようにしました。

グラフ機能の拡充

計算結果の描画・グラフの作成(対数軸表示など)に改良が加えられました。

  • ウィンドウ種類毎にインスタンスを個別の持っています(モードレスウィンドウ)ので同時表示ができます。
    ※従来のQmeでは、XYグラフ系(時系列グラフ・空間分布グラフ・時系列XYグラフ・その他のサンプルグラフ)のウィンドウがすべて共用で一つしかありませんでしたので同時に複数表示することができませんでした。
  • また、同じ種類のXYグラフは重ね描画ができ、比較グラフも簡単に作成できます。

三角柱・三角形セルの追加

磁石・磁性体・導体セルに三角柱・三角形が使用できるようになりました。

  • 多くの要望から複雑な形状の多い最近のモデルの作りやすくするため、部分的に使用できる三角形系のセルを作成いたしました。
  • ただし、三角柱・三角形のセルを使用すると消費する未知数が増えるにも拘わらず、一般的に精度が低下する傾向があります。 
    従いまして使用は最小限にとどめて下さい。　の理由については、「三角柱・三角形セルの使用上の注意」を参照して下さい。
  • 何故、三角形系の分割が、磁場・電場解析に向かないかと言うと、磁場・電場の本質的な性質に関わっています。　つまり、N極があればS極があるように必ず代表的な層流は出入り面あるものを奇数面で扱うと、垂直方向の離散化による数値ノイズが大きくなるからです。　実は、この事情は、Qmeに限らず、細メッシュが必要なFEMでも、さらに、流体解析など保存量を扱う分野でも言えることです。　このような事情でこれまでQmeでは三角形系の分割について、実装していませんでした。

軸対称セルの追加

XZ平面上に2次元形状の図形を配置するだけで、回転軸をZ軸とした回転体のセルを定義することができます。　この機能により、軸対称モデルの計算が簡易にできるようになりました。

出力物理量の制御

Version 5は多機能になり、出力物理量が肥大化してきました。これに対処するため、出力及び表示する物理量のコントロール機能を強化しました。

出力物理量の追加と整備

起電力・渦電流・渦電流密度など出力物理量の追加や改良がされました。　たとえば、渦電流密度は、電流密度を定義する断面を明確にしないと意味がありません。　Version 5では、導体セルのエッジがもつ特定断面での電流密度であると明確にしました。

簡易応力計算・トルク計算

簡易的に磁性体セルのみで応力・トルク計算の計算ができる機能を追加しました。

  • 従来では必ず空間場計算セルを配置して、マックスウェルの応力を計算する必要がありましたが、Version 5では、磁性体表面を直接指定して簡易的にその部分のマックスウェルの応力が計算できるようになりました。
    ※ただし、剪断応力計算などでは簡易応力計算では精度がかなり落ちますので、従来の空間場セルを使用する方法を採用して下さい。

新しくかつ安定した開発技術の採用

ソースレベルでスクラッチ&ビルドを行い処理系をC++11, Qt Ver.12, Intel MKL 2018と新しくかつ安定した環境で開発しました。
インテルのi9など新しいCPUに対応した環境で使用すればさらなるパフォーマンスの向上が見込めます。

多言語対応

現在は、ソフト本体のみですが、英語表記にも対応しています。

  1. 「メインメニュー」→「ヘルプ」→「バージョン情報」→「ユーザ登録(情報)」の画面で表示言語を切り替えることができます。
  2. 言語切り替え後は、Qme本体を再起動して下さい。　再起動後、指定の言語に切り替わります。