プロダクトモータ設計ツールJMAG-Express

JMAG-Expressはモータ設計支援ツールです。テンプレートベースで、概念設計を行うJMAG-Expressクイックモードから基本設計、詳細設計を行うJMAG-Expressパワーモードまで網羅します。設計の各段階でモータモデル(JMAG-RTモデル)を出力し、SILS、HILSを行うことも可能です。

JMAG-Expressによる解析
JMAG-Expressによる解析



主な機能

自由に形状テンプレートを定義

  • PMSMや誘導機、ブラシモータ、ユニバーサルモータのテンプレートを用意しています。
  • JMAG-Designerで作成した形状をテンプレートとして追加できます。
  • PMSMと誘導機はJMAG-Express パワーモードでモータ特性を評価できます。
    ブラシモータ、ユニバーサルモータはJMAG-Designerをご利用ください。
自由に形状テンプレートを定義

データベース搭載

  • 多くの設計案の中から、モデルデータを設計パラメータや出力、計算日時などで検索が可能です。
       例)−スロットコンビネーションが4極24スロットのモデルデータを検索
         −平均トルクが3Nm以上のモデルデータを検索
         −2012年5月25日に計算したモデルデータを検索
データベース搭載

形状サイジング

  • 最低限モータに期待する出力を入力するだけで、お勧めの形状と駆動条件を提案します。
  • もちろん、入力する情報を増やすことで、提案する形状や駆動条件の絞込みが行えます。
形状サイジング

豊富な材料データベース

  • JMAG-Designerと同様の約730種類の特性データを搭載しています。
  • 材料名を選択するだけで正確な材料設定が完了します。

パラメトリック解析

  • 形状や材料、巻線および駆動条件などをパラメトリックに変更し、特性評価が行えます。
  • 複数の設計案を簡単に比較できます。
パラメトリック解析

解析のリモート実行

  • 外部の計算サーバの利用が可能です。
       例)解析ケース数が多い場合
解析のリモート実行

設定パラメータファイルの保存と読み込み

  • 設定パラメータファイルを形状データとは別に保存することができます。
  • 最適化ソフトウェアとの連携など、システムの自動化をする際に役立ちます。

動画による機能紹介


パワーモードによるIPMモータの負荷解析

形状テンプレートへのパラメータの追加

JMAG-Expressの設計案をJMAG-Designerで計算

JMAG-Express クイックモードとは

JMAG-Express クイックモードはモータの基本特性を1秒で計算します。
形状テンプレート、材料、巻線および駆動条件をパラメータとして入力するだけで、誘起電圧定数、トルク定数、インダクタンス特性、電流vsトルク特性、回転数vsトルク特性、鉄損/銅損特性などを瞬時に得ることが可能です。要求される出力(W)を指定することで、それを実現する体格、比装荷を自動的に算出します。

JMAG-Express画面
JMAG-Express画面
クイックモード結果画面
クイックモード結果画面

特徴

パラメータとして入力するだけでモータの基本特性を評価する

  • 形状テンプレート、材料、巻線および駆動条件をパラメータとして入力するだけです。
JMAG-Express画面
JMAG-Express画面
形状作成
形状作成
材料設定
材料設定
巻線設定
巻線設定
駆動条件
駆動条件


トルク、効率、損失、インダクタンス特性をグラフおよび数値で評価する

  • 回転数vsトルク特性、鉄損/銅損特性などを瞬時にグラフで表示します。
  • 機器定数のテーブルからモータ特性を確認できます。
特性グラフ
特性グラフ
機器定数テーブル
機器定数テーブル

JMAG-Express パワーモードとは

JMAG-Express パワーモードは形状や巻線、回転数などのパラメータをテンプレートに沿って入力するだけで、モータ設計・評価を詳細に行える設計ツールです。
解法に高精度な有限要素法(FEM)を用いており、その解析能力を生かして、局所的な磁気飽和の影響や高調波電流による鉄損、磁石の渦電流損失などを評価することができます。
また、JMAG-Express パワーモードのモデルや結果は、電磁界解析ソフトウェアJMAG-Designerでシームレスに活用できますので、より詳細な設計検討の実施を支援します。



特徴

JMAG-Expressの使い勝手はそのままに、FEAの結果を取得

  • 形状、材料、巻線、駆動条件の設計パラメータを入力するだけです。
  • 解析のノウハウは不要です。
  • 解析モデル作成から結果表示までを自動的に行います。

JMAG-Expressの使い勝手はそのままに、FEAの結果を取得



モータの性能分析に欠かせない磁気飽和や高調波電流による損失、効率マップも評価

  • 磁束密度分布や鉄損密度分布
  • ジュール損失の周波数分析
  • 磁石の渦電流損失分布
  • 効率マップ
モータの性能分析に欠かせない磁気飽和や高調波電流による損失、効率マップも簡単に評価

モータの性能分析に欠かせない磁気飽和や高調波電流による損失、効率マップも簡単に評価


JMAG-Designerや制御回路シミュレータとシームレスにつなげて、より詳細な検討へ

  • 計算結果画面をクリックするだけで、JMAG-Designerが起動します。
  • 設計パラメータを維持したままRTモデルを生成します。
JMAG-Designerや制御回路シミュレータにシームレスにつながることで、より詳細な検討へ

JMAG-Express クイックモードとパワーモードの比較


モード 対応モータ 出力
クイックモード PMSM
誘導機
外部励磁同期電動機
簡易基本特性
  • N-T特性
  • トルク / 効率
  • 銅損 / 鉄損
  • インダクタンス
  • 電圧
  • 起磁力分布
SRM 簡易基本特性
  • N-T特性
  • トルク / 効率
  • 銅損 / 鉄損
  • インダクタンス
  • 電圧
ブラシモータ 簡易基本特性
  • N-T特性
  • トルク / 効率
  • 銅損 / 鉄損
  • 電圧
巻線界磁型同期機 簡易基本特性
  • 無負荷飽和曲線 (OCC) / 三相短絡曲線 (SCC) / ギャップライン (AGL) / 零力率全負荷飽和曲線 (ZPF)
  • フェザー図
パワーモード PMSM 基本特性
  • 無負荷
    • コギングトルク波形
    • 誘起電圧波形
    • 磁束密度分布
    • ステータコアの損失値
    • ステータコアの鉄損密度分布
  • 負荷
    • トルク波形
    • 電圧波形
    • 磁束密度分布
    • ステータコアの損失値
    • ステータコアの鉄損密度分布
  • インダクタンス
    • Ld/Lqのβ特性
    • リラクタンストルク / マグネットトルク / 総トルクのβ特性
  • 効率マップ
    • N-Tカーブ / 効率マップ
高調波鉄損
  • ロータコアとステータコアの損失値(鉄損 / ヒス損 / ジュール損)
  • ジュール損の周波数特性
  • 損失密度分布(鉄損 / ヒス損 / ジュール損)
磁石渦損
  • 磁石の分割数による渦電流損失の変化
  • 渦電流損失密度分布(コンター、ベクトル)
トルク分離
  • 磁束密度分布
  • リラクタンストルク / マグネットトルク / 総トルクのβ特性
誘導機 機器定数
  • 磁束密度分布(拘束時、無負荷時)
  • 電流密度分布(拘束時)
  • 二次抵抗(拘束時)
  • 漏れインダクタンス(拘束時)
  • 励磁インダクタンス(無負荷時)
駆動特性
  • 一次電流/電圧
  • 一次銅損
  • 二次銅損
  • 鉄損
  • トルク
  • 効率
  • かごの渦電流損失密度分布
  • ロータコアとステータコアの損失密度分布(鉄損、ヒス損、ジュール損)
トルク特性
  • I-T特性
  • I-V特性
  • かごの渦電流損失密度分布
  • ロータコアとステータコアの損失密度分布(鉄損、ヒス損、ジュール損)
ラインスタート解析
  • 始動時の回転速度波形
  • 始動時のトルク波形
  • 始動時の固定子コイルの電流波形
SRM I-Psi特性
  • I-Psi特性
  • 磁束密度分布
静特性
  • 鎖交磁束
  • 鎖交磁束波形
  • インダクタンス
  • インダクタンス波形
  • トルク
  • トルク波形
動特性
  • トルク波形
  • 電流波形
  • 銅損波形
  • スイッチング特性
駆動特性
  • 回転速度- トルク特性
  • 回転速度- 電流特性
  • 回転速度- 鉄損特性
  • 回転速度- 効率特性

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参考文献


No 出展
880茅野 慎介: "JMAG-SuperExpressによる磁石の渦電流損解析", JMAGユーザー会 論文集 2012
862小川 登史: "JMAG-SuperExpress を活用したIPM モータの開発事例", JMAGユーザー会 論文集 2012

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