Leistungsmerkmale

Komponenten oder Baugruppen können aus einem vorhandenen CAD-System importiert oder mit dem integrierten 2D-Skizzierer oder 3D Modeler von Opera erstellt werden. Die Opera Modelldatei enthält einen vollständigen Verlauf der Befehle, mit denen sie erstellt wurde, sodass Dateien erneut „abgespielt“ und geändert werden können. Es wird eine Vorlage bereitgestellt, mit der die Konstruktionsvarianten von Standardprodukten automatisiert werden können.

Zu den Funktionen bei der Vorverarbeitung gehören:

• CAD-Import

• Geometriekonstruktion (boolesche Operationen, Translationsflächen, Ausformung zwischen Flächen, 2D-Skizzen, Kopieren und Transformieren, Hintergrundbereich, Verrundung und Fase)

• Parametrierung und Wiederaufbau

• Automatische Vernetzung (Netzsteuerung, Schichtung für Skin-Effekt und dünne Bleche)

• Definition externer Schaltkreise

Nach Abschluss der Simulation wird bei der Nachbearbeitung durch Opera die Analyse der Ergebnisse vereinfacht. Neben der Anzeige von Feld, Temperatur oder Spannung gibt es zahlreiche Funktionen, um abgeleitete Mengen in Formen und Einheiten vorzubereiten und anzuzeigen, die dem Benutzer bekannt sind (einschließlich Kräften, Leistungsverlust, gespeicherter Energie), sowie um Teilchenbahnen durch die berechneten elektrischen und magnetischen Felder zu berechnen und anzuzeigen.

Die Nachbearbeitungsfunktionen umfassen:

• Feldwerte (Konturen und Vektoren auf 3D-Geometrieoberflächen, Konturen und Vektoren auf beliebigen ebenen, zylindrischen und sphärischen 2D-Oberflächen, Graphen entlang von Linien, Kreisen und Bögen im 3D-Raum, Iso-Flächen, Export in Textdateien)

• Integrierte Werte (Kraft- und Drehmoment, Energie und Leistung, Linien-, Oberflächen- und Volumenintegrale, Q-Faktor)

• Harmonische Analyse

• Verformte Formen

• Verfolgung geladener Teilchen (Anzeige in Geometrie, Schnittpunkt mit Oberflächen, Karten zur Strahlstromdichte)

Mit Machines Environment können Motor- und Generatormodelle mit parametrisierten Vorlagen schnell eingerichtet und analysiert werden. Umfangreiche Modellanpassungen können in die Machines Environments integriert werden, um die Konstruktionsanforderungen des Benutzers zu erfüllen.

Zu den verfügbaren Standardmaschinen gehören:

• Gleichstrom

• Induktion

• PM Synchron

• PM Externer Rotor

• Geschaltete Reluktanz

• Synchrone Reluktanz

• Synchron

Es können standardmäßige Konstruktionsberechnungen durchgeführt werden, um nützliche Ergebnisse wie rückwirkende EMK, Rastmoment, Lastmoment, Open-Circuit- und Kurzschlusskurven zu erhalten.

Eine direkte Kopplung mit dem Opera Optimizer ermöglicht die Verfeinerung und Optimierung von Konstruktionen auf Grundlage der Benutzeranforderungen.

Mit Transformer Environment können Transformator- und Reaktormodelle automatisch definiert, gelöst und für die Optimierung vorbereitet werden. Zu den Standardanalysen gehören Kurzschluss, Open Circuit und Einschaltstrom. Die Finite-Elemente-Analyse wird durchgeführt, was bedeutet, dass die genauen Ergebnisse mit echten nichtlinearen Eigenschaften und repräsentativen Antriebskreisen berechnet werden. Zu den automatischen Ausgabegrößen gehören Impedanzen, Widerstände, Kräfte und Verluste sowie die üblichen Anzeigeoptionen für die magnetische Flussdichte und andere Größen. Die Umgebung ist in den Opera Optimizer integriert, sodass Parameter wie Kernabmessungen automatisch über die Schraubendurchmesser optimiert werden können.

Zu den Standardergebnissen gehören:

• Effizienz

• Induktivitäten

• Sättigungskurven

• Kurzschlussanalyse

• Analyse offener Schaltungen

• Einschaltstrom/Lasttests

• Einschalttransienten

• Verluste – Kupfer, Wirbelstrom, Hysterese

• Konstruktionsoptimierung

• Co-Simulation mit Simulink®

• Streufeld-/Abschirmungsanalyse (EMV/EMI)

• Dynamische Kräfte auf Spulen

Opera soll bei der Konstruktion von elektromagnetischen/elektromechanischen Geräten helfen. Daher ist die Lösung vor allem auf die Niederfrequenz-Elektromagnetik ausgerichtet. Aber andere physikalische Effekte wie strukturelle Spannung und Wärme sind als Unterstützungsfunktionen erforderlich. Deshalb ist Opera eine multiphysikalische Software. Analysen sind verkettet. Ergebnisse werden zwischen den verschiedenen physikalischen Bereichen übergeben. Eigenschaften sind nichtlinear. Der Benutzer kann beispielsweise eine elektromagnetische Analyse durchführen, Verluste an eine thermische Analyse übergeben, die Wärmeverteilung berechnen und anschließend eine elektromagnetische Analyse unter Berücksichtigung der temperaturabhängigen Materialeigenschaften durchführen. Dies kann für Untersuchungen wie Drehmomentverlust bei Permanentmagnetmotoren oder Homogenitätsstudien bei Magneten unter Last verwendet werden.

Der Opera Optimizer ist ein Softwaretool, das Benutzer beim Erreichen optimaler Designs unterstützt. Er ist vollständig in Opera integriert und ermöglicht schnelle und einfache Untersuchungen möglicher Konstruktionsräume für multiphysikalische Probleme. Dabei wird ein effizienter Optimierungsalgorithmus unter Kombination deterministischer und stochastischer Methoden verwendet, um Optimierungsprobleme mit einem oder mehreren Zielen zu lösen.

Optimierungsprobleme lassen sich leicht definieren mit:

• Konstruktionsvariablen und numerischen Grenzwerten

• Ungleichheits- und Gleichheitsbedingungen

• Zielfunktionen und ob sie minimiert oder maximiert werden sollen

Der Optimierungsprozess selbst kann gesteuert werden mit:

• Abbruchkriterien für den Optimierungsalgorithmus

• Gestaltung der anfänglichen Populationsverteilung

• Satz von Lösungsdatenbanken, die bereitgehalten werden sollen