Main propulsion of today’s commercial aircraft is gas engines. It is envisioned that next step is to hybridize or use full electric propulsion systems to minimize the emissions, increase the reliability, and reduce the cost of flying. This talk will have two sections. In first section, Dr. Sarlioglu will present the most recent developments in electric and hybrid propulsion of aircraft. In the second section, the needs, requirements, and power densities for motor topologies will be addressed. New material technologies and design approaches along with challenges and opportunities will be presented to achieve aerospace-grade high power density and high efficiency motors.

車載モータは熱環境が厳しく、熱設計がより重要になっている。モータの発熱をシミュレーションで予測することは、マグネット設計においても有利である。熱流体解析の精度を担保する為には高精度な損失データが必要になるが、RTプラントモデルを使ったMILSモデルが必要になり、敷居が高かった。ところが、v17.1よりJMAG上でSILS環境を構築可能になった故、当新機能を利用した高調波損失計算と、FloTHERMの熱流体解析を連携させる発熱計算に取り組んだ。

The design of a high-speed induction motor poses several challenges as it to has consider electromagnetic, thermal, mechanical and acoustic effects. Theoretically, several combinations of stator slot and rotor bar numbers are possible for selection. For a specific case of 4-Pole Induction Motor various slot-bar combinations are investigated using JMAG for electromagnetic and NVH effects.

The presentation deals with the electromagnetic NVH of electrical machines for electric vehicle application. It aims at presenting the current AVL-workflow for the JMAG-based calculation of NVH related issues in electrical machines and at discussing strategies to improve the NVH behavior. An in-house developed interior permanent magnet synchronous machine will be used as example for the simulations.
The presentation will be structured as follows:
– General introduction of the topic
– Calculation of the radial and tangential airgap flux densities using JMAG
– Evaluation of the corresponding time and space harmonics by applying 2D FFT
– Discussion of NVH critical parameter and strategies for reducing noise

At present, most of the finite element software in the market can only output basic electromagnetic parameters. These electromagnetic parameters cannot fully characterize the electromagnetic performance of the motor. A post-processing software based on JMAG-Designer named FAW-AutoPost_Motor is developed by FAW and IDAJ-China. The software mainly has following functions. Firstly, the JMAG computing jobs can be started in batch through the pre-processing interface. Secondly, using the algorithm embedded in the software, the basic electromagnetic parameters calculated by JMAG-Designer software can be converted into advanced electromagnetic parameters such as D/Q-axis inductance, phase voltage, power, loss and efficiency of the motor. Finally, post-processing data filters can be customized. According to the motor speed, phase voltage and other indicators, the motor performance parameters under the actual working conditions of the vehicle are screened out, such as motor n-T curve, efficiency map, etc. The application of the software reduces the workload of the post-processing software from 2 – 3 working days to less than 1 hour, it will significantly improve work efficiency. Meanwhile, automated post-processing with programs can completely eliminate potential errors and mistake caused by engineers when manually processing data.

空気圧電磁弁は産業、医療、自動車等幅広い分野で利用されている。使用される装置では小形、省電力化が進み、空気圧電磁弁もいっそうの省電力、小形化が求められている。今回JMAG-Designerの最適化機能を活用し、ソレノイドサイズを維持したまま、吸引力が最大化する磁気回路を求め、省電力電磁弁の開発につなげる。シミュレーションでは一定製品サイズのもと、可動鉄心、固定鉄心、ヨーク等から磁路面積に寄与する８水準を選定し、最適化計算を実施した。その後、さらなる最適化を実施する為、起磁力を水準に加え、起磁力と磁路面積をトレードオフさせながら計算を実施した最適化計算結果を報告する。

レビテーション溶解炉では、溶湯は磁場と誘導電流の相互作用によるローレンツ力を受けて流動します。JMAG(磁場）とSTAR-CCM+(流体）の双方向連成により、溶湯の流動現象を精度よく再現することが可能となりましたので、ご紹介します。

高速・大容量SPMモータ（450kW，17,000rpm）に磁気軸受を適用し、ターボ圧縮機から増速ギアを排除することで、大型空調機の高効率・小型・オイルフリー化を実現した。小型・高速化のキーとなる磁気軸受の高軸支持力化に関して、JMAGを用いた解析事例を紹介する。

局部加熱を行う誘導加熱コイルの設計において、周波数、電力、加熱時間などとともにワーク・コイル間のクリアランスの選定が重要である。加熱時間が数秒程度の焼入れにおいても、ワークは温度上昇とともに膨張変形するので、ワーク・コイル間のクリアランスは変化する。
今回、軸付き円筒状部品を対象に電磁界-熱応力連成解析を実施し、さらに実験による検証を行ったので報告する。

自動車の電動化が進む中、車載用回転機は、燃費（電費）改善に向けてさらなる効率化が求められており、鉄損の高精度予測技術の必要性が高まっている。
鉄損予測の課題として，時間高調波・空間高調波の考慮が挙げられる。高調波により生じるマイナーヒステリシスループや積層鉄芯内の渦電流の表皮効果などの物理現象をモデル化する手法として、2次元磁場解析後，後処理としてヒステリシスモデルと鋼板の厚さ方向の1次元渦電流解析を活用する方法が実用化されている。
本発表では、単板およびモータへ、上述の鉄損予測モデルを適用した際の鉄損予測精度向上の成果と、適用にあたり明らかになった課題を報告する。

近年、CAE技術とコンピュータ技術の発展により、変圧器の3次元モデルを使用した解析や報告が多くなされてきている。しかしながら、実用的な計算時間での解析を行う事は困難であり、実際には部分的なモデルに簡略化し解析を実施している。
本講演では、実際に社内で保有している解析用PC用いて並列計算処理を行うことで、実規模レベルの大型変圧器の3次元磁界解析を実施し、並列化処理の有用性を評価した一例を述べる。

多段噴射インジェクタの開発を進める上で、電磁弁の挙動予測が重要となっている。本研究では、これまでに構築した電磁弁挙動予測解析技術を元に、多段噴射における駆動制御をプログラムで実現させたインジェクタ弁挙動シミュレーション回路モデルを開発することにより、多段噴射時の電磁弁挙動を予測可能にした。

駆動用モータの振動は、振動源となる電磁力及び振動を伝達する構造よって決まり、自動車用途ではバッテリを電源とするインバータにより駆動されるため高周波を含む電磁力を発生する。
そこで我々はバッテリやインバータを含むシステム解析でモータビヘイビアモデルを用いて電磁力を計算する方法を紹介する。

The Development of PMSM is proceeding at a rapid phase because of the expanding range of their application. Continuous development in energy products and technological ecosystems has been influential for this rapid growth.
Existing high-performance machine architecture can be enhanced marginally in performance by better thermal management. However, for next generation electric machines co-development with cooling ecosystem and vehicle powertrain is essential to deliver optimum and overall system performance.
This paper presents an integrated framework to enable the radical design changes which are essential to achieve higher performance and low-cost to ensure longer team targets are met. This framework evaluates each optimized electromagnetic design for its thermal boundaries at each iteration considering the system limitations. And cost estimation model is also an integral part of the optimization framework, which enables us to have better understanding of the impact that each design has on the cost. This empowers us with essential datasets to support innovations that are essential to meet the performance and cost targets.

従来の浸炭熱処理は、抵抗加熱ヒータによる間接加熱のガス浸炭が主流であり、
数十時間の長時間処理である。光洋サーモシステムでは、加熱方式に直接加熱である誘導加熱を用いて浸炭処理工程を劇的に高速化する“超高速浸炭処理”を開発した。
“超高速浸炭処理”では急速昇温、短時間浸炭が可能となるが、昇温速度やヒートパターンが熱処理品質に大きな影響を与える。そのため解析を用いた評価と実機検証を並行することで精度の向上と品質の安定化を図っている。
今回、上記に関して、電流制御を用いた解析を実施したのでその事例を紹介する。

分路リアクトルは、所望のリアクタンスが得られるように鉄心にギャップを複数設けている。このとき、鉄心のギャップ部分で磁束のフリンジングが発生し、その影響により巻線に渦電流が発生する。この渦電流解析はマルチスケール問題であり、従来の磁界解析手法では計算規模の観点から実現が困難であった。
本講演では、上記の問題を「ズーミング解析」を用いることで解決する一例を述べる。「ズーミング解析」を使用することで、マルチスケールモデルにおいても渦電流を考慮した巻線の電流分布および損失分布の詳細な解析が可能となる
。

モータとモータ制御の設計において、JMAG-RTは有用なツールである。
また、自動車電装品としてのモータに求められる車載レイアウト性を考慮することでモータが扁平となることは珍しくない。
しかしながら、扁平形状にて解析精度を向上させるためには、3次元解析が必要となり、RTモデル作成に要する時間が増大する。
本講演では、HPCを用いることで上記課題に対する取組事例を紹介する。

家電や電気自動車では、高効率な永久磁石同期モータが広く用いられている。永久磁石同期モータのさらなる高効率化のためには、実稼動条件を再現したシミュレーションが必要である。今回、PWM駆動の影響を対象として、JMAG-Designer Ver.17.1の新機能である制御回路モデリング機能の解析事例を紹介する。制御回路モデリング機能を用いて渦電流損失の考慮の有無が解析結果に与える影響について述べる。また、代表的な動作点における正弦波駆動とPWM駆動の損失比較結果に関しても報告する。

電気自動車（以下EVと記述する）は、振動騒音課題が少ないと誤解を受ける事もあるが、EV特有の課題がある。さらにIn-Wheel Motor（以下IWM-EVと記述する）の場合は、モータユニットのスペースが限られるため、諸元によっては、従来のEVにない新たな課題も発生しうる。今回、後輪にモータを内蔵させたIWM-EV車で発生したモータノイズの事例について要因分析と対策について報告する

モータの開発において小型化、軽量化は常に要求されています。そのソリューションとして、軽量、高強度な性質を持つカーボンファイバー(CFRP)をモータ支持構造に適用したフィージビリティスタディの結果を報告します。モータの要件に沿って、CFRPの特質を生かした構造や積層方法の最適化を行い、軽量化に寄与できる可能性がある事を確認しました。皆様のモータ開発のヒントになればと考えています。

リニア誘導機として自己発電により励磁電力をまかない、外部電源レスで動作可能な渦電流レールブレーキシステム（リニアレールブレーキ）の設計にJMAGを活用している。本システムは一定の電圧によって駆動され、周波数制御によりシステムの損失と発電電力が釣り合った状態で動作する。そのため、正確な発電性能の把握が必要不可欠であり、性能低下要因となる電機子端部の存在を考慮する必要から、全長を再現する必要がる。またレール上の渦電流を高精度に計算するために、薄い表皮メッシュも要求される。以上の要因からモデル規模が膨大となる解析対象であり、並列計算による高速化が必要である。本講演では、高並列計算による解析事例について紹介する。

JMAGを導入した背景と活用に至るまでの経緯を弊社の事例にて紹介します。

AC copper losses can be a severe loss component in high speed AC machines, if not dealt with in a correct manner. Simple stranding does not solve the problem, as well as extreme stranding. Additionally, with the movement of designs towards solid conductors, AC copper losses are significant factor in machine design.

近年外科手術の領域では低侵襲手術が急速に普及している。しかし患者へのメリットが多い一方で、医師の負担は開腹手術に比べて重くなっている。
私たちは医師の負担低減を目的に、内視鏡下手術における、力制御型メディカルロボットアームの研究開発を行っている。力制御により、医師が直接触って安全で簡単に操作し視野確保可能にすることで、医師の負担低減を目指している。
医師が直接触って操作するため、低振動で滑らかに駆動するアクチュエータが望まれている。そこで、低コギング、低トルクリップル、低振動のモータを実現するために、JMAGを活用し、振動、制御との連成解析による検討を行う。

田淵電機が開発したφ0.1素線のアルミリッツ線接合技術により、数十kWクラスのワイヤレス給電用コイルをアルミ化することが現実的なものとなった。
コイルのアルミ化は、製品の軽量化に貢献する一方で、電気特性に影響を与える。本講演では、ワイヤレス給電システムのJMAG磁界解析を通じて、コイル線材のアルミ化効果を考察する。

株式会社テクノバでは、EV向けの非接触給電システムに関する開発を行っている。WPTコイルの形状はWPTシステムの位置ズレ時の効率や受電電力量に大きな影響を及ぼす。形状の最適化を行うことで、システム全体の制御の負担が小さくなる。今回は、JMAGを用いてWPTコイルの最適化を行った結果について報告する。

自動車の電動化が進みつつあり、従来から使用されている永久磁石モータを誘導機に置き換えようとする試みが見られつつある。永久磁石モータの電磁界解析や、その電磁界解析に基づくｄｑ軸制御モデルの構築は確立した技術となりつつある。一方、誘導機の解析は、滑り周波数の過渡現象が発生するため、自動車用の高効率誘導機の場合は滑りが小さく、低い周波数の過渡現象が発生し、解析時間が長大化する問題がある。たとえば、一動作点の解析で、IPMモータでは数分であるのに対して、誘導機では数日になる例もある。そこで、解析時間を短縮する方法の適用が進みつつあるが、どのような誤差が発生するのかを理解しておくことは重要である。また、磁気飽和、滑り周波数依存の２次抵抗、鉄損などを考慮した制御モデルを作成する方法を明らかにする。

The selection of a machine type and design is highly dependent on the application. Unlike automotive applications where the cost, efficiency, and manufacturing complexity are major concerns, aerospace applications demand high power and volumetric densities along with safety and reliability. This study aims at identifying the requirements and challenges in designing an appropriate motor for more electric aircraft applications. Different types of synchronous machines are analyzed and their performance metrics compared against the requirements.

現在、モータは電磁鋼板を用いたラジアルモータが主流であるが、近年、車載用途を始め小型・高出力化のニーズが増大している。これらトレンドに対し、我々はこれまで、圧粉磁心を搭載したアキシャルギャップモータが同サイズのラジアルモータに対し薄型化や高出力化に有効であることを実証してきた。
本講演では、上記モータ含めた各種モータの高性能化に貢献する圧粉磁心開発の最新状況やモータへの適用事例について紹介する。

MDL社の取り扱うモーター専用ソフトウェア Motor-CADでは、熱解析を始めとした 設計支援解析を得意としています。
熱解析には熱回路網の自動生成機能、部品間の熱接触等の解析条件にはMDL社の20年のコンサルティングで蓄積したノウハウが詰まっています。
本セッションでは、モーター熱解析に注目し、設計初期段階において様々な設計仕様の比較/検討に適したツールを紹介します。

車両の電動化が進む中で、駆動用モータの冷却が設計上の大きな課題となります。有力な冷却方法として油冷がありますが、流体解析の立場としては混相流解析となり、原則として非定常解析が必要となることから計算コストが非常に大きくなっています。本発表ではSimcenter STAR-CCM+の混相流モデルの特徴とともに、その混相流モデルの遷移とマルチタイムスケールの共役熱伝達を利用した油冷モータの冷却について紹介致します。

昨今の電気自動車の市場拡大にあたり、モーターを含むギヤボックスの設計開発プロセスの効率化が求められています。
より早い設計ステージにおけるギヤボックス振動問題の特定、対策の検討を行うにあたり、モーター部、ギヤボックス部を独立して進めるのではなく、それぞれの相互関係を考慮する必要があります。
本セッションでは、モーター、ギヤボックスそれぞれの加振力、ケースを含むシステムレベルでの振動特性を考慮した振動解析手法を紹介します。

Prof. Miller will describe the history of motor and generator windings from the earliest days (1860) to the present, explaining how AC evolved from DC and setting out the foundations of the theory of windings in slots, which was already well established by 1918. Today the same principles are involved, but there is still relatively little guidance on the synthesis of winding configurations and so he will present two examples, both with fractional slots/pole, one suitable for a medium-sized induction motor and one for a brushless PM motor. In contrast, the analysis of machine windings has a vast literature, and Prof. Miller will show some of the classic techniques including the generalized approach to harmonic analysis, leading to some particular methods such as the Gorges diagram for harmonic leakage, and the importance of some not-so-obvious winding parameters. These techniques involve not only theory and calculation, but also test and measurement. Brief reference will also be made to the theory of reference-frame transformations, including the dq-axis transformation, symmetrical components, and space-vectors, and also to some key calculations that can be enhanced with finite-element analysis.

本セミナーでは損失解析の手法について手法の説明、その比較を行いながらレビューをしていきます。プレイモデルや1D法の導入により損失解析の高精度化が進む一方、手法が複数あるためにその使い分け、違いの理解が難しくなっているのも事実です。本セミナーでは手法を正しく理解した上で使い分けができるようになることを目指します。

JMAGのメッシュ生成機能は年々進化しており、数多くの機能を持つに至っています。
本セミナーでは、メッシュ生成機能の効果的な使用方法に加え、最近追加された新しい機能やメッシュ生成の成功率向上のような強化された機能をご紹介します。
また、大規模メッシュやメッシュ生成時間の短縮への取り組み、今後の実装を検討している機能も合わせてご紹介します。

本セミナーではJMAGの操作応答性の現況と、近年の改善状況をお伝えします。JMAGを「スムーズに使えるソフトウェア」とするため、遅い、固まるといった阻害要因を見極め、改善する取組みを進めています。まだまだスムーズに行かない操作があり、課題が多いと認識しておりますが、近年で改善を果たせた例もあります。検証・検知・改善の事例を少しご紹介します。皆様の体験、ご意見もお聞かせください。

本セッションではJMAGユーザーもしくは電磁界解析技術者の育成について考えます。電動化の流れもあり電磁界解析技術者のニーズが増える中、いかに短期間に効率よく技術者を育成していくかが課題となります。本セッションではどういう学習環境が必要か、どのようなアプローチでエンジニアを立ち上げていくかについて考えていきます。

正弦波駆動する電気機器は、計算コストを抑えられることから周波数応答解析を用いた計算が行われています。
しかし、磁気飽和などを含む非線形磁性材料を含む機器や単一周波数でない電源が接続された場合には計算誤差が大きくなります。そのときは過渡応答解析を使用すればよいのですが、計算コストが大きくなります。
本セミナーでは両手法の詳細な説明を行い、正しく手法を使い分けるための指針を示します。

交流銅損、漂遊損の評価や誘導加熱の検討など、渦電流を考慮した解析をすることが増えてきています。渦電流を精度よく計算しようと思うと、過渡現象・メッシュ・回路連携など注意するべき点が多くあり、解析に時間もかかります。
一見難しいことだらけの渦電流解析ですが、ポイントを押さえることで適切な解析を行うことができるようになります。本セミナーではこの解析のポイントを整理してご説明します。

JMAG-Studioのメンテナンスを終了して5年。2019年度のライセンスサーバーのLM-X移行に伴い、JMAG-Studioが使用できなくなります。しかしながら、Designerで同等のことができるのかわからず、Studioを継続利用したい、という声もいただきます。
本セミナーでは機能ごとにStudioと対比し、Designerでの実現方法をご紹介します。

大規模モデルの計算や多ケースの計算が必要な場合は、それぞれ並列計算環境と分散処理の環境が必要となります。環境は自社内にPCを準備する方法と、クラウドを利用する方法の2通りがあります。本セミナーでは、それぞれの方法に必要な準備や特徴について紹介します。

無料モータ設計webアプリケーション、JMAG-Express onlineを用いたモータ設計をご紹介します。本セミナーでは実際にJMAG-Express onlineの操作を中心にご紹介しモータの磁気回路設計・評価を行います。

ソレノイドの応答特性の評価では、可動子に働く電磁力の扱いが重要です。電磁力はソレノイドを構成する磁気特性により定まりますが、材料特性や環境、駆動状態に応じて渦電流、残留磁化の影響を考慮した解析が必要になります。
本発表では、渦電流、残留磁化が応答特性に及ぼす影響について事例を通して紹介いたします。また、JMAGの制御回路を用いてシステム全体の応答特性を評価する事例も併せて紹介いたします。

多くの設計案の計算を短時間で設定、評価する機能について利用方法を紹介します。
JMAGは、設計パラメータの変数化や相関グラフなど使いこなすことで多くの設計案を短時間で比較検討することができる機能を豊富に提供しています。これらは特殊な目的のための機能ではなく、普段の解析業務を力強く支援するものです。すぐに利用いただけるように実際の利用方法を説明します。

電気機器設計においても形状探索の方法として、より自由度の高いトポロジー最適化への期待が高まっています。
JMAG V18で搭載されたトポロジー最適化手法と、それによりどの様なことができるのかをご紹介するとともに、今後のトポロジー最適化機能の開発計画を共有します。

本セミナーは鉄損解析の高精度化について説明します。プレイモデルや1D法の導入によって鉄損解析の高精度化がなされてきました。そして最後に残る鉄損成分が異常渦電流損失です。今回、セミナーでは異常渦電流損失の計算精度を上げるためのアプローチにフォーカスして説明を行います。手法の説明と実測による検証結果についても報告します。

従来、磁界解析では直流磁化特性が使用されており、残留磁化が考慮できませんでした。鉄損計算でも直流重畳の場合に精度が得られない問題がありました。
本セミナーでは、プレイモデルによってヒステリシスを考慮することによる精度の向上例と、使用方法についてご説明します。
JMAG V18で搭載される実測した対称ループをプレイモデルで使用するために加工するツールの使用方法について紹介します。

本セミナーでは、形状をライブラリ化できる形状テンプレートや、JMAG V18から追加された巻線エディタについてご紹介します。
巻線エディタを使用することで、手間がかかっていた巻線設定を簡単に行うことが出来るようになります。
また、モータの初期設計段階で必要となる極数、スロット数を設計変数としたモータのパラメトリック解析の実施方法や仕組みについて、デモを交えて説明します。

「CADでモデル形状を作成した場合、CADなしでは形状パラメトリックできない」とお考えではありませんか？JMAGのダイレクトモデリング機能を使えばCADを使わずにCADモデルが編集可能です。また、簡単な形状変更であれば複雑な拘束設定なしに短時間で実行が可能です。本セミナーではインポートCAD形状から形状パラメトリック解析する方法をデモ紹介します。他にもCADモデルを使用した解析に便利な解析テンプレート機能を紹介します。

v18.0で搭載される効率マップ評価機能を紹介します。効率マップ評価は設計ステージによって求められる精度、生成速度が異なります。新機能は初期設計段階のパラメトリック解析時のマップ評価から高調波を考慮した詳細なマップ評価が可能です。本セミナでは機能の紹介および適用方法について説明します。

電気機器を設計する際、クライアントからの様々な要求を満たす設計案を探索する必要があります。
要求は通常多目的となり、駆動状態ごとに求められるパフォーマンスが異なる場合や、
磁場のみならず熱や構造に関する制約を設けられることもあります。
JMAGでは、様々な駆動状態や物理現象をまとめて、多目的最適化計算を行うことが出来ます。
本セミナーでは、多目的最適化の価値を示すとともに、実施方法や環境構築に至るまで実例を通してご説明します。

日頃ブラックボックスとしてご利用いただいているJMAGのソルバー。表向きはあまり変わっていなくても、細かな機能追加や、内部処理が高速化・安定化されたりしています。たとえば二次元解析の速度向上に有効な直接法の採用や、大型発電機などに有効なFEMコンダクタ処理の高速化など、近年の改善状況をつぶさにご紹介いたします。お客様の解析対象に有効な機能改善が必ずあります。是非ご覧ください。

ここ数年、解析の内容は高度化し、モデル規模や計算ケース数も増加傾向にあります。
一方で、得られた結果から価値を見出すのは引き続きユーザーに託されており、
何をどのように評価・活用するかは非常に重要です。
本セミナーでは、進化を続けるJMAGのポスト機能とその使いこなしについてご紹介します。

モータの電流ベクトル制御を例題にJMAG内で制御器を考慮する機能について説明します。
V17.1で搭載された制御機能をV18.0では制御ブロックを用いて利用できるようになりました。インバータ回路を用いた電圧駆動では電流の位相制御が困難でしたが、回転角と電流値を制御ブロックにフィードバックするといった制御器の考慮がJMAG内で容易に設定できます。本セミナでは実際の解析モデルを用いて、利用手順を説明します。

モータの温度上昇を簡易的に評価する方法として、熱等価回路(1D)と磁界解析の連成の手法があります。熱現象を等価回路で扱うため、モデル規模・計算時間を削減できるだけでなく、JMAG内では熱解析のライセンスを持たなくともこの解析を行うことができます。熱等価回路のとの連成を行うために必要な、熱抵抗・熱容量などの等価回路の考え方、組み方を本セミナーで解説します。

電気機器の高効率化には制御回路を含むシステム全体での検討が重要で、電気機器と制御回路の統合的なシミュレーションを可能とするJMAG-RTには多くの期待を頂いています。
JMAG-RTは年々改良され、より速く、より汎用的に安定して使えるようになっています。
本セミナーでは、JMAG V18で新たに追加、改良された機能を中心にJMAG-RTの様々な機能を紹介します。

本ポスター/セミナーでは、JMAG-RTの内部アルゴリズムをご紹介します。JMAG-RTとはJMAGが提案するMBDツールであり、具体的にはJMAG-Designerの結果を基にした磁気非線形特性テーブル生成とそのテーブルを使った1-Dモータ計算のための製品です。このポスター/セミナーでは電圧方程式の定義から始まり、インダクタンス計算手法、特性テーブルの中身、特性テーブル作成の高速化方法などこの製品の背景にある主要な技術についてご案内します。また、対応アプリケーション拡張、鉄損計算手法の改善、マルチフィジクス化など、この製品がこれから向かう方向についても示します。

本セッションではJMAGユーザもしくは電磁界解析技術者の育成について考えます。電動化の流れもあり電磁界解析技術者のニーズが増える中、いかに短期間に効率よく技術者を育成していくかが課題となります。本セッションではどういう学習環境が必要か、どのようなアプローチでエンジニアを立ち上げていくかについて考えていきます。

JSOLではモータ設計に携わる皆様とのコミュニケーションツールとして初心者向けモータテキストを発行しております。本セミナーではモータテキストを用いたモータ設計の取り組みと、モータ設計webツールによるモータ設計事例紹介を行います。

HEV、EVなど自動車の電動化に関する研究開発が活発に行われている。
車両駆動用モータは市街地走行における低中速回転から高速道路走行における高速回転まで幅広い運転領域において高効率が要求されるため、可動域全体の効率評価、改善が求められている。モータの損失は制御系、インバータの影響を受け増加することが知られており、モータの構造面では昨今採用事例の多い角線コイルでは高回転数において渦電流損失が増大することが指摘されている。そのため車両駆動用モータの損失、効率を予測するためには制御回路シミュレーションとの連携技術、モータの詳細な三次元計算が不可欠となっている。
今回1Dプラントモデルと3DFEAモデルとの連携解析により、実駆動状態での電流波形を導出した。その電流波形を三次元詳細モデルに入力し、効率を評価した。
実機による効率測定を並行して行い、シミュレーションとの比較、検証を行ったので報告する。

Last year, the first full scale hyperloop test track, DevLoop, was successfully built and tested in Apex, Nevada. By the end of 2017, a peak speed of 240mph (387kph) has been reached on a track length of only 500 meters.
One of the many challenges was to design a linear motor that could take the pod to such a speed in a short distance and later to design a fail-safe braking system, that brings the pod to a complete stop on less than 200 meters of track.
This presentation will give insight into the hyperloop system and the design and analysis of the DevLoop linear motor and the eddy current braking system.

永久磁石モータでは、磁石磁束の短絡を防ぎ、磁力を効率よく機械出力（トルク）に変換するために、磁石周囲にフラックスバリア（ＦＢ）を設ける。隣接極への磁束の漏れを抑制するためにはブリッジと呼ばれる狭隘部を可能な限り薄くすることによりモータの特性向上を図ることが出来る。しかし、高回転時の遠心応力による回転子破壊を防ぐために、ブリッジ部応力をある値以下としなければならない場合がある。高回転時の機械的な問題が起きないようにするためには、トレードオフ関係にある遠心応力とモータ特性の両方を考慮したモータ解析を実施しなければならない。
永久磁石モータの回転子の遠心応力とモータ特性解析では、一般的に、FB形状を微調整しながら、要求を満たすモータ形状の探索を行っており、幅広い設計空間を探索しているとは言えない。理想的には、自在なフラックスバリアを含む磁石挿入孔を自動で生成し、両要求を満足した最適モデルが得られると検討LTが大幅に削減されるが、現状ではなかなか難しい。最適とはいかないまでも、なるべく（極力）最適モデルに近い形状が得られれば、このモデルを起点とした検討を行うことにより、検討時間を短縮できる可能性がある。
そこで、今回、PSLとJmag搭載の最適化エンジン(GA)を活用し、永久磁石モータの特性と回転子遠心応力計算を行い、両要求を満足したモデルを得る解析を試みたので、その内容について報告する。

Nowadays, an impressive effort is done to precisely predict the occurring losses of a rotating electrical machine. With increasing availability of high performance computing (HPC) and the acute interest for precise loss calculations, the simple empirical approaches to estimate additional losses may have come to their limits. Especially in the field of losses in the end-winding region of high power density electrical machines, this tendency has been further aggravated by changing the winding technology from thin wire pull-in winding to massive conductor bar-wound winding.
This paper presents a method to combine basic machine learning approaches with highly complex 3D modeling and parallel solving using HPC systems for ac loss model identification. The identified models are discussed and their strength and accuracy are evaluated at several test designs. The approach is illustrated at a 100kW traction motor machine where the additional losses are depicted for several operating points within the drive map.

昨年JMAGユーザー会2017年において「腕時計用モータ設計におけるJMAG最適
化機能の適用検討」を報告した。使用したJMAG最適化機能は、JMAG-Designer標準機能からパラメトリック解析の延長で最適化計算を実行し遺伝的アルゴリズムを選択して適用検討した。そして今年は、パラメトリック最適化に比べて形状表現の自由度が高く設計者の先入観や過去の設計思想のこだわりを減らすことが可能なトポロジー最適化にチャレンジした。腕時計用モータ設計におけるJMAGトポロジー最適化の適用検討について報告する。

High efficiency and low cost are some of the challenges on the way to fully electrified car drivetrains to reach a high driving range and low battery cost. The biggest influence to a low loss electric machine is a high copper slot filling factor therefore the concept of the so called ‘hairpin winding’ is very popular among European carmakers. Despite its promising properties there are a lot of difficulties to face for the motor design engineer. Some of them like skin and proximity effect can lead to extensive losses in the high speed region deteriorating the overall car performance.
Starting from the primary design by using different approaches JMAG can be used in certain ways to handle most problems during the way to a robust, cost effective, mass production electric machine. Some new approaches of inverse design method will be discussed as well as some topics to find and optimize solutions for a good winding design that can be produced easily in high volumes and still keep a good compromise between cost and performance.

JMAGの技術開発および製品開発のロードマップと現状について報告します。
JMAGの高精度高速なシミュレーションを支えるFEMエンジンの開発は順調に進み1000万要素を超える大規模な問題でも実務の中で解くことができるようになってきました。今後は大規模問題に加え、小中規模問題の更なる高速化を進めていきます。
材料モデリングについては、残された大きな課題である異常渦電流損失に取り組んでいます。また、ヒステリシスを高精度に表現できるプレイモデルについては、材料測定との連携強化を図っています。
一方、解析対象のコンポーネントだけでなく、制御や周辺構造物を含めたシステムレベルの評価が求められるようになってきており、それに応えるために、制御連成機能、構造解析機能の大幅な機能向上に着手しています。
今後、シミュレーションツールに期待されるのは、最適化を中心とした設計の自動化、および、モデルベース開発の推進です。そのために、プリポストのパラメトリック機能およびデータ処理能力を大幅に強化するとともに、設計プロセスのあらゆるところで利用できるような柔軟なユーザインターフェースの開発を始めています。
開発の進捗と今後の見通しを事例やデモを交えて説明します。