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Eaton Genie は、オンラインで利用できる無料の熱設計ソフトウェアアプリケーションです。Genie は、役立つヒントとリアルタイムの熱パフォーマンス推定値を提供しながら、エンジニアをサーマルソリューションの設計プロセスに沿って案内します。 Eaton Genie を使用すると、15 分未満で空冷ヒートシンクの設計とシミュレーションを簡単に行うことができます。
要件と設計パラメータを入力すると、 Eaton Genie はお客様のニーズに最適なヒートシンク設計を計算します。これらの設計オプションは、サイズ、質量、熱性能、圧力損失によってランク付けされ、用途に適した製造と流量の選択に役立ちます。ヒートシンク設計ツールは、フィン、ヒートパイプ、流量の追加など、追加のカスタマイズオプションについて案内します。最後に、ヒートシンクのベースに熱源を配置します。 Eaton Genie では、サイズや形状の異なる複数の熱源を使用でき、均一な熱負荷を追加できます。
熱シミュレーションを実行した後、Genie がヒートシンクを実現するための次のステップをいくつか提供します。
Eaton Genie に登録して無料で 利用 しましょう！
Eaton Genie アプリでヒートシンクの設計と熱性能を最適化し、時間を節約するためには、設計を開始する前にできるだけ多くの情報を用意しておくのが最善です。以下は、カスタムヒートシンクの熱シミュレーションを開発および実行するために必要なすべてのパラメータと重要な考慮事項のチェックリストです。
必要な情報がすべて揃っていなくても、 Eaton Genie の使用を開始しても問題ありません。 Eaton Genie は、ヒートシンク設計プロセスのすべてのステップで、お客様の進捗を保存します。プロジェクトを一時停止する必要がある場合、入力内容は保存され、戻ったときにすぐに使用できます。また、熱シミュレーションの実行を選択するまで、必要に応じて戻って入力を変更することもできます。
パラメータチェックリスト
プロセスのどの段階においても、熱設計に関する支援が必要な場合は、 イートンのエンジニアがサポートいたします。カスタムヒートシンクの設計やご質問は、イートンの お問い合わせ ページからお気軽にご連絡ください。
ここでは、Eaton Genie の使い方や一部の機能の詳細について、より深く説明しているトピックの一覧を示します。
お探しの情報が見つからない場合は、お気軽に お問い合わせください。
Eaton Genie は、空冷式ヒートシンクのシミュレーションを行うために設計されたクラウドベースのシステムソルバーです。 Eaton Genie に要件とパラメータを入力すると、熱レポートを備えた製造可能なヒートシンクの設計を支援します。シミュレーションは無料で、ライセンス料はかかりません。使用回数の上限や下限はなく、Eaton Genie は年間に一度または千回以上使用できます。
Eaton Genie は、ヒートシンクの構築、条件の定義、熱シミュレーションの実行を数分で支援するシンプルなウェブベースのインターフェースを備えています。この無料ツールは、何十年にもわたる経験的な熱管理データに基づいて設計され、実際の性能と大きく相関する Eaton SmartCFD コアソフトウェアを利用したシンプルなインターフェースです。
Eaton Genie を使用すると、空冷ヒートシンクの迅速かつ合理的に正確なシミュレーションを実施でき、プロジェクトの初期の検討と実現可能性フェーズに役立ちます。
熱レポート、2D 図面、3D モデルは各シミュレーションに付属しており、Genie の「次のステップ」セクションでダウンロードできます。また、試作品または量産部品の見積もりをアプリケーションから直接リクエストすることもできます。
Eaton Genie で 図面やモデルをダウンロードする方法 について詳しくはこちらをご覧ください。
Genie は進行状況を保存してくれるので、入力を確認する必要があっても、いつでもプロジェクトを中断したり再開したりできます。このオンラインツールを最大限に活用するために、入力の完全な一覧と関連する Eaton Genie の記事については、 Eaton Genie の「はじめに」セクションをご覧ください。
Eaton Genie アプリで登録すれば、すぐに使い始めることができます。
Eaton Genie には、プロジェクトに役立つ便利なヒントがあります。
さらに詳しいガイダンスが必要な場合は、 Eaton Genie の 詳細なビデオチュートリアルをご覧ください。
Eaton Genieは、Google Chrome、Mozilla Firefox、macOS Safari、Microsoft Edge の最新バージョンで最適に動作します。 Eaton Genie はInternet Explorer 11 とも互換性があります。
保守的な結果を得るには、ヒートシンクに影響を与える可能性のある最も過酷な条件を使用してください。通常、これはデバイスまたは製品全体が経験する最高高度と最高温度を意味します。
これは、ヒートシンクで使用できる体積です。作業する体積が固定されていない場合は、ヒートシンクに最も適した推奨最大体積を使用してください。既存のエンクロージャやダクトは、利用可能な特定の寸法を決定する可能性があるため、必ず考慮してください。
Eaton Genie では、「深さ」はフィンの流れの長さです。言い換えれば、深さはヒートシンクプロファイルに垂直な方向です。
お使いのデバイスは100 W で動作しているかもしれませんが、熱として放出されるのは20 W だけかもしれません。20 W はヒートシンクが放熱する必要のある電力なので、Eaton Genie への入力値はその値になります。 総熱負荷の決定方法に関する投稿と、Eaton Genie で使用する値の詳細については、こちらをご覧ください。
プロジェクト条件ページでは、Eaton Genie を使用してデバイスのサイズをカスタマイズできます。これは、電力密度と、ベース内の熱拡散に対するその影響の推定のみを目的としています。ベース上のすべてのデバイスが持つフットプリント領域の合計に相当するフットプリント領域を生成する寸法を選択する必要があります。
Eaton Genie は、強制流のない、または自然対流によって熱を除去するヒートシンクにのみ放射の影響を適用します。これは、放射の影響が自然対流中の熱伝達の顕著な部分であるためですが、強制対流の状況では無視できるためです。
利用できる値によって異なりますが、どちらもケース温度の上限値になります。これらの値がいずれもない場合は、デバイスのデータシートから最大ケース温度を計算する方が簡単かもしれません。
デバイスの最大ケース温度の計算方法についてお読みください。
お使いのデバイスのデータシートの熱セクションに基づいて、デバイスの最大ケース温度を計算する方法をご覧ください。
空気の流れを生み出している要因を考えてみてください。ファンを使用していない場合、利用できる圧力損失の余裕は最小限です。ファンまたはブロワーを使用している場合は、ファン曲線（PQ 曲線）を考慮する必要があります。システム全体のエアフローがある場合、ファン曲線との関連でシステムの他の要素を考慮する必要があります。
Eaton Genie はまず、プロジェクトの条件を満たすヒートシンクを探します。Genie がその技術／フローの組み合わせに対するソリューションを見つけられない場合、マトリックスのボックスは赤色になり、満たされていない条件は赤色のテキストで記載されます。その後、Eaton Genie は、各技術／フローの組み合わせの材料量を削減しながら、プロジェクトの条件を満たします。
これは、お客様の要件と好みによって異なります。アプリケーション内では、重量やサイズなどの主要な要件に基づいて、Genie にテクノロジー／フローの組み合わせを評価させることができます。これにより、お客様のニーズに最適なテクノロジーを選択できます。
これは、お客様のアプリケーションの要件と条件によって異なります。ゴミが発生するような環境、ファンでは許容できないほどの高い信頼性が求められる環境、あるいは極めて騒音に敏感な環境は、自然対流に適した用途と言えるでしょう。さらに、より小型で低電力の用途では、強制対流を必要としない場合があります。
自然対流と強制対流の比較について、さらに詳しくはこちらをご覧ください。
単一のヒートパイプと単一のデバイスがある場合、Eaton Genie はヒートパイプをデバイスの中央に配置します。
これは用途によって異なりますが、一般的にヒートパイプはフィンに対して垂直である必要があります。これにより、ヒートパイプはフィン全体に効果的に熱を拡散できます。
このオプションを使用すると、ヒートシンクの合計設定高さを変更せずに、ベースの厚さまたはフィン高さを変更できます。これは、高さが固定されたエンクロージャまたはダクト内で作業する場合に重要です。たとえば、多くのサーバーアプリケーションでは、ボードは事前に定義された高さ内に収まる必要があるため、ボードとそのソリューションが1U エンベロープ内に収まる必要がある場合、ヒートシンクの高さをその高さ以上に上げることはできません。
固定ダクトがあり、ヒートシンクがこのダクトサイズよりも小さい場合は、バイパスが発生します。バイパスは、フィンを通る気流の量を減少させ、熱性能（すなわち、より高い熱抵抗）を低下させるとともに、圧力損失も小さくします。
Eaton Genie の均一な熱負荷により、Genie で個別にモデル化および定義するほどではない、より小さな熱源を追加で考慮することができます。ただし、これらはまとめて全体的な熱負荷に寄与します。これにより、追加の熱負荷がヒートシンクベース全体に均等に分散され、ヒートシンクの熱性能をより正確にシミュレーションできます。
簡単な回答とヒートシンクの動作に関する一般的な感覚を求めている場合は、熱インターフェイス抵抗を省略できます。そうでない場合は、Eaton Genie のシミュレーションにインターフェース抵抗を含める必要があります。アプリケーションで熱界面材料（TIM）の使用を妨げるものがない限り、熱源とヒートシンクの間には常にTIM を含める必要があります。
灰色のボックスは、ヒートシンクがカバーする基板または実装可能領域を表します。
最初に Eaton Genie にログインしてください。
次に 画面の右上隅にある「ユーザーオプション」アイコンを選択します。
「ユーザーオプション」は、右上の人物アイコンです。
次に、「プロファイルの編集」オプションを選択します。これにより、アカウントの詳細が表示されます。
ドロップダウンメニューをクリックし、ご希望の言語を選択します。既定の言語が新しく選択した言語に切り替わります。「更新」ボタンをクリックして、これらの変更を保存する必要があります。ボタンをクリックして、選択した言語を保存します。
シミュレーションを実行する前に、必ず言語設定を保存してください。そうすることで、熱レポートに新しい言語設定が反映されます。
ヒートシンクをシミュレーションし、結果を確認した後、 Eaton Genie はプロジェクトの次のステップについていくつかのオプションを提示します。そのオプションの1 つは、プロジェクト／ソリューションファイルをダウンロードすることです。
これらのダウンロードオプションには、次のものが含まれます。
3D または2D のダウンロードオプションをクリックすると、ファイルのダウンロードを確認するプロンプトが表示されます。
Eaton Genie のヒートシンクの図面はシンプルですが、社内の機械加工担当者が迅速に試作品を製作し、テストに使用できるだけの十分な詳細が含まれています。プロファイル図面に描かれていない寸法は、タイトルブロックの上の注記に記載されています。これらのヒートシンク図面は.DXF 形式で提供され、さまざまなCAD（コンピュータ支援設計）パッケージで開くことができます。記録用にファイルを保管し、必要に応じてメモを追加したり、さらに詳しいガイダンスが必要な場合はイートンのエンジニアにご連絡ください。
Eaton Genie は、シミュレーションで使用したヒートシンクのプロファイルと長さを利用するシンプルな3D モデルを生成します。Genie は、.STL 形式で3D モデルを生成します。製品組立ファイルで自由に使用して、製品設計を完成させてください。
以前にシミュレートされたヒートシンク設計プロジェクトは、別の Eaton Genie ユーザーと共有した場合でも、図面にソリューションとファイルが保持されます。
これらのファイルはシミュレーションごとに固有のため、個別のシミュレーションごとにヒートシンクの図面とモデルを再ダウンロードする必要があります。つまり、同じプロジェクトを5 つの異なる条件セットでシミュレートする場合、各シミュレーションには独自のダウンロードセットがあります。
新しいアプリケーションを開始する際は、最終デバイスが置かれる環境条件を判断することが重要です。環境条件は、製品が最高ケース温度に達しやすいかどうかに影響します。あるいは、ユーザーがデバイスに触れるため、安全なタッチ温度を設計する必要があるかもしれません。
多くの場合、アプリケーションは、デバイスがどのような温度範囲にさらされる可能性があるかを明確にしています。良好なパフォーマンスを発揮するには、単純なラボ条件（海抜で23～25 °C）のみが必要な場合があります。また、アプリケーションが極限環境や過酷な環境に対応しなければならない場合もあります。これは、エンドユーザーの製品体験に大きく影響します。
ほとんどの場合、熱設計者であるあなたは、エンドユーザーが何をするかを制御する能力を持っていません。一日中、スマートフォンをどんな風に扱っているか考えてみてください。一日中使い続けているので、熱が発生し、バッテリーが消耗しているのです。体温のそばのポケットに入れて、冷やすのに役立つ空気の流れがない場合もあります。最終用途のアプリケーションにはスマートフォンのような高い要求がないかもしれませんが、デバイスがさらされる環境条件は、最終製品の全体的な性能と寿命にとって非常に重要です。
予想される温度と高度について少し考えてみると、条件の幅が大きいことに気付くかもしれません。
温度範囲を定義するのはやや難しいかもしれませんが、約100 °C の高温環境での生存が必要な消費者向けアプリケーション、屋外の41 °C の高温の砂漠、-40 °C で機能する必要があるその他のアプリケーションなどを見てきました。宇宙用途では、日光曝露に応じて、より広い温度範囲があります。
次に重要なのは、シミュレーションや計算に使用する温度を決定することです。最初に、範囲内の最高温度を使用することをお勧めします。シミュレーションの結果、この場合にヒートシンクが十分に機能しないと判断された場合、そのヒートシンクはアプリケーションにとって不十分です。
高度 は、製品が経験する環境条件です。高度は、熱伝達に利用できる大気の量を定義します。高高度では空気密度が低いため、空気冷却による放熱速度が低下し、熱がより早く蓄積される一方で、一般的にはより低い温度にさらされることになる。
ほとんどの民生用アプリケーションは、海抜または海抜付近になりますが、高高度条件を考慮するとよいでしょう。多くの航空宇宙および防衛装置は、より高い大気条件に耐える必要があります。極限のハイカー向けの製品も、高度が重要なパラメーターとなる場合があります。
ヒートシンクが環境温度範囲でどのように動作するかをよりよく理解するために、最初に検討すべき他の2 つのケースをお勧めします。1 つは海抜0 m の室温でのケース、もう1 つは最低気温かつ最高高度でのケースです。ほとんどのユーザーはおそらく前者の条件にあり、このケースを実行することで、ほとんどのエンドユーザーが期待できることがよくわかります。後者のケースを実行すると、システムが経験するもう一方の極端条件の指標が得られます。空冷式ヒートシンクを開発している場合は、 Eaton Genieヒートシンク設計ツール でこれらのケースをテストできます。このツールを使用すると、各ケースのヒートシンクの性能を推定し、デバイスの最大許容温度と比較できます。お使いのシステムがこれらのすべてのケースで熱要件を満たしている場合、ソリューションは環境条件の範囲に対して適切に機能するはずです。
熱界面材料には、多くの種類、選択肢、熱伝導率があります。このため、Eaton Genie は、インターフェイス抵抗として熱インターフェイス材料 (TIM) のユーザー入力を簡素化します。Eaton Genie では、各熱源のTIM を定義することもできます。Genie は最大10 個の個別の熱源をサポートしているため、インターフェース抵抗に対して最大10 個の異なる入力があります。位置決め図のGUI（グラフィカル ユーザー インターフェース）で熱源を選択すると、その熱源は黄色で強調表示されるはずです。また、右上の熱源GUI（グラフィカル ユーザー インターフェース）に表示される幾何学的寸法が、選択した熱源に更新されるのも確認できます。
GUI（グラフィカル ユーザー インターフェース）の側面では、選択した熱源の熱源セクションも、この熱源に適用される寸法とその他の仕様で更新されます。このセクションの下部には、Eaton Genie は、その熱源で熱界面材料を使用することによる界面抵抗を考慮するための入力があります。必要なTIM やインターフェース抵抗を判断するのにサポートが必要な場合は、イートンの設計エンジニアにお問い合わせください。
作業範囲の幅とは、ヒートシンクベースの長さに沿って流れる空気の流れに垂直な寸法を指します。この寸法では、アプリケーションに必要なダクトやバイパスフローも考慮する必要があります。
作業範囲の高さは、ヒートシンク設計で利用できる、熱源の上方の距離です。通常、高さとは、ベースの厚さとフィンの高さ、フィン先端の上に追加するフローバイパスの高さを指します。
Eaton Genie の長さは、ヒートシンクの流れの長さ、またはヒートシンクに沿って空気が流れる長さを指します。長さは、フィンがヒートシンク上でどのくらいの長さかも指します。
改修工事の場合、既存のダクトやエンクロージャに新しいヒートシンクを取り付けようとしている場合など、これらの寸法は既に定義されている可能性があります。これらは、作業範囲に使用する寸法です。新規用途では、使用可能なヒートシンクの容積に関してより柔軟性があります。このような場合は、ご希望の容積を使用します。ヒートシンクの設計をシミュレートする前に、「テクノロジーの選択」ページでどのオプションが計算されるかを確認した後で、容積サイズを増減したりできます。
Eaton Genie に、定義した作業範囲よりも小さいヒートシンクを推奨してもらうこともできます。Genie はまず、プロジェクト条件ページで定義した熱設計制約を満たします。その後、設定した熱パラメータと流量パラメータを満たせなくなるまで、ヒートシンクのサイズを小さくします。Eaton Genie がお客様の要件を満たせない場合は、テクノロジーマトリックスに赤い枠が表示されます。Genie が技術的な製造限界内でヒートシンクを作成できない場合、ボックスはグレー表示されます。 Eaton Genieで、カスタムヒートシンク設計の容積と作業範囲をご覧ください。
熱源に熱インターフェイス抵抗を追加すると、熱源のGUI（グラフィカル ユーザー インターフェース）とヒートシンクの間に配置されます。
標準的な強制対流アプリケーションでは、画面の下部から上部に向かって流れます。固定インピンジドエアフローを選択した場合、そのエアフローはあなたの方向（コンピュータ画面の前）から、フィンの上に向かってまっすぐ下向きに流れます。
自然対流シミュレーションでは、垂直方向のヒートシンクは、スクリーンにかざす仮想のヒートシンクと同じ向きになります。
Eaton Genie は、ヒートシンクのベースに埋め込みヒートパイプを追加するオプションを提供します。Genie は、ヒートパイプの配置を決定する際にデバイスのレイアウトを考慮します。この方法は、イートンのエンジニアが行うであろうこと、つまり熱源に熱の拡散を集中させるという方法に近似しています。
Eaton Genie の親ソフトウェアであるEaton SmartCFD は、より複雑な掃引ヒートパイプ形状を実装することができ、現実世界でヒートパイプを適用する方法を反映しています。Eaton Genie を迅速かつシンプルに保つために、ベースの端から端まで伸びる直線のヒートパイプのみを挿入できます。
より均一な熱拡散が必要な場合は、均一な熱負荷を適用することで、Eaton Genie でベイパーチャンバーをシミュレートできます。こうすることで、大まかな比較を行い、アプリケーションにヒートパイプやベイパーチャンバーが必要かどうかを評価できます。
それ以外の場合は、Eaton Genie は、デバイスの数とベースに含めるヒートパイプの数に応じて、4 つの異なる方法でベースにヒートパイプを配置します。
単一の熱源の場合、ヒートパイプの配置は簡単です。Genie はデバイスの中心とヒートパイプの中心を選択した方向に整列させます。ヒートパイプの軸が、ヒートシンクの流れ方向の長さに沿ったフィンと同じ方向に、またはヒートシンクの幅方向に沿ったフィンに垂直となるように選択できます。
単一のヒートパイプと複数のデバイスの場合、Eaton Genie は2 つの熱源の間にその1 本のヒートパイプを配置します。同じヒートパイプ上に並ばず、どちらもある程度の熱拡散を必要とする複数のデバイスがある場合は、ベースに複数のヒートパイプを含めることを検討する必要があります。
複数のヒートパイプと複数の熱源による配置は少し複雑であるため、Eaton Genie はいくつかの仮定を立てています。Genie は、設計に組み込んだヒートパイプの数を、熱負荷を配置した最も広い寸法に均等に分配します。
単一の熱源に対して、Genie は複数のヒートパイプを熱源の下にグループ化しようとします。Eaton Genie は、各ヒートパイプの間隔を制限します。そのため、デバイスの下に収まらないパイプがある場合、ヒートパイプは熱源の中心の周りにグループ化されます。これは、Genie がすべてのヒートパイプを熱源の上に配置できない場合、それらをグループとして熱源の上で中央に配置することを意味します。
繰り返しますが、Eaton Genie は複数のヒートパイプを複数の熱源に均等に広げます。熱源が占める最も離れた幅（端から端までの幅）が、Eaton Genie がヒートパイプを広げて配置する幅となります。デバイス間に隙間がある場合、その隙間はパイプが広がる幅の一部と見なされます。これは必ずしもイートンのエンジニアが選択するレイアウトになるとは限りませんが、ヒートパイプがヒートシンクのベース拡散をどのように改善できるかについて、より理解を深めるのに役立ちます。
デバイス間のギャップが大きすぎて、ベースの下にヒートパイプが入らないという懸念がある場合は、含めるヒートパイプの数を増やしてみてください。製造では、ヒートパイプはU 字形状になり、2 本のヒートパイプとして機能できます。また、埋め込み型ヒートパイプの数を2 本にした場合と、数本増やした場合のコスト差は、通常、性能向上によって相殺されます。
均一な熱源を追加しても、ヒートパイプのレイアウトには影響しません。熱負荷が集中する場所は負荷を追加することで変化しないため、ヒートパイプを変更しても何も変わりません。一般的に、均一な熱負荷は、ヒートパイプがいずれにせよ近似しようとしているものです。
Eaton Genieに内蔵されたヒートパイプをお試しください。
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