磁性材料最適配置計画法の開発と圧粉磁芯モータの最適形態シミュレーションへの挑戦

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23760252
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 岡本 吉史 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40415112)
• キーワード: 位相最適化 / 有限要素法 / 回転機 / 進化型アルゴリズム / 並列化

研究概要

磁性材料の最適配置問題は，大規模な整数変数（設計領域の要素数）で構成されたNP問題となる．そこで，本研究課題では進化型アルゴリズムに基づく磁性材料最適配置計画法を開発した．提案手法では，複数の有限要素メッシュを準備し，最も解像度の粗いメッシュから順に解像度を向上させ，設計領域の縮減を併用することで，最も解像度の高い設計領域を直接取り扱うよりも，高速かつ確実に良好な性能を有する磁気回路の導出を可能とした．本法を二次元IPMモータのフラックスバリアの位相最適化に適用した結果，従来モデルよりも高出力なフラックスバリアが得られた．なお，圧粉磁芯が得意とする三次元磁路設計への拡張が今後の課題として残された．

研究成果

• [雑誌論文] Binary-Based Topology Optimization of Magnetostatic Shielding by a Hybrid Evolutionary Algorithm Combining Genetic Algorithm and Extended Compact Genetic Algorithm (2013)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tominaga
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol. 49, No. 5 ページ: 2093 2096
  • DOI: 10.1109/TMAG.2013.2240282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of the Preconditioned MRTR Method With Eisenstat’s Technique in Real Symmetric Sparse Matrices (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomonori Tsuburaya
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol. 49, No. 5 ページ: 1641 1644
  • DOI: 10.1109/TMAG.2013.2240283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Topological Design for 3-D Optimization Using the Combination of Multistep Genetic Algorithm with Design Space Reduction and Nonconforming Mesh Connection (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Okamoto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol. 48, No. 2 ページ: 515 518
  • DOI: 10.1109/TMAG.2011.2173305
  • 査読あり
• [学会発表] 逐次線形計画法による材料密度ベースの位相最適化手法を用いた磁気回路設計
  • 著者名/発表者名: 富永悠介
  • 学会等名: 平成25年電気学会静止器・回転機合同研究会，SA-13-012，RM-13-012
  • 発表場所: 芝浦工業大学
• [学会発表] Discrete 0/1 Topological Optimization of Magnetic Shielding by Means of Hybrid Evolutionary Algorithm Composed of GA and ECGA
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Okamoto
  • 学会等名: Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
  • 発表場所: 大分県
• [学会発表] Effectiveness of Preconditioned MRTR Method in Solving Linear Equation of Edge-based Finite Element Method
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Okamoto
  • 学会等名: Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
  • 発表場所: 大分県
• [学会発表] Topological Optimization of Flux Barrier in IPM Motor by Means of Multistep Genetic Algorithm Using PC Cluster
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Okamoto
  • 学会等名: Proceedings of the 15th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation
  • 発表場所: 大分県
• [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる対称疎行列に対する最小残差に基づく線形解法の有効性の検討
  • 著者名/発表者名: 岡本吉史
  • 学会等名: 日本機械学会第25回計算力学講演会（CMD2012）, OS-7-1-702
  • 発表場所: 甲南大学
• [学会発表] Topological Optimization of Magnetic Shielding by Means of Multistep Evolutionary Algorithms with Additional Search in Restricted Design Space
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Okamoto
  • 学会等名: Proceedings of the 12th International Workshop on Optimization and Inverse Problems in Electromagnetism, pp. 168-169, OIPE 2012
  • 発表場所: Ghent, Belgium
• [学会発表] Effectiveness of the Preconditioned MRTR Method Supported by Eisenstat’s Technique in Real Symmetric Sparse Matrices
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Okamoto
  • 学会等名: Proceedings of the 15th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering, pp. 113-118, IGTE 2012
  • 発表場所: Graz, Austria
• [学会発表] Topology Optimization Using Parallel Search Strategy for Magnetic Devices
  • 著者名/発表者名: Takumi Nagano
  • 学会等名: Proceedings of the 15th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering, pp. 288-293, IGTE 2012
  • 発表場所: Graz, Austria
• [学会発表] 辺要素有限要素法より得られる線形方程式に対する前処理付きMRTR法の収束特性
  • 著者名/発表者名: 圓谷友紀
  • 学会等名: 平成24年電気学会静止器・回転機合同研究会資料，SA-12-085，RM-12-100, pp. 35-40
  • 発表場所: 函館市民会館