2013 Fiscal Year Research-status Report
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25630101
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
五十嵐 一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90212737)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | モデル縮約法 / 有限要素法 / 形状最適化 / 電気機器 |
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| Research Abstract |
インダクタやモータ，MRI装置など電磁機器の限界性能を引き出すためには，電磁界解析に基づく設計最適化が必要である．この最適化結果の信頼性を高めるためには，電磁機器を忠実にモデル化した3次元有限要素解析が必要である．しかしその解析時間は非常に長く，有限要素解析を繰り返し行う最適化計算の実行には通常1週間以上要する．このため3次元モデルに基づく最適化計算を設計業務に利用することは難しかった．本研究では少数の解析結果(電磁界のスナップショット)から直交基底を構成することで，3次元有限要素方程式の未知数を数10万～数100万から数10に削減するモデル縮約法を開発する．これにより3次元有限要素法の計算時間を1/5以下に短縮し，3次元最適化計算の設計業務への実利用を可能とすることを目的とする．
H25年度においては，機器形状最適化のための新しいモデル縮約法を提案し，その有効性について検討した．形状最適化過程においては，電気機器の形状が変化する．このとき変化する機器を含めた解析領域全体の電磁界を基に基底を作成すると，必要な基底数が膨大になってしまう．そこで，本法においては，形状が変化する機器を除いた領域中の電磁界のスナップショットから基底を作成する．機器の形状が変化しても，それ以外の領域の電磁界の変化は少ないと期待されるため，少ないスナップショットから十分有効な基底を構成できる．本法をインダクタ最適化に適用したところ，精度を損なうことなく，計算時間を半分程度に差削減することができた．
また本年度においては，材料の磁気飽和がある場合のモデル縮約法について検討した．この結果，非線形性がある場合には，少ない基底を用いても全体としては精度のよい近似が可能であるが，磁気飽和が特に強い部分では精度の劣化が起きることがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はH25年度に計画していた磁気飽和がある場合のモデル縮約法と，H26年度に計画していた最適化のためのモデル縮約法について研究し，これらについては十分に初期の目的を達成した．これらの研究成果について学術雑誌に論文を発表することができた．しかし，磁気飽和が強い領域の計算精度を改善する方法を見出すことができなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
磁気飽和が強い場合のモデル縮約法の精度を改善するため，検討検討を継続する．また回転機のような運動物体の電磁界解析にモデル縮約法を適用するための研究を開始する．このために，スナップショットの取り方や基底の構成法などについて検討する．さらに，モデル縮約法で得られた解の信頼性を検証するためには，解析結果と実験結果の比較が必要である．このために必要な実験の準備を始める．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
購入した磁気特性解析用電源が予想よりも若干安く購入でき，また旅費についてもできるだけ安い航空券を購入したことで，経費を節約できた．
研究が順調に進行し研究成果がでたため，学会発表回数を初期の予定よりも増やす予定である．この旅費や学会参加費に経費を有効活用する．
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