Novel Permanent Magnet Brushless Machines and Applications
シェフィールド大学　教授　Zi-Qiang Zhu氏

Compared with induction machines and switched reluctance machines, one of the novel features of permanent magnet brushless machines is that there exhibit numerous machine topologies. In this presentation, novel topologies and performance features of various permanent magnet brushless machines will be presented and potential applications highlighted. These include (a) Halbach machines, (b) Fractional slot machines, c Magnetic geared machines, (d) Double salient and flux reversal machines, (e) Various switching flux machines, (f) Various hybrid excited machines, (g) Other machines, such as soft magnetic composite (SMC) machines, dual mechanical port machines, and fault-tolerant machines, as well as (h) Magnet less machines.

次世代モータドライブを拓く新方式可変磁束モータ群
東洋大学　理工学部　電気電子情報工学科　准教授　堺　和人氏

世界規模で二酸化炭素とエネルギー消費量が増加している。これらを改善するためにはシステムの省エネルギーが効果的である。電気自動車、電車、エレベータ、家電機器では高効率を得るために永久磁石モータが適用されている。しかし、可変速運転をするためには弱め磁束制御を用いるため中・高速域や軽負荷時においては効率が低下するため総消費電力量を十分に低減できていない。これらの課題をブレークスルーする新技術として、永久磁石の磁化を直接的に変化させるメモリモータや可変磁力モータが研究開発されている。本講演では、これらの可変磁束モータ群の代表的な研究概要について紹介する。

強め界磁型順突極モータに関する研究
日産自動車株式会社　総合研究所　EVシステム研究所　渋川　祐一氏

本報では、従来のIPMモータと同等のトルク密度を可能とした強め界磁型順突極モータについて報告する。従来の順突極構造を持つIPMモータにおいては、順突極を維持しながら十分なトルクを得ることは難しかったが、本報告で提案するモータ構造では、それを解決できるとともに、極低速領域におけるセンサレス制御性も向上させることも可能であることがわかった。従来モータとの比較にはFEAを用いるとともに、センサレス制御性については実験での比較検討も行ったので、それらの結果を含めて報告する。

省レアアース高出力密度ハイブリッド界磁モータの研究
名古屋工業大学　大学院　工学研究科　おもひ領域　准教授　小坂　卓氏

近年のレアアース資源問題を受け、平成20年度NEDO公募事業に採択されて取り組んでいる自動車用電気駆動システム向け省レアアース高出力密度ハイブリッド界磁モータの研究開発成果を紹介する。現行市販ハイブリッド車搭載のIPMモータを比較対象に、希土類磁石使用量を半分に抑えながらほぼ同等の出力密度の実現可能性を、JMAG-Studioによる3D-FEA設計性能シミュレーションで示している。約1/27スケールの試作機試験により、可変磁力性能、高トルク性能の点で設計性能シミュレーションの妥当性を検証している。

Latest advancements in noise and vibration simulation in support of electrical motors and power electronics.
LMS International　Simulation Division　De Langhe Koen氏

Electrical Motors specifically and Power electronics in general are mechanical systems that produce noise and vibrations. In most cases, the noise and vibration is unwanted for environmental, functional or comfort purposes. The presentation will address the different aspects of the noise, including cooling fan noise, unbalance noise and Electromagnetical noise. It will be demonstrated how recent technologies in acoustics can be applied to simulate, analyse and address the noise of electrical machinery.
In a second part of the presentation the scope of the collaboration between JSOL and LMS will be highlighted in view of interfacing JMAG and Virtual.Lab products, resulting in a premier solution for Noise and Vibration analysis.

On the role of Process Integration and Design Optimization in ECO Electric Motor Design; a proposition
CTO　Noesis Solutions NV　Nick Tzannetakis氏

Process Integration and Design Optimization are becoming fundamental innovation drivers in the design of products. The methodologies allow for a streamlined, repeatable, design process that removes the breaks in the several design stages, while enabling a function and target driven design where the desired product function is driving the design through optimization. The concepts above will be illustrated in the advanced motor design by uniting Optimus, a commercial software offering that fully covers the functions of Process Integration and Design Optimization and JMAG using a Direct-Interface function though a comprehensive case study.

JMAG-RTを使用した高性能・低コストHILSの実現とその応用事例
日本ナショナルインスツルメンツ株式会社　事業開発部　早川　周作氏

制御システムの設計者の多くが、「システムの複雑化」、「開発期間の短縮」といった、相反した課題を同時に解決することを迫られており、こうした問題の解決に向けた有力な手法として制御システム開発の現場で多く適用されているのが、「モデルベース開発」である。適用事例も多く万能に思える開発手法ではございますが、効率よく開発するには以下の2点を解決することが求められている。

1.開発上流におけるモデル精度向上やハードウェアを含むリアルタイム環境構築をどのように高速に行うのか。
2.開発下流における実験・適合作業の効率を如何に高めるのか。

本講演では、National Instrumentsの汎用HILハードウェアとJMAG-RTを連成させて実現した高性能HILシミュレータや、最適化ソフトウェアとの連成による制御パラメータチューニング自動化など、上記モデルベース開発の課題を包括的に解決するソリューションを紹介する。

IPM（Interior Permanent Magnet）モータの連成解析
株式会社東芝　生産技術センター　制御技術研究センター　鈴木　信行氏

近年、エアコン、洗濯機に代表される家電機器では、高効率化、或いは低振動・低騒音化等の性能向上に関する技術開発が進められている。その中で、省エネや静音化のキー技術であるモータ開発に、マイコン・インバータ・モータをモデル化しシミュレーションを活用する試みが始まっている。そこで IPM（Interior Permanent Magnet） モータをモチーフとして、MATLABとJMAG-RTを連成解析させたシミュレーションを実施し、実機と同様に電流位相の変化により電流が歪む結果を得た。その結果モータの磁気回路とインバータのマイコンのソフトウェアを統合的にシミュレーションできる解析モデルが得られた。

JMAG-RTを活用したモータ駆動系開発の事例紹介
三菱電機株式会社　名古屋製作所　開発部　電子制御技術グループ　原川　雅哉氏

近年のモータ駆動系開発においては、品質の向上や期間の短縮を実現するために、開発初期段階からモータ設計と制御開発が連携する必要がある。そこで新規設計のモータに対してJMAG-RTによる高精度モータモデルを作成し、モータ制御と連携したシミュレーションを行い、その結果をモータ設計および制御開発に対してフィードバックする取り組みを行っているので、紹介する。
また、リアルタイムシミュレータにJMAG-RTを搭載したHILS(Hardware in the Loop Simulation)検証を実施し、当社駆動製品と高精度モータモデルを連携させた検証事例についても紹介する。

Honda FCX Clarity用駆動モータの開発
株式会社本田技術研究所　四輪R&Dセンター 第5技術開発室 第1ブロック　岩井　明信氏

燃料電池車Honda FCX Clarityの駆動モータとして新たにDCブラシレスモータを開発した。ギヤボックスを同軸構造とし、さらにパワードライブユニットも一体化することによりコンパクト化を達成した。また、最高速度向上のための高回転化と、動力性能向上のための高出力化を目的にIPMロータを採用し、磁気回路を最適化した。以上により駆動ユニットは従来モデルに対して前後方向寸法を162mm短縮、高さ方向寸法を240mm短縮できた。また駆動モータ性能は、最高出力 100kW、最大トルク256Nmを達成した。本モータにより居住空間の拡大とガソリン車2.4Lクラス同等以上の走行性能、航続距離の拡大に貢献できた。

制御連携によるモータ損失計算精度向上及びその活用事例
トヨタテクニカルディベロップメント株式会社　第6CAE技術部　第63解析室　栁生　泰秀氏

ハイブリッド車用駆動モータを対象に、JMAG-RTを用いた制御連携により実駆動状態の電流波形を高精度に再現し、損失計算精度の向上を行った。その際の電流波形違いによる各種損失への影響について報告する。
また、その制御連携による損失解析の応用事例についても紹介する。

スマート・キー・アンテナの電磁界解析
アイシン精機株式会社　解析・制御技術部　岡田　裕治氏

近年、ドアロックを車外の離れた場所からコントロールする事ができるようになってきた。最近は、オーナーの接近を検知し、ドアハンドルを握るとロックが外れる仕組みに進化している。このシステムでは、車の近傍に発信機を持ったオーナーがいる事を車両のアンテナで検出している。このアンテナの性能(指向性)によりドアロックが作動するエリアが変わる為、指向性を把握し、作動エリアに死角がないか確認する事が重要である。
本稿では、磁場解析ソフトを使った、アンテナの指向性の予測計算事例について報告する。

modeFRONTIER次期搭載予定のJMAG-Designer Direct Interfaceのご紹介
株式会社シーディー・アダプコ・ジャパン　インテグレーション技術事業部　インテグレーション技術部　西田　青示氏

多目的ロバスト設計最適化支援ツール「modeFRONTIER」と「JMAG-Designer」を連成することにより、自動化、実験計画法を用いた統計分析、多目的最適化などを通じて、多くのユーザー様の開発設計業務にお役立ていただいています。
しかし、両者を連成するにはプログラム作成が必要であるということから、プログラミングが不得意なユーザー様には抵抗感が否めませんでした。
そこで今回、「modeFRONTIER」が「JMAG-Designer」のダイレクトインターフェイスを開発し、ユーザー様はプログラムを作成することなく両ソフトの連成が可能となりました。当日は、デモを交えながらその機能をご紹介します。

Latest Advancements in Motor Hardware-In-the-Loop Simulation (HILS) based on JMAG-RT
Opal-RT Technologies, Inc.　Electrical Modeling and Simulation　Simon ABOURIDA氏
Motor HILS (Hardware-in-the-loop simulator) has been recognized for many years now as an essential design and testing tool of motor drives, for increased product reliability, shorter time to market and lower total design cost. However, there remained many needs of the motor HILS to be addressed. Among these needed features are: more accurate models, more powerful simulators with distributed processing, etc.

Finite-Element Analysis based motor HILS, resulting from the integration of JMAG-RTR tool with RT-LABR simulator, addresses and fulfills these requirements. JMAG-RT-based Motor HILS of a complete permanent magnet synchronous motor drive can be conducted today on RT-LAB HILS at sub-microsecond time steps on powerful new FPGA resulting in unprecedented simulation accuracy. And the integration with multi-processor platform yields a full motor HILS with high accurate motor model, ultra-fast drive simulation and distributed multi-rate simulation enabling the integration of other parts of the designed system (electrical, mechanical, hydraulic, etc), for a complete system HILS.

The presentation discusses all these items and describes the latest advancements in motor HILS.

超磁歪材料の逆磁歪効果を利用した磁極切り替え型リニアステップアクチュエータのJMAGを用いた基礎的検討
筑波大学　大学院　システム情報工学研究科　知能機能システム専攻　菅澤　昌之氏

本講演では、超磁歪材料の逆磁歪効果を利用して磁気吸引力を制御する新しいタイプのアクチュエータを提案する。磁気回路内にて、超磁歪素子の伸縮制御によって、ヨーク間の磁気吸引力を調節するものである。超磁歪素子の効果的な伸縮制御を行うために、超磁歪素子と圧電素子の複合素子を用いる。
次に本講演で、この複合素子を用いたリニアステッピングモータを提案する。 このモータは、永久磁石、ヨーク、複合素子からなり、圧電素子への電圧印加により電歪効果を超磁歪素子に伝える。その時、超磁歪素子の逆磁歪効果により磁気回路中の磁束を分配するものである。
このアクチュエータは通常の電磁石と比較して低消費電力と発熱の少なさに特徴がある。

磁気減速機の電磁振動に関する研究
大阪大学大学院　工学研究科　知能・機能創成工学専攻　新口　昇氏

磁気減速機は、非接触で動力を伝達するため、メンテナンスフリーやトルクリミッタの機能を兼ね備えるなど、機械式減速機には見られない特長を持っている。平歯車式の磁気減速機が提案されてから1世紀以上経過するが、伝達トルク密度が小さいため、ほとんど実用化されていなかった。しかし、近年、高調波磁束を用いた減速原理を利用する構造(高調波磁束型磁気減速機)の研究により、実用化可能な伝達トルク密度が得られるようになった。
伝達トルク密度上昇に伴い、コギングトルクによる振動が増加することは明らかで、我々はすでに高調波磁束型磁気減速機のコギングトルク低減手法を確立した。しかし、コギングトルク以外にロータ同士の吸引反発力、ロータとステータの吸引力によって発生するいわゆる電磁振動に関する研究は、ほとんど行われていない。そこで高調波磁束型磁気減速機の電磁振動の基礎研究として、磁場と構造の連成解析を行い、振動モードを明らかにし、試作機での検証を行ったので報告する。

超電導トルネード電磁攪拌装置の試作と解析
財団法人　電力中央研究所　電力技術研究所　電力応用領域　笠原　奉文氏

材料製造過程において、攪拌を行うことにより結晶の微細化や成分濃度の均一化など多くの効果を得ることができる。中でも電磁攪拌は制御性が優れており、特にトルネード電磁攪拌は流体の動きを3次元的に制御できるため、より高い攪拌効果が期待できる。従来の銅マグネットを用いた電磁攪拌ではジュール損失が大きく、運転コストがかかるため普及が進んでいなかった。銅マグネットに代えて交流超電導マグネットを用いれば、省エネルギーかつ強力な電磁力により、航空機や自動車のエンジン材料として軽量化が期待できる高濃度Siのアルミ合金が製造できるようになるなど、これまでにできなかった材料製造が可能となる。
今回、トルネード電磁攪拌を行うための超電導電磁攪拌装置を試作し、交流超電導マグネットによる回転攪拌、垂直方向攪拌および、これらを組み合わせたトルネード攪拌の性能評価を行った。併せて、溶融金属や超電導マグネットをモデル化し、JMAG-Designer 10.3を用いて、発生磁界や電磁力について実験値との比較を行なった。
トルネード電磁攪拌装置を試作し、室温でも流体である金属ガリウムを用いて、回転攪拌、垂直方向攪拌、及びトルネード電磁攪拌を行い、その効果を検証した。併せて、JMAGによる解析と比較し、定性的に合致することを確認した。

IPB(Isolated Phase Bus)接続箱および周辺金属構造物の3次元磁界解析による局部加熱検討
株式会社 日本AEパワーシステムズ　変圧器事業部　設計部　林田　広和氏

発電所に設置される大容量発電機直結変圧器は、発電機との接続に相分離母線が適用されるのが一般的であり、変圧器の低圧側はその接続部にIPB接続箱を設けている。この相分離母線には数十kAの電流が流れるため、その磁界の影響により、周辺金属構造物の局部加熱が懸念される。今回、この部位に対し、 JMAGを用いて、3次元磁界解析を実施し、現象を視覚的かつ定量的な把握、および計算精度の評価を行ったので報告する。

チップインダクタにおける応力下での特性解析
太陽誘電株式会社　開発研究所　材料グループ　飯島　洋祐氏

一般的に、チップインダクタにおいて、製造上に生じる応力の影響によって磁性体特性が変化し、それがインダクタンス等の電気的特性に影響を及ぼすことが知られている。この影響について解析的に理解し、設計開発に役立たせるために、応力解析と磁気解析の練成解析による検討を行った。

磁性材料の高温での磁気特性測定と誘導加熱装置の磁界・温度連成解析
岡山大学　大学院　自然科学研究科　電気電子機能開発学講座　教授　高橋　則雄氏

高温で使用される機器設計などを行う際、温度が磁性材料の磁気特性に及ぼす影響を把握しておくことは非常に重要である。しかしながら、キュリー温度までの高温での磁気特性の測定例はほとんど無い。そこで筆者の研究室ではリング試料を用いてSPCC材や電磁鋼板の高温での磁気特性を測定しているが、その際の測定上の問題点や磁気特性の高温での振る舞いについて述べる。
次に、測定した磁気特性の温度による変化や、導電率、比熱、熱伝導率の温度による変化、並びに熱放射まで考慮して誘導加熱装置の三次元渦電流解析を行ない、機器内の渦電流損と温度分析の時間的変化を明らかにするとともに、実測値との比較を行ない、解析の妥当性を示した。このように温度による抵抗率のみならず、透磁率の変化までを定量的にかつ連続的に取り扱うことにより、誘導加熱装置内で実際に生じている現象を精度良く解析することができることを明らかにした。

高周波誘導加熱シミュレーションに用いるメッシュ分割についての指針
電気興業株式会社　高周波統括部　開発部　開発課　岩永　淳氏
・会社紹介
・JMAG導入背景
・解析対象の説明、実験風景
・各パラメータが及ぼすメッシュ依存性について
・最適メッシュ分割についての指針
・実験結果とシミュレーション結果の比較

モータの振動・騒音シミュレーション解析とそのポイント
株式会社東芝　電力・社会システム技術開発センター　電気応用パワエレシステム開発部　野田　伸一氏

モータの振動や騒音、その中でも特にうるさく感じられる電磁騒音について、基礎から実用、そして低減事例を交えてわかりやすく解説する。
近年、環境問題への関心の高まりから、騒音に対する配慮が強く求められている。一方、電気自動車EVが注目され、さらに洗濯機、エアコンなどの家電製品、医療機器や工作機械などのあらゆる電気機器の音源であるモータへの静かさが要求されている。
モータの永遠の課題は、(1)低騒音化、(2)高効率化、(3)小型化、であり、メーカおよびユーザーにとって重要である。特に、その中でも低騒音化は一般的に解決策が難しいとされている。
モータの振動や騒音は、(1)加振力である電磁力、(2)伝達系のモータ構造物、(3)機器装置への伝達、について対策する必要がある。すなわち、モータの低騒音化には、音源の発生メカニズムを十分に理解し、伝達する構造面について取り組むことにある。
電磁騒音の電磁力の大きさやその周波数について、解析シミュレーション、算出方法、測定方法についてわかりやすく説明する。また、モータの構造特性、すなわち、機械的な固有振動数の測定、有限要素法シミュレーションについても実際の解析業務に活用できるように解説する。

・本セミナーはJMAGのDSモジュールをご購入のお客様が対象です。(DS：JMAGの構造解析モジュール）

・ユーザー会とは別にお申し込みが必要となります。お申込みURLは対象者に別途メールでお知らせいたします。
・応募には正規DSモジュールライセンスをご契約中の企業ライセンス管理者様にお送りいたしますご案内コードが必要となります。

・募集人数は先着30名となります。

設計者によるJMAG-Designerの活用と展開事例
東北パイオニア株式会社　スピーカー事業部　第一生産部　開発技術部　開発課　古頭　晶彦氏

当社ではスピーカー用磁気回路の設計開発にJMAG-Designerを活用しているが、主に活用しているのはCAE専任者ではなく設計者である。
ここでは、設計者が設計プロセスにおいて磁気回路を検討するツールとしてJMAG-Designerを活用する環境を構築し、運用に至るまでに実践した活動について紹介する。

3次元磁界解析モデルにおけるJMAG-Designer活用事例
パナソニック株式会社　ホームアプライアンス社　技術本部　モータ開発センター　吉川　祐一氏

近年、世界的な原材料高騰を背景に、モータの省資源化に関する要望が高まってきており、ブラシレスモータの高出力密度化、小型化の技術開発が盛んに行われている。
そこで本発表では、ブラシレスモータの高出力密度化を目的に、磁路を3次元的に活用したモータに関して検討を行った。特に、本発表では、JMAG-DesignerのCAD連携機能を活用した解析事例を中心に紹介する。

希土類焼結永久磁石の物性研究および熱減磁シミュレーション
信越化学工業株式会社　磁性材料研究所　第2部開発室　樋口　大氏

Nd-Fe-B焼結磁石はエネルギー密度の高さゆえに、多くの電動アプリケーションに利用されている。一方で、希土類永久磁石の物性研究は未だに深く検討されていないためにブラックボックス化しており、今後の高度な磁石利用に向けての大きな支障となっている。
本発表では、磁石を用いたアプリケーションにおいて懸案となっている熱減磁、導電率、および熱膨張率などについての物性研究結果を紹介すると共に、JMAGを用いた熱減磁シミュレーションと実測値の比較結果、およびパラメータの有効な設定方法について説明する。

EV用組み込み着磁の磁石性能評価
日産自動車株式会社　パワートレイン生産技術部　一井　皇介氏

EV・HEV用モータのQCTに優れたものづくりが、必要となっている。
今回は、IPMモータの組み込み着磁を、メカニズム把握とともにJMAGを活用し解明に挑んだ。

JMAG新機能紹介
JMAGは皆様の製品開発における技術的課題を解決するため、新しい解析技術の開発、既存機能の改善に積極的に取り組んでいます。
その成果としての、JMAG-Designer10.4の新機能を紹介します。

解析結果が実測と合わなかった場合の考え方と対処方法
実機を正確にモデル化して解析したと思っていても、その結果が実測と合わないことはよくあるかと思います。
このような場合、解析結果と実測のギャップをどのように埋めていくかが、ポイントになります。
そこで本セミナーでは、解析結果が実測と合わない場合に、どのような原因が考えられ、どのように対処すればいいかを事例をもとに紹介します。

鉄損解析に対するJMAGの取り組みと今後
電気機器の重要な特性の一つとして鉄損が上げられます。鉄損は設計時に精度良く予測する事が難しく、磁界解析に期待される部分が大きいと思います。本セミナーではJSOLが今まで取り組んできた鉄損計算精度検証のまとめおよび、鉄損計算の精度に影響を及ぼしている要因の分析について報告します。

使いやすさを追求したJMAG-Designerの機能紹介
JMAG-Designerはより使いやすさを追求した電気機器設計のためのシミュレーションソフトウェアです。
JMAG-Designerが持つ新しい機能をデモを交えながら紹介します。