JMAG開発計画
株式会社JSOL　山田 隆

高精度かつ高速なシミュレーションを追い求めて今日もJMAGの開発は進められています。計算高速化のための並列ソルバーから解析業務生産性向上を狙ったGUIの改良まで、この1年間の成果と、私たちが現在注目している解析技術やそれらの導入計画などを皆さんと共有したいと思います。
特に今年は設計空間探索を重要トピックに1つに加え、現在と今後の取り組みについてもお話ししたいと思います。

電磁界解析を用いた最適設計
北海道大学　大学院　情報科学研究科　教授　五十嵐　一氏

電磁界解析は電気機器の性能評価や電磁現象の把握などに広く用いられてきている。一方、遺伝的アルゴリズムなどの進化計算法は、(1)初期解に依存しない広域探索ができる (2)目的関数の微分情報を必要としない (3)複雑な拘束条件を容易に課すことができる (4)多目的最適化が可能、などの理由から、急速に普及してきている。上記の電磁界解析と進化計算を組み合わせた最適化により、機器の極限性能を引き出すことができる。また機器形状を自由に変形するトポロジー最適化を用いた概念設計や、材料の特性ばらつきを考慮したロバスト設計も行うことができる。本講演では、電磁界解析と進化計算と活用した最適設計の基本原理を詳しく説明するとともに、その機器設計への応用事例について実験的検証を含めて広く紹介する。

Optimization of Traction Motors for Automotive Applications using High-Performance Computing
IAV GmbH, Chemnitz　Advanced Powertrain Electrification　Bernd Cebulski氏 / Stephan Paul氏

Electrification in automotive systems has an increasing demand on the efficiency and utilization of electric drives. Modern calculation software based on the finite elements approach is nowadays used to accurately predict the performance figure and secures investments. The increasing power of computers makes it possible to run thousands of calculations in parallel in a short time and optimization of the most common geometrical dimensions becomes possible. With the use of adapted evolutionary strategies it will be shown how a clean traceable process of electric motor design has been established.
Based on massive parallel computer farm and the performance of JMAG the evaluation of pareto-optimal design for HEV and EV traction applications makes it possible to achieve the best compromise between cost and performance.
For the development of new machine topologies with the focus on rotor magnet geometry we have developed an advanced topological optimization strategy. With a parametrical model of the geometric elements it is possible to switch the FEA properties for every mesh element to be iron, air or magnet. By using differential evolution optimization use that approach for a structural optimization and finding of new innovative magnet arrangements for minimizing magnet costs and torque ripple as main goals. It will be shown how JMAG can be efficiently being used for even the most sophisticated ideas.
Application of the proposed methods will be shown for a power hybrid system example with an electric drive limited in available space and high power demands.

Electromagnetical-Thermal coupled multiobjective optimization on HPC systems for rotating electrical machines used in phev applications
Robert Bosch GmbH　GS-EH/EDM1　David Philipp Morisco氏

During the design process of electrical machines for hybrid- and electrical cars, multi domain considerations are required.
Most conventional design algorithms include thermal influences on the material behavior only partial, by considering them separately after the electromagnetical design evaluation.
Although the individual review of electromagnetical and thermal domain increases the effort within the designing process, a coupled analysis between the two domains allows an more realistic design iteration process.
In case of a multiobjective optimization process the usage of multicore high performance computing systems significantly increases the speed and the amount of calculated designs.
For the developed optimization algorithm the electromagnetical-thermal coupled analysis in JMAG designer is used to optimize an expert design using multicore high performance computing systems.

Multi-Physics Machine Design Optimization Based on Finite Element Analysis Using High-Throughput Computing
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics　Assistant Professor　Wenying Jiang氏

Comprehensive optimization of an electrical machine design requires that its electromagnetic (EM) and thermal performance must be analyzed and optimized simultaneously since electric machines are heavily constrained by thermal limits. This research presents the integration of a coupled EM/thermal model that can efficiently identify the maximum current density for a given machine during static operation, into the iterative machine design optimization program. An artificial neural network (ANN) that is capable of effectively characterizing input/output relationships for nonlinear multivariable functions is incorporated into the optimization program, resulting in a significant reduction of the total computation time. For demanding applications such as traction motors, the electric machine is frequently required to run at peak power conditions for short periods of time, causing large thermal swings. In addition to steady-state operating conditions, a transient version of the coupled EM/thermal model has been developed. This makes it significantly easier for machine designers to maximize the winding current density to achieve the highest possible torque/power ratings within thermal limits set by the winding insulation or demagnetization threshold requirements. Further, this transient model has been integrated into the optimization program to give it the capability of optimizing the machine designs for both steady-state and short-duration transient operating conditions.

クローポール回転機の発電解析
三菱電機株式会社　先端技術総合研究所　電機システム技術　小松　大河氏

クローポール回転機の解析事例について紹介する。クローポール回転機では回転子の形状が特殊であるため3次元解析が必須となる。弊社では主に回転子のモデリングを取組んでいる一方、固定子コイルエンドが結果に与える影響について調査を進めている。今回、JMAGのコイルエンドモデリング機能を用いて固定子のモデリングに取組み、コイルエンド形状が結果に与える影響について詳細調査したので報告する。

負荷電流により発生する油入変圧器の騒音と振動
株式会社明電舎　変電事業部　事業統括部　変電配電開発室　変圧器チーム　技師　脇本　聖氏

都市周辺の住宅地に近い変電所では、変圧器の低騒音化が要求される。鉄心磁束密度の低減、素材特性の改善、鉄心構造（接合・締付け）や加工歪への配慮等により、鉄心の振動に伴い発生する騒音（以下、励磁騒音）については、これまで低騒音化が進められてきた。励磁騒音が静かになってくると、これまで励磁騒音によってかき消され問題視されてこなかった負荷電流に伴い発生する騒音（以下、負荷電流騒音）が問題となる場合が出てきた。
騒音源の観点から負荷電流騒音が励磁騒音と異なる点は、巻線とタンクに電磁力が働くことであり、JMAGユーザー会2013及び2014において解析事例を報告してきた。
今回、負荷電流騒音の事前予測または低騒音化を目的とした取組みの一環として、水の入った簡易タンクで固有値解析の結果が実測と概ね一致することを確認した後、同一手法で絶縁油の入った製品規模の変圧器タンクをモデル化し、通電時に巻線から油中伝播によりタンクへ伝わる振動成分と、タンクに直接働く電磁力による振動成分を応答解析により比較した。さらに、絶縁油の入ったタンクの振動による音圧解析においてJMAGを活用した。本講演ではその解析事例を紹介する。

有限要素法による塊状磁極形同期電動機の始動特性解析
東芝三菱電機産業システム株式会社　回転機システム事業部　大形回転機第一部　設計課　丹　涼輔氏

大容量の塊状磁極形同期電動機では、始動時間が数十秒に及ぶことがあり、始動トルクの確保、始動電流や磁極損失の抑制などが設計をするうえで重要になる。回転機の小型化のためには、高精度解析法が必要だが、3次元FEMによる過渡解析は計算量・計算時間が大きく設計においては実用的ではない。しかし、2次元解析では磁極端部やコイル端部の影響などを考慮できないため、通常の解析では実測値と合わせることは難しい。そこで本講演では2次元解析においても漏れインダクタンスや磁極の抵抗率を調整することで、実測値と合わせられることを示した。

大規模電磁場解析における高速化の取り組み
スズキ株式会社　技術支援部　CAE推進課　係長　安部　寿久氏

近年では自動車の電動化が進んでおり、モータの小型化、低損失化および低騒音化の要求が高いため、3次元解析による詳細な現象解明が活発になってきている。
一方で、3次元解析を行うと解析モデルが大規模化し計算が長時間となるため、日々の製品開発のための解析に利用できず、十分に現象解明に活用できていない現状がある。そのため、電磁場解析においても並列化による高速化が試みられている。今回は分散メモリ型の並列化において並列数を320並列まで使用した場合の計算速度を測定したので報告する。

JMAGを用いたPMモータの熱・構造・磁界連成解析
JFEテクノリサーチ株式会社　ソリューション本部（川崎） CAEセンター　倉敷グループ　副課長　田中　進也氏

電気機器の高効率・高性能化に向けて、設計段階から性能を予測することは重要である。モータ開発においても、材料特性に加え、コア（鉄心）の加工・製造プロセスによる磁気特性劣化がモータ性能に与える影響を予測することが重要であり、測定及び解析の両面から活発な研究開発が行われている。当社でも、モータコアの加工・製造プロセスによる磁気特性および特性劣化を把握するため、解析を実施している。
本講演では、JMAGを用いた解析の一例として、ステータコアの溶接箇所周辺における磁気特性分布解析を紹介する。また、モデルモータにおける実測との比較から、磁気特性に及ぼす溶接加工の影響を考察する。

モータサイクル用エンジン電装部品の開発におけるJMAG活用事例
ヤマハモーターエレクトロニクス株式会社　開発統括部　第2技術部　技術21課　山白　紘大氏

弊社の主要製品は、エンジン電装分野を中心にモータサイクル（2輪車）やマリンエンジンなどに搭載されているマグネトウ（発電機）やスタータモータ、点火ユニット、イグニッションコイルなどです。
また、電動ハイブリッド自転車PASのドライブユニットなどにも及んでおります。
モータサイクルは中国・インド・ASEANといった市場でたくさんのユーザー様に使って頂いております。
排気量100ccのエンジンからはじまり、かつて日本で生産し欧米向けに輸出していた中・大型車両を生産し、かつ購入頂くようにまで拡大してきました。
今回は10年前に生産開始されたスタータモータを同じ大きさで高効率に性能向上する目的でJMAGを使った事例を報告させて頂きます。

電磁誘導と磁界共鳴の違いの紹介
東京大学　新領域創成科学研究科　先端エネルギー工学専攻　助教　居村　岳広氏

2007年に発表された磁界共鳴は、非常に大きなエアギャップにおいて高効率かつ大電力を実現できることが示された。一方で、この発表当初から電磁誘導との違いについての疑問が絶えなかった。等価回路モデルの提案など、多くの研究成果を受け、電磁誘導と磁界共鳴の違いについて統一的な説明が可能であることが本年示された。その成果を持って電磁誘導と磁界共鳴の相違について説明する。

ワイヤレス給電技術開発と電磁界解析
株式会社テクノバ　新技術開発部　プロジェクトマネージャ　保田　富夫氏

プラグインハイブリッド自動車（PHV）や電気自動車（EV）の充電技術として、コネクタ接続を必要としないワイヤレス給電技術が開発されている。
一方、法規制見直しや標準化も進展し、実用化に向けた環境も整備されてきている。
静止型ワイヤレス給電及び走行中ワイヤレス給電について、プロトタイプを製作し、その給電性能を検証した。本発表では、静止型ワイヤレス給電システム及び走行中ワイヤレス給電システムの検討結果と試験結果について、JMAGによる解析結果を交えながら紹介する。

車両搭載下での非接触充電コイルの電磁気設計手法
トヨタ自動車株式会社　湯浅　浩章氏、木佛寺　宣博氏　／　日本自動車部品総合研究所　木村　統公氏

本講演では、JMAGを用いた車両下での非接触充電コイルの電磁気設計手法について紹介する。
非接触充電は地面側と車両側のコイル間の磁束のやりとりにより送電可能となるが、車両へ搭載すると漏れ磁束がボデーに鎖交し充電効率、ボデーの発熱、インダクタンス値や結合係数の変動など非接触コイルの電磁気性能に大きな影響を与える。
車両搭載した非接触コイルの電磁気性能の測定、解析による実測の差異の確認、損失発生箇所の明確化を行い、JMAGを用いて車両下での非接触コイルの電磁気設計を行った。
この講演ではその手法について紹介する。

JMAG-Designerの便利な小技のご紹介
株式会社JSOL　河合　優行

去る2013年のJMAGユーザー会でご紹介した「JMAG-Designerの便利な小技集」の最新版です。
JMAG-Designerには、知らなくても困らない、けれど知っていると便利な小さな機能が数多くあります。また、大きな新機能はバージョンアップセミナー等を通じてご紹介しておりますが、セミナーでは扱いきれなかった小さな改良箇所も見逃せません。 本発表では、JMAG-Designerの開発者が伝えたい小さな便利機能をデモを交えてご紹介します。

The Electric Machine Designer in the 21st Century
University of Glasgow　Electronics and Electrical Engineering　Emeritus Professor　T.J.E. Miller氏

The development of electric machines is proceeding at a rapid rate because of the expanding range of their applications, together with underlying changes in energy supply, in transportation, and in many other areas. Progress continues in power electronics and digital control, and in manufacturing methods, while the integration of these facets of technology becomes ever more complex. In all aspects of the technological system, software is essential for vital functions, especially simulation, control, and communication. In trying to describe the role of the electric machine designer in this system, one hopes to clarify his or her needs, and to emphasize certain basic limitations. Although analysis software for electric machine analysis is now extremely powerful, it remains too slow, and it is suggested that there are certain inefficiencies that could be relieved by greater attention to the theory of electric machines, the implementation of mundane calculations, the stabilization of interfaces, and the use of I/O channels that are currently ignored.

モータ設計におけるJMAG最適化機能の適用の検討
株式会社ピューズ　技術部　技術監事　坂下　善行氏

弊社のモータ設計において、JMAGの最適化機能を活用することで、設計の効率化や、技術的な理解を図る助けになるかを検討した。テーマとして、装荷比のバランスや変動低減のための形状最適化を選択した。
現状の機能においても、適切に使用すれば、設計業務の効率化を図ることは可能であり、モータの特性を理解するトレーニングやアイディアを試す上でも有効なツールであることを確認できた。

磁石間距離のあるIPMSMにおいて省磁石を図ったJMAG設計
株式会社前川製作所　技術研究所　参事　薗部　忠氏

希土類磁石の高騰で、IPMSMでも磁石量を抑制した省磁石で如何に発生トルクを引き出すか、が課題となる。20kW、 6,000rpm前後でモータ外径寸法を同一とし、12s8pから9s6pと同一磁石を使い磁石片数を8個から6個と減らしコストダウンし、それでいながらほぼ同等以上の発生トルク、トルクリプルの仕様を満足できるか。ロータ形状に埋め込む磁石間距離は磁石長に対し0.5～1と、その間隔が大きくなる。磁石間に空孔を設けてリラクタンストルクを増すわけだが、その空孔を囲むロータ珪素鋼板を、遠心力に対応するため細くとも引っ張り力に強い径方向支柱部をもち、かつ集中応力を避けた連続微分可能で支柱部に近づくほど拡がる湾曲を帯びた曲線からなる空孔とした、一枚もの構造としてのT形橋-支柱構造を有する蝶々形空孔とすることとなる。空孔サイズをパラメータとしてJMAGによる有限要素法で電磁界解析し、その有効性を確認した。

JMAGを活用した重希土類元素拡散磁石の保磁力分布の違いによる熱減磁解析
TDK株式会社　技術本部　材料開発センター　技師　眞保　信之氏

ネオジム磁石の保磁力を部分的に向上させるために、ネオジム磁石主相の結晶粒界から重希土類元素を拡散させる技術が知られている。
今回、Dy及びTbを拡散させた磁石の保磁力分布状態の違いによる熱減磁への影響度合いについて解析を行ったので、その結果を報告する。

交流回転機における固定子鉄心締付用スタッドボルトの渦電流損評価と温度上昇検証
東芝三菱電機産業システム株式会社　回転機システム事業部　大形回転機第2部　設計第1課　多久　征吾氏

近年、中小容量モータを中心に、回転機の高出力、小型軽量化、高磁束密度化が進んでいる。しかしながら、大容量の交流回転機では、高磁束密度で運転するとき、固定子鉄心の支持構造物内に発生する渦電流損と温度上昇が漏れ磁束によって著しく増加する。従って、それらの損失と温度上昇を定量的に評価することは高磁束密度の回転機を設計する上で重要となる。
この発表では3500HPの誘導モータを対象に、固定子締付用スタッドボルトにおける渦電流損の解析評価と、温度上昇の実機検証について報告する。

高周波焼入れシミュレーションコードの開発と実験検証
埼玉工業大学　先端科学研究所　教授、副学長　巨　東英氏

近年、高周波焼入れシミュレーション用のプログラムが開発され、シミュレーションの事例が増えているため、本講演は、電磁界解析プログラムJMAGを用いる高周波加熱のシミュレーションとCOSMAPによる焼入れシミュレーションとの連携で計算した例を紹介する。

境界条件をフィードバック制御した誘導加熱解析方法
NTN株式会社　先端技術研究所　結城　敬史氏

誘導加熱時に対象物全体を恒温保持したい場合がある。そのコイル形状の検討には、恒温保持時の温度を一定に保持する電流パターンが必要である。
そこで今回、ワークの温度を引数に、境界条件である電流値をフィードバック制御する解析を実施した。その解析例を報告する。

JMAGとSTAR-CCM+の双方向連携による金属誘導加熱解析
富士電機株式会社　生産・調達本部　生産技術センター　設備技術部　設備設計課　竹内　正樹氏

誘導加熱式溶解炉では、誘導加熱で金属を加熱し溶融させている。これらを詳細に解析しようとすると、電磁界による発熱と熱流体による放熱を考慮する必要がある。また、昇温により物性値は刻々と変化して行くため、電磁界と熱流体を双方向で解析する必要がある。
そこで、今回、JMAGとSTAR-CCM+を双方向連携させた解析の実施例を報告する。

高周波焼入れクランクシャフトの残留応力解析
ヤンマー株式会社　中央研究所　研究センター　信頼性グループ　上田　英明氏

近年、内燃機関の高出力化・省エネルギー化が進む中、クランクシャフトなどの機能性部品にはより高い負荷が作用する傾向にある。そのため、耐摩耗性や疲労強度を向上する必要があり、高周波焼入れなどの熱処理が行なわれている。
高周波焼入れ中には温度変化に伴う組織の変化、ひずみの変化が生じる。これらの変化は相互作用を及ぼしながら進行するため、焼入れ後に生じる変形や残留応力を予測することは難しい。そのため、焼入れの処理条件は過去の経験やトライアンドエラーにより導出されていることが多い。
この状況を解決するため、20世紀後半から熱処理解析の研究が盛んに行われており、十分な機械的性質と小変形を実現する最適な処理条件の導出が進められてきた。本研究では高周波焼入れ時の温度・相・応力ひずみの変化を再現する解析技術を構築し、残留応力を予測した結果を報告する。

加工歪を考慮した損失解析と材料モデリングの検討
株式会社JSOL　佐野　広征

回転機等で用いられる電磁鋼板は打抜き加工によって応力が残留し磁気特性が劣化することが報告されている。
加工歪の影響をどう解析モデルに取り込むかは損失解析高精度化の重要な課題の一つである。
切断で劣化した電磁鋼板を用いて単板試験を行い、磁気特性・損失特性の劣化量を測定し電磁界解析でのモデリングを試みた。
検討した材料モデリング方法および打抜き加工の損失に対する影響を評価した結果を報告する。

Evaluation of performances of a permanent magnet assisted synchronous reluctance motor taking into account the impact of the lamination cutting
Leroy Somer　Technical Direction　Electrotechnical Principal Engineer　Xavier JANNOT氏

The process of manufacturing magnetic material laminations dedicated to electromagnetic devices implies some degradation of the magnetic properties compared to unprocessed material. It is becoming more and more important to consider this effect to accurately design an electric motor, especially when efficiency or temperature rise are design constraints. This paper describes a complete workflow, from the material data analyses obtained on samples to the numerical simulation. It goes through a brief description of the model used to simulate the cutting effect and presents a method to identify the model parameters. The methodology is applied to the case of a permanent magnet assisted synchronous reluctance motor with two different stator configurations, to evaluate the impact of manufacturing the magnetic steel laminations on the motor performances.

Propulsion System Linear Motor: Optimization using HEEDS + JMAG
Hyperloop Technologies　Transponics　Director, Electromagnetic Systems　James R Dorris氏

Hyperloop is a high-speed ground transportation system capable of greater than 300 m/s, with extremely low operating costs. The system creates a low pressure environment for reduced drag losses, and utilizes a high power electromagnetic linear motor for propulsion. The motor design has been performed using JMAG, along with the optimization tool HEEDS to arrive at a motor design that is highly cost-effective at the system level. The design and development activities at Hyperloop shall be presented with a focus on the propulsion system.

圧縮応力を考慮した電磁鋼板鉄損の計測と評価
株式会社豊田中央研究所　電気機械研究室　研究員　浦田　信也氏

積層電磁鋼板にて構成されるモータコアは、製造過程で印加される圧縮応力のために、鉄損が悪化することが知られている。我々はそれを定量分析するため、「圧縮応力を考慮した電磁鋼板鉄損を計測する装置」を開発した。また、それを用いた計測および分析も行ってきた。本発表では、開発した計測装置の特徴と、それを用いた計測結果を紹介する。

JMAG-RTをもちいたモータHILSによる制御開発と検証事例
富士重工業株式会社　HEV設計部　森田　知洋氏

制御ソフトウェアの開発プロセスの問題の一つとして、制御ソフトウェアの評価・検証がハードウェア開発の後工程となることで、ソフトウェアの課題が開発後期に集中しやすいことがあげられる。
制御ソフトウェアの評価・検証のためには、制御対象となるモータやインバータ、ソフトウェアの器となるECUの準備が必要であるが、JMAG-RTをはじめとしたモデルベースの開発環境を活用することで、開発プロセスのフロントローディングが可能になる。
私たちは、制御開発の初期段階であるMILSでの制御検討から、HILSとRapid Prototype ECUによるソフトウェア評価・検証、HILSと実ECUによるソフトウェア評価・検証に、JMAG-RTをもちいることで、実機での評価・検証工数の低減と前倒しに取り組んでいる。
本講演ではこれらJMAG-RTのソフトウェア開発への適用事例を紹介する。

モータのセンサレス制御開発のHILS適用
株式会社豊田自動織機　技術開発本部　開発一部　ワーキングリーダ　井手　徹氏

センサレス制御をシミュレーション上で開発するためには、精度がよいプラントモデルが必要です。
今回はECUに実装した制御を精度がよいモータモデルで適合確認を行いたくHILSを使い環境開発を行いました。その結果を報告いたします。

磁歪センサの磁気回路設計
ヤマハ発動機株式会社　基盤技術研究部　システム研究グループ　主務　松本　弘氏

磁歪センサは、強磁性材料のもつ逆磁歪効果を用いた物理センサであり、電動アシスト自転車の踏力検出や、電動パワーステアリング装置のステアリングトルク検出に使われている。
高感度で高ロバストな磁歪センサを設計するためには、励磁コイル等で構成される磁気回路の設計が重要であり、本講演では、JMAG-Designerの解析結果より最適な設計諸元を得た事例を紹介する。

地球低軌道における超小型衛星の磁気姿勢外乱トルクに関する検討
東京大学　大学院　工学系研究科　航空宇宙工学専攻　助教　稲守　孝哉氏

近年、少ない開発コストや短い開発期間という特徴を持つ超小型衛星において、リモートセンシングや天文観測など多種にわたるミッションへの応用が検討されている。これらの衛星は高い分解能の地球画像や科学的に意義あるサイエンスデータの取得を目的としているため、観測中は高い姿勢制御精度が要求される傾向にある。高精度な姿勢制御を達成するためには、衛星の開発や運用において姿勢外乱についてよく検討しておく必要がある。特に磁気姿勢外乱トルクは通常サイズの衛星ではあまり考慮されないケースもあるが、超小型衛星では支配的な姿勢外乱であり、衛星に働く外乱トルクの解析が重要となっている。本発表では衛星の生じる磁気姿勢外乱トルクについて解析事例について紹介する。

JMAGへのユーザー提言とJSOLの回答
株式会社JSOL　山田　隆

ユーザー会期間中には多くの場所、場面で数々のディスカッションが展開されます。その中には素晴らしいアイディアやJSOLにとって耳の痛い話もたくさんお寄せいただくと思います。
それらを参加者の皆さんと共有し、さらにディスカッションを発展させ、より良いJMAGを開発するための糧としたいと存じます。皆様、ぜひご参加ください。

JMAGと設計探査ツールHEEDSを利用した設計最適化の新しい世界
株式会社CD-adapco　松村　泰起氏

ハイブリッドかつ自己学習型の探査アルゴリズムSHERPAが可能とする新しい電磁場解析の設計最適化・設計探査の世界をご紹介します。

仮想パワートレインシステム統合解析によるモデルベース信頼性検証
メンター・グラフィックス・ジャパン株式会社　上田　雅生氏

電子回路、メカ、制御、組み込みソフトウェアなどを含めた連携仮想システムを用いて設計資産の再利用の際に重要なシステム最適化をどのように進めていけば良いかを検証します。
また、実際のハードウェア実装設計にシームレスにつなげるため、素子の安定動作領域検証やシステムループ安定性を検証し、いち早いシステムの信頼性向上につなげるツールフローの紹介をいたします。

On the modeling, prediction and solutions for acoustic emission of Reluctance Machines (RM)
SIEMENS PLM Software　Koen De Langhe氏

The production of electric motors in a massive global scale imposes restriction on the type of electric machines that can be used, considerably limiting the use of permanent magnet in the machine design. This constrain arises due to the high pressure on some natural resources, i.e. rare-earth materials, by the production line. The alternative is to make use of machine designs that are magnet-less, such as switched reluctance motors (SRM), synchronous reluctance motors (SynRM), etc. One of the main issues associated with these reluctance machines is the poor NVH behavior. The overall vibro-acoustic behavior of the machine can be very inconvenient for the users, e.g. in automotive applications, and this issue needs to be properly addressed early in the motor design phase. At Siemens Industry Software NV there are large efforts being allocated in the development of tools and procedures to be able to model and predict those acoustics emission in the initial stages of the motor design by making use of multiphysical simulation. These capabilities developed by company take into account controller aspects (input of current waveform), electromagnetic forces acting upon the rotor and stator (calculated by making use of JMAG software), structural dynamics and vibro-acoustic emissions. Besides demonstrating all those modeling and prediction capabilities this paper also focus on the how that physical insight can be used to better design RMs in order to minimize its acoustic emission and maximize the user comfort.

1Dと3Dを融合したEVシステムの2段階多目的最適化
サイバネットシステム株式会社　重松　浩一氏

製品の複雑化やリリースサイクルの短縮化により、モータ設計やモータドライブシステムの設計では、仕様検討や機器設計など様々な検討が必要となる。磁場や制御、熱などの複合領域に跨る効率的な最適設計や、設計フェーズや詳細度が異なる1Dと3Dシミュレーションのシームレスな融合が、メーカーや製品の競争力強化には不可欠である。そこで本講演では、EVシステムにおける1Dと3Dに跨る2段階多目的最適化の事例を紹介する。1段階目では、駆動トルクとコアロスに着目しIPMモータの形状最適化、2段階目ではこれらのモータを組み込んだEVシステムにより、電費と速度追従性の向上を目的としたシステムの仕様の最適化を行い、結果の考察と本アプローチの有効性を紹介する。

PCクラスタを使ったJMAG並列実行環境
株式会社 日本HP / SCSK 株式会社 中田　温朗氏

JMAGはSMPだけでなく、MPIを使ったノード間並列の機能を有しているため、ソルバー機能をPCクラスタで実行することで、スループットの向上やターンアラウンドタイムの短縮が期待されます。
今回はWSとPCクラスタの違いや、PCクラスタ、ジョブ管理システムを使うことでどのように計算の効率化が実現されるかをご紹介します。

260mm×190mm×84mmボックスで動作するJMAG-RT
ディエスピーテクノロジ株式会社　尾崎　順彦氏

260mm×190mm×84mmボックスにJMAG-RTを搭載し、トルクリップル低減制御やモータ信号発生器（バーチャルモータ）としての使用例を紹介します。

最新のリアルタイムテスト用ツールの動向と取り組み
National Instruments　Ben Black氏 / OPAL-RT Technologies　Jean Belanger氏

パワーエレクトロニクスの発展に伴いさらなるリアルタイムシミュレーション技術の進化が求められています。スイッチングデバイスの性能向上に伴いシステムの制御周期もより高いものが求められており、制御システムの検証には最先端のハードウェアとそれに特化したソフトウェアが必要となっています。このトレンドに対応すべく、OPAL-RTとNational Instrumentsは先端パワーエレクトロニクス用のHardware-in-the-loopテストツールを提供するための取り組みを始めました。パワーエレクトロニクスの教育用ツールからJMAG用に最適化されたHILシミュレーション用のコンバーターやモーターモデルなどの開発についてその取り組みをご紹介いたします。

電気機器に対する多種多様な設計要件を満足するために多ケース計算による設計探査が進められています。JMAGでは従来からの直交表＋応答曲面法によるアプローチに加え、遺伝的アルゴリズム、分散処理システムとのダイレクトインターフェースを実装しました。具体的な事例を通して機能の内容、使い方について紹介します。

(定員：80名 → 90名)

解析データを作れば結果は得られます。ですが、なぜその結果に到ったのかを分析できなければ解析結果を十分に理解できたとは言えません。結果を分析する際に有用な機能を紹介します。

(定員：25名)

形状の作り方は千差万別で、同じ形状を作る場合でも使う機能は人それぞれ異なります。しかし、他の作り方を知ることで今の作り方が改善されることもあります。JMAGの形状エディタはこの1年、特に機能改善を進めて参りました。新たな機能を織り交ぜながら、実際のモデル作成をどう行うかデモを交えながら紹介します。

(定員：70名 → 80名)

有限要素解析で必ず必要となるのがメッシュ作成です。メッシュをどのように作成するかによって、計算精度や計算に要するコストは大きく変わってきます。本セミナーでは、必要な計算精度を得つつ短時間で計算できる効率的なメッシュを作成して頂くための基本的な考え方を紹介します。
(磁束分布、渦電流分布、電磁力の計算に求められるメッシュについて、JMAGに限らず磁界解析一般に通用する考え方を紹介します。)

(定員：60名)

JMAGは様々な鉄損解析手法を備えています。測定データを元にした鉄損マップを利用した方法から、ヒステリシスループを考慮しつつ積層鋼板内の渦電流を評価する方法、またそれらの組み合わせが利用可能です。本セミナーでは、解析初心者の方にも理解いただけるように、シンプルなモデルを使いながら、それぞれの方法を適用したときの結果、差異について説明いたします。

(定員：80名 → 90名)

JMAGでは寸法や形状に始まり、解析条件、材料そしてポスト処理をパラメトリックに行うことが可能です。Ver.15.0では点列データもパラメトリックに扱うことができるようになりました。パラメトリック解析のための機能の紹介とその機能の利用方法をデモンストレーションを通じて具体的に紹介します。

(定員：25名)

電気機器の設計において電磁気的な現象の評価はもちろん重要ですが、強度や振動特性といった構造面の評価も欠かすことはできません。JMAGにも構造的な検討を行うための構造解析機能が搭載されており、Ver.15.0では初期応力を考慮した解析ができるようになるなど機能の拡充が図られています。本セミナーでは、構造解析の基礎知識を押さえた上で、JMAGを用いた構造解析機能を事例とともに紹介します。

(定員：70名 → 80名)

スクリプトは、単純な繰り返し処理から他アプリケーションとの連携まで、さまざまな自動処理を実現するための必携ツールです。
スクリプトによる自動処理の実現には、JMAG-Designerの自動記録機能とのマニュアルを上手に組み合わせた利用が鍵になります。
本セミナーでは、Ver.15.0から新しくなったマニュアルと自動記録機能を組み合わせながら、目的とする処理をスクリプトへの落とし込むための考え方について、事例を通して具体的に紹介します。

(定員：60名)