Chi progetta un sensore di posizione magnetico ha quasi sempre già uno strumento di simulazione a disposizione, di solito un pacchetto agli elementi finiti generalista: Ansys Maxwell, Altair Flux, COMSOL o simili. Sono strumenti eccellenti e risolvono quasi qualunque problema elettromagnetico si sappia descrivere. Ed è proprio quella generalità il problema.
Un solutore generalista non sa cosa sia un anello magnetizzato diametralmente, cosa legga un integrato di sensing, che forma abbia una curva di errore d'angolo, né perché l'airgap conti più di quasi ogni altra cosa. Va spiegato tutto, ogni volta, nel linguaggio del solutore: geometria, materiali, mesh, condizioni al contorno, script di postprocessing. La fisica la risolve lui. L'ingegneria no.
Il secondo problema è il tempo. Una simulazione tridimensionale accurata di un assieme magnetico non è qualcosa che si lancia con leggerezza: la si imposta, la si avvia e si torna più tardi. Una volta è un costo sopportabile, ma progettare un sensore non è una simulazione sola. È il diametro del magnete contro l'airgap, poi lo stesso sweep con un altro grado di materiale, poi tutto daccapo con il chip spostato di mezzo millimetro. Quando ogni variante costa ore si smette di esplorare e si comincia a tirare a indovinare, e se si è indovinato lo si scopre in banco.
MAGMagic parte dall'estremo opposto. È una piattaforma cloud costruita per un mestiere solo, la progettazione e la validazione di sensori magnetici di posizione e di corrente, e tutto al suo interno è modellato su quel mestiere: sa cosa stai progettando, ed è abbastanza veloce da permetterti di esplorare davvero.
La differenza più importante non si vede nell'interfaccia, ma spiega quasi tutto il resto.
MAGMagic non usa il metodo agli elementi finiti. È costruito su formulazioni integrali, sviluppate internamente, e la conseguenza pratica è semplice: non c'è mesh nell'aria. Vengono discretizzate solo le sorgenti, cioè i magneti e le parti conduttrici. L'aria, che in un modello agli elementi finiti costituisce la stragrande maggioranza degli elementi, non viene meshata affatto.
È questo che rende la piattaforma veloce. Le simulazioni girano in secondi invece che in ore, e quanto sia grande il guadagno dipende dal problema. Ma il punto di quella velocità non è la singola esecuzione: nessuno compra uno strumento per aspettare meno una risposta sola. Il punto è che un ciclo di progetto da trenta varianti diventa qualcosa che si fa in un pomeriggio invece che qualcosa da pianificare per la settimana dopo, e questo cambia ciò che si è disposti a provare. Esplorare lo spazio di progetto smette di essere un progetto a sé e diventa il modo normale di lavorare.
In un modello agli elementi finiti bisogna racchiudere il sensore in una scatola, decidere quanto debba essere grande e imporre una condizione sulla sua superficie. Se la scatola è troppo piccola il risultato è sbagliato, se è troppo grande il modello è lento, e in entrambi i casi la scelta va giustificata. Con una formulazione integrale il campo decade naturalmente all'infinito, perché è così che si comporta il nucleo su cui è costruita. Non c'è nulla da dimensionare e nulla da giustificare.
Un conduttore infinitamente lungo in MAGMagic non è un'approssimazione, è una primitiva di modellazione. Conta per la misura di corrente e per gli studi sui campi disturbanti, dove il cavo che porta il disturbo è molto più lungo di qualunque scatola si sia disposti a meshare.
Le regioni conduttrici sono tenute in conto in modo integrale invece che discretizzate. Questo aiuta due volte: elimina gli elementi che sarebbero serviti a rappresentarle ed elimina l'errore di discretizzazione a esse associato. Accuratezza e velocità migliorano insieme, il che non è comune.
Quando si apre una nuova simulazione in MAGMagic non si parte da un dominio vuoto. Si parte da un template dell'architettura di sensing su cui si sta lavorando: end-of-shaft, side-shaft, off-axis, lineare, misura di corrente.
I magneti di quei template sono magneti veri, non idealizzati. Magnetizzazioni diametrali, assiali, multipolo e schemi più complessi sono disponibili direttamente, con la libreria dei materiali e i coefficienti di temperatura già associati. Schermi, back-iron e alberi sono componenti da posizionare, non forme da descrivere da zero.
Non è solo una questione di comodità. Buona parte degli errori nella simulazione di sensori magnetici nasce nel tradurre un assieme fisico in un modello per il solutore: una direzione di magnetizzazione invertita, una simmetria data per buona che non vale, una proprietà di materiale lasciata al valore predefinito. Un template che parla il linguaggio dell'applicazione elimina un'intera classe di errori prima ancora che si presentino.
Ricostruzione dell'angolo, scostamento dalla retta di riferimento ed errore risultante lungo lo sweep meccanico sono prodotti automaticamente dall'esecuzione. Nessun export, nessun postprocessing esterno, nessun foglio di calcolo da mantenere.
Ogni integrato di sensing lavora correttamente solo entro un intervallo di ampiezza del campo. MAGMagic confronta il campo calcolato con quella finestra, tenendo conto della temperatura attraverso i coefficienti sia del magnete sia dell'integrato. Un progetto che va bene a 25 gradi ed esce dall'intervallo a 105 viene intercettato nel browser, non in banco.
Posizione e orientamento dell'integrato non sono dati fissi ma variabili da spazzolare: traslazioni e rotazioni, singole o combinate. Quello che si ottiene non è un numero solo, è il comportamento del sensore su tutta la finestra di tolleranza dell'assieme, che è ciò che la linea di produzione consegnerà davvero.
Se serve il campo invece della lettura del chip, c'è: campionamento libero in qualunque punto del dominio, su regioni rettangolari o polari, in una, due o tre dimensioni, a frecce o come mappa di colore. Semplicemente non si è più costretti a partire dal campo e risalire.
Questa è la differenza che un ingegnere nota per prima.
Un solutore generalista restituisce il campo magnetico. Quello che serve è l'angolo che il sensore leggerà, e di quanto sbaglierà. Passare dall'uno all'altro significa esportare i dati, ricostruire l'angolo in Excel o in Python, sottrarre una retta di riferimento e ripetere per ogni variante. Chiunque abbia progettato un sensore magnetico ha quel foglio di calcolo da qualche parte.
In MAGMagic si seleziona l'integrato di sensing e la piattaforma chiude quel ciclo. Si ottengono l'uscita del sensore e l'errore d'angolo sull'intera rotazione, calcolati automaticamente a partire dal campo sull'elemento sensibile. Non il campo in un punto, ma la risposta alla domanda che si era davvero posta.
MAGMagic è interamente proprietario. Il solutore, le formulazioni, i template e la piattaforma sono stati sviluppati in EMC Gems, sulla base di oltre vent'anni di ricerca in elettromagnetismo computazionale.
Questo ha una conseguenza che conta più di quanto sembri nel momento in cui si sceglie uno strumento. Quando un cliente di un pacchetto generalista chiede una funzione specifica per i sensori magnetici di posizione, quella richiesta entra in una roadmap insieme a migliaia di altre che arrivano da chi progetta motori, trasformatori e antenne. Non è colpa di nessuno, è ciò che un prodotto generalista deve fare.
Noi lavoriamo in un dominio solo, quindi una richiesta di chi progetta sensori è una richiesta sull'unica cosa che facciamo. Diverse delle capacità descritte qui sopra esistono perché un cliente le ha chieste. Se c'è un'operazione che ripeti a mano ogni volta che progetti un sensore, è esattamente quello che vogliamo sentirci dire, perché automatizzarla è la nostra roadmap e non una distrazione da essa.
MAGMagic è nativamente cloud. Gira in un normale browser, su qualunque macchina, senza nulla da installare, nulla da mantenere e nessun licence server locale. Le simulazioni girano sulla nostra infrastruttura, non sulla tua workstation, quindi il tempo per arrivare a un risultato non dipende dall'hardware che hai sotto la scrivania. I risultati sono accessibili al team da ovunque, e la piattaforma è verificata con penetration test indipendenti a protezione di IP e dati.
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