概要
モータの設計開発においては、材料のコストと効率性や耐久性も含めた性能のバランスを見極めることが重要です。損失が低く高価な材料を使用すれば高効率なモータが期待できますが、製品のコストが上昇する可能性があります。また、性能として重要視されるのは損失の低さだけではなく、部品によっては強度や重量が重要視される場合もあります。JMAGは性能とコストのトレードオフを一度の最適化計算で評価します。
本事例では、鉄損の最小化と材料コストの最小化を目的関数として、IPMモータの形状最適化と同時に材料の最適化を行いました。材料は、ロータとステータのコア材料を3種類ずつ変えた9通りの組み合わせを検討しています。結果として、鉄損を低減し、かつ材料コストを抑えるためには、ロータコアは電磁鋼板、ステータコアに低鉄損材（アモルファス、ナノ結晶）を採用すると効果的であるということがわかりました。
対象モータ
最適化条件
| 設計変数 （材料） |
ステータコアとロータコア： 電磁鋼板、アモルファス合金、ナノ結晶合金 |
| 目的関数 | 鉄損最小化、材料コスト最小化 |
| 制約条件 | 平均トルク150(Nm)以上 |
図1 対象モデルと最適化条件
IPMモータを対象として形状最適化と同時に材料最適化を行います。右図に示したように、ステータコアとロータコアの材料を３種類ずつ、９通りの組み合わせにおいて、鉄損と材料コストのトレードオフを最適化計算で評価しています。
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