強力なガイド機能従来のJMAGのトレーニングを効率的に習得することができる自己学習システム(SLS)に加え、実運用時でわからないJMAG用語がある、ドキュメントが何処にあるかわからない等のトラブルの解決をサポートするセルフガイディングシステム(SGS)を搭載しました。キーワードを入力することで、適切なドキュメントが案内されます。
セルフガイディングシステム
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制御性の高いメッシュ機能有限要素法において如何にメッシュを生成するかというのは重要な技術です。解析精度と解析時間を高度にバランスさせるためには、適切なメッシュを生成する技術を必要とします。JMAGでは表皮メッシュ生成機能や回転周期メッシュ機能のように、電磁界解析特有の物理現象を表現するためメッシュをユーザーに負担をかけることなく生成できる機能を実装してきました。今回のバージョンアップでも、薄板メッシュ生成機能を実装し、よりモデルの表現力を高めました。
薄板メッシュ生成機能従来のメッシュ生成機能では、シールド材や筐体パネルのように、解析空間に対して極めて薄い板状モデルのメッシュ生成は難しかったのですが、本機能により厚さ方向には層状のメッシュを作成した上で、面内方向は厚さよりも十分に大きなメッシュを作ることが出来るようになりました。シールドルームの解析や薄板に生じる渦電流解析のように、モデル規模の問題で解析時間を要したテーマの解析時間の短縮と精度の向上を実現しました。
現状では、薄板メッシュに対して条件を設定出来ませんので、磁界解析以外でのご利用には適しておりません。
解析事例 JAC53 - シールドルームの磁気遮断解析
シールドルームおよび周辺空気領域の磁束密度分布
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マニュアルメッシュエディタJMAG-Designerでのメッシュ生成は自動メッシュのみとなっておりましたが、ユーザーのご要望にお応えして、マニュアルメッシュを生成する機能を搭載しました。今まで、JMAG-Studioで培ったお客様のメッシュ生成ノウハウを、JMAG-Designer上でもお使いいただくことが出来るようになりました。
JMAG-Studio同様、二次元モデル用三角/四角メッシュ生成機能と二次元メッシュモデルをドラッグして三次元メッシュを生成することが可能で、形状作成の利便性やインターフェースの分かりやすさなど、JMAG-Designerの良さも反映されております。
マニュアルメッシュエディタ
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材料機能の強化精度の高い解析を行うためには、ソフトウェアの計算機能は勿論、材料をどのようにモデリングするかが重要です。JMAGは材料メーカ様のご協力を得て様々な磁性材料の特性をデータベースとして搭載させていただいております。今回のバージョンアップでも、材料機能の強化は開発の大きなポイントとなっています。
VAC社材料、構造用材料のBH特性追加ご要望の多かった、S45C、SPCCなどの鉄系の構造用一般材料の磁化特性をデータベースに追加しました。磁化特性の測定は研究機関に依頼して実施したものですので、より一層の解析精度の向上に寄与します。
また、欧州の有力な磁性材料メーカであるVAC(Vacuumschmelze)社の磁化特性を材料データベースに追加させて頂きました。ケイ素鋼板、パーマロイ系軟磁性材などの特性が追加されましたので、是非お試し下さい。
温度依存性磁化特性温度変化の激しい熱-磁界連成解析での精度を向上するためには、温度依存磁化特性を使用する必要があります。
従来のユーザーサブルーチンでの対応となっていた温度依存性磁化特性を標準機能として実装しました。
これにより、従来の温度依存性透磁率でのモデルに比べ、特に磁気飽和域での挙動を精密に表現することが可能となりました。高周波焼入れのように大電流により温度変化が広範囲に渡るような解析で精度が大きく向上します。
但し、温度依存性磁化特性の材料データベースは搭載しておりませんので、ユーザー自身で特性をご準備頂く必要があります。
解析事例 JAC47 - クランクシャフトの高周波焼入れ解析
クランクシャフトの温度分布
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多彩な表示機能シミュレーションソフトウェアは解析計算だけでなく、結果をわかりやすく伝える能力も重要です。今回のリリースでは表示機能の開発に力を入れました。
マルチビュー機能モデルビュー画面を複数画面に分けて表示する機能です。例えば、磁束密度分布と鉄損分布を並べて表示することで、どの部分で鉄損が発生しているかだけではなく何故発生しているのかという問題要因を把握しやすくなります。あるいは、磁界解析と構造解析の結果を比較することで、磁束密度分布と電磁力･変位の関係性から、振動を抑えるための構造を検討などがしやすくなります。
マルチビュー機能
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視点操作 モデルを表示する際の視点を数値で定義出来るように改善いたしました。これにより、決まった視点からの描画が可能となります。視点リストとの組み合わせで報告書作成での利便性が増しています。また、マルチビューとの組み合わせにより、解析結果の分析などでも有用となります。
視点操作
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磁石の減磁率表示磁石の減磁率を表示出来るようになりました。磁石の磁束密度の基準状態を設定し、磁束密度変化の挙動を減磁率として追うことができます。また類似の機能であるパーミアンス係数分布と合わせて分析することにより、磁石をより詳細に分析することができます。 解析事例 JAC34 - SPMモータの減磁解析
解析事例 JAC120 - SPMモータの熱減磁解析
磁石の減磁率表示
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ユーザーコンポーネントJMAGの解析で得られた物理量に対し、ユーザー自身が後処理として演算を行う機能です。例えば、式を定義して四則演算を行った物理量や、ヒストリー中の全ステップの最大･最小値をコンター表示するなど、ユーザーが注目している尺度で解析結果を分析することができます。JMAG-Studioにも同様の機能はありましたが、JMAG-Designer搭載にするにあたり、大幅に操作性が向上しています。
解析事例 JAC160 - 歯車の高周波焼入れにおける到達温度解析
歯車の最高到達温度分布（閾値：焼入れ温度）
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連携解析機能の強化JMAG単体の性能向上は勿論必要ですが、他の有力なソフトウェアとの連携解析を行うことで、相乗効果による解析能力の拡大が期待できます。
JMAGは “OPEN” のコンセプトのもと、他社のソリューションとの連携強化に努めています。今回のバージョンアップでは LMS Virtual.Labとの連携を実現いたしました。また、従来から連携可能であったSPEEDに関しても、IMDでの連携を可能にするなど機能強化を図りました。
LMS Virtual.Lab連成LMS Virtual.Labとの連成解析機能が新しい価値を創造します。
JMAGで得られた高精度な電磁力の結果をLMS Virtual.Labが得意とする構造解析やノイズ解析の加振力として使用することができます。これによりモータの振動低減や騒音低減の検討に威力を発揮されます。
LMS Virtual.Labとの連成解析
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SPEED連携機能
SPEED-IMDリンク／SPEED-BLDCリンク英国グラスゴー大学で開発された汎用モータ設計ツール｢SPEED｣で作成された解析モデルをJMAG-Designerに取り込むことができます。磁気回路法のメリットを生かしてSPEEDで概念設計を高速に行い、FEMのメリットである高精度な解析能力を使った詳細な検討をシームレスに実施することが可能となります。
操作はSPEEDで解析を実行した後、SPEED上のToolsからGoFERに進み、ダイアログに沿って設定するだけで、JMAG-Designerに形状情報と設定情報が取り込まれます。FEMに必要な条件等を、JMAG-Designer上で追加設定して頂くことで、引き続きの解析を行うことができます。現在対応しているモータはBLDC(ブラシレスモータ)とIMD(誘導機)となります。
SPEED連携機能
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パラメトリック機能実際の設計の前線では様々な検討･判断を迅速に行うことが要求されます。設計パラメータに対する感度解析はその最たるもので、多ケースの解析を効率よく実施することが期待されます。JMAG-Designerでは、ケースコントロールやグラフマネージャによるパラメトリック解析機能の強化を図ってきましたが、今回のバージョンアップでも以下の機能強化を図りました。
パラメトリック関数パラメトリック関数はJMAG-Designerの利点であるパラメトリック解析の作業性を高める機能です。予め、定数や式をパラメトリック関数に定義することで、パラメトリック解析を司るケースコントロールにおいて今までの数値or離散値のほかに定義関数を使用出来るようになります。例えば三相電圧源を正弦波関数で与える場合、共通する周波数(Hz)をA=120と定義しておき、U=2πA+0、V=2πA+120、W=2πA+240と定義すれば、Aを変えるだけでU,V,Wの電源の周波数を同期して変えることが出来るようになります。
フラックスバリアとロータ表面の厚みを変更した
複数の解析モデルを作成
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解析テンプレートの強化条件設定や材料特性、ポスト処理などの情報をテンプレートとして共用できる解析テンプレート機能を強化いたしました。従来、JMAG-Designerでは条件設定などの継承を部品名単位で行っておりましたが、今回セットというデータ構造を準備することで、面や辺への条件設定の継承が可能となりました。この結果、解析テンプレートの利用性が大きく向上いたしました。
解析テンプレートの強化
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JMAG-RTの新機能ユーザーのご要望に応え、モデルベース開発のソリューションであるJMAG-RTの機能強化を図りました。
今回の機能強化は、現状はSimulinkのみ対応となっておりますが、PSIMに関しても対応を予定しています。
モータモデルでの鉄損の考慮昨今のPMモータは、広い運転範囲で高効率を求められているため、弱め界磁制御等の駆動手法を駆使しており、制御の検討も高度化しています。それに応えるため、PMモータモデルでは鉄損を考慮することが可能となりました。また、コイル温度、磁石温度の指定を受け取るI/Fを追加し、出力に反映できるようモデルの表現力を高めました。
従来からRTモデル作成時にトルク、インダクタンスを抽出していましたが、その計算結果を利用して鉄損を計算するプロセスを追加しました。ビヘイビアモデル上での鉄損の考慮の仕方も、単純な直列抵抗･並列抵抗で表現するのではなく、RTモデルの速度と精度を高い次元で両立するために独自の技術で工夫しています。
・鉄損および駆動環境温度を考慮したIPMモータのベクトル制御解析（近日公開予定）
PMモータモデル
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SRモータモデルの追加非永久磁石モータとしてSRモータが注目されています。本バージョンから、JMAG-RTにSRモータモデルを追加しました。SRモータは空間インダクタンス変化が大きく、材料非線形の影響を強く受けます。また、トルク変動も非常に大きいため、駆動制御が非常に難しいモータです。精度の高いSRモータモデルは、SRモータの効率向上やトルク変動低減の制御検討に非常に有用となります。
解析事例 JAC162 - 制御シミュレータとJMAG-RTシステムを用いたSRモータの駆動シミュレーション
SRモータモデル
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誘導機モデルの追加誘導機は構造が堅牢で制御が容易であることから、市場で使われるモータの主流を占めています。誘導機に対する高性能化の要求が高まっており、それと同時に誘導機に対する磁界解析のニーズも高まっています。このような流れを受け、JMAG-RTに誘導機モデルを追加しました。
解析事例 JAC166 - 制御シミュレータとJMAG-RTシステムを用いた誘導電動機のラインスタートシミュレーション
誘導機モデル
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モータ効率マップ効率マップはモータの総合的な性能を評価する尺度として非常に有用です。しかし、効率マップを作成する作業は、実測においても解析においても非常に手間がかかるものでした。JMAGはMBDソリューションであるRTモデルの表現力を活用して、簡便に効率マップやNTグラフを生成できるJMAG-RT Viewerを開発いたしました。
JMAG-RT Viewerにより、JMAG-RTモデルデータ(*.rtt)を利用して、駆動条件や制御方法を指定することで高速に効率マップを得ることができます。また、Ld/Lqや損失についてもマップ表示しますので、モータの全体特性の雰囲気を知るのに非常に有用です。
ユーザー自身で作成したモデルデータをご確認頂くのは勿論、モデルデータを制御設計者やモータユーザーに提示する際の確認用Viewerとしてもお使いいただけます。
尚、JMAG-RT Viewerは無償ソフトウェア(ライセンス認証あり)となっています。
解析事例 JAC165 - IPMモータの効率マップ作成
IPMモータをId制御した場合の最大電流値ごとのN-T特性
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IPMモータをId制御した場合の効率マップ
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実測値からもRTTモデルを作成
ライブラリーマネージャの機能追加RTライブラリーマネージャの機能も強化しています。
Ver.10.5以前で作成したRTTファイルをVer.10.5フォーマットに変換できます。これにより、旧いRTTファイルでもJMAG-RT Viewerで評価が行えるようになります。また、ヘッダー情報、コメントなどの周辺情報をRTTファイルに書き込む事が出来るようになりましたので、モデルデータの情報量が増加し、流通性を高める事ができました。
また、ユーザーデータからRTTファイルを作成する機能も搭載しました。インダクタンスの電流依存性を指定して頂く事でLd/Lqモデル相当のビヘイビアモデルを作成する事ができます。
JMAG-Bus機能強化JMAG-Busはユーザー様が行っている解析作業を汎用化し、JMAGの操作を覚えることなく、JMAGのインストールなしで多くのメンバーが共有できるフレームワークです。今回のバージョンアップでJMAG-Busの機能強化も図っており、以下のような機能追加により、作業効率が向上します。
JMAG-Busの機能向上JMAG-Busの機能向上も行っており、以下の三機能を付加しました。これにより、更に使い易くなりました。 - ユーザー管理機能
JMAG-Busユーザー毎に権限を設定することが出来るようになりました。 - 解析データパスの変更
結果の保存場所を逐次変更出来るようになりました。 - インストーラ対応
システム立ち上げの為には、JMAGメンバーがお伺いしてインストールしておりましたが、今回の開発でインストーラによるセットアップが可能となりました。
JMAG-Busの機能向上
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その他
スナップショット解析スナップショット解析は、複数ステップの解析をステップ毎にネットワーク上の複数のマシンに分散して処理することで高速に解を得る機能です。コギングトルク解析のように、前ステップからの過渡的な影響を受けないモデルに有用です。
スナップショット解析
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Express形状サイジング機能ご好評頂いております、JMAG-Expressに形状サイジング機能を追加しました。従来のJMAG-Expressでは、ユーザー自身が基本テンプレートを利用して、寸法や駆動条件などを設定していただく必要がありましたが、今回の形状サイジング機能は、最低限モータに期待する出力を入力するだけで、お勧めの形状･駆動条件を提案します。勿論、入力する情報を増やすことで、お勧め形状の範囲を狭めた形状や駆動条件の提案が可能です。
これを叩き台とすることで、モータ設計に明るくない方でも、JMAG-Expressを利用して形状や駆動条件の検討を進めていただきやすくなります。
JMAG-Express形状サイジング
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まとめこれまでの10.4で実現してきたさまざまな機能に加え、今回のバージョンアップで実装した機能により、ユーザーの作業効率を向上させることができるセミナーを開催します。
>> JMAG Ver.10.5バージョンアップセミナー 上に戻る
JMAG-Studioをお使いの皆様へJMAG-DesignerとJMAG-Studioは入出力ファイルに互換性がありますし、同じコンピュータで両方の機能を使うことができます。JMAG-Studioは今後もサポート・品質改善がおこなわれますが、ぜひ新しいフレームワークが追加されたJMAG-Designer Ver.10も体験してみてください。 上に戻る
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