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2023 年度 研究成果報告書

トポロジー最適化による永久磁石モータの新しい3次元構造の創出

研究課題

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研究課題/領域番号 21H01301
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

五十嵐 一  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90212737)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードトポロジー最適化 / 最適設計 / 深層学習 / 電磁界解析 / 永久磁石モータ
研究成果の概要

本研究では永久磁石モータの新しい3次元構造を獲得するために,ガウス基底を用いたトポロジー最適化を行った.このためにモータを回転軸方向に数層に分け,それぞれの層で最適な断面形状を求めるトポロジー最適化を実現した.これにより,高い平均トルクと極めて低いトルクリプルを持つ新しい3次元回転子構造を見出すことができた.また回転軸方向に段スキューを導入した3次元構造の永久磁石モータを対象として,スキュー角度とフラックスバリア構造のパラメータ・トポロジー同時最適化を実現した.この結果,製造誤差に頑健かつトルクリプルの低いモータ構造を得ることができた.また深層学習によるトポロジー最適化の高速化法も開発した.

自由記述の分野

最適設計

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,永久磁石モータの回転子構造の3次元トポロジー最適化を行った.本最適化では,回転子を複数の層に分割し,それぞれの層で独立に永久磁石構造を変化させることで,モータ全体の平均トルクを最大化しつつ,トルクリプルを最小化した.最適化により見出した各層で異なる永久磁石構造を持つモータは,これまで報告がなく,学術的な新規性を有する.また本研究では,スキュー角と回転子の磁気トポロジーを同時に最適化する新しい手法を開発した.これら研究成果は,電気自動車用モータなど高い性能が要求されるモータの開発に有効である.

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公開日: 2025-01-30  

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