JP4637799B2 - 電磁界回路連携解析プログラム、電磁界回路連携解析プログラムを格納した記録媒体、および電磁界回路連携解析装置 - Google Patents
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図1は、本発明に係る電磁界回路連携解析プログラムを実行するコンピュータ100の一例を示す概念図である。
図2を参照して、CPU120の機能的構成を説明する。
(2.1)では、非特許文献1で示されているような、電磁界回路連携解析の方法について説明する。次いで、(2.2)において、本発明に係る連携解析方法について説明する。
まず、電磁界解析を行なう手法の一つであるFDTD法について説明し、次いで連携解析するのに用いられる解析手法の例として電流源法について説明する。
式(1)はnタイムステップの電界E(ベクトル)、式(2)は(n+1/2)タイムステップの磁界H(ベクトル)についての関係式である。ただし、Δtem,μ,ε,σは、それぞれ、タイムステップ、透磁率、誘電率、導電率とする。
タイムステップΔtemが式(3)を満たさない場合は、算出された値が発散されてしまうことが一般に知られている。
図4を参照して、回路解析とFDTD法との間のデータの受け渡しについて説明する。なお、図4では、時刻(n−1)Δtemにおける電界強度En-1(ベクトル)および時刻(n−3/2)Δtemにおける磁界強度Hn-3/2(ベクトル)が既知であるとする。
上述したように、非特許文献1で開示されている方法では、時刻nΔtemの回路セルの電界を導出するのに、時刻(n−1/2)Δtemまでの電流値に基づいて一定値をとる電流源を定めていた。本発明では、時刻(n−1/2)Δtemから(n+1/2)Δtemまでの電流源関数in(t)を、FDTD法において、時刻(n−1/2)Δtemの磁界値より算出された電流値In-1/2と、時刻(n+1/2)Δtemの磁界値により算出される電流値In+1/2とを用いた補間式により表わす。ここでは、例として次の式(6)のような線形関数として定義する。
ここで、In-1/2に関しては、時刻nΔtemにおいて、すでにFDTD法で計算済みの磁界値から求められる値であるが、In+1/2に関しては、計算中の時刻nΔtemよりもさらに1/2Δtemだけ進んだ時刻における磁界値から求める値である。このため、In+1/2の値を定めることはできない。そこで、FDTD法の計算式からIn+1/2の満たすべき関係式を求める。以下では、具体例を挙げて説明する。
また、電界値Ey n(i,j,k)の位置での電流源法により定式化した回路方程式はFDTD法から見ると、次の式(8)のような内部状態を持つブラックボックスな関数として表わすことができる。
図5に示すように、電流値Iy n+1/2(i,j,k)は、回路セルの近傍の磁界値を用いて以下のアンペアの式(9)で表わすことができる。
図6および式(14)に示すように、電流値Iy n+1/2(i,j,k)は、近傍の電界値とIy n-1/2(i,j,k)によって決定される。
以上の発明に係る電磁界回路連携解析は、以下の手続きによってコンピュータソフトウェアとして実装できる。
図8は、本発明に係る電磁界回路連携解析の処理を示したフローチャートである。
まず、ステップS800において、CPU120は、ハードディスク124に格納されている回路基板データ134から、解析の設定を記述した解析条件、回路情報等のデータを読み込み、次の1から7に挙げる初期化処理を行なう。
図9は、埋め込み回路解析処理を示したフローチャートである。
ここで、収束条件を満たさないと判断した場合(ステップS908において、NO)、ステップS916において、CPU120は、Iy n+1/2(i,j,k)_estにステップS906で求めたIy n+1/2(i,j,k)の値を代入して更新する。
上述したように、本発明によれば、連続な電源関数を設定して回路解析を行なう。これにより、精度の高い解析を行なうことができる。特に、非線形の回路において回路解析の安定性、連携解析の精度を向上させることができる。
Claims (5)
- 演算処理部を有するコンピュータに、電磁界回路連携解析を実行させるためのプログラムであって、
前記演算処理部が、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行なうステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における前記回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路解析を行なうステップと、
前記演算処理部が、前記第1の電磁界解析を行なうステップおよび前記回路解析を行なうステップの結果に基づき、前記セルの磁界または電界の他方について第2の電磁界解析を行なうステップと、
前記演算処理部が、前記第1の電磁界解析を行なうステップと、前記回路解析を行なうステップと、前記第2の電磁界解析を行なうステップとを、所定の条件が満たされるまで繰り返すステップと、
前記演算処理部が、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、時刻t−1/2Δtまでの電界値および磁界値を求めるステップとを備え、
前記第1の電磁界解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの時刻tでの電界値を求めるステップを含み、
前記回路解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、時刻t+1/2Δtでの電流値の推定値を初期化するステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルの電界値を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルの電流値を求めるステップとを含み、
前記回路セルの電界値を求めるステップは、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、前記時刻t−1/2Δtでの前記磁界値から算出した電流値と前記推定値との前記補間式により、前記時刻tでの電流源の値を設定するステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルにおいて、前記設定された電流源の値に基づき回路解析を行なうことで、前記時刻tでの前記回路セルの電圧値を求めるステップと、
前記演算処理部が、前記回路セルの電圧値から、前記時刻tにおける前記回路セルの電界値を求めるステップとを有し、
前記回路セルの電流値を求めるステップは、
前記時刻tでの前記電界値を前記回路セルと前記回路セルの近傍のセルとの間で成立する電磁界解析における前記関係式に代入して、前記回路セルにおける前記時刻t+1/2Δtでの電流値を求めるステップを有し、
前記第2の電磁界解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記時刻t+1/2Δtにおける前記セルの磁界値を求めるステップを含む、解析処理をコンピュータに実行させるための電磁界回路連携解析プログラム。 - 前記電源値は電流源値であり、
前記回路解析を行なうステップは、
前記演算処理部が、前記回路セルの電流値を求めるステップで求めた前記電流値と前記推定値との差が所定の値より小さくなるまで、前記推定値を更新しながら、前記回路セルの電界値を求めるステップと前記回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップと、
前記演算処理部が、前記推定値を更新しながら、前記回路セルの電界値を求めるステップと前記回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップの結果に基づき、前記時刻tでの前記回路セルの電界値を出力するステップとをさらに含み、
前記演算処理部が、前記時刻tをt+Δtに更新するステップをさらに備える、請求項1記載の電磁界回路連携解析プログラム。 - 前記初期化するステップは、前記演算処理部が、前記時刻t−1/2Δtまでの磁界値から算出した電流値を用いて前記推定値の初期値を設定し、
前記推定値を更新しながら、前記回路セルの電界値を求めるステップと前記回路セルの電流値を求めるステップとを繰り返すステップは、前記演算処理部が、前記回路セルの電流値を求めるステップにより求められた電流値を前記推定値として更新する、請求項2記載の電磁界回路連携解析プログラム。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載の電磁界回路連携解析プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 電磁界解析と回路解析との連携解析を行なう電磁界回路連携解析装置であって、
回路解析を行なう回路解析部を備え、
前記回路解析部は、複数のセルに分割された解析対象となる領域において、前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セルにおいて、現在の時刻を含む所定の期間における前記回路セルの電流値または電圧値の一方による補間式および電磁界解析における関係式を用いて現在の時刻での電源値を更新させながら、回路解析を行なう手段を含み、
前記電磁界解析を行なう電磁界解析部をさらに備え、
前記電磁界解析部は、
前記複数のセルのうち、前記回路セル以外のセルの電界または磁界の一方について第1の電磁界解析を行ない、前記第1の電磁界解析の結果を前記回路解析部に与える第1の手段と、
前記第1の手段および前記回路解析部の結果に基づき、前記セルの磁界または電界の他方について第2の電磁界解析を行なう手段とを含み、
前記第1の手段と、前記回路解析を行なう手段と、前記第2の電磁界解析を行なう手段とを、所定の条件が満たされるまで繰り返す解析制御部と、
複数のセルに分割された解析対象となる領域において、時刻t−1/2Δtまでの電界値および磁界値を求める手段とを備え、
前記第1の手段は、
前記複数のセルのうち、回路素子が挿入された回路セル以外のセルの時刻tでの電界値を求め、
前記回路解析を行なう手段は、
前記回路セルにおいて、時刻t+1/2Δtでの電流値の推定値を初期化する手段と、
前記回路セルの電界値を求める手段と、
前記回路セルの電流値を求める手段とを含み、
前記回路セルの電界値を求める手段は、
前記回路セルにおいて、前記時刻t−1/2Δtでの前記磁界値から算出した電流値と前記推定値との前記補間式により、前記時刻tでの電流源の値を設定する手段と、
前記回路セルにおいて、前記設定された電流源の値に基づき回路解析を行なうことで、前記時刻tでの前記回路セルの電圧値を求める手段と、
前記回路セルの電圧値から、前記時刻tにおける前記回路セルの電界値を求める手段とを有し、
前記回路セルの電流値を求める手段は、
前記時刻tでの前記電界値を前記回路セルと前記回路セルの近傍のセルとの間で成立する電磁界解析における前記関係式に代入して、前記回路セルにおける前記時刻t+1/2Δtでの電流値を求める手段を有し、
前記第2の電磁界解析を行なう手段は、
前記時刻t+1/2Δtにおける前記セルの磁界値を求める手段を含む、電磁界回路連携解析装置。
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