Interior PM Synchronous Machines: Historical Perspectives, Current Status, and Future Directions
University of Wisconsin　Prof. Thomas M. Jahns

Interior permanent magnet (IPM) synchronous machines have experienced a surge of growing popularity during the past decade that began with the introduction of the Toyota Prius powertrain in 1997. However, IPM machines themselves have a much longer history that can be traced back many more years to the first half of the twentieth century. It is an instructive exercise to review some of the key milestones in this history in order to understand the intermingled impacts of the available magnet technology and the additional external factors that encouraged the early development of IPM machine technology.
Although IPM machine were limited to a relatively small number of specialized applications for many years, this presentation will highlight three separate factors that combined to spur the accelerated development and much-widened applications of today’s IPM machines. This factors include: 1) the development of high-strength NdFeB magnets made available at reduced prices; 2) advances in the theory and design of IPM machines; and 3) the development of advanced power electronics marked by major improvements in performance, size, and cost.
The discussion will conclude with a review of current factors, both positive and negative, that are influencing the current status of IPM machine technology and its future directions.

IPMモータの製品開発と市場展開
安川モートル株式会社 技術部　部長　出光　利明氏

トヨタハイブリッド自動車用モータの開発経緯と課題
トヨタ自動車株式会社 HV先行開発部　グループマネージャー　竹原　明秀氏

トヨタの開発したハイブリッド自動車に搭載されている駆動用モータの技術開発の歴史と経緯について紹介する。
また、ハイブリッド自動車の燃費性能を向上させる観点から、2009年に発売した新型プリウスでのモータ及びシステム損失低減技術の開発事例を紹介する。

IPMモータの損失解析と形状最適化
千葉工業大学 電気電子情報工学科　教授　山崎　克巳氏

本講演では、電磁界解析を用いて分布巻及び集中巻IPMモータの損失解析を行い、得られた知見を元に各モータの形状最適化を行って、損失低減を達成した事例について紹介する。
まず、回転子の運動とインバータキャリアを考慮した三次元非線形非定常有限要素法解析によって、各モータの損失分析を行い、損失の主成分を特定する。また、モータによる損失発生メカニズムの違いについて考察する。次に損失低減を目的として、各モータにおける固定子・回転子鉄心、及び永久磁石の自動形状最適化計算を行い、実機の試作によって効果を検証する。

AcuSolve: 3D Thermal Flow Analysis of JMAG Results
ACUSIM Software, Inc.　Farzin Shakib, President

AcuSolve is a robust, fast and accurate, general purpose finite-element flow solver, developed by ACUSIM Software, a leading provider of powerful Computational Fluid Dynamics (CFD) solutions.
AcuSolve is used globally in a wide variety of industries such as electronic cooling, automotive, chemical, bio-medical, consumer products, energy, government labs and more. In this session, we give a brief introduction to AcuSolve, and present some relevant flow solutions to JMAG user, and introduce an interface between JMAG and AcuSolve to perform full 3D steady and transient thermal flow solution using heat sources simulated by JMAG.

インバータに接続可能&非線形応答（JMAG-RT対応）可能なバーチャルモータ
ディエスピーテクノロジ株式会社　開発部　尾崎　順彦氏

多用途でモータが使用されるようになり、開発期間や開発効率の面でモータが無くてもコントローラの開発、評価ができるモデルベースのバーチャルモータへの期待が高まっています。今回は、インバータに接続でき、非線形応答に対応するバーチャルモータについて、ハードウェアを含めて紹介します。

モータの電磁加振力発生要因の検討と低騒音モータの開発
三菱電機株式会社　先端技術総合研究所　メカトロニクス技術部　主席研究員　吉桑　義雄氏

モータは日常生活の身近な場所で多く使用されており、低振動・低騒音化が強く望まれている。そこで、モータの振動・騒音の原因となる電磁加振力に関する理論を示し、実際のモータで避けられない製造誤差や電流波形の影響を考慮した実験による検討結果を紹介する。また、振動・騒音に大きく影響する機械系に関する検討事例や、低騒音モータの開発事例を紹介する。

希土類磁石の最新開発動向
信越化学工業株式会社 磁性材料研究所 第2部開発室　主席研究員　樋口　大氏

近年、信越化学で開発している磁石の開発経緯および今後の展開についての概要。
さらに、磁石の磁気特性と磁場解析の整合性や、部分粒界拡散法によって製作した磁石の熱減磁特性に関する実験結果、および確認のための比較解析結果についても紹介する。

JMAG活用事例の紹介
三井造船株式会社 機械・システム事業本部 機械工場 パワーエレクトロニクス設計部　舩路　俊介氏

誘導加熱装置は主として金属を一定の温度まで急速に加熱する装置であり、直径200mmを超える鋼片から1mmにも満たない鋼板までさまざまな材料を加熱する装置を、お客様の要望に応じて、設計、製造、販売を行っています。本講演では装置にどのようにJMAGを有効活用しているのか例を挙げながら紹介します。

JMAG-RTを活用したモータトルク推定方法の検討
三洋電機株式会社 エコロジー技術研究所 パワーシステム研究部　主任研究員　比田　一氏

製品の高機能化を目指したモータ制御開発において、より詳細な挙動を捉えるため、高精度なシミュレーション技術が求められており、近年制御と磁界（モータ）の連携シミュレーションが行われるようになっている。
そこで本発表では、JMAG-RTを活用した制御連携シミュレーションによるモータトルク推定法の検討について述べる。
まずシミュレーションに用いるJMAG-RTモデルの違い、FEMモデルとの比較によるJMAG-RTモデルの妥当性について検討する。次に、JMAG-RTモデルを用いたシミュレーションにより我々が提案しているトルク推定法の有効性を確認する。

CAE技術を用いたクランクシャフト熱処理最適化
富士重工業株式会社　生産技術研究部　稲見　顕子氏

クランクシャフトの熱処理をシミュレーション（JMAG Designerソフト）を用いて最適化を図ります。
実験結果と解析結果を比較し、クランクシャフト形状の設計支援を行います。

制御技術が磁界解析にもとめること
名古屋大学 大学院工学研究科 電子情報システム専攻　准教授　道木　慎二氏

「よい制御はよいモデルから」。制御技術者にとっての不文律である。
しかし、近年の高性能化したモータは、既存の数式モデルではうまく表現できなくなってきており、新しいモデルが模索されている。
一方で、磁界解析はその精度向上とともに一般化し、現在では開発されるモータには必ずある程度精度のよい磁界解析結果が存在するといっても過言ではない。
そこで本講演では、モータの磁界解析結果を制御に直接利用することを検討する。具体的には、JMAG-RTによって生成されるビヘイビアモデルを利用した制御手法を示し、その具体例を示す。

B-Hカーブを考慮した高周波加熱シミュレーションの検討
高周波熱錬株式会社 技術本部開発部 CAE開発課　課長　堀野　孝氏

現状の高周波加熱シミュレーションでは、被加熱物の磁気特性である温度-比透磁率は一定値としており、その値はこれまでの経験則から決定している。温度分布の解析精度を更に向上させるためには、加熱温度と磁界の強さによる比透磁率の変化を連続的に取り扱う必要がある。
そこで、本研究では、リング部品を対象にした加熱試験を実施し、測定試験から求めたB-Hカーブを考慮した高周波加熱シミュレーション結果と比較することで、本手法の妥当性について検討を行った。

小型車に適したHEV用駆動モータの開発およびJMAG-RTを用いた制御連成解析の紹介
スズキ株式会社 4輪パワートレイン 第一設計部　青山　真大氏

小型車のエンジンルームのような限られたスペース内にさらにHEVユニットを搭載するには、パッケージング性が大きな要素となる。さらに出力密度が高く高効率で安価であることを高い次元で実現することが要求される。今回は、小型車に適したHEV用駆動モータの開発事例について紹介する。
具体的には、小型車に適したサイズのモータを設計する上での課題、対策とその効果について、磁界解析の観点から説明する。
さらに、JMAG-RTを用いた制御連成解析を行い、連成解析により得られた電流波形と実測の電流波形を比較、また、連成解析によるモータ特性について実機で比較する。

電動車両用非接触充電装置の開発と性能評価
早稲田大学 理工学術院　教授　紙屋　雄史氏

電動車両用非接触充電装置を開発し性能評価を行った。開発充電器を採用することで、電動車両の充電作業を安全・手間いらず・短時間で行うことができるようになる。開発充電器の性能向上は、主に送電部・受電部の設計最適化により達成できた。

ハイブリッド型ステッピングモータへの電磁界解析適用例
オリエンタルモーター株式会社 商品開発本部 基礎開発部　部長　小堀　勝氏

ハイブリッド型ステッピングモータは、軸方向に主磁束を持ちギャップ面の小歯によって界磁を生成するモータである。多極（主に100極）で同期安定性が高く位置センサ無しで運転が可能と言う特長を持つ。その反面、界磁周波数が高くなり鉄損が大きいと言う問題も抱えている。電磁界解析の対象としては、①3次元的磁路、②狭小ギャップ（<0.1mm）の2点が解析を困難とするため解析事例は極めて少なく、形状からモータの定数を推定することも困難である。 本講演ではステッピングモータの技術的特徴を概説した後、3次元磁界解析例と実機との比較結果を紹介し、解析における困難点と、より精度の高い解析のために必要とされる諸要件について述べる。

電力用リアクトルにおける巻線内ジュール損失に関する一考察
株式会社タムラ製作所 電子部品事業本部 車載事業部 車載統括部 設計G　濱田　勉氏

電力用リアクトルの損失は主に鉄損と銅損で構成されている。銅損については巻線の抵抗損以外に表皮効果や近接効果、そしてギャップ部からのフリンジング磁束の影響を受けて損失が増大する。特に近年では機器の小型化に向けて高周波化の傾向にあり、その影響はますます顕著に現れてくる。
これらの影響は巻線内に複雑な電流分布をもたらすため、精度良く銅損を算出するためにはCAEにより解析することが望ましい。弊社ではJMAGを使用した電流分布の解析を行うことで、視覚的且つ定量的に銅損を算定することが確認された。
本講演では電力用リアクトルにおける巻線内損失について考察を述べると共に、JMAGによる解析事例を紹介する。

PMSGを用いた小型風力発電システムのシミュレーション
九州大学 大学院 システム情報科学研究院　准教授　袈裟丸　勝己氏

化石燃料の枯渇化、環境問題により新エネルギー源として、風力エネルギーが注目されている。大容量風力発電システムは立地に制約があるため、風力エネルギーの積極的な普及には小型風力発電システムの実用化が重要である。
PMSGを用いた風力可変速発電システムは、発電効率は良好であるが、始動時におけるPMSGのコキントルクに起因して、発電効率が低下する。従って、PMSGはできるだけ、コキングトルクの小さいことが望まれる。
本文はPMSGを用いた風力発電システムについて、PMSGの有限要素と運動方程式の連成解析を行い、風力最大出力制御を行なった場合のコキングトルクを含めた厳密な発電システムのシミュレーションを実施したので、その結果を報告する。

JMAGを用いたインバータトランスの巻線配置と結合係数のパラメーター化
ミネベア株式会社 電子機器事業本部 開発部門 電子回路開発部　北川　雅啓氏

液晶TV等のバックライトを点灯させるCCFLインバータは、トランスのリーケージインダクタンスとランプの寄生容量の直列共振を利用して動作を行う。この直列共振の周波数は、回路の効率やランプの点灯特性に影響を与えるため、非常に重要な要素である。
そこで、要求するリーケージインダクタンスを得るために、トランス設計前にJMAGを用いて結合係数の事前評価を行うとともに、巻線配置と結合係数の関係について検討を行ったので、その内容について述べる。

高温超伝導回転機の非線形特性解析
京都大学 大学院 工学研究科 電気工学専攻　准教授　中村　武恒氏

我々は、高温超伝導誘導／同期回転機（HTS-ISM）を開発している。同回転機の基本構造はかご形誘導機でありながら、2次側巻線を高温超伝導化することにより、（1）同期ならびに誘導回転モードの両立性、（2）同期定常回転に伴う高効率化、（3）高トルク密度化/高出力密度化、（4）過負荷に対するロバスト性、（5）超伝導機として初めて非超伝導状態からの連続運転が可能他、既存の回転機では達成不可能な性能を世界で初めて実証している。
HTS-ISMを産業応用するためには、その用途に応じた可変速運転時における特性において、既存機に対する優位性を明確化する必要がある。そのためには、HTS-ISMに使用している高温超伝導線材の非線形通電特性をモデル化するとともに、そのモデルに基づいた回転機の特性解析を行い、最適ドライブ技術を確立することが重要である。本講演では、上記特性解析の現状を紹介する。

電磁界解析CAEをはじめとする電気系の社内技術教育
三菱電機株式会社　人材開発センター　主席技師長　板垣 秀信氏

当社（三菱電機）では、全社的な社員育成施策を人材開発センターが担っています。
本講演では、簡単に会社および当社製品を紹介した後、人材開発センターで実施している電気系の社内技術講座の概要について述べます。
特に、電磁界解析分野については初級レベルから中級レベルの受講者を対象にJMAGを使った技術講座を運営しています。ここでJMAGは電磁界解析ツールの一つとしての位置付けですが、JMAGを使うことにより短期間でモデリングから解析結果まで得られていますので、その講座内容について実施環境も含め紹介いたします。

晴海1号プロジェクトの報告
株式会社JSOL　成田　一行、服部　哲弥

JSOLがデザインし、作製した晴海1号（永久磁石同期モータ）を用いて、鉄損および振動評価の為のモデリング技術、解析手法を検討した。
【鉄損】
進角、キャリア周波数、変調率等を変えた様々な運転状態での鉄損をJMAG-RTと制御シミュレータとの連成解析で計算し、実測と比較した事例を紹介する。
【振動】
実際に測定した固有振動数や加速度の結果を元に、固有振動数と電磁力の共振現象によるモータケースの電磁振動を評価するためのモデリング手法を検討したので紹介する。

JMAG-Designerを使用したパラメトリック解析
JMAG-DesignerVer10.0よりパラメトリック機能が追加されました。このパラメトリック機能を使用した具体的な解析手順を紹介いたします。

電気機器解析における電磁気学の実際
電気機器解析で得られた解析結果を電磁気学に基づいて整理、解釈いたします。

実践的な誘導加熱解析方法
誘導加熱解析の特徴を述べた上で、解析技術として誘導加熱を扱う際の注意点について紹介いたします。

トランス設計の課題と対策およびトラブル事前予測
小型高周波トランスから大型大電力トランスを対象に、小型・低背化や高効率化に向けた対策を示すと共に、発熱や騒音などトラブル時の特性予測例についても紹介いたします。

JMAG分散処理と並列ソルバーによる解析時間短縮のご提案
JMAG-RTの使用、最適化との連携など、多数ケースの電磁界解析を必要とされたご経験はありませんか？JMAGでは分散処理機能をお使いいただくことで、解析時間の短縮が可能です。
詳細な現象を捉えるため、大規模な解析をされたことはありませんか？大規模解析の時間短縮には、並列計算機能が有効です。JMAGでは多くのハードウェア上で動作する並列ソルバーをご用意しております。
本セミナでは、JMAG分散処理機能および並列ソルバーが皆様のお役に立つ場面をご紹介し、あわせてそれらの効果をご覧いただけます。ぜひお越し下さい。

解析手順を自動化する『設計者の為の解析ツールJMAG-Bus』
お客様の設計業務に合わせ解析手順を自動化すると現場ですぐにシミュレーションが使えるようになります。JMAGを自動化する解析ツールをご紹介いたします。

制御設計向けモータモデル活用提案
モータドライブシステムにおける制御設計/パワエレ設計におけるJMAG-RTの活用事例を紹介いたします。加えて、最新リリース版における計算の高速化，新機能を紹介いたします。

JMAG V11　総括セッション
今年のポスターは、JMAGが掲げる開発コンセプトおよび、次期バージョンV11に関してポスターを通じて皆様と意見交換をさせていただく予定です。
本セッションでは、2日間におけるポスターを通じて、皆様と意見交換をした結果をご紹介してまいります。
ポスターを見逃された方もぜひご参加ください。

インバータモータの電力測定の留意点と実際
横河電機株式会社

精度良く電力測定を行うための留意点や問題点解決のためのヒント、電力計の活用法をご紹介します。

トルクリップル測定方法とその解説
株式会社東陽テクニカ

モータの騒音・振動問題の原因となるトルクリップル測定の基本的な解説。
1．トルクリップルとは？
2．測定システムの構成
3．評価手順