Building Innovative Optimal Design System for Electrical Machines Using Combination of Numerical Electromagnetic Field Compuatation with Topology Optimization

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K06240
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Power engineering/Power conversion/Electric machinery
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: OKAMOTO Yoshifumi 法政大学, 理工学部, 教授 (40415112)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若尾 真治 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70257210) ; 圓谷 友紀 福岡大学, 工学部, 助教 (50782330)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 電気機器工学 / 電磁界数値解析 / トポロジー最適化 / 磁気非線形性 / 磁気ヒステリシス / 時間領域随伴変数法 / 大規模高速化

Outline of Final Research Achievements

To apply the topology optimization to the scene for the practical design of electrical machines, the next three topics which are “A: Development of high-speed topology optimization method based on sensitivity analysis”, “B: Development of topology optimization method in time domain electromagnetic field” and “C: Building measurement system for magnetic hysteresis” has been mainly achieved.

Free Research Field

電気機器工学，設計最適化

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低炭素化社会を実現すべく，地球環境に配慮した高効率電気機器の開発が行われている．通常，実設計の前段階で，有限要素法等の電磁界数値解析を用いた電気機器特性の把握が行われており，所望の特性を実現するまでカットアンドトライ工程が実施される．本研究では，工程の自動化と高い自由度で磁気回路を模擬できるトポロジー最適化手法に着眼し，本手法の未到達項目（磁気ヒステリシス・時間領域問題への適用）を解決し，電気機器の性能を限界まで高められる革新的最適設計システムの構築を目的とする．結果，短時間で高効率な電気機器を開発することが可能となり，低炭素化社会の実現と国内の電気機器技術開発力に寄与することが予見される．