有限要素シミュレーション（FEAシミュレーションとも呼ばれる
(有限要素法（Finite Element Analysis）とは、複雑な数式、モデル、公式を用いて、現実の物理系をコンピュータでシミュレーションすることである。単純で相互作用する要素（すなわちユニット）を用いることで、限られた数の未知量を無限の未知量を持つ実システムに近づけることができ、温度場、電場、磁場、力場、浸透場、音波場などの分野で広く利用されている。磁場シミュレーションソフトとしては、ANSYS、ABAQUS、Comsol Multiphysics、JMAG-Designer、EasiMotorなどがよく使われています。
シミュレーションソフトを使い始めるのは容易ではない。新しいソフトウェアを使用する際の問題を克服することに加え、材料ライブラリ内のさまざまな材料の磁気パラメータを理解する必要があります。磁場シミュレーションが比較的小さいため、ソフトウェアの材料ライブラリ内のほぼすべての永久磁石材料とソフト材料は完全ではありません。これらはすべて、材料そのものの十分な理解と磁気の基礎知識に基づいている必要があります。
FEAソフトウェアによって、使用するスキルが異なる場合があります。
この記事では、ANSYSソフトウェアを例に、永久磁石磁場の有限要素シミュレーションの通常の手順を紹介します：
1.設計タイプを選択します。ANSYSソフトウェアには多くの設計モジュールがあります。電磁界に特化した設計モジュールでも、高周波、電界、回路、静磁界の設計モジュールがあります。表面磁場シミュレーションでは、通常、静磁場モジュールを選択します。
2.モデリング。2Dおよび3Dモデリングと同様に、シミュレートする磁石の形状、位置、テストポイントを描画するか、2Dおよび3D描画ソフトウェアでモデルをインポートします。
3.材料を追加する。すべての材料は材料特性を定義する必要があり、そうしないとデフォルトが真空になるか、操作エラーが発生します。ここで注意しなければならないのは、永久磁石は磁化方向を定義する必要があり、磁化方向は一般的に座標系で定義されます。
4.計算領域を設定する。適切な計算領域は非常に重要である。計算領域を設定しないと、デフォルトで空間全体が計算領域となります。これは、確かに磁石の周囲に他の干渉物質がない可能性があるため、実際の状況と一致しますが、計算結果に大きな誤差を生じます。また、操作に時間がかかる。
5.境界条件を設定する。境界を設定することは、計算領域の設定に合わせ、問題の複雑さを軽減することである。妥当な境界を設定することで、計算時間を大幅に短縮することができる。異なる境界は異なる意味を持つ。通常、静磁場シミュレーションではバルーン境界（風船境界）を選択します。.
6.励磁源を設定する。ここで、選択された材料が永久磁石である場合、システムは自動的に静磁場励磁の選択を支援します。コイルの磁場をシミュレートする必要がある場合は、励磁源として電圧または電流を追加する必要があります。
7.グリッドを分割する。メッシュ分割とは、単純にこれらの有限要素計算をつなげてメッシュ構造を作ることで、ソフトウェアには独自のメッシュ分割があり、メッシュ構造が密になればなるほど、より正確な結果が得られ、時間がかかるようになる。
8.解の設定を追加します。ここではエラー率と計算ステップ数を設定することができ、システムにはデフォルト設定も用意されています。
9.ソリューション操作を追加します。磁力線の方向を見るのか、磁場のデータを見るのか、このシミュレーションで何を得たいのかです。
10.後処理。シミュレーション終了後、磁力線図（スカラーまたはベクトル）、各種雲図、期間開始時にシミュレーションが必要なデータやパラメータなどを表示することができます。
以上、シミュレーションソフトの使用手順を紹介した後、さまざまな磁気回路の磁場分布を理解するのに役立つ磁場のシミュレーション図をいくつか示した。
国が2060年までにカーボンニュートラルを達成することを提案して以来、「カーボンニュートラル」という言葉は聞き慣れない言葉からホットワードへと急速に変化した。
2020年9月、わが国は2030年までに二酸化炭素排出量をピークアウトさせ、2060年までにカーボンニュートラルを達成するよう努力すると発表した。
今年の『政府業務報告書』は、カーボンピーク・カーボンニュートラルにおいて堅実な仕事をすることを提案している。
業界関係者は、2060年までにカーボンニュートラルを達成するというわが国の目標は、レアアース業界にとって好機であり、レアアース機能材料、特にレアアースNdFeB永久磁石の需要拡大に重要な役割を果たすだろうと指摘した。
カーボンニュートラルとは、一定期間内に、二酸化炭素の人為的除去が人為的排出によって相殺されることを意味する。
Tわが国が2060年までにカーボンニュートラルを達成する最も基本的な方法は、エネルギー構造を変革し、石炭、石油、天然ガスなどの化石エネルギーを再生可能エネルギーや原子力などのクリーンエネルギーに置き換えることである。
現在、より代表的なものは、燃料自動車から電気自動車への置き換えと風力発電である。
新エネルギー自動車にしろ、風力発電にしろ、レアアース・ネオジム永久磁石の応用とは切っても切れない関係にある。さらに、カーボンニュートラル政策は、希土類ネオジム永久磁石の加速的な普及を促進するでしょう。NdFeB永久磁石には明らかな省エネの利点があり、主に2つの側面からわが国のカーボンニュートラルという目標を推進することになる：一方では、ネオジム永久磁石モーターはエネルギー効率が高く、その普及率の向上は電力消費を削減する。
一方、NdFeB永久磁石は新エネルギーの開発に役立つ。40%以上の風力タービンに希土類ネオジム永久磁石が使用されており、クリーンエネルギーの発展に貢献します。同時に、新エネルギー自動車駆動用モーターには主に希土類ネオジム永久磁石が使用されており、将来的には化石エネルギーの使用を減らし、二酸化炭素排出量を削減するのに役立ちます。化石エネルギー危機に対する世界的な認識が高まる中、新エネルギー自動車産業は近年急速に発展している。
新興自動車会社の急成長も、伝統的な自動車会社の積極的な変革も、いずれも自動車産業における電動化時代の到来を外部に伝えている。各国政府は相次いで燃料自動車の販売停止スケジュールを発表し、わが国も2050年までに燃料自動車を完全に「追放」することを提案している。
2020年末時点で、世界中で合計1,000万台の電気自動車が実用化され、2020年の電気自動車の登録台数は前年比41%増加する。0.8%の増加である。国務院が発表した「新エネルギー自動車産業発展計画（2021-2035）」では、2025年までに、わが国の新エネルギー自動車の販売台数が新車販売台数全体の約20%に達することが提案されている。また、2025年までに、完全な電気自動車動力システム技術体系と産業チェーンを構築し、2025年までに新エネルギー自動車が500万台に達することを実現するための技術サポートを提供する。専門家によると、完全自動運転のリムジン1台は、約0.5～3.5kgの希土類ネオジム永久磁石を消費する必要がある。
レアアースNdFeB永久磁石に対する500万台の新エネルギー車の需要によると、少なくとも2万5,000トンのレアアース鉱山の開発能力を牽引することになる。この計算に基づけば、1,000万台の新エネルギー自動車は、少なくとも5万トンのレアアース鉱山の開発需要を牽引することになり、これは現在の北部のレアアースの年間生産量に相当する。わが国のカーボンニュートラル政策の継続的実施により、レアアースの需要は増加すると思われる。
国のカーボンニュートラル政策の担い手として、レアアース産業は主要な先駆者となり、より大きな使命を担い、わが国のカーボンニュートラル目標に相応の貢献をすべきである。
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