2020 年度研究成果報告書

高性能SRモータのための最適化と高速解析手法の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04076
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21010:電力工学関連
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, 大学院工学研究科, 教授 (20322828)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	位相最適化 / SRモータ
研究成果の概要	本研究は，スイッチトリラクタンス（SR）モータの高性能化を目指した最適化に関する研究である。電気自動車には永久磁石を用いた同期モータがもっぱら用いられているが，永久磁石の価格や資源の局在性が問題視されてきた。それに対してSRモータは永久磁石を用いない利点がある。一方で，トルクが小さく，振動や騒音の問題が指摘されてきた。そこで本研究では，免疫型アルゴリズムをベースとしたトポロジー最適化手法を用いて，SRモータの形状の最適化を行い，トルク性能の向上を実現できた。さらに，有限要素解析の高速化にも取り組み，デフレーション法を導入することで，計算コストを削減することができた。
自由記述の分野	電気工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究はSRモータの欠点である低トルク性能と振動・騒音の改善を目的としたものであり，トポロジー最適化による回転子形状の最適化によってこれらの特性を改善可能であることを示した。現在，普及目覚ましい電気自動車は永久磁石同期モータが用いられているが，SRモータの性能がさらに向上すれば，低価格電気自動車や電動バイクをはじめとして幅広い分野で利用されるようになると期待される。また，開発した最適化手法および解析の高速化手法は他の最適化にも適用可能であり，永久磁石同期モータの高性能化にも応用することが可能である。