三次元磁界の数値解析法の開発とその応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04045036
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 中田 高義 岡山大学, 工学部, 教授 (50032925)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): G.REYNE グルノーブル理工科高等大学, 電気工学研究科, 研究員 ; G.MEUNIER グルノーブル理工科高等大学, 電気工学研究科, 講師 ; J L.Coulomb グルノーブル理工科高等大学, 電気工学研究科, 教授 ; J C.Sabonnad グルノーブル理工科高等大学, 電気工学研究科, 教授 ; 藤原 耕二 岡山大学, 工学部, 助手 (20190093) ; 高橋 則雄 岡山大学, 工学部, 助教授 (40108121)
• Keywords: 三次元解析法 / 有限要素法 / 辺要素 / 電磁力計算法 / 数値計算法 / 非線形

Research Abstract

新しい辺要素を用いた解析法を開発するとともに、各種電磁力・トルク計算法の精度の検討を行った。また、運動する物体の解析法、並びに新しい非線形解法も開発することができた。
本年度の研究成果を要約すれば、以下のようになる。(1)各種解析方法に対する偏微分方程式の離散化及び解析プログラムの作成A-φ法、T-Ω法、A-φ-Ω法等の解析手法の検討を行い、解析プログラムを作成するとともに、計算時間、精度の比較検討を行った。
(2)辺要素を用いた各種解法(A-φ法,T-Ω法)の検討を行い、辺要素を用いれば節点要素よりも計算時間を短縮できることを示した.
(3)マクスウェルの応力法、改良エネルギー変位法,磁化電流法を用いた電磁力・トルク計算法の精度の検討を行い,いずれの手法も要素数によって精度がかなり影響されることを明らかにした.また,三次元電磁力計算法検証用モでルを作成し,予備実験を行うとともに,測定上の問題点について検討した.
(4)運動する物体の解析法の検討を行い,精度,記憶容量及び計算時間の観点から運動座標系を用いた解析法が静止座標系を用いた解析法よりも優れていることが明らかになった.また,速度項の離散化手法として,風上有限要素法とガラーキン有限要素法の比較を行い,速度に応じて両者を使い分ける必要があることを明らかにした.
(5)ニュートン・ラフソン法に数理計画法を導入することにより,従来法では収束できないために解くことができなかった三次元非線形問題の解析を可能にした.

Research Products

• [Publications] 藤原 耕二 中田 高義: "修正ニュートン・ラフソン法における減速係数決定法の検討" 電気学会静止器・回転機合同研究会資料. SA-92-16RM-92-51 (1992)
• [Publications] 高橋 則雄 中田 高義 藤原 耕二: "Accuracy of Advanced Energy Method for Calculating Electromagnetic Force" Proceedings of the Fiffh Biennial Conference on Electromagnetic Field Computation. (1992)
• [Publications] 藤原 耕二: "3-D Magnetic Field Computation Using Edge Element(Invited)" Proceedings of the 5th IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering. 185-212 (1992)
• [Publications] 藤原 耕二 中田 高義: "Acceleration of Convergence Characteristic of the ICCG Method" IEEE Trans.on Magnetics. 29. (1993)
• [Publications] 中田 高義 高橋 則雄: "Verification of 3-D Sofware for Calculating Electromagnetic Force(Invited)" Proceedings of the International Conference on Electromagnetic Field Problems and Applications. (1992)
• [Publications] 中田 高義 高橋 則雄 藤原 耕二: "A Simple Algorithm for Adaptive Refinement of tetrahedral Meshes Combined with Edge Elements" IEEE Trans.on Magnetics. 29. (1993)
• [Publications] 藤原 耕二 中田 高義: "Method for Determining Relaxation Factor for Modified Newton-Raphson Method" IEEE Trans.Magnetics. 29. (1993)
• [Publications] 中田 高義 高橋 則雄: "有限要素法を用いた非線形最適設計法の応用" 平5電気学会全国大会No.962. 962 (1993)
• [Publications] 中田 高義 高橋 則雄 J.C.Sabonnadiere J.L.Coulomb: "三次元電磁力計算法検証用モデルの解析及び実験" 平5電気学会全国大学. 758 (1993)
• [Publications] 中田 高義 藤原 耕二: "各種三次元特殊要素の優劣比較" 平5電気学会全国大会. 954 (1993)
• [Publications] 中田 高義 高橋 則雄 藤原 耕二: "運動座標系を用いた線形交流場渦電流解析における時間刻み幅の検討" 平5電気学会全国大会. 953 (1993)
• [Publications] 中田 高義 高橋 則雄 J.C.Sabonnadiere J.L.Coulomb: "Analysis of 3-D Static Force Problem" Proceedings of TEAM Workshop on Computation of Applied Electromagnetics in Materials. 73-79 (1993)
• [Publications] J.C.Sabonnadiere J.L.Coulomb: "An Elipsoid Algorithm for the Optimum Design of Magnetic Problems" IEEE Trans.on Magnetics. 28. 1573-1576 (1992)
• [Publications] J.L.Coulomb: "Parallel and VectorialSolving of Finite Element Problems on a Shared-Memory Multiprocessor" IEEE Trans.on Magnetics. 28. 1712-1715 (1992)
• [Publications] J.L.Coulomb: "Nonlinear Optimization Methods Applied to Magnetic Actuators Design" IEEE Trans.on Magnetics. 28. 1581-1584 (1992)
• [Publications] J.L.Coulomb G.Meunier: "A General Purpose Tool for Restoring Inter-Element Continuity" IEEE Trans.on Magnetics. 28. 1728-1731 (1992)