| 研究課題/領域番号 |
15K04754
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
山崎 慎太郎 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70581601)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 構造最適化 / トポロジー最適化 / 車載モーター / トルク出力 / 低消費電力 / 複合最適設計 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，固定子，回転子，コイルや永久磁石の構造形状や配置位置を同時に創成設計するトポロジー最適化法を構築することにより，新しい機能，あるいは高機能を持ち低消費電力で高出力を実現する革新的な車載モーターの構造創成設計を行う事である．平成27年度までの研究においては，回転子の構造設計に着目し，構造材料の電磁気的なB-H非線形性をも考慮した回転子構造のトポロジー最適化法の実現を達成した．平成28年度は，最適設計の対象を回転子構造のみなららず，永久磁石の配置にまで拡大して，更に高性能なモーター設計の実現を目指した．最適化問題の数学的な性質上，設計対象を拡大することにより，最適解探索空間が拡大されるため，本アプローチによってより高性能なモーター設計が可能となることが期待されるが，同時に，解探索空間が拡大されるため，最適解の発見そのものが困難になる．特に，回転子構造をトポロジー最適化により最適化し，一方で永久磁石の配置位置をパラメトリックに最適化する場合，それぞれの設計変数の数学的性質が異なるため，両者を統合して最適化を行うのは困難であった．これに対し，平成28年度は，応答曲面法の考え方を取り入れ，永久磁石の代表的な配置位置を数十セット用意し，それぞれに対する最適な回転子構造をトポロジー最適化により求め，永久磁石の配置位置に対する最適な回転子構造の性能応答を応答曲面により近似し，これにより最適な永久磁石配置と回転子構造を同時に得る，新しいトポロジー最適化法を構築した．本手法はトポロジー最適化の分野では類を見ない画期的な手法であり，これを達成できたのは大きな進歩であると言える．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
「研究実績の概要」でも述べたように，平成28年度には，回転子構造の構造体に対するトポロジー最適化と，永久磁石配置最適化の両者を統合した，統合最適設計法の構築に成功した．これは，トポロジー最適化の新しい学問領域を切り拓く可能性を秘めたものであり，当初の予定よりも大きな成果が得られていると考える．
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度までに得られた成果を基に，「研究実績の概要」で述べた目的を達成するため，最適化法の更なる発展を目指す．最適化法の基本的な部分は平成28年度に構築出来ているので，最適設計の対象をより広範に広げていき，さらに高性能なモーターが設計できるよう，最適化法の充実に取り組む．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の進捗状況を考慮し，該当額を次年度に使用することとした．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
該当額は次年度のソフトウェア保守費に充てる予定である．
|
