有限要素法および境界要素法を用いた電気機器における電磁力解析手法の開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06650338
• 研究種目: 一般研究(C)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 小貫 天 早稲田大学, 理工学部, 教授 (80063428)
• 研究分担者: 若尾 真治 早稲田大学, 理工学部, 助手 (70257210) ; 石山 敦士 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00130865)
• キーワード: 有限要素法 / 境界要素法 / 三次元解析 / リニア誘導モータ / スリット形二次導体 / ラダー形二次導体

研究概要

本研究は、電気機器設計に対する応用を前提とした、三次元電磁界の有力な電磁力解析手法の開発を目的としている。解析手法としては、有限要素法、境界要素法、それに加えて我々が過去10年近くにわたって研究開発してきた有限要素・境界要素併用法を採用し、これらに関する基礎理論の研究と、実機解析への応用を課題としてきた。基礎理論の開発に関しては、従来の有限要素法の欠点であった、求める物理量がメッシュに対して離散的であるという点を克服するために、物理量を求めたい点を含むように適切に仮想領域を設定し、有限要素法により求めた値を境界条件として、境界要素法を適用し、内点計算をしなおすという手法を提案した。この手法の開発により、従来の有限要素法のみの解析とくらべ、電磁力計算を精度良く行う事が可能になった。また、実機解析への応用としては、リニアモータ等を解析対象として選び、リニア誘導モータにおける縁効果改善のための二次導体スリット効果、ならびに、等価エアギャップ減少作用を有するラダースキュー形二次導体に関する研究を行い、数値シミュレーションを用いることで、理想的な二次形状に関する検討を、試作なしにおこなう事が出来た。この他にも、ステッピングモータ、超伝導機器に対する解析を行い、機器の特性改善の指針となる有効な解析結果を得て、各提案手法の妥当性と有効性を確認した。以上、本年度は研究期間を通して予定通り研究を進める事ができた。