ポアソン方程式（静電場） — トラブルシューティングガイド
問題解決のヒント
トラブル
- 解が一意にならない（特異行列） → Dirichlet境界条件が最低1箇所必要。全てNeumannだとフローティング電位で解が不定
- 電界の精度が低い → 電界は電位の微分。1次要素では定数電界（不連続）。2次要素を推奨
- 非線形誘電体で収束しない → Newton-Raphson法の緩和係数を下げる。初期値を線形解で与える
Coffee Break よもやま話
電気自動車モータ開発と電磁界解析
テスラのModel 3のモータは、リラクタンストルクと磁石トルクの両方を使うIPMSM（埋込磁石型同期モータ）。この複雑な磁場分布を最適化するには数千回の電磁界FEA解析が必要です。1回の解析に数分としても、最適化ループ全体では数週間のCPU時間。それでも実機を何十台も試作するよりは圧倒的に速くて安い。
トラブル解決の考え方
デバッグのイメージ
電磁界解析のトラブルシューティングは「電気回路の故障診断」に似ている。まずテスターで各部分の電圧を測る（残差・エネルギーバランスの確認）ように、まず基本的なチェックを行い、異常箇所を絞り込む。
「解析が合わない」と思ったら
- まず深呼吸——焦って設定をランダムに変えると、問題がさらに複雑になる
- 最小再現ケースを作る——ポアソン方程式（静電場）の問題を最も単純な形で再現する。「引き算のデバッグ」が最も効率的
- 1つだけ変えて再実行——複数の変更を同時に行うと、何が効いたか分からなくなる。科学実験と同じ「対照実験」の原則
- 物理に立ち返る——計算結果が「重力に逆らって物が浮く」ような非物理的な結果なら、入力データの根本的な間違いを疑う
電磁界解析の精度と計算コストの両立は永遠の課題です。 — Project NovaSolverは、既存ワークフローの改善を目指す取り組みとして、この問題に向き合っています。
CAEの未来を、実務者と共に考える
Project NovaSolverは、ポアソン方程式（静電場）における実務課題の本質に向き合い、エンジニアリングの現場を支える道具づくりを目指す研究開発プロジェクトです。
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