序一

JMAG誕生于1983年。與其他眾多計算機輔助工程（CAE）軟件誕生于大學研究室再進行商業(yè)化的模式不同，JMAG是一家與大學無關的民營公司在與顧客的不斷交流中誕生的。也許這并不是一件特別值得一提的事情，但我認為，這作為JMAG的基因多少會影響到其性格。因為，對于我們來說，最優(yōu)先的課題不是技術的突破，而是如何更好地支持客戶的產(chǎn)品開發(fā)。這個初心至今沒有改變過。

例如，在20世紀80年代末，雖然電磁場仿真技術的學術領域熱點是三維仿真，但我們從與某個客戶的相遇開始，就一直致力于電機的二維仿真技術開發(fā)，并沒有貿(mào)然地加入三維仿真的技術突破隊伍中去。當時，電機的二維仿真技術應該沒有什么難點了。但是，如果往深處挖掘的話，比如轉子旋轉的滑動邊界、齒槽轉矩的計算精度等實用化的課題依然堆積如山，仿真還無法再現(xiàn)實際產(chǎn)品的特性。我們在知道教科書的理論和實際應用之間存在著高墻的同時，通過自研技術解決了這些問題并積累了電機仿真的技術。然而，電機在漫長的歷史中也確立了設計理論，除了大型發(fā)電機外幾乎沒有出現(xiàn)有限元仿真（Finite Element Analysis，F(xiàn)EA）的需求。因此，當時電機并不是FEA的主流對象。盡管如此，只要建模正確，F(xiàn)EA就可以精準預測理論無法處理的齒槽轉矩等問題，讓世人感覺到了FEA的前景。

然而，進入20世紀90年代后，空調和混合動力汽車等領域內(nèi)電機的再次興起使得情況發(fā)生了轉變。電機的種類也從感應電機和有刷電機變成永磁電機。然后，內(nèi)置式永磁（Interior Permanent Magnet，IPM）電機成為主流，并且FEA在此時也成為必備工具。這時，我們在此之前培養(yǎng)的技術就變得非常有用，JMAG的應用場景也得到了飛躍性的擴張。我們以當時開發(fā)高效率、高輸出電機的優(yōu)秀工程師為中心設立了用戶團體，這也決定了JMAG未來的方向。例如，作為JMAG擅長領域之一的損耗仿真技術是20世紀90年代末為了提高高效率電機的性能而開始研發(fā)的。又例如，用于MIL·HIL（Model-in-the-Loop·Hardware-in-the-Loop）中的高精度模型（JMAG-RT）是在21世紀初，開發(fā)電機控制器的用戶提出了“想要把JMAG用于實時仿真中”這種要求而開始的。

另一方面，現(xiàn)在JMAG強項之一的三維仿真功能是通過感應加熱仿真得到大幅飛躍的。故事要追溯到20世紀90年代初期，當時的商用代碼中很早地加入了邊界元和CG求解器的組合，實現(xiàn)了高速計算。這被感應加熱裝置的制造商發(fā)現(xiàn)并開始使用。但是在感應加熱的計算中，有必要正確地計算鐵表面產(chǎn)生的渦流分布，同時也需要考慮溫度的依存性。JMAG的高速求解器和多功能化開發(fā)就是在這個時候開始的。經(jīng)過了一段時間，電機的設計在需要三維仿真和多功能化開發(fā)時，JMAG之前積累的技術就開始起作用了。比方說，為了準確地預測電機的效率，除了鐵損之外，還需要精確地計算磁鋼和機殼上產(chǎn)生的渦流，這與之前感應加熱仿真需求近似。當時JMAG的開發(fā)重心之所以毫不猶豫地轉移到三維仿真中，是因為我們有了之前感應加熱的經(jīng)驗。當然，除此以外還需要進一步提高仿真速度。2000年下半年，有用戶提出“希望速度加快10倍”的需求，我們便開始進行并行求解器的開發(fā)，現(xiàn)在的計算速度已經(jīng)提高了100多倍了。

像這樣在與客戶的交流中開始的技術開發(fā)、發(fā)展和融合，支撐著現(xiàn)在的JMAG。最近，除了高速、高精度的仿真外，JMAG還強化了包括拓撲優(yōu)化在內(nèi)的優(yōu)化功能。我認為，在迄今為止的混合動力汽車（Hybrid Vehicle，HV）、純電動汽車（Electric Vehicle，EV）等電動化轉型過程中，原本作為機械設計者的汽車制造商在電機這款電氣設備的開發(fā)上已經(jīng)十分成功了。在此背景下，通過仿真可以大幅縮短原本設計+試制+試驗需要的時間。今后，傳統(tǒng)的設計技術將被優(yōu)化技術所取代，而熟練運用優(yōu)化技術的公司將獲得這個領域內(nèi)的技術領導力。

JMAG在2003年進入中國，從那時開始，一直由艾迪捷公司提供給中國市場上的各位用戶，現(xiàn)在也有幸被眾多制造商所使用。公司每年秋天都會舉辦用戶見面會，以進行高水平的討論，我每年都很期待參加用戶見面會。中國用戶給我的感覺是很少拘泥于傳統(tǒng)的方法論，善于隨機應變，具有挑戰(zhàn)精神并且精力旺盛。因此，對于軟件開發(fā)方來說，中國用戶提出的有難度的要求也不少。不過，這樣的用戶聲音對于JMAG的開發(fā)來說是非常重要的輸入，JMAG的成長食糧就是用戶嚴苛的要求。

艾迪捷公司長年從事JMAG顧客支持工作，他們組織編寫本書的目的，是給予仿真電氣設備用戶更為全面的指導。其內(nèi)容不僅僅是JMAG的功能和使用方法，對于電磁場仿真的基礎、具體的建模、領先的話題、多功能性、控制聯(lián)合等都有相關的介紹。本書內(nèi)容不僅實用性較強，而且對于讀者在今后提高電磁場仿真領域的技能也有很大的幫助。

如果在不久的將來，能通過本書與對JMAG感興趣的人相遇、聊天，對我來說就沒有比這更好的事情了。

JMAG原廠JSOL Corporation

JMAG Division

CTO山田隆

2020年8月