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高効率モータのための高速電磁界解析手法を応用した形状最適化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24560319
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

渡邊 浩太  室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20322828)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード電磁界数値解析 / 最適化 / 電磁機器 / 形状最適化 / 電磁界解析 / 有限要素解析 / 有限要素法
研究成果の概要

本研究課題は,モータ等の電磁機器の効率を改善することを目的とした形状最適化,およびそれに必要な電磁界数値解析の高速化に関するものである。最適化手法であるON/OFF法は,材料の有無を表すビット情報を格子状に配置して形状を表現する。そのために,表面形状が階段状になってしまう問題点がある。そこで,材料が半分存在する状態を追加し,3値で材料配置を表現する手法を開発した。この方法を永久磁石同期モータの回転子の形状最適化問題に適用し,モータの発揮トルクを最大化する最適化に成功した。
また,電磁界有限要素解析に,連立方程式の求解を高速化するデフレーション法を適用することで,解析の高速化にも成功した。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] A modified immune algorithm with spatial filtering for multiobjective topology optimisation of electromagnetic devices2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sato, Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 雑誌名

      The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering

      巻: 33 号: 3 ページ: 821-833

    • DOI

      10.1108/compel-09-2012-0174

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic topology optimization based on level-set method2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hidaka, Takahiro Sato, Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 雑誌名

      The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering

      巻: 33 号: 6 ページ: 1904-1919

    • DOI

      10.1108/compel-11-2013-0375

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accuracy Evaluation of Three Dimensional FE Analysis Based on Nonconforming Voxel Element2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sato, Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 雑誌名

      The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering

      巻: 33 号: 1/2 ページ: 181-190

    • DOI

      10.1108/compel-10-2012-0232

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 強化学習を取り入れた免疫型アルゴリズムによる電磁機器の形状最適化2014

    • 著者名/発表者名
      渡辺浩太, 五十嵐一
    • 学会等名
      第23回MAGDAコンファレンス in 高松
    • 発表場所
      サンポートホール高松(香川県・高松市)
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Topology Optimization based on Three State ON/OFF method for Electromagnetic Devices2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      The 33rd JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fast Deflated CG Method for Topology Optimization2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Yuki Taiami, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      The 16th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering
    • 発表場所
      Hotel Novapark, Graz, (Austria)
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Topology Optimization Based on Immune Algorithm with Reinforcement Learning2014

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      The Sixteenth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      Conference centre of the Imperial Palace, Annecy, (France)
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Topology Optimization based on ON/OFF method with Surface Smoothing2013

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      International Conference on the Computation of Electromagnetic Fields
    • 発表場所
      Hotel Hilton (Budapest, Hungary)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Deflated Conjugate Gradient Method for Magnetostatic Analysis2013

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      International Conference on Simulation Technology
    • 発表場所
      明治大学 (東京都千代田区)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Accuracy Evaluation of Three Dimensional Finite Element Analysis Based on Nonconforming Voxel Meshes2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sato, Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      The Sixth International Conference on Electromagnetic Field Problems and Applications
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] An Evolutionary Algorithm for Multiobjective Topology Optimization of Electromagnetic Devices2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sato, Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      12th Workshop on Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism
    • 発表場所
      Ghent, Belgium
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Filtering Effect in Topology Optimization of Electromagnetic Devices2012

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      12th Workshop on Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism
    • 発表場所
      Ghent, Belgium
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Three Dimensional Shape Optimization of Electromagnetic Devices Based on Nonconforming Voxel Finite Element Method2012

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, K. Watanabe, H. Igarashi
    • 学会等名
      15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      Oita, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Convergence Property of Deflated Conjugate Gradient Method2012

    • 著者名/発表者名
      Kota Watanabe, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
    • 発表場所
      Oita, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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