| Project/Area Number |
22K14237
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Hiruma Shingo 京都大学, 工学研究科, 助教 (90909847)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | モデル縮約法 / ダーウィンモデル / ダーウィン近似 / 渦電流解析 / 拡張有限要素法 / 条件数 / 高周波インダクタ / 寄生容量 / 低次元モデリング / 縮約モデル / 有限要素法 / 均質化法 / 時間領域解析 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の電磁機器の駆動電源の高周波化に伴い，寄生容量や渦電流の高速な数値計算が必要になってきている。これらの現象の一方のみを考慮した数値計算手法はこれまで確立されているものの，両方を考慮した数値計算法とその高速化手法はまだ確立されていない。本研究では，寄生容量と渦電流を考慮するための方法の一つであるダーウィン近似を適用したマクスウェル方程式の計算コスト削減に関する研究を行う。計算コスト削減のための手法としてモデル縮約法の適用を検討しており，非線形磁気飽和特性の考慮や任意波形入力に対する時間領域解析について研究を行い手法の妥当性を評価する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research project, I studied reduced-order modeling focusing on Dawrin approximation of Maxwell’s equations (Darwin model). I studied modeling using the extended finite element method and model reduction using the Arnoldi method for reducing computational cost. The proposed method is more effective than the finite element method in terms of the computational cost while achieving stable time-domain analysis. We also studied the Darwin model from a mathematical point of view and clarified the cause of the large condition number of the Darwin model.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
パワー半導体の進歩により受動素子を駆動する電源の高周波化が進んでいる．それに伴い，受動素子の小型化・高周波化が課題になっている．高周波化する受動素子の設計・開発においては，渦電流損失や非線形磁気特性を考慮する必要があり，また，さらに高い周波数を考えると，寄生容量の影響を考慮する必要がある．電磁界解析においては，渦電流・非線形磁気特性・寄生容量のすべてを考慮した解析手法についてはこれまで十分に議論されておらず，時間領域解析の手法は未完成である．そのため，本研究は電磁界解析の基礎的な学術研究の側面を持ちつつ，工業的にも重要な意義を持つ研究であるといえる．
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