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Thermal Mass

熱システムの質量

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ライブラリ:
Simscape / Foundation Library / Thermal / Thermal Elements

説明

Thermal Mass ブロックは、熱質量を表します。これは、材料または材料の組み合わせの内部エネルギーを蓄積できる能力を反映したものです。材料の質量とその比熱がこの特性を特徴付けます。熱質量は以下で表されます。

$$Q=c\cdot m\frac{dT}{dt},$$

ここで、

• Q は熱流量です。

• c は質量の材料の比熱です。

• m は質量です。

• T は温度です。

• t は時間です。

既定では、このブロックには 1 つの熱保存端子があります。このブロックの正方向は端子からブロックであるため、熱流量は、ブロックへ流れる場合に正となります。

アプリケーションによっては、質量をブロック線図のレイアウト内の他の要素と直列に表示することが慣用となっています。このユース ケースをサポートするため、[視覚的な端子の数] パラメーターを使用して、ブロック アイコンの反対側に 2 番目の端子を表示できます。この 2 端子バリアントは単に視覚的なものです。2 つの端子は同じ温度のため、1 端子でも 2 端子でもブロックの機能は同様です。ブロック アイコンは [視覚的な端子の数] パラメーターの値に応じて変わります。

視覚的な端子の数	ブロック アイコン
1
2

変数

シミュレーションの前にブロック変数の優先順位と初期ターゲット値を設定するには、ブロックのダイアログ ボックスまたはプロパティ インスペクターの [初期ターゲット] セクションを使用します。詳細については、ブロック変数の優先順位と初期ターゲットの設定を参照してください。

ノミナル値は、モデル内で予想される変数の大きさを指定する方法を提供します。ノミナル値に基づくシステムのスケーリングを使用すると、シミュレーションのロバスト性が向上します。ノミナル値はさまざまなソースから得られます。その 1 つがブロックのダイアログ ボックスまたはプロパティ インスペクターの [ノミナル値] セクションです。詳細については、ブロック変数のノミナル値の変更を参照してください。

例

住宅の暖房システム

この例では、住宅の単純な暖房システムをモデル化する方法を説明します。モデルには、ヒーター、サーモスタットおよび 4 つの部品 (室内の空気、住宅の壁、窓および屋根) からなる家屋構造が含まれています。

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モーターの熱回路

この例では、集中定数モデルを使ってブラシレス サーボモーターの熱挙動のシミュレーションを実行する方法を説明します。固定子の鉄のスタック、固定子巻線および回転子における電力損失のため発生する熱は、固定子の鉄の損失 (Q_Iron)、巻線の電力損失 (Q_Wind) および磁化電流と渦電流による回転子の損失 (Q_Rotor) の 3 つの熱流源によって表されます。これらの損失はモーターの通常サイクルのシミュレーション中に記録されて motor_losses.mat ファイルに保存されます。モーターの熱回路は、熱伝導、熱質量および対流熱伝達の各ブロックで構成されます。これらのブロックは、モーターのパーツ (巻線、固定子の鉄、モーターのケース、回転子、前面と背面のベアリング プレートおよびモーター取り付けフランジ) における熱経路を再現します。モーターは、ケース、フランジおよび背面のベアリング プレートがそれぞれ空気と接することにより、空気と熱交換を行います。周囲の条件は、理想的な温源を 300 K に設定してシミュレートされています。

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端子

保存

M — 質量を回路に接続する端子

熱

質量を物理ネットワークに接続する熱保存端子。

端子名はブロック アイコン内には表示されませんが、ブロック ダイアログ ボックスの [説明] タブで [ソース コード] リンクをクリックすると、基となるソース ファイルで名前を確認できます。

N — 2 番目の視覚的な端子

熱

質量をブロック線図内の他の要素と直列に接続できるようにする 2 番目の熱保存端子。この端子は端子 M と同じ温度のため、1 端子と 2 端子のブロック表現の違いは単純に視覚的なものです。

端子名はブロック アイコン内には表示されませんが、ブロック ダイアログ ボックスの [説明] タブで [ソース コード] リンクをクリックすると、基となるソース ファイルで名前を確認できます。

依存関係

この端子を有効にするには、[視覚的な端子の数] パラメーターを [2] に設定します。

パラメーター

質量 — 一定の質量

1 kg (既定値) | 正のスカラー

質量の値。シミュレーション中、質量は一定です。

比熱 — 材料の比熱

447 J/(K*kg) (既定値) | 正のスカラー

材料の比熱。

視覚的な端子の数 — 表示可能な端子数

1 (既定値) | 2

このブロックを回路の他の部分に接続する方法です。

• 1 — ブロックは熱回路に接続する保存端子を 1 つもちます。ブロックの端子が 1 つの場合、他の 2 つのブロックの間の接続ラインに接続します。

• 2 — このオプションを選択すると、2 番目の端子が公開され、回路の他のブロックと直列にブロックを接続できるようになります。2 つの端子は同じ温度のため、ブロックの機能は端子が 1 つの場合と同様です。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2007b で導入

参考

Mass