高度化する要求を満たす設計案を得るには今までの経験や熟練の設計者に頼る設計プロセスから、広大な設計空間を高速に探査するデータ駆動型に変化させる必要があります。JMAGでは引き続き、データ駆動型設計の実現に向けた機能開発を進めています。
必須となる最適化機能の性能向上とともに、計算効率を向上させる代理モデルの援用、高精度での絞り込みを可能とする大規模計算の高速化を行いました。
本ポスターではこの１年で行ったデータ駆動型設計に向けての開発と、今後の計画について解説します。

JMAGは電気機器の自動設計実現に向けて開発を進めています。
JMAGが考える自動設計は、広域設計探査から始まり、システムとの整合を取りながらの多面評価を含めた設計探査、仮想試作までを、解析データを用いて進めます。
最適化計算で適切な範囲を高速に探査します。寸法範囲探査機能の強化で多変数の寸法最適化における形状生成の成功率が向上します。設計変数を離散値として扱うこともできます。また、代理モデルを使用して安定的に高速な最適化を行えます。
磁気設計だけでなく熱設計の機能も使いやすくします。熱抵抗をスクリプトで定義することで熱回路の表現能力が向上します。
実機相当の詳細モデルを高速に計算します。直接法の並列化でFEMコンダクタを使用した大規模モデルも高速に計算します。

JMAG-Expressは磁気、熱、強度、絶縁を含めた多面的な評価を行うことができます。
あらかじめ登録された形状ライブラリを選択して、モータ性能を評価することもできますが、お客様が検討されている形状を利用したいとの声も多く頂いてきました。
ユーザー定義形状をJMAG-Expressで扱うためには、磁石やコイルなどの紐づけを行う必要があります。
さらに、意図に沿った形状変更を行うためには、形状に対して拘束を付与し、完全拘束としなければなりません。
JMAG-Expressでは、取り込みに必要な手続きを分かり易くするガイドする機能を用意しています。
また、煩雑で難しいと言われる拘束設定について、自動で完全拘束を行う機能の開発を進めております。
本ポスターでは、CADデータをJMAG-Expressに取り込み、最適化計算実施までの工程を解説します。

モータの設計初期段階ではモータタイプや体格、スロットコンビネーションを検討します。
高度な要求を満たすには設計空間を広く取り、高速に探査する必要があります。
近年はモータを広範囲で駆動させる要件が増えてきており、このような場合は効率マップを用いて動作域全体を評価します。
また、効率や出力、トルクに対して温度や強度、絶縁耐力は相反することが多いため、同時に評価することが求められます。
このように、設計初期において評価しなけばいけない設計空間の広さは広大になりますが、入力データの準備工数が大きく、設計変数だけでなく評価項目も膨大になるという課題があります。
JMAG-Expressは形状および評価内容をテンプレートとして有しており、準備工数を大きく削減することが可能です。
評価内容は磁気特性のみならず温度・応力・絶縁耐性を含んでおり、同時かつ多面敵に評価することで後の手戻りを削減します。
シミュレーションを用いて多ケースの結果を得ることで、そこから高速にモータ選定を行えます。
本ポスターでは、広大な設計空間からモータ性能要求と温度・強度・絶縁耐力を満たす設計案を探査した事例を示します。

電気機器の小型化、高出力化が進み、設計の初期段階での熱予測の重要性が増しています。
電気機器の熱設計では発熱源となる損失の正確な把握が不可欠であり、磁気回路設計と密接に関連します。
一方で磁気回路設計ではPMモータにおける磁石の熱減磁や冷却方式の検討のために、正確な温度分布予測が必要となります。
つまり、電気機器設計では磁気回路と熱を同時に多面評価することが重要と言えますが、磁気回路設計者にとって必ずしも熱評価は専門ではなく、そもそもどのように解析すればよいのかさえ迷うことがあります。
そこで、本セミナーでは、JMAG-Expressを起点とした熱解析プロセスを紹介します。
JMAG-Expressを利用することにより、熱評価の初心者でも熱等価回路や冷却モデルを直感的に構築し、迷わずに熱解析を行うことができます。

モータ設計の初期段階において、磁気、熱、強度、絶縁など多面的な評価は設計の手戻りを削減し開発コストを抑えられるために重要です。
多面評価の中でも絶縁評価はモータの長期的な性能と安全性にもつながるので重要な評価項目の一つです。
しかし、絶縁評価を行うためには磁気評価モデルとは別に素線のモデリングが必要であり、これは手間がかかります。
JMAG-Expressでは、素線テンプレートにより仕様を入力するだけで素線のモデリングが簡単にできます。
また、磁気、熱、強度、絶縁評価用のモデルが統合されているため、一つのパラメータを変更すると全ての評価に反映されます。これにより、多面的な評価が簡単に行え、最適化も可能です。
本ポスターでは、JMAG-Expressを活用してモータの仕様を入力するだけで簡単に絶縁評価を行えること、そして多面評価において既存の磁気、熱、強度に加えて絶縁まで考慮した最適化を紹介します。

EVパワートレインに代表されるモータ搭載機器において、高効率・出力化は当然のこと、低騒音・振動化の要件も高まっています。
その騒音・振動の加振源の要因として組込モータの電磁力があり、その影響が大きいことが知られています。
一方で、磁気設計とNV設計は独立して行われることが多く、モータ電磁力起因の共振が大きすぎてNV設計要件を満たせずに磁気設計を見直すことや、モータ設計が変更された際に都度NV再評価・再設計を行う必要があるなどの課題があります。
また、システム全体を含めた振動解析は計算コストが高く、新たに設計フローに含めるハードルが高い側面もあります。
従って実務でこれらの課題を解決するためには、”設計初期段階からNVを考慮した磁気設計”を”高速”に行えることが重要です。
本セミナーでは、モータ電磁力による振動発生のメカニズムおよびFEAでの表現方法を説明するとともに、モータ磁気設計者に向けた、伝達関数を導入した高速なシステムレベルNV設計フローを提案します。

JMAG-RTで生成されたプラントモデルを用いて制御設計を行う際には、多数の制御シミュレーションを実行する必要があります。
そのため、制御シミュレーションの時間を短縮することは開発期間の短縮を図るうえで大きな意義があります。
制御シミュレーション全体に対するプラントモデルの処理時間が占める割合は無視できないものとなっていることから、プラントモデルにおける処理時間の高速化に着手しました。本ポスターではその現状と今後の計画についてご紹介します。
また、プラントモデルを生成する際、高精度化のために3次元モデルを利用したり、オープン巻線のように従来のスター結線よりも電流の自由度が増えたりすることで、その生成に要する時間が長くなるケースが増えてきました。
生成時間を短縮する方法として有効なHPCの利用とその効果についてもご紹介します。

JMAG-RTは、システム設計からHILSによるECU検証まで幅広く活用できる有用なプラントモデルです。
JMAG-RTの利用が多岐にわたっているために、十分に活用しきれていない方が多いかと思います。
本ポスターでは、JMAG-RTの機能解説に加えて、特徴的な活用事例のご紹介を盛り込み、JMAG-RTの活用方法をより深く理解することを目的とします。
例えば、機能解説としてはRTTファイルの特性をマップで評価するJMAG-RT Viewer機能、活用事例としてはデュアルインバータシステムの検討事例を取り上げます。
皆さまの設計業務にJMAG-RTがどのように貢献できるかをご検討いただけたら幸いです。

モータ設計において、電流の高調波成分に依存する損失や加振力などの物理量を早期に把握することの重要性は一般的に知られています。
しかしながら、特に初期の電磁気設計においては高調波成分を含まない電流波形を用いることが依然として主流であるというのが実情です。
そういった実情を踏まえ、JMAGには制御マクロ素子という機能が搭載されており、それによりJMAG単体でかつ設計変数を入力するだけでモータの制御回路を作成することができます。
本ポスターでは、電磁気設計の初期段階から制御による電流の高調波成分を考慮する新たな設計手法をご提案し、具体的な事例をもって手法を取り入れるメリットを紹介いたします。
電磁気設計におけるより優れた初期設計案をお求め方、より優れた初期の電磁気設計の仕組みをお求めの方は、ぜひお立ち寄りください。

高出力密度化が進むモータの開発において、初期段階から磁気設計だけでなく熱設計まで含めておくことが必要になってきています。
制御シミュレーションで利用される通常のJMAG-RTモデルでは、銅損や鉄損による磁石やコイル温度の上昇を扱い、それによる特性の変化を考慮した制御検討を行うことができます。
また、JMAG-RT損失マップモデルではモータの駆動状態に応じた各種損失を出力することができるため、車両システムの走行シミュレーションで冷却系と組み合わせた際の温度評価を行うことが可能です。
本ポスターでは、これらJMAG-RTモデルを熱マネジメントシステムに適用した事例について紹介します。

高度化する要求を満たす設計案を得る方法として、多目的遺伝的アルゴリズムのような多点探索が用いられます。
また、機器の性能要件が厳しくなると、三次元モデルなど実機に忠実なモデルが要求されます。
しかし、三次元モデルを用いた最適化計算には膨大な時間がかかるため、実務時間内に解を得るためには最適化計算を加速させる必要が出てきます。
近年、FEAよりも高速に評価できることから、代理モデルが注目されています。
JMAGでは高速化する方法の１つとして、最適化計算に代理モデルを援用する方法を提案しています。
本ポスターでは、アキシャルギャップモータの最適化事例を示します。
代理モデルの選定フローを誘導加熱や回転機を例に紹介します。
一方で、代理モデルも万能ではありません。その適用限界も含めて議論させていただければと思います。

高度な性能要求を満たす電気機器デザインのために、JMAGの最適化計算を活用しませんか？
JMAGは、多数の設計変数を扱うことができるパラメータ最適化機能を提供しています。
例えば、機器形状の寸法を設計変数とする場合、複数の寸法パラメータの干渉による形状破綻をレンジファインダーで自動的に回避できます。
また、多変数の最適化では膨大な計算を実行する必要があります。計算時間やストレージ消費量の課題も、高性能な分散実行や最適化計算中のファイル削除機能で解決します。
本ポスターでは、パラメータ最適化のためのJMAGソリューションをご紹介します。

電気機器設計において最適化計算に代表されるデータ駆動型の自動設計が注目されており、概念設計では形状自由度の高いトポロジー最適化が利用されています。
一方で、トポロジー最適化は形状自由度が高いゆえに製造困難な形状が得られる場合も多くあります。
そのような場合、設計領域全体をトポロジー最適化の対象とせず、その一部をパラメトリック最適化の対象領域とすることで、製造可能な形状を保持することができます。
また、最適化計算はランダムに生成される初期世代の個体の良し悪しに収束性が大きく依存する傾向があります。JMAG V23.2からはトポロジー＋パラメトリック最適化でも性質のよい個体を初期世代に含めることができるようになり、最適化計算の収束性の課題を改善することができます。
本ポスターでは、トポロジー＋パラメトリック最適化機能を紹介すると共に、本機能に対する要望を議論させて頂きます。

電動化の流れによって、より高トルク、高効率なモータが求められており、既存のノウハウに基づくデザインを超えるために最適化の活用が進んでいます。
これまでは連続最適化の手法により、機器寸法を設計変数とした寸法最適化が主に行われてきましたが、
現実的には磁石や素線は既製品を使うために選択できるサイズが限られていたり、加工精度による制約があったりして最適化で得られた設計案をそのまま製造することができないことがあります。
また、モータ特性に強く関わるコイルの巻数も素線サイズやスロット寸法と合わせて最適化することでより良いデザインが見つけられると期待されますが、整数値変数を扱う必要があります。
本ポスターでは、JMAG V24に搭載する離散最適化を使って、このような制約のある最適化を行った事例をご紹介します。
加えて、連続最適化で扱うことができない素線モデルの事例についてもご紹介いたします。
今後も離散最適化で対応する設計変数を拡大していく計画です。ぜひ会場にお越しいただき皆様と議論させてください。

最適化計算をはじめとする多ケース計算では、処理時間を短縮するためにジョブの同時実行数を増やす必要があります。
ハードウェアに目を向けると、近年のPCではメニーコアの機種が増えています。
導入や管理のコストが高いクラスタでなくても、お手元のPCで数十の同時実行が可能となりつつあります。
JMAGではこれまで、Linuxクラスタやクラウド環境向けにパフォーマンスを向上してきました。
その技術は、WindowsのPCにおいても有用なものです。
本ポスターでは、Windows PCにおける同時実行を用いた最適化事例を示します。
また、PC向けに検討しているパフォーマンス向上についてご紹介します。

効率マップは、モータの設計と性能評価において重要な特性です。
ただし、モータのコイルや磁石の許容温度に制約があり、温度の評価を無視できず、より高度なモデリング技術の必要性が浮き彫りになっています。
現在の効率マップにおける熱モデリング、温度評価機能を紹介し、温度の制約を考慮した「真の」連続使用曲線(N-T)やドライブサイクル上で温度を含めた性能評価を行うための開発計画を示します。

電気機器の高出力密度化への要求が高まっています。従来は磁気回路設計と熱設計を個別に行われることがありましたが、要求が厳しくなることにより、磁気回路と熱の要件を同時に満たす設計案を得る手段として、磁界解析と熱解析を連成した多面評価の重要性が増しています。
モータなどの温度には各部の接触熱抵抗が影響しています。磁気回路設計段階でモータの温度を精度良く求めるには、高精度かつ簡単に適用できる接触熱抵抗が要求されます。そのため、我々は実測に基づいた接触熱抵抗のデータベースを整備してきました。
今回新たにコイル-コア間の接触状態のカバー範囲の拡張、積層コアとフレーム間の接触熱抵抗の測定を行いました。カバー範囲など今後へのフィードバックを頂けますと幸いです。

網羅的に収集されたデータを活用し、的確かつ素早い意思決定を目指すデータ駆動型アプローチが、多様な分野で応用され始めています。
電気機器設計の分野に目を向けると、JMAG-Designerの分散計算機能と高速なソルバにより、多量のデータの収集が可能になっています。
さらにJMAG-Designerは、データの収集だけでなくその活用までをも支援するべく、Ver.23.2より機械学習モデル作成機能を搭載しています。
本ポスターでは、JMAGの機械学習モデル作成機能の特長についてご説明します。
具体的には、この機能を活用したモータサイジングスクリプトの構築例を交えつつ、訓練データ中の異常値を除去するための機能と、Ver.24.0にて導入予定のニューラルネットワーク作成機能が、大規模なデータに基づく良質なモデルの作成に役立つことを示します。
また機械学習モデルの更なる精度向上のために必要な、今後の改善についてもご説明します。

仮想試作を実現するためには、解析に実機相当の精度が必要となります。その場合、三次元モデルが必要で解くべき問題は100万要素以上となり、計算時間が長くなります。
そのため並列ソルバによる高速化が欠かせません。
例えば、100万要素のアキシャルフラックスモータの解析について、並列ソルバを活用することで二次元モデル並みの１分以下で計算を行うことが可能となりました。
本ポスターでは、並列ソルバによる高速化のパフォーマンスをお示しします。また、最新動向として直接法とMPP並列ソルバの組み合わせ、GPUを使った並列ソルバ、構造解析の並列ソルバによる高速化ついてもあわせてご紹介します。

電源周波数が高い場合や高調波が重畳する場合、巻線中に渦電流が流れ、交流銅損が無視できなくなります。
交流銅損の計算には、巻線中の渦電流をモデリングする必要があり、大規模な計算が求められます。
JMAGでは、巻線中の渦電流を計算するための機能としてFEMコンダクタを提供しています。
しかし、巻線長の長いFEMコンダクタはICCGの収束性が劣化することがあり、計算時間の増加を招くことがあります。
その解決策として、ICCGの代わりに直接法を使用することが有効です。
直接法は収束計算が不要なため、収束性が悪い問題に対して高速に計算できます。
さらに、V24.0の直接法のMPPを使用することで、大規模な巻線モデルでも短時間で計算することが可能です。
本ポスターでは、大規模な交流銅損解析モデルの直接法を用いた並列計算について紹介します。

JMAGは年に3回のバージョンアップにおいて様々な処理の高速化を重ねており、最新バージョンをご利用いただくだけで計算時間の短縮が期待できます。
例えば、広域な設計空間から最適な設計案を抽出する最適化では、多数ケースの計算が行われます。
その時間短縮のため、近年普及しているメニーコアやクラスタ・クラウドを効率的に利用する技術を、最新のJMAGは内包しています。
また、プログラムの改良により1ケースあたりの計算処理高速化も実現しています。
本ポスターでは、直近2年間の分散処理の効率向上や計算処理の高速化についてご紹介します。

厳しい性能要件を満たす、信頼性の高い計算に基づく手戻りの少ない設計案を得るには、
十分に広い探索空間と高い計算精度が必要になります。
これはケース数と1ケースあたりの計算時間がともに大きくなることを意味します。
JMAG-Designer Ver.23.2でMPP並列に対応したMJR機能（ジョブシステム）を使えば、多ケース同時実行とMPP高並列計算を組み合わせることができ、限られた時間で良好な設計案を得ることが可能となります。
本ポスターではMJRの機能と効果を、1万コア以上を使用する大規模計算事例を交えて紹介します。

磁石は多くの電気機器に使用されており、またその機器特性に大きく影響するため、電気機器のさらなる高効率化には磁石の設計が不可欠です。
例えば、組み込み着磁において電流値を変えるなどして複数回の着磁を行うような場合、磁気ヒステリシスを考慮し再着磁時の減磁状態についてもモデル化することで、より高精度に磁石の磁化分布を評価できます。
また、着磁後の磁石の表面磁束密度が実測と合わないといった場合は、着磁方向や保持力を最適化により同定することで、実測との乖離が小さな磁化特性を得ることができます。
本セミナーでは、着磁をテーマに磁気ヒステリシスを考慮した多段階の着磁モデリングおよび磁化特性の最適化について事例を交えて解説します。

モーターの高効率化を実現するためには損失を低減することが重要です。
寄与度が大きい損失成分は多数考えられますが、機種、動作点によって寄与度が大きい損失成分は異なります。
主となる損失を考慮することができていないと、解析で得られた損失と実際の損失のずれが大きくなり、再度設計をする等の手戻りが発生してしまいます。
損失に影響を与える要因となる、応力、鋼板の打ち抜き等による特性劣化、電源の高調波成分、交流銅損等が実際の損失に及ぼす影響は状況によって異なります。
各損失をどのような場合に考慮しなければならないかについて示します。

電気機器の高出力密度化への要求が高まっています。従来は磁気回路設計と熱設計を個別に行われることがありましたが、要求が厳しくなることにより、磁気回路と熱の要件を同時に満たす設計案を得る手段として、磁界解析と熱解析を連成した多面評価の重要性が増しています。
温度を精度良く予測するには冷却（空冷、水冷、油冷など）の熱伝達の見積もりが必要です。熱伝達率は熱流体解析（CFD）により得ることができますが、計算が一般に大規模であり、磁気回路設計と同時行うためには高精度かつ簡単に適用できる冷却モデルが要求されます。
そのため、我々はあらかじめCFDを行った結果や経験則に基づいた冷却モデルを整備してきました。しかし、ますます高出力密度化が進むモータ開発において、新たな冷却方式が採用されており、これまでの冷却モデルでは不足しているものと考えています。
本ポスターでは現在利用可能な冷却モデルをレビューし、今後の開発計画を示します。カバー範囲、優先度などフィードバックを頂けますと幸いです。

AC損失の計算やコイルエンドによる磁束を考慮するためには、コイルエンド形状や巻線配置を正確にモデル化する必要があります。
一方でコイルエンドの形状作成は、高密度で作図が困難であったり部品同士が干渉するなど、手間のかかる作業の一つです。
このような場面でお勧めしたいのがJMAGのコイルテンプレート機能です。
パラメータを指定するだけでそれらの問題を回避しながら回転機の巻線形状を作成できます。
丸線、角線はもちろん任意断面のコイル形状にも対応しており、JMAGで作成した形状だけでなくCADデータを元にした形状にコイルエンドを追加することも可能です。
また、パラメトリック解析や最適化計算に対応しているため複数ケースの検討にも適しています。
本ポスターではラジアルギャップタイプモータ・アキシャルギャップタイプモータでのコイルエンド作成事例、パラメトリック解析事例についてご紹介する予定です。
コイルエンド考慮の必要性を感じている方はぜひお立ち寄りください。

有限要素法では、計算に用いるメッシュによって解析精度や解析時間は大きく変わります。
三次元解析になると計算時間も増えるため、適切な粗密を付け要素数を抑えながら精度良く計算する必要性が増します。
ラジアルギャップモータでは周方向には細かく軸方向に粗く分割すること、コギングトルク計算では対称性のあるメッシュを用いることで要素数を抑えた計算が可能です。
モータだけでなく誘導加熱の計算でもモデル形状によっては方向ごとに粗密を変えて要素数を抑えた計算が可能です。
JMAGには上記のようなメッシュを作成できる自動メッシュ生成機能が搭載されています。
ここではラジアルギャップモータや誘導加熱を例に取り上げます。
モータのトルク精度を得るための必要十分なメッシュの切り方、ならびに大規模になりやすい誘導加熱問題において、
損失精度を維持しながらメッシュ数を抑える方法について、JMAGの使い方を含めてご説明します。

昨今、ライセンスの集中管理や複数拠点での利用など、JMAGをご利用頂く環境が複雑になってきました。
JMAG V24で追加されるライセンス利用ログ分析機能(以降ログ分析機能と呼称)によって、どの機能をいつ、誰が、どの程度、利用されているか確認、分析することが可能になります。
本資料では適切なライセンス運用に繋げて頂くための利用ログ出力方法と分析例を紹介します。

JMAGは電気機器の自動設計実現に向けて開発を進めています。
JMAGが考える自動設計は、広域設計探査から始まり、システムとの整合を取りながらの多面評価を含めた設計探査、仮想試作までを、解析データを用いて進めます。
最適化計算で適切な範囲を高速に探査します。寸法範囲探査機能の強化で多変数の寸法最適化における形状生成の成功率が向上します。設計変数を離散値として扱うこともできます。また、代理モデルを使用して安定的に高速な最適化を行えます。
磁気設計だけでなく熱設計の機能も使いやすくします。熱抵抗をスクリプトで定義することで熱回路の表現能力が向上します。
実機相当の詳細モデルを高速に計算します。直接法の並列化でFEMコンダクタを使用した大規模モデルも高速に計算します。
熱回路を使用した評価をスムーズに行えます。JMAGで作成した機器の熱回路をMATLAB/Simulinkに展開し、システム全体の熱シミュレーションを行えます。

電気機器設計において振動や騒音、変形や変位を検討する上で電磁力計算は欠かせません。
しかしながらどの電磁力計算手法を選択して、どこまでを計算範囲とするべきか分からずお困りになったことはないでしょうか？
また、実測と合わず精度の良い計算が難しいと感じたことはないでしょうか？
本ポスターでは計算精度を向上させるためのJMAGの機能およびモデル化指針についてモータや磁気シールドの事例を交えて紹介します。

誘導加熱コイルの開発では加熱対象の部品に応じて適切なコイル設計が必要となります。
また加熱対象の酸化や変形を抑制するための加熱後の冷却工程も含めた検討も重要となります。
このような加熱コイルの開発を効率的に行うために、シミュレーションを活用した設計が行われています。
本ポスターでは加熱コイルの耐久性を担保するため加熱コイルの変形を考慮した設計探査事例や冷却工程まで考慮した誘導加熱事例とその設定方法についてご紹介します。
合わせて分散や並列化によるパフォーマンスをお示しします。

レゾルバをモータの近くに配置することで、システム全体の省スペース化を実現できますが、モータからの漏洩磁束の影響を受けやすくなります。
レゾルバに漏洩磁束が入ると、出力信号が歪み角度検知の精度を低下させることがあります。
磁気シールドを設置することで漏洩磁束による影響が低減されることを期待できますが、磁気シールド自体のコストや重さの面では不利になります。
本ポスターでは、磁気シールド形状の最適化計算を行い、出力信号の歪みを抑制し体積を削減させた事例を紹介します。

シンクロナスリラクタンスモータは巻線や永久磁石を持たないため耐環境性・保守性に優れています。
また、このモータは回転機に限らず直動機の分野でも鉄道用として実用化されています。
主な評価項目として、速度や位置決め精度に求められる推力がありますがそれに加えてコギング力の低減も重要な評価項目です。
しかし、シンクロナスモータは鉄部と磁気障壁の幅や数によって大きく特性が変化する為、それらの微調整が必要です。
JMAGでは最適化計算も分散同時実行によって実用的な時間で最適な形状を探索することが可能です。
本ポスターでは寸法最適化を用いて推力を最大化、コギング力を最小化するロータ形状を探索する事例を紹介します。

アキシャルギャップ型モータは、薄型形状であっても高トルクを得ることができ、スペースが限られる車載用モータとしても注目されています。
幅広い設計空間を簡単に探索するにはJMAG-Expressの利用が向いており、アキシャルギャップ型モータの計算もJMAG-Expressで行うことができます。
本ポスターでは一例として、JMAG-Expressで効率マップを評価した結果を紹介いたします。
極数やスロット数を変えてより幅広い設計探査を行うには、機能追加が必要な部分もあります。
そのためv24.0ではメッシュ生成機能の追加を行っており、より計算がしやすくなっています。
より幅広い設計探査を行えるようにするために今後も機能追加を考えており、JMAG-Expressのシナリオへの対応も計画しています。
我々がどのような形状やパターンへの対応を考えているのかを示しますので、十分かどうか、当日議論できればと思います。

磁界共鳴型ワイヤレス給電装置は長距離用の給電に用いられ、電気自動車等の電気機器の充電方法として検討が進んでいます。
自動車側に搭載される受電コイルは車両重量の観点から軽量であること、受送電コイルの位置ずれ時にも高い送電効率が求められます。
受電側を軽量化すると送電効率が低下し、互いに相反する設計となります。このような問題には多目的最適化が有効です。
さらに位置ずれを考慮しなければならないため、3次元の検討が必要になります。
JMAGはこのような3次元の最適化においても、並列計算を併用した分散実行により短時間で最適解を得ることができます。
本ポスターでは、位置ずれを考慮したワイヤレス給電装置の最適化についてご紹介します。

コンバータ用のリアクトルやトランスには直流重畳特性や低損失などの電気的な性能向上が求められますが、電磁加振力による音鳴きや、巻線とコアの損失による部品温度の上昇が問題となる場合があります。
従来の設計フローでは、磁気、振動、熱の評価はシーケンシャルに行われることが多く、電気的な要求を満足たす設計案を得ても、振動や熱の要件を満たさない場合、磁気設計からやり直す手戻りが発生します。
磁気、振動、熱の評価を同時かつ多面的に行えば、設計や開発工程の後戻りを抑制して性能向上や品質向上につながります。
本ポスターでは電源回路をモデル化したリアクトルの事例を扱い、磁気、構造、熱の多面評価によるパラメータ最適化の事例を紹介します。

近年、モータは高回転化およびインバータにより高周波化が進んでいます。
また、高周波化に伴い制御回路の電力変換器が引き起こす電磁障害(EMI)が深刻化しています。
これを緩和するためにEMIフィルタなどの電子デバイスが設置されます。
こうした高周波化するモータや電子デバイスの周波数特性は実測されることが多く、解析により明らかにすることが求められています。
解析では素線のモデル化や表皮効果を捉えるためのメッシュが必要となります。その結果、100万要素以上の三次元モデルが必要になります。
また、周波数特性を調べるために多数ケースの計算が必要になり、計算時間が長くなります。
JMAGの並列計算と分散同時実行を活用することで、周波数特性を短時間で評価できます。
本ポスターではモータや電子デバイスの解析事例と、その解析時間をご紹介いたします。

コンセプト設計（初期段階の設計）向けのJMAG効率マップ機能は、数秒と高速に動作するため、設計探査に適しています。
本ポスターでは、効率マップを目的関数に組み込んだPMSM/EESM（埋込磁石型/巻線界磁型同期電動機）の最適化について説明します。
そして、効率マップ要件に応じて異なる設計案が得られることをEESMの事例で確認し、コンセプト設計における設計案絞り込みに効率マップ最適化が有用であることを示します。
また、最新バージョンではHPC（クラスタ計算機）利用時のパフォーマンスも改善していますので、併せてご紹介します。
効率マップ最適化に既に取り組まれている方もそうでない方も、JMAGの効率マップ最適化機能を使って本当にやりたい設計が出来そうかどうか、ぜひ確かめに来てください。

誘導機は永久磁石を使用しないことからコスト面や保守性に優れており、駆動用モータとして多く採用されています。
自動車用の場合、駆動領域の幅が広いため特性評価には効率マップが有用です。
誘導機の効率マップを精度良く計算する為には、機器特性や高調波成分を捉えたモデルでの計算が必要です。
JMAGでは、詳細度が高い効率マップも並列処理によって実用的な時間で計算が可能です。
本ポスターでは、誘導機の設計段階に応じた効率マップ計算方法の使い分けと効率マップの最適化事例を紹介します。

モータ設計においては、磁気特性評価のみならず強度評価、応力の考慮も必要です。
強度的に大きな安全率を見越した設計は、設計空間を制限することになるため、要求を満たさない設計案しか得られない可能性もあります。
一方で相反する磁気、応力特性を満足する設計案を得ることは容易ではありません。
このような検討では、磁気・応力を考慮した多目的最適化が有効です。
本ポスターではIPMモータの最適化の事例を通して、ロータの磁石とコアの間の接触非線形モデリングと高速回転時、材料非線形モデリングの扱い方を解説します。
モータ設計において、磁気特性と強度特性を高いレベルで両立させるための評価方法について議論させていただきたいと思います。

電磁機器の高効率化が進む中で、鉄損解析にも高い精度が求められています。
そのなかで、プレイモデルと1D法を組み合わせた鉄損解析手法は任意励磁波形に対して鉄損算定が可能であり、かつ物性データの測定コストについても従来の鉄損解析手法と変わらないため有望な手法であるといえます。
一方で、プレイモデルと1D法の組み合わせには異常渦電流損失が考慮されていないため、実用化に向けては異常渦電流損失のモデリングが必要となります。
JMAGでは周波数依存性を持たない任意励磁波形に適用な異常渦電流損失モデルを構築するべく、測定とシミュレーションによる検討を続けています。
その中で比較的良い性能を示した磁化率に着目した異常渦電流損失モデルについて説明します。

JMAGを使用することで、超電導現象の詳細な解析が可能です。
具体的には、超電導解析において重要な非線形抵抗特性を考慮して、素線の電流密度、温度、応力を計算できます。
これらの特性は、IVモデルによる超電導抵抗のモデリング、熱伝達境界を考慮した冷却の解析、および構造解析による応力の計算によって実現されます。
このポスターでは核融合用ソレノイドコイルの事例を用いて、超電導解析の機能を紹介します。

従来、誘導機の特性評価には様々な手法が用いられていますが、その1つとしてT型等価回路があります。
漏れインダクタンス、励磁インダクタンスといった機器定数を一定にしたT型等価回路をFEAモデルとの関係から説明します。
しかし、機器定数が一定ではすべり依存性や電流依存性を考慮出来ないという問題があります。
本ポスターではすべり依存性、電流依存性、空間高調波考慮と表現力を上げていけることを示します。
また、それに加えて解析によるT型等価回路の機器定数について妥当性を検証する為に実測比較をした事例を紹介します。

電磁界解析ツールを用いた電気機器設計においては、電磁界解析の信頼性の担保が必要となります。
信頼性を担保する方法として、設定した解析の確からしさの確認（Verification）と実機と実測を参照し解析の妥当性の確認（Validation）があります。
Verificationにおいて解析パラメータのトルク感度とその精度を確認し、トルク制御モデルにおける各補償量がトルクへの感度が高いことがわかりました。
また、Validationを行う過程で実機の制御系の遅れやエンコーダーの遅れが狙いトルク値に対し影響を与えることがわかりました。
本ポスターではこれらの内容をご紹介します。

ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ (HEFSM) の有限要素解析 (FEA) 予測と実験測定の比較分析を行いました。
HEFSM は、永久磁石とコイルによる励磁を組わせて可変磁束を生成し、効率とパフォーマンスを最適化する電気モーターです。この分析では、マシンの物理的状態や潜在的な測定の不正確さなど、さまざまな不確実性の原因を考慮して、FEA 予測の精度の限界を特定することに焦点を当てます。
モデルベースと測定関連の不確実性の両方を調べることで、この評価は、FEA 結果の信頼性の境界を描き、予測結果と観測結果の不一致に寄与する要因を特定することを目的としています。
今回の調査では、3D シミュレーションであっても 1% の精度目標を達成することはできず、さらにマシンの状態を広範に理解するとともに、厳密な測定精度が求められることがわかります。

高い性能要求と複雑な制約を満たす設計案を短時間で得るため、HPCを活用する場面が増えています。
クラウドを含むHPC環境では複数のコンピュータが稼働します。
そのため、解析エラーなど、環境に起因した問題に遭遇する確率が一台のPCと比べて上がります。
また、問題の原因特定には類似の環境構築が必要で、その解決に時間を要します。
我々はHPC環境において発生しやすい問題の早期解決、および事前のリスク検知を目的とし、その環境をソフトウェア上で模擬できるシステムを検討しています。
本ポスターでは、これまでに発生した環境依存の問題を例に、この取り組みの内容をご紹介します。
本システムの模擬精度向上のため、皆様がこれまでに遭遇された課題をお寄せください。

JMAGは電気機器設計の自動設計実現に向けて開発を進めています。
JMAGが考える自動設計は、広域設計探査から始まり、システムとの整合を取りながらの多面評価を含めた設計探査、仮想試作までを、解析データを用いて進めます。
この自動設計の各フェーズでの計算速度や使いやすさが、JMAG Ver.24.0の機能強化により向上します。
設計探査では多変数の寸法最適化における形状生成の成功率が向上します。設計変数を離散値として扱うこともできます。また、代理モデルを使用して安定的に高速な最適化を行えます。
多面評価では温度評価における熱回路の表現能力が向上します。
仮想試作では直接法の並列化でFEMコンダクタを使用した大規模モデルも高速に計算します。
本セミナーでは、JMAG Ver.24.0で開発した機能が自動設計の各フェーズにどのように貢献するかを、デモも交えて示します。

最適化計算をはじめとする多ケース計算では、処理時間を短縮するためにジョブの同時実行数を増やす必要があります。
ハードウェアに目を向けると、近年のPCではメニーコアの機種が増えています。
導入や管理のコストが高いクラスタでなくても、お手元のPCで数十の同時実行が可能となりつつあります。
JMAGではこれまで、Linuxクラスタやクラウド環境向けにパフォーマンスを向上してきました。
その技術は、WindowsのPCにおいても有用なものです。
本セミナーでは、Windows PCにおける同時実行を用いた最適化事例を示します。
また、PC向けに検討しているパフォーマンス向上についてご紹介します。

JMAG-RTで生成されたプラントモデルを用いて制御設計を行う際には、多数の制御シミュレーションを実行する必要があります。
そのため、制御シミュレーションの時間を短縮することは開発期間の短縮を図るうえで大きな意義があります。
制御シミュレーション全体に対するプラントモデルの処理時間が占める割合は無視できないものとなっていることから、プラントモデルにおける処理時間の高速化に着手しました。本セミナーではその現状と今後の計画についてご紹介します。
また、プラントモデルを生成する際、高精度化のために3次元モデルを利用したり、オープン巻線のように従来のスター結線よりも電流の自由度が増えたりすることで、その生成に要する時間が長くなるケースが増えてきました。
生成時間を短縮する方法として有効なHPCの利用とその効果についてもご紹介します。

実際の製品設計において最適化を活用する際に立ちはだかる様々な課題に対するソリューションをJMAGは備えています。
第一に、寸法変更の干渉による形状破綻が大きな障害となりますが、JMAGでは200変数規模まで自動的に成立形状を見つけることが可能です。
また、実設計においては磁石や素線のように既製品を使うため選択できるサイズが限られていたり、巻数など整数・半整数となる設計変数があるため、これまでの連続最適化の手法では製造不可能なデザインになってしまいます。
JMAG V24に搭載される離散最適化を活用することによって実設計上の制約を満たした最適設計案を得ることができます。
さらに、斬新な形状が作れるトポロジー最適化をコア設計に活用しつつ、加工コストが高い磁石に対しては寸法最適化を行うハイブリッド最適化によって、設計自由度の高さと製造可能性の両立が可能です。
上記に加えて、計算時間の問題解決へ1000分散実行でも高い効率を達成していること、10万ケース規模であっても実用的なストレージ消費量に抑えられることも合わせてお示しいたします。

モータ設計において、電流の高調波成分に依存する損失や加振力などの物理量を早期に把握することの重要性は一般的に知られています。
しかしながら、特に初期の電磁気設計においては高調波成分を含まない電流波形を用いることが依然として主流であるというのが実情です。
そういった実情を踏まえ、JMAGには制御マクロ素子という機能が搭載されており、それによりJMAG単体でかつ設計変数を入力するだけでモータの制御回路を作成することができます。
本セミナーは、電磁気設計の初期段階から制御による電流の高調波成分を考慮する新たな設計手法をご提案し、具体的な事例をもって手法を取り入れるメリットを解説いたします。
また制御マクロ素子の機能を安心してご利用いただけるように、制御マクロ素子が実現できる制御方法の種類や詳細、前提条件などについて自然と理解できる内容となっています。

仮想試作を実現するためには、解析に実機相当の精度が必要となります。その場合、三次元モデルが必要で解くべき問題は100万要素以上となり、計算時間が長くなります。
そのため並列ソルバによる高速化が欠かせません。
例えば、100万要素のアキシャルフラックスモータの解析について、並列ソルバを活用することで二次元モデル並みの１分以下で計算を行うことが可能となりました。
本セミナーでは、新しいバージョンでサポートする直接法のMPP並列ソルバと分散実行を組み合わせた高速化のパフォーマンスをお示しします。またその解析に適した計算機環境についてもあわせてご紹介します。

モータの設計初期段階ではモータタイプや体格、スロットコンビネーションを検討します。
高度な要求を満たすには設計空間を広く取り、高速に探査する必要があります。
近年はモータを広範囲で駆動させる要件が増えてきており、このような場合は効率マップを用いて動作域全体を評価します。
また、効率や出力、トルクに対して温度や強度、絶縁耐力は相反することが多いため、同時に評価することが求められます。
このように、設計初期において評価しなけばいけない設計空間の広さは広大になりますが、入力データの準備工数が大きく、設計変数だけでなく評価項目も膨大になるという課題があります。
JMAG-Expressは形状および評価内容をテンプレートとして有しており、準備工数を大きく削減することが可能です。
評価内容は磁気特性のみならず温度・応力・絶縁耐性を含んでおり、同時かつ多面敵に評価することで後の手戻りを削減します。
シミュレーションを用いて多ケースの結果を得ることで、そこから高速にモータ選定を行えます。
本セミナーでは実例とデモを通して、広大な設計空間からモータ性能要求と温度・強度・絶縁耐力を満たす設計案を探査した事例を示します。

磁界解析を行うと、電気機器の特性を手軽に得ることができます。
得られた結果を考察する上で、基礎的な磁気現象の理解は避けては通れません。
しかし基礎知識をどこで身に着けたらいいのかわからない、一通り使っているが再度理解を確かめたい、という方も多いと思います。
本セミナーでは、結果考察を行う上で必要な電磁現象とその意味について解説します。

EVパワートレインに代表されるモータ搭載機器において、高効率・出力化は当然のこと、低騒音・振動化の要件も高まっています。
その騒音・振動の加振源の要因として組込モータの電磁力があり、その影響が大きいことが知られています。
一方で、磁気設計とNV設計は独立して行われることが多く、モータ電磁力起因の共振が大きすぎてNV設計要件を満たせずに磁気設計を見直すことや、モータ設計が変更された際に都度NV再評価・再設計を行う必要があるなどの課題があります。
また、システム全体を含めた振動解析は計算コストが高く、新たに設計フローに含めるハードルが高い側面もあります。
従って実務でこれらの課題を解決するためには、”設計初期段階からNVを考慮した磁気設計”を”高速”に行えることが重要です。
本セミナーでは、モータ電磁力による振動発生のメカニズムおよびFEAでの表現方法を説明するとともに、モータ磁気設計者に向けた、伝達関数を導入した高速なシステムレベルNV設計フローを提案します。

電気機器の小型化、高出力化が進み、設計の初期段階での熱予測の重要性が増しています。
電気機器の熱設計では発熱源となる損失の正確な把握が不可欠であり、磁気回路設計と密接に関連します。
一方で磁気回路設計ではPMモータにおける磁石の熱減磁や冷却方式の検討のために、正確な温度分布予測が必要となります。
つまり、電気機器設計では磁気回路と熱を同時に多面評価することが重要と言えますが、磁気回路設計者にとって必ずしも熱評価は専門ではなく、そもそもどのように解析すればよいのかさえ迷うことがあります。
そこで、本セミナーでは、JMAG-Expressを起点とした熱解析プロセスを紹介します。
JMAG-Expressを利用することにより、熱評価の初心者でも熱等価回路や冷却モデルを直感的に構築し、迷わずに熱解析を行うことができます。

モータの高効率化を実現するためには損失を低減することが重要です。
寄与度が大きい損失成分は多数考えられますが、機種、動作点によって寄与度が大きい損失成分は異なります。
主となる損失を考慮することができていないと、解析で得られた損失と実際の損失のずれが大きくなり、再度設計をする等の手戻りが発生してしまいます。
損失に影響を与える要因となる、応力、鋼板の打ち抜き等による特性劣化、電源の高調波成分、漂遊損、AC損等が実際の損失に及ぼす影響は状況によって異なります。
このセミナーでは各損失をどのような場合に考慮しなければならないかについて事例とともに示します。

自動車部品等の表面硬化に用いられる熱処理方法として誘導加熱による方法が知られています。
誘導加熱コイルの開発では加熱対象の部品に応じて適切なコイルを設計する必要があります。
このような加熱コイルを効率よく開発するためにシミュレーションを活用した設計が行われております。
本セミナーでは加熱コイルの耐久性の担保のため加熱コイルの変形を考慮した設計探査事例と分散・並列化によるパフォーマンスなどをお示しします。

磁石は多くの電気機器に使用されており、またその機器特性に大きく影響するため、電気機器のさらなる高効率化には磁石の設計が不可欠です。
例えば、組み込み着磁において電流値を変えるなどして複数回の着磁を行うような場合、磁気ヒステリシスを考慮し再着磁時の減磁状態についてもモデル化することで、より高精度に磁石の磁化分布を評価できます。
また、着磁後の磁石の表面磁束密度が実測と合わないといった場合は、着磁方向や保持力を最適化により同定することで、実測との乖離が小さな磁化特性を得ることができます。
本セミナーでは、着磁をテーマに磁気ヒステリシスを考慮した多段階の着磁モデリングおよび磁化特性の最適化について事例を交えて解説します。

JMAG-Expressは磁気、熱、強度、絶縁を含めた多面的な評価を行うことができます。
あらかじめ登録された形状ライブラリを選択して、モータ性能を評価することもできますが、お客様が検討されている形状を利用したいとの声も多く頂いてきました。
ユーザー定義形状をJMAG-Expressで扱うためには、磁石やコイルなどの紐づけを行う必要があります。
さらに、意図に沿った形状変更を行うためには、形状に対して拘束を付与し、完全拘束としなければなりません。
JMAG-Expressでは、取り込みに必要な手続きを分かり易くするガイドする機能を用意しています。
また、煩雑で難しいと言われる拘束設定について、自動で完全拘束を行う機能の開発を進めております。
本セミナーでは、CADデータをJMAG-Expressに取り込み、最適化計算まで実施する様子をご覧いただきます。

高度化する要求を満たす設計案を得る方法として、多目的遺伝的アルゴリズムのような多点探索が用いられます。
また、機器の性能要件が厳しくなると、三次元モデルなど実機に忠実なモデルが要求されます。
しかし、三次元モデルを用いた最適化計算には膨大な時間がかかるため、実務時間内に解を得るためには最適化計算を加速させる必要が出てきます。
近年、FEAよりも高速に評価できることから、代理モデルが注目されています。
JMAGでは高速化する方法の１つとして、最適化計算に代理モデルを援用する方法を提案しています。
本セミナーでは、アキシャルギャップモータの最適化事例を示します。
また、代理モデルの選定フローを誘導加熱や回転機を例に紹介します。

ChatGPTに代表される生成AIの急速な普及は、私たちの世界に大きな変革を感じさせています。
しかし、実際の業務への利用を考えると、まだまだ敷居が高く不透明なものが多い状況です。
今後、生成AIの活用によりJMAGを用いた業務はどの様に変化するのでしょうか？
本ワークショップでは、JMAGのエンジニアが実際にオープンな生成AIを用いてJMAGを利用した体験例などをご紹介します。
また、今後の生成AIを介したJMAGの活用に向けて期待される環境や機能について議論を行います。

複数の設計要件を満たす最適な設計案を見つけるためには、大規模な最適化計算が不可欠です。しかし、実際の設計現場では、最適な探索範囲の設定や、膨大な計算時間といった課題が立ちはだかります。探索範囲が狭すぎると解が見つからず、広すぎると計算時間が大幅に増加してしまうというジレンマを抱えています。本ワークショップでは、このような実用化における課題、特に設計空間の適切な設定と、代理モデルを用いた高速化手法について議論します。

超電導体は材料モデリングだけでなく大規模解析や熱、構造連成のマルチフィジックスと様々な課題があります。
有識者の方々にお集まりいただき、JMAGの超電導解析に関する取り組みについて報告・議論させていただきたいと思っております。
・材料モデリングと非線形計算
・大規模解析に対するアプローチ
・熱、構造連成

代理モデルの可能性は多くの設計者が期待するところですが、一方で、十分な学習量がないと計算高速化の効果が得られないばかりか、誤った結果を導いてしまう可能性があります。今日、代理モデルの構築や利用が可能になっているものの、実用的に使えるためには、どの程度の学習量が必要なのかといった具体的なノウハウが不足しています。代理モデルの実用化に向けては、まだまだ経験を積む必要がある段階ですが、本ワークショップでは、学習量と精度に関するデータを示しながら、その課題と可能性について議論したいと思います。

モータ回転数やスイッチング周波数の上昇に伴い、コイルの素線や、スイッチングノイズ低減のためのフィルタインダクタで発生する共振現象が問題となっています。
共振現象をシミュレーションで予測するには、従来の低周波領域では無視できたキャパシタンスの考慮が必要です。
また、従来利用していた形状の対称性を考慮した部分モデルではなく、フルモデルを用いることになります。
結果として高周波領域では大規模な三次元解析を行わざるをえません。
本セミナーでは、JMAGの高速性を生かして短時間で共振を予測した事例をご紹介します。