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磁性材料最適配置計画法の開発と圧粉磁芯モータの最適形態シミュレーションへの挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 23760252
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関宇都宮大学

研究代表者

岡本 吉史  宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40415112)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード位相最適化 / 進化型アルゴリズム / 並列化 / 有限要素法 / IPM モータ / 圧粉磁芯 / 回転機 / モータ
研究概要

磁性材料の最適配置問題は,大規模な整数変数(設計領域の要素数)で構成されたNP問題となる.そこで,本研究課題では進化型アルゴリズムに基づく磁性材料最適配置計画法を開発した.提案手法では,複数の有限要素メッシュを準備し,最も解像度の粗いメッシュから順に解像度を向上させ,設計領域の縮減を併用することで,最も解像度の高い設計領域を直接取り扱うよりも,高速かつ確実に良好な性能を有する磁気回路の導出を可能とした.本法を二次元IPMモータのフラックスバリアの位相最適化に適用した結果,従来モデルよりも高出力なフラックスバリアが得られた.なお,圧粉磁芯が得意とする三次元磁路設計への拡張が,今後の課題として残された.

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (33件)

  • [雑誌論文] Binary-based Topology Optimization of Magnetic Shielding by a Hybrid Evolutionary Algorithm Combining Genetic Algorithm and Extended Compact Genetic Algorithm2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga, Y. Okamoto, S. Wakao, and S.Sato
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn

      巻: Vol. 49, No.5

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of the Preconditioned MRTR Method with Eisenstat's Technique in Real Symmetric Sparse Matrices2013

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuburaya, Y. Okamoto, K. Fujiwara, and S. Sato
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn

      巻: Vol. 49, No. 5

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Binary-Based Topology Optimization of Magnetostatic Shielding by a Hybrid Evolutionary Algorithm Combining Genetic Algorithm and Extended Compact Genetic Algorithm2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Tominaga
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: Vol. 49, No. 5 号: 5 ページ: 20932096-20932096

    • DOI

      10.1109/tmag.2013.2240282

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of the Preconditioned MRTR Method With Eisenstat’s Technique in Real Symmetric Sparse Matrices2013

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Tsuburaya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: Vol. 49, No. 5 号: 5 ページ: 16411644-16411644

    • DOI

      10.1109/tmag.2013.2240283

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological Design for 3-D Optimization Using the Combination of Multistep Genetic Algorithm with Design Space Reduction and Nonconforming Mesh Connection2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, Y. Tominaga, and S. Sato
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn

      巻: Vol. 48, No. 2 ページ: 515-518

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological Design for 3-D Optimization Using the Combination of Multistep Genetic Algorithm with Design Space Reduction and Nonconforming Mesh Connection2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto, Y.Tominaga, S.Sato
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Magnetics

      巻: Vol.48 No.2 号: 2 ページ: 515-518

    • DOI

      10.1109/tmag.2011.2173305

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遺伝的アルゴリズムの多段階使用と設計空間の縮減を併用した磁気回路の形態最適化手法の提案2011

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史,富永悠介,里周二
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B

      巻: Vol. 131, No.8 ページ: 677-686

    • NAID

      10030524764

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遺伝的アルゴリズムの多段階使用と設計空間の縮減を併用した磁気回路の形態最適化手法の提案2011

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史, 富永悠介, 里周二
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)

      巻: 131 号: 8 ページ: 677-686

    • DOI

      10.1541/ieejpes.131.677

    • NAID

      10030524764

    • ISSN
      0385-4213, 1348-8147
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 材料密度のモデリングにシグモイド関数を適用した逐次線形計画法による磁気シールドの位相最適化2013

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      第3回電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会,ETT-12-70,ETG-12-70
    • 発表場所
      宇都宮大学陽東キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] プレイモデルによるスカラーヒステリシス磁界解析に関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      山下祐貴,岡本吉史,里周二
    • 学会等名
      第3回電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会,ETT-12-72,ETG-12-72
    • 発表場所
      宇都宮大学陽東キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 逐次線形計画法による材料密度ベースの位相最適化手法を用いた磁気回路設計2013

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      平成25年電気学会静止器・回転機合同研究会資料,SA-13-012,RM-13-012
    • 発表場所
      芝浦工業大学豊洲キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Discrete 0/1 Topological Optimization of Magnetic Shielding by Means of Hybrid Evolutionary Algorithm Composed of GA and ECGA2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, Y. Tominaga, S. Wakao and S. Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      Oita, Japan
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Effectiveness of Preconditioned MRTR Method in Solving Linear Equation of Edge-based Finite Element Method2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, T. Tsuburaya, K. Fujiwara, and S. Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      Oita, Japan
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Topological Optimization of Flux Barrier in IPM Motor by Means of Multistep Genetic Algorithm Using PC Cluster2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, Y. Tominaga, S. Wakao, and S. Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      Oita, Japan
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる対称疎行列に対する最小残差に基づく線形解法の有効性の検討2012

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史,圓谷友紀,藤原耕二,里周二
    • 学会等名
      日本機械学会第25回計算力学講演会(CMD2012),OS-7-1-702
    • 発表場所
      甲南大学ポートアイランドキャンパスFIBER
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Topological Optimization of Magnetic Shielding by Means of Multistep Evolutionary Algorithms with Additional Search in Restricted Design Space2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, Y. Tominaga, S. Wakao and S. Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 12th International Workshop on Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism
    • 発表場所
      Ghent, Belgium
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Effectiveness of the Preconditioned MRTR Method Supported by Eisenstat's Technique in Real Symmetric Sparse Matrices2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, T. Tsuburaya, K. Fujiwara, and S. Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Topology Optimization Using Parallel Search Strategy for Magnetic Devices2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nagano, S. Yasukawa, S. Wakao, and Y. Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる線形方程式に対する前処理付きMRTR法の収束特性2012

    • 著者名/発表者名
      圓谷友紀,岡本吉史,藤原耕二,里周二
    • 学会等名
      平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会資料,SA-12-085,RM-12-100
    • 発表場所
      函館市民会館
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 密度法に基づく位相最適化における並列計算を援用した大域的最適解の効率的探索方法の提案2012

    • 著者名/発表者名
      永野拓身,安川昇吾,若尾真治,岡本吉史
    • 学会等名
      平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会資料,SA-12-079,RM-12-094
    • 発表場所
      函館市民会館
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 局所探索を併用した多段式進化型アルゴリズムによる磁気シールドの三次元位相最適化計算2012

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      平成24年電気学会全国大会,703-A2:静止器 磁界解析(II),5-146
    • 発表場所
      広島工業大学
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 辺有限要素法より得られる実対称疎行列に対するEisenstatの方法を導入した前処理付きMRTR法の有効性2012

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史,圓谷友紀,藤原耕二,里周二
    • 学会等名
      平成24年電気学会全国大会,703-A2:静止器 磁界解析(II),5-150
    • 発表場所
      広島工業大学
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 局所探索を併用した並列化多段式進化型アルゴリズムによる磁気シールドの二次元トポロジー最適化計算2012

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      第2回進化計算学会研究会/第8回進化計算フロンティア研究会合同研究会資料集,o3
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる不定な線形方程式に対するCG法とMRTR法の前処理に関する検討2012

    • 著者名/発表者名
      圓谷友紀,岡本吉史,藤原耕二,里周二
    • 学会等名
      第2回電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会,ETT-11-16, ETG-11-16
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 動的突然変異と局所探索を併用した並列化多段式進化型アルゴリズムによる磁気シールドの位相最適化計算2012

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      第2回電気学会東京支部栃木・群馬支所合同研究発表会,ETT-11-37,ETG-11-37
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 並列計算を援用した多段式進化型アルゴリズムによる永久磁石型同期電動機の位相最適化2012

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史,富永悠介,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会資料,SA-12-030,RM-12-030
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 並列計算を援用した多段式進化型アルゴリズムによる永久磁石型同期電動機の位相最適化2012

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史,富永悠介,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会資料
    • 発表場所
      関西大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 局所探索を併用した並列化多段式進化型アルゴリズムによる磁気シールドの二次元トポロジー最適化計算2012

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      第2回進化計算学会研究会/第8回進化計算フロンティア研究会合同研究会資料集
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 局所探索を併用した多段式進化型アルゴリズムによる磁気シールドの三次元位相最適化計算2012

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,若尾真治,里周二
    • 学会等名
      平成24年電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島工業大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal Design Method Based on Magnetic Material Distributions using Multistep Genetic Algorithm with Reduced Design Space2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto, Y. Tominaga, and S. Sato
    • 学会等名
      Proceedings of the 18th Conference on the Computation of Electromagnetic Fields, COMPUMAG 2011
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 多段階遺伝的アルゴリズムによる磁気シールドモデルの形態最適化計算2011

    • 著者名/発表者名
      富永悠介,岡本吉史,里周二
    • 学会等名
      電気学会静止器・回転機合同研究会資料
    • 発表場所
      新潟大学
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Optimal Design Method Based on Magnetic Material Distributions Using Multi Step Genetic Algorithm with Reduced Design Space2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto, Yusuke Tominaga, and Shuji Sato
    • 学会等名
      18th International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 逐次線形計画法による材料密度ベースの位相最適化手法を用いた磁気回路設計

    • 著者名/発表者名
      富永悠介
    • 学会等名
      平成25年電気学会静止器・回転機合同研究会,SA-13-012,RM-13-012
    • 発表場所
      芝浦工業大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Discrete 0/1 Topological Optimization of Magnetic Shielding by Means of Hybrid Evolutionary Algorithm Composed of GA and ECGA

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      大分県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effectiveness of Preconditioned MRTR Method in Solving Linear Equation of Edge-based Finite Element Method

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      大分県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Topological Optimization of Flux Barrier in IPM Motor by Means of Multistep Genetic Algorithm Using PC Cluster

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      大分県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる対称疎行列に対する最小残差に基づく線形解法の有効性の検討

    • 著者名/発表者名
      岡本吉史
    • 学会等名
      日本機械学会第25回計算力学講演会(CMD2012), OS-7-1-702
    • 発表場所
      甲南大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Topological Optimization of Magnetic Shielding by Means of Multistep Evolutionary Algorithms with Additional Search in Restricted Design Space

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 12th International Workshop on Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism, pp. 168-169, OIPE 2012
    • 発表場所
      Ghent, Belgium
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effectiveness of the Preconditioned MRTR Method Supported by Eisenstat’s Technique in Real Symmetric Sparse Matrices

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Okamoto
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering, pp. 113-118, IGTE 2012
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Topology Optimization Using Parallel Search Strategy for Magnetic Devices

    • 著者名/発表者名
      Takumi Nagano
    • 学会等名
      Proceedings of the 15th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering, pp. 288-293, IGTE 2012
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる線形方程式に対する前処理付きMRTR法の収束特性

    • 著者名/発表者名
      圓谷友紀
    • 学会等名
      平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会資料,SA-12-085,RM-12-100, pp. 35-40
    • 発表場所
      函館市民会館
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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