「まるでシェフになったかのような」: カスタム磁気メーカーは AI で業界のデザイントレンドを先取り

Thomas Insights へようこそ — 私たちは毎日、最新のニュースと分析を公開して、業界で何が起こっているかを読者に知らせています。 ここにサインアップすると、その日のトップ記事があなたの受信箱に直接配信されます。

この記事は、75 年以上にわたり、革新的な磁気技術で消費者、商業、産業市場のエレクトロニクスに貢献してきた会社、Triad Magnetics によって後援されています。

磁気コンポーネントを購入する場合、何千もの既製の製品が入手可能です。 しかし、クライアントがカスタム設計を必要とする特定の要件を必要としている場合はどうなるでしょうか? 非常に多くのオプション、決定、計算が関係するプロトタイプを複数回繰り返すと、設計プロセスが圧倒されて時間がかかるように感じられることがよくあります。

「私はそれをシェフのようなものだと考えています」と Triad Magnetics エンジニアリング マネージャーのラザロ ロドリゲスは言います。 「あなたは標準的なレシピを考え出そうとしていますが、それを作るために利用できるあらゆる種類の異なる材料があります。磁性体はただのワイヤーとコアと考えるかもしれませんが、非常に多くの種類があります。それはユーザー次第です。」設計エンジニアが利用可能な材料から選択し、顧客にとって最適なソリューションを考え出すのは一種の芸術です。」

電気を使用するほとんどすべてのものには、何らかの種類の磁気トランスまたはインダクタが必要だとトライアド社のビル・ダル社長は説明します。 これは、医療、食品加工、通信、航空電子工学などのさまざまな業界に当てはまります。 「アプリケーションごとに、サイズ、パフォーマンス、環境、安全性の要件が異なります」とダル氏は言います。 「そして、特定の問題を解決するための無限の可能性を秘めた、これまでに作られたことのないものを設計するために、各メーカーはプロジェクトに異なるアプローチをとります。私たちは、エンジニアが自分たちの『レシピ』を改良し、カスタム設計の芸術を完成させるのに役立つ方法を常に探しています。」

Triad Magnetics はエレクトロニクス業界向けのトランスとインダクターを専門とし、カスタム設計からプロトタイピングからテストまでのサービスを提供しています。 最近、Triad は、人工知能 (AI) を使用して時代遅れのエンジニアリング手順を最適化するヨーロッパに拠点を置く企業、Frenetic と提携しました。 目標は、カスタム デザインへの最初のプロセスを合理化することで、業界のデザイン トレンドを先取りすることです。

ビル・ダル (BD):私たちは常にコスト、製造可能性、効率性のバランスを取るよう努めています。 磁気の場合、アプリケーションの要件を満たす材料を使用した新しい製品または既存の製品を変更する必要があるため、店頭にあるものを単純に使用することはできません。 しかし、何をすべきかを示す教科書はなく、標準化された教材もありません。 当社のエンジニアが知っていることのほとんどは、実地訓練と長年の経験を通じて学んだものです。

ラサロ・ロドリゲス（LR）：当社の上級設計エンジニアは、お客様が何を必要としているかをより深く理解するためにお客様と徹底的に話し合います。 そこから、出力をテストするためのプロトタイプを作成します。 その最初の試みはまだ正確に彼らが必要としているものではないかもしれませんが、ベンチマークを作成したので、最終的なソリューションに近づけるための調整が容易になります。

歴史的には、数値を入力するだけで「これが最適なソリューションです」と教えてくれる単純なプログラムや無限のデータベースは存在しませんでした。 目標を完全に達成するためにさらに 1 ～ 2 回の反復を経る前に、必要な目標に近づくには、経験に基づいて常に多くの試行錯誤が必要です。 設計プロセスの効率は、最初のパスでどれだけ近づけるかによって決まります。

BD : 1 年前、私たちは Frenetic の磁気モデリング ソフトウェアを使い始めました。 設計の知識と専門知識を活用して、お客様のさまざまな要件を取り入れ、特定のデータをソフトウェアに組み込みます。 そして、ほぼ瞬時に大まかな解決策を思いつきます。

たとえば、ソフトウェアは、さまざまな要素すべてに基づいた設計ソリューションに基づいて、ボビンに必要なワイヤの量と、そのボビンに適合する巻き数を計算できます。 このアイデアは、磁気設計の中で最も高価な部分であるエンジニアリングをより効率的にすることです。

LR: Frenetic を使用すると、デザインを思いつき、そのデザインをより迅速に反復できるようになります。 誰かが情報を入力するたびに、Frenetic の AI プラットフォームは、ワイヤー、コア、絶縁材、その他のパラメーターのさまざまなバリエーションを使用して、より多くの可能性を構築できます。 ソフトウェアを使用し続けると、より良い設計と計算が得られるようになります。

BD:ソフトウェアを使用しない競合他社はこれらの計算を手動で行う必要がありますが、Frenetic ソフトウェアはこれらすべての要素を提供します。 お客様の仕様に合わせてより迅速かつ効率的に設計できるだけでなく、より小型で効率的なユニットを作成することで競争力を維持できる人材と機械も備えています。 当社は、500 キロヘルツ (kHz) 以上で動作する高出力、高周波アプリケーションという将来に備えています。

BD:電気自動車 (EV) 用の LLC 共振変圧器を必要としているお客様がいました。 Frenetic ソフトウェアは特に高周波 LLC 設計に優れており、これを使用することでより効率的にお客様のニーズに応えることができます。

LR:まずプロトタイプを作成し、その後、漏れインダクタンスに対する顧客の要件に合わせてその最初のプロトタイプを改訂しました。 LLC 変圧器は、EV 充電システムが現在使用しているインバーター システムの作成に役立ちます。 通常、これらのアプリケーションは民生用および産業用電子機器よりも多くの電力を必要とします。 LLC トポロジにより、これらの高電力での効率が向上します。

BD:バッテリーの充電などの高電力アプリケーションでは、必要な電力量が膨大であるため、非効率性を最小限にしても大きな電力損失が発生する可能性があります。 世界は、より高出力のバッテリー、EV、代替エネルギーの用途に向かって進んでいます。 Frenetic がソフトウェア モデリングに焦点を当てているのはそこです。 物事をより小さく、より効率的にしようとすると、より高い周波数で動作する必要があり、デバイスがその方向に進むにつれて、Triad Magnetics もその方向に進んでいます。

BD: 50 ～ 60 ヘルツの標準電源トランス範囲で動作する既製のカタログ製品という当社の伝統により、人々は当社を知っています。 彼らは、私たちのビジネスの大部分が高周波磁気のカスタム設計作業にあることを認識していません。

フェライトベースの磁性体では、一般にボビンの周りにワイヤがあまり巻かれません。 これは、太いワイヤーを数回巻き、絶縁体を巻き、より小さなワイヤー、おそらくはさらに絶縁体を巻き、その後テープを巻いて安全のための間隔を作るため、非常に労働集約的なプロセスです。 これには多くのスキルが必要であり、高出力アプリケーション向けの高周波磁気を自動化することは困難です。

ただし、当社の工場設備はこのタイプの巻線に適しています。 当社の CNC マシンはプロセスを支援し、一貫した品質を維持し、生産をスピードアップします。 また、フェライト コア ギャップ装置もあり、さまざまなギャップを設定して部品のインダクタンスと性能を変更できます。 これらの機械を使用すると、特定のコアと材料を標準化し、さまざまな用途に応じて必要に応じて社内で調整することができます。

画像クレジット: Triad Magnetics