2010 Fiscal Year Annual Research Report
サーフェイスプラズモンを利用した光ナノ構造の構造トポロジー最適化
Project/Area Number |
09F09277
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
西脇 眞二 京都大学, 工学研究科, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CHOI J. 京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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Keywords | トポロジー最適化 / IPMモーター / 相互作用トルク / 反応拡散方程式 / 磁石構造 |
Research Abstract |
サーフェイスプラズモンを対象とした最適化の基礎的研究のため,反応拡散方程式に基づく更新則を利用したトポロジー最適化法を,埋込式磁石同期モータ(IPMモーター)の設計に応用するための研究を行った.反応拡散方程式に基づくトポロジー最適化では,レベルセット関数により物体の境界を表現し,反応拡散方程式と呼ばれる偏微分方程式により,そのレベルセット関数を更新することで最適な構造を得る方法であり,明瞭な境界をもつ最適構造を安定的に求めることができる.モータの効率を向上させるためには,モータの固定子に設置される永久磁石と回転子に設置される永久磁石の相互作用による効率の低減を避ける必要がある.そのような相互作用によるトルクを低減するために,2つの方法でモータ構造の最適化を試行した.1つ目の方法は相互作用トルクそのものを最小化する定式化,2つ目の方法は,磁気エネルギー変動の最小化である.それぞれの目的関数について,感度解析を行い,最適化アルゴリズムの構築を行い,両者の方法を比較した.これらの方法のどちらでも,明瞭な境界を持った最適構造が得られることができた.しかしながら,これらのうち,磁気エネルギー変動を最小化する方法では,磁気エネルギーを減少させたとしても必ずしも相互作用トルクが減少するとは限らないことが判明した.これにより,相互作用トルクを直接最小化する方法の方が,より安定的に相互作用トルクを最小化しやすいことがわかった.
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Research Products
(3 results)