電磁場解析シミュレーションCST STUDIO SUITE

電子部品および電磁波を伝播するコンポーネントはさまざまな製品の動作にかかわる重要な役割を担っており、それらを実装した製品は増加の一途をたどっています。自動車や通信業界では、電気自動車を代表とする新しい電気・電子機器の追加によりイノベーションが起きています。さらに、テクノロジーの進歩は医療機器、再生可能エネルギー、メタマテリアルといった分野で新たな市場を生み出しています。こうした発展に後れを取らないためには、先見性のあるデザインとスピーディーかつ柔軟な開発サイクルが求められます。

シミュレーションは、設計プロセスの初期段階であってもプロトタイプを用いて検証を行い、構成を変えながら性能を比較して製品を最適化することを可能にします。シミュレーションを活用することにより、プロトタイプを削減し開発プロセスを短縮することができるため、コスト削減と開発期間の短縮につながります。リアルワールドの条件を考慮した状態で製品のシミュレーションを行うことで、システムに組み込んだ際の性能を解析し、電磁両立性（EMC）および曝露限度の法的要件を満たしているかを検証することができます。そのため、時間のかかる再設計や多額のコストを要するリコールを避けることができます。

電磁気学は物理学の一分野に過ぎませんが、他の多くの分野と繋がりがあります。例えば、モーターは磁石と電気コイルを用いて動力を生み出し、電子レンジは高周波電磁界を発生させて食品を温めます。電磁界解析は、より広範なマルチフィジックス・シミュレーションのワークフローを構成する各種シミュレーション・テクノロジーの中の1つのツールです。

CST Studio SuiteCST Studio Suiteは、世界中の大手企業に導入されている、ベストインクラスの電磁場解析およびマルチフィジックスシミュレーションに対応するソフトウェアパッケージです。あらゆる周波数帯域に対応したソルバを搭載し、製品の設計、解析、最適化を行うための様々なツールを提供します。3DEXPERIENCE R2018xで新たに加わったElectromagnetics Analystロールにより、3DEXPERIENCEプラットフォーム上で CST Studio Suiteをコラボレーティブ・ワークフローに統合することができます。

シミュレーションを行う利点

主なメリット

電磁界解析• 静的解析から高周波解析まで

• モーター、回路基板、ケーブル・ハーネス、フィルターなどの用途向けの特殊ソルバ

• 連成シミュレーション：システム・レベル、ハイブリッド、マルチフィジックス、電磁界／回路の連成解析

モデリング• フル・パラメトリックな一体型設計環境• さまざまな CAD、EDAファイルのインポート／エクスポート

• 複雑な各種材料モデル

解析• 強力なポストプロセッシング・ツールとビジュアリゼーション・ツール

• ビルトイン・オプティマイザー

ハイパフォーマンス・コンピューティング• ワークステーション：マルチスレッド、GPU、ハードウェア・アクセラレーション

• クラスター：分散コンピューティング、MPI

3DEXPERIENCE R2019x上のElectromagnetics Analystロール• 共有環境を設定し、メンバーを追加することで、全員が同じデータセットを用いて作業可能。作業内容は同期され、バージョン管理にも対応

• モデル、メッシュ、シナリオ、結果の軽量なビジュアリゼーション。意思決定者は結果を体験し、レポートの作成時間を削減することが可能

• ジオメトリに直接アクセス可能

• ウェブベースのポータルにより、どこからでもCST Studio Suiteのジョブを送信し、モニタリング可能

• CST Studio Suiteを「コネクテッド」モードで実行することにより、3DEXPERIENCEを活用

• コラボレーション、ビジュアリゼーション、バージョン管理、ナレッジ取得機能

• カスタマイズされたプラグインやスクリプトの種類を問わず実行できる連続的なオープン性など、CST Studio Suiteの全機能をサポート

• 3DEXPERIENCEから CST Studio Suiteのソルバを設定、送信、モニタリング可能

ハイテク業界：統合チップ・パッケージのインポートされたシミュレーションモデル。

モデリングCST Studio Suiteが提供するフル・パラメトリックな多機能CADインターフェースにより、シミュレーションモデルを構築し編集することができます。インポートツールとエクスポートツールが備わっているため、さまざまな CADソフトウェアや EDA（電子設計自動化）ソフトウェアからモデルをインポートすることができます。また、SOLIDWORKSとのフル・パラメトリックな相互リンクにより、CST Studio Suite上で行った設計変更を SOLIDWORKSのプロジェクトに直接インポートして反映することも、その逆も可能です。

材料電磁気学、光通信学、生物物理学など、複雑な非線形材料特性の結果として特徴的な電磁界の現象が生じる応用分野が多数あります。CST Studio Suiteには、プラズモン効果、フォトニック効果、強磁性、二次電子放出、生体加熱を含む多種多様な現象のシミュレーションを行えるよう、多くの材料モデルが用意されています。

人体モデル人体の中の電磁界の相互作用は、多くの機器を設計する上で重要な検討事項であり、特にヘルスケアや医薬品・医療機器の分野において製品の性能と安全性の両方にかかわる知見を与えてくれます。CST Studio Suiteには、詳細な体内構造とリアリスティックな電磁特性や熱特性を備えたボクセル・ベースの

設計環境

人体モデルと CADベースの人体モデルの両方が用意されているため、人体を考慮に入れたシミュレーションを行うことができます。

メッシュ作成正確なメッシュの作成はシミュレーション・プロセスに欠かせません。CST Studio Suiteは、素早く自動的にメッシュを作成し、メッシュの詳細さと自動適応機能によりモデルの 重要部分の品質を改善します。CST Studio Suiteが使用する独自の PBS（Perfect Boundary Approximation®）技術は、数十億個のメッシュ・セルからなるモデルであっても従来の階段メッシュが持つスピード面の利点を残しつつ、湾曲した構造や複雑な CADデータを正確にモデル化することができます。

合成CST Studio Suiteは、さまざまなデザイン候補のモデルを自動的に構築するため、さまざまな合成ツールを提供します。これには、平面フィルター用の Filter Designer 2D、 クロスカップル型キャビティ・フィルター用の Filter Designer 3D、アンテナ・アレイ用の Array Wizardが含まれます。 さらに、アンテナ設計用の Antenna Magusと導波管設計用の FEST3Dの2つの SIMULIA設計ツールとリンクすることができます。

ソルバソルバは CST Studio Suiteの基礎となるものです。CST Studio Suiteは、時間領域ソルバや周波数領域ソルバのような幅広いシナリオに適した汎用ソルバから、エレクトロニクス、電子機器、モーター、ケーブルなどのより特化したソルバにいたるまで、クラス最高の電磁界解析ソルバを搭載しています。熱ソルバと構造力学ソルバを使用し、マルチフィジックス効果のシミュレーションを行うこともできます。これらを電磁界ソルバと組み合わせれば、ワークフローを統合することができます。

オプティマイザーシミュレーションの主なメリットとして、機器を最適化することで性能を改善したり、厳格な仕様に適合させたり、製造コストを削減したりできることが挙げられます。CST Studio Suiteにはローカルおよびグローバルオプティマイザーが組み込まれており、各ソルバと併用することでモデルのデザインパラメータを最適化することができます。

ポストプロセッシングポストプロセッシングを行うことで、シミュレーションの結果をさまざまな解析に使用し、共通の測定データや性能指数を複製することができます。CST Studio Suiteに用意されたポストプロセッシングのテンプレートは、電装品質用のアイ・ダイアグラム、モーター用の効率マップ、MRI用の電磁界解析など共通のワークフロー向けのソリューションを提供し、多用途の汎用テンプレートとしてカスタムワークフローの作成にも使用できます。

ハイブリッドおよびシステムシミュレーションシミュレーションの要素によって最適なソルバが異なることはよくあります。例えば、アンテナには時間領域ソルバが最適であることが多いものの、車両のような大型プラットフォームには効率的な積分方程式ソルバの方が適しています。自動車に設置された車間通信（V2V）用アンテナの性能解析には両方が含まれます。CST Studio Suiteの SAM（System Assembly and Modeling)機能を使用することで、複数のシミュレーションを組み合わせて単一の 3Dモデルやリンクされた自動ワークフローを作成したり、Hybrid Solver Task機能を使用することで、複数のソルバを組み合わせて単一のシミュレーション・タスクを作成したりすることができます。

シミュレーション

産業機械業界：運転状況下での電子レンジの電磁界（左）および熱（右）解析。　

医薬品・医療機器業界：人体に植え込まれた心臓ペースメーカーのアンテナから発生する電界。

航空宇宙・防衛産業• 設置後のアンテナ性能

• 落雷と電磁気の環境への影響（E3）

• レーダー

• 共通サイト干渉

建設・都市・地域開発業界• 建物による遮蔽

• ケーブル配線

• 避雷

エネルギー・資源産業• 高圧部品

• 発電機とモーター

• 太陽光パネルの最適化

• 変圧器

産業機械業界• RFID

• 非破壊試験（NDT）

• モーターとアクチュエータ

• 溶接と露光装置

医薬品・医療機器業界• MRI

• インプラントの安全性

• ウェアラブル・デバイス

• 高周波ジアテルミー

• X 線管

ハイテク業界• アンテナ性能

• マイクロ波と高周波部品

• 電磁両立性（EMC）

• シグナル・インテグリティとパワー・インテグリティ（SI/PI）

• タッチスクリーン

• ケーブルとコネクタ

• 比吸収率（SAR）曝露

自動車・輸送機械・モビリティ業界• 設置後のアンテナ性能

• ケーブル・ハーネス

• 車載用レーダー

• 電動機

• ワイヤレス充電

• 車載用エレクトロニクス

• センサー

業界別の用途

航空宇宙・防衛産業：落雷時の航空機の表面電流。

モーターとアクチュエータ

溶接と露光装置

医薬品・医療機器業界

インプラントの安全性

ウェアラブル・デバイス

高周波ジアテルミー

X 線管

航空宇宙・防衛産業：落雷時の航空機の表面電流。

ダッソー・システムズ 3DEXPERIENCE®プラットフォームでは、11の業界を対象に各ブランド製品を強力に統合し、各業界で必要とされるさまざまなインダストリー・ソリューション・エクスペリエンスを提供しています。

ダッソー・システムズは、3DEXPERIENCE®カンパニーとして、企業や個人にバーチャル・ユニバースを提供することで、持続可能なイノベーションを提唱します。世界をリードする同社のソリューション群は製品設計、生産、保守に変革をもたらしています。ダッソー・システムズのコラボレーティブ・ソリューションはソーシャル・イノベーションを促進し、現実世界をよりよいものとするため、バーチャル世界の可能性を押し広げます。ダッソー・システムズ・グループは 140カ国以上、あらゆる規模、業種の約 21万社のお客様に価値を提供しています。より詳細な情報は、www.3ds.com（英語）、www.3ds.com/ja（日本語）をご参照ください。

東京オフィス〒141-6020東京都品川区大崎 2-1-1 ThinkPark TowerTEL: 03-4321-3503

本社〒215-0033神奈川県川崎市麻生区栗木 2丁目 7番 6号TEL: 044-980-0505

大阪オフィス〒530-0001大阪市北区梅田 3-3-20 明治安田生命大阪梅田ビルTEL: 06-7730-2703

研究開発センター〒215-0033神奈川県川崎市麻生区栗木 2丁目 8番 22号TEL: 044-981-0236

FEB_SIM_CST_2019

©20

19 D

assa

ult S

ystè

mes

. All

righ

ts re

serv

ed. 3

DEX

PER

IEN

CE®,

the

Com

pass

icon

, the

3D

S lo

go, C

ATI

A, S

OLI

DW

OR

KS, E

NO

VIA

, DEL

MIA

, SIM

ULI

A, G

EOVI

A, E

XALE

AD

, 3D

VIA

,  B

IOVI

A, N

ETVI

BES

, IFW

E an

d 3D

EXCI

TE a

re c

omm

erci

al tr

adem

arks

or r

egis

tere

d tr

adem

arks

of

Das

saul

t Sys

tèm

es, a

Fre

nch

“soc

iété

eur

opée

nne”

(Ver

saill

es C

omm

erci

al R

egis

ter #

B 3

22 3

06 4

40),

or it

s su

bsid

iari

es in

the

Uni

ted

Stat

es a

nd/o

r oth

er c

ount

ries

. All

othe

r tra

dem

arks

are

ow

ned

by th

eir r

espe

ctiv

e ow

ners

.Use

of a

ny D

assa

ult S

ystè

mes

or i

ts s

ubsi

diar

ies

trad

emar

ks is

sub

ject

to th

eir e

xpre

ss w

ritt

en a

ppro

val.

ダッソー・システムズ株式会社 SIMULIA事業部SIMULIA.JP.Marketing@3ds.com

株式会社エーイーティーhttps://www.aetjapan.com