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トポロジー最適化を用いた高効率非接触給電の実現

利用拓扑优化实现高效非接触电力传输

基本信息

批准号：
19J20375
负责人：
大友佳嗣
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度は非接触給電における，コイルおよび磁気コア形状の同時最適化に取り組んだ．申請者らは2019年度に，コイル形状を電流ベクトルポテンシャルでトポロジー最適化する手法を開発したが，実機の磁気特性を改善するには不十分であった．そこで，今年度はコイル形状に対してのみパラメータ最適化を適用し，磁気コア形状に対してはトポロジー最適化を適用する，同時最適化法を新たに検討した．コイルのパラメータ最適化により形状表現の自由度は低下したが，ターン数など磁気特性に影響する要因の調整が可能となった．これより，非接触給電の磁気特性が電流ベクトルポテンシャルを用いる方法に比べ，十分に改善されることを確認した．また，コイルターン数の調整が容易になったことで，インダクタンスを目標値に近づけるような形状最適化も実現可能となった．以上の手法については今後，結果をまとめた上で学会発表および論文誌に投稿する予定である．また，本年度は磁気コアの鉄損計算に関する手法も新たに検討した．現在広く用いられているSteinmetzの式における問題点として，非正弦波励磁や直流重畳磁界による鉄損計算に対応していないことが挙げられる．これは，Steinmetzの式が正弦波励磁を前提としていることに起因する．そこで申請者らは，任意の曲面を滑らかに補間可能なカーネル関数法を用いて，鉄損密度実測値に対する応答曲面を構成し，直流重畳磁界を含むインダクタ鉄損を精度良く解析することを実現した．実際，提案法を条件が異なる複数のインダクタに対して適用し，その鉄損解析結果が実測値に良く一致することを確認した．なお，今年度は非正弦波励磁下における鉄損計算を提案法により実現することはできなかったが，磁気コアの鉄損計算に提案法は広く適用可能と考える．

In 2021, the non-contact power supply was optimized simultaneously with the shape of the magnetic field. The applicant has developed an optimization method for improving the magnetic characteristics of the machine in 2019. This year, the shape of the magnetic field is optimized. The degree of freedom of shape expression is low, and the adjustment of the number of factors affecting the magnetic characteristics is possible. The magnetic characteristics of non-contact current supply are confirmed to be much better than those of the current supply method. It is easy to adjust the number of objects, and it is possible to optimize the shape of objects. In the future, the above methods will be used to determine the results of the study. This year's magnetic field loss calculation is related to the new method The problem of non-sine wave excitation and DC magnetic field is solved by calculating the iron loss. Steinmetz's formula is based on sine wave excitation. For example, the applicant may use the method of correlation analysis to determine the thickness of iron loss and the composition of the curved surface, and the method of direct current gravity analysis to determine the thickness of iron loss. In fact, it is confirmed that the proposed law is applicable to multiple devices under different conditions, and the core loss analysis results are consistent with the actual measured values. This year, the proposed method of iron loss calculation under non-sine wave excitation is applicable.

项目成果

期刊论文数量（35）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

応答曲面法を用いたインダクタ鉄損推定に関する基礎検討

响应面法估算电感器铁损的基础研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gong Yunyi;Otomo Yoshitsugu;Igarashi Hajime;大友佳嗣，五十嵐一，上原裕二，寺内直也，佐藤奈津子，松田好文，長野将典
通讯作者：
大友佳嗣，五十嵐一，上原裕二，寺内直也，佐藤奈津子，松田好文，長野将典

2.5-D Multi-Phase Topology Optimization of Permanent Magnet Motor Using Gaussian Basis Function

使用高斯基函数的永磁电机 2.5 维多相拓扑优化

DOI：
10.1109/tmag.2022.3171558
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Transactions on Magnetics
影响因子：
2.1
作者：
Otomo Yoshitsugu;Igarashi Hajime;Sato Tomohiro;Suetsugu Yoshihisa;Fujioka Eiji
通讯作者：
Fujioka Eiji

多目的トポロジー最適化による多様な永久磁石モータ形状の生成

通过多目标拓扑优化生成多种永磁电机形状