JPH1153422A - Device and method for supporting optimum design and electromagnetic measuring instrument - Google Patents

Device and method for supporting optimum design and electromagnetic measuring instrument

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JPH1153422A
JPH1153422A JP9214762A JP21476297A JPH1153422A JP H1153422 A JPH1153422 A JP H1153422A JP 9214762 A JP9214762 A JP 9214762A JP 21476297 A JP21476297 A JP 21476297A JP H1153422 A JPH1153422 A JP H1153422A
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JP
Japan
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distribution
parameter
electromagnetic field
decision
sensitivity
Prior art date
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Application number
JP9214762A
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Japanese (ja)
Inventor
Motomi Odamura
元視 織田村
Yoshiaki Usami
芳明 宇佐美
Shiro Nonaka
士郎 野中
Yasuo Morooka
泰男 諸岡
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1153422A publication Critical patent/JPH1153422A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To support the optimization of a distribution of property values of components of electric equipment. SOLUTION: A target electromagnetic field distribution and a design evaluation function are received by an input/output process part 520 and an electromagnetic field distribution calculation part 540 finds an electromagnetic field distribution of a parameter distribution including at least one kind of decision parameter distribution. A parameter distribution optimization part 560 improves the decision parameter distribution so that the difference distribution between the found electromagnetic field distribution and target electromagnetic field distribution becomes minimum and when the value of the design evaluation function meets convergence conditions, the decision parameter distribution is displayed by the input/output part 520, but when not, the improved decision parameter is sent to the electromagnetic field distribution calculation part 540 to repeat the process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、部品の物性値を含
む決定パラメータを最適化することができる最適設計支
援装置および方法、ならびに、被測定体の物性値を測定
するための電磁測定装置に係り、特に、電気機器を構成
する部品の最適設計に際し、設計評価関数の値が最小と
なるように、磁気抵抗率、導電率、印加電流密度などの
分布値を決定することに好適な設計支援装置および方
法、ならびに、被測定体における磁気抵抗率、導電率、
印加電流密度などの分布値を測定することができる電磁
測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optimum design support apparatus and method capable of optimizing a determination parameter including physical property values of a part, and an electromagnetic measuring apparatus for measuring physical property values of an object to be measured. In particular, in the optimal design of parts constituting an electric device, design support suitable for determining distribution values such as magnetoresistance, conductivity, and applied current density so that the value of the design evaluation function is minimized. Apparatus and method, and magnetoresistivity, conductivity in the measured object,
The present invention relates to an electromagnetic measurement device capable of measuring a distribution value such as an applied current density.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電磁場解析装置は、有限要素法や
境界要素法などの数値解析法に基づく電磁場解析プログ
ラムに従って、電磁場解析を実行し、入力される設計パ
ラメータに基づいて、電磁場分布や損失などを求める解
析を行っている。このような電磁場解析装置を用いた設
計では、解析結果の評価や、評価に基づく設計パラメー
タの改善は、設計者に委ねられている。
2. Description of the Related Art A conventional electromagnetic field analysis apparatus executes an electromagnetic field analysis in accordance with an electromagnetic field analysis program based on a numerical analysis method such as a finite element method or a boundary element method, and based on input design parameters, an electromagnetic field distribution and a loss. We are doing analysis to find such. In the design using such an electromagnetic field analysis device, the evaluation of the analysis result and the improvement of the design parameters based on the evaluation are left to the designer.

【0003】近年、一部の電磁場解析装置において、指
定された部位における、電磁場分布の平坦度、指定され
た電磁場分布との一致度などを設計評価関数として、磁
性体やコイルなどの部品の局所的な形状や寸法を、設計
評価関数が最小となるように決定するような機能が付加
されている。
In recent years, in some electromagnetic field analyzers, the flatness of an electromagnetic field distribution and the degree of coincidence with a specified electromagnetic field distribution at a specified site are used as a design evaluation function, and the localization of a component such as a magnetic material or a coil is performed. A function is added to determine the basic shape and dimensions so that the design evaluation function is minimized.

【0004】このような設計パラメータの最適化機能を
有する電磁場解析技術の現状については、電気学会技術
報告第611号「電磁場解析とその逆・最適化問題への
応用」(平成8年10月)に、電磁場の最適化問題に関
する最近の動向が総合的に報告されている。
[0004] Regarding the current state of electromagnetic field analysis technology having such a design parameter optimization function, see IEEJ Technical Report No. 611, "Electromagnetic field analysis and its application to inverse and optimization problems" (October 1996). A comprehensive report on recent trends in the problem of optimization of electromagnetic fields has been reported.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、部品を
小型・軽量化することを考慮した最適設計を行い、電気
機器の小型・軽量化を進めることを検討している。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors are studying to make an optimal design in consideration of miniaturization and weight reduction of components and to promote miniaturization and weight reduction of electric equipment.

【0006】一方、近年における材料開発の進歩を適用
すれば、部品を構成する材料における物性値の分布や、
部品の形状のトポロジー(位相)を設計対象とすること
が可能となることが予想される。例えば、複合材料の構
成比を偏在させることにより、磁気抵抗率の分布を操作
することが考えられる。発明者らは、このような物性値
の分布、トポロジーを最適化することにより、実現され
る電磁場分布をより目標に近づけること、さらには、電
磁場分布以外の量、例えば、部品の重量をも考慮した最
適設計を行うことを検討している。
On the other hand, if recent advances in material development are applied, the distribution of physical properties in the materials constituting parts,
It is expected that the topology (phase) of the shape of the part can be used as a design target. For example, it is conceivable to control the distribution of the magnetic resistivity by unevenly distributing the composition ratio of the composite material. By optimizing the distribution of such physical property values and the topology, the inventors can make the realized electromagnetic field distribution closer to the target, and further consider the amount other than the electromagnetic field distribution, for example, the weight of parts. We are considering making an optimal design.

【0007】しかし、従来の電磁場解析装置では、決定
パラメータの最適化機能を具備していないか、仮に具備
している場合であっても、設計評価関数は、電磁場分布
の平坦度や一致度などに限定されている。また、決定対
象とすることができる決定パラメータは、部品の局所的
形状や寸法に限られており、部品の形状のトポロジー、
部品を構成する材料の物性値などを決定対象とすること
は考慮されていない。
However, the conventional electromagnetic field analyzer does not have the function of optimizing the determined parameters, or even if it does, the design evaluation function determines the flatness and the degree of coincidence of the electromagnetic field distribution. Is limited to In addition, the determination parameters that can be determined are limited to the local shape and dimensions of the part, and the topology of the part shape,
It is not considered that the property values of the materials constituting the parts are to be determined.

【0008】一方、物理計測を行う場合、計測可能な量
は、場の強さ、例えば、電磁計測における電場、磁場な
どに限定される。このため、測定対象の内部における電
流密度分布を計測すること、および、被測定体を破壊す
ることなく、その物性値、例えば、磁気抵抗率、誘電率
を測定することは困難である。
On the other hand, when performing physical measurement, the measurable amount is limited to the strength of a field, for example, an electric field or a magnetic field in electromagnetic measurement. For this reason, it is difficult to measure the current density distribution inside the object to be measured and to measure the physical properties, for example, the magnetic resistivity and the dielectric constant, without destroying the measured object.

【0009】本発明は、材料の物性値を決定パラメータ
として、任意の変数を含む設計評価関数を設定し、その
設計評価関数を最小となるように、決定パラメータを最
適化することができる最適設計支援装置を提供すること
を第1の目的とする。
According to the present invention, a design evaluation function including an arbitrary variable is set using physical property values of a material as a determination parameter, and an optimal design that can optimize the determination parameter so as to minimize the design evaluation function. A first object is to provide a support device.

【0010】また、材料の物性値を測定することができ
る電磁測定装置を提供することを第2の目的とする。
It is a second object of the present invention to provide an electromagnetic measuring device capable of measuring the physical properties of a material.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1の態様によれば、電磁場に関する最適
設計を支援するための最適設計支援装置において、電磁
場における現象を表す支配方程式、最適設計の目標を表
す設計評価関数、および、決定すべき決定パラメータ分
布の初期設定値を受け付け、かつ、最適化した決定パラ
メータ分布を出力するための入出力処理手段と、決定パ
ラメータ分布を含むパラメータ分布における電磁場分布
を上記支配方程式に基づいて求めるための電磁場分布計
算手段と、上記設計評価関数が最小となるように、最適
化されたパラメータ分布を求めるためのパラメータ分布
最適化手段とを備え、上記パラメータ分布最適化手段
は、上記決定パラメータ分布の変化に伴って上記設計評
価関数が変動する感度の分布を示す決定パラメータ感度
分布を求めるためのパラメータ感度分布計算手段と、上
記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関数
が小さくなるように改善された決定パラメータ分布を求
めるためのパラメータ分布計算手段とを有して構成され
ることを特徴とする最適設計支援装置が提供される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optimum design support apparatus for supporting an optimum design relating to an electromagnetic field, wherein a governing equation representing a phenomenon in the electromagnetic field is provided. An input / output processing means for receiving a design evaluation function representing an objective of optimal design, an initial set value of a decision parameter distribution to be determined, and outputting an optimized decision parameter distribution, and a decision parameter distribution Electromagnetic field distribution calculating means for obtaining the electromagnetic field distribution in the parameter distribution based on the governing equation, and parameter distribution optimizing means for obtaining an optimized parameter distribution so that the design evaluation function is minimized. The parameter distribution optimizing means detects that the design evaluation function fluctuates in accordance with a change in the determined parameter distribution. Parameter sensitivity distribution calculation means for obtaining a determined parameter sensitivity distribution indicating the distribution of the parameter distribution, and parameter distribution calculation for obtaining a determined parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced using the determined parameter sensitivity distribution And an optimal design support apparatus characterized by comprising:

【0012】本発明の第2の態様によれば、温度場に関
する最適設計を支援するための最適設計支援装置におい
て、温度場における熱伝導を表す支配方程式、最適設計
の目標を表す設計評価関数、および、決定すべき決定パ
ラメータ分布の初期設定値を受け付け、かつ、最適化し
た決定パラメータ分布を出力するための入出力処理手段
と、決定パラメータ分布を含むパラメータ分布における
温度場分布を上記支配方程式に基づいて求めるための温
度場分布計算手段と、上記設計評価関数が最小となるよ
うに、最適化されたパラメータ分布を求めるためのパラ
メータ分布最適化手段とを備え、上記パラメータ分布最
適化手段は、上記決定パラメータ分布の変化に伴って上
記設計評価関数が変動する感度の分布を示す決定パラメ
ータ感度分布を求めるためのパラメータ感度分布計算手
段と、上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計
評価関数が小さくなるように改善された決定パラメータ
分布を求めるためのパラメータ分布計算手段とを有して
構成されることを特徴とする最適設計支援装置が提供さ
れる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optimal design support apparatus for supporting an optimal design relating to a temperature field, wherein a governing equation representing heat conduction in the temperature field, a design evaluation function representing a target of the optimal design, And an input / output processing means for receiving an initial set value of the determined parameter distribution to be determined, and outputting an optimized determined parameter distribution, and a temperature field distribution in the parameter distribution including the determined parameter distribution as the governing equation. Temperature field distribution calculation means for obtaining a parameter distribution optimization means for obtaining an optimized parameter distribution such that the design evaluation function is minimized, wherein the parameter distribution optimization means comprises: A decision parameter sensitivity distribution indicating a sensitivity distribution in which the design evaluation function fluctuates with a change in the decision parameter distribution is calculated. And a parameter distribution calculating means for obtaining a decision parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced using the determined parameter sensitivity distribution. An optimal design support device is provided.

【0013】本発明の第3の態様によれば、電磁場およ
び温度場に関する最適設計を支援するための最適設計支
援装置において、電磁場および温度場に関する現象を表
す支配方程式、最適設計の目標を表す設計評価関数、お
よび、決定すべき決定パラメータ分布の初期設定値を受
け付け、かつ、最適化した決定パラメータ分布を出力す
るための入出力処理手段と、決定パラメータ分布を含む
パラメータ分布における電磁場分布および温度場分布を
上記支配方程式に基づいて求める数値解析を行うための
数値解析手段と、上記設計評価関数が最小となるよう
に、最適化されたパラメータ分布を求めるためのパラメ
ータ分布最適化手段とを備え、上記パラメータ分布最適
化手段は、上記決定パラメータ分布の変化に伴って上記
設計評価関数が変動する感度の分布を示す決定パラメー
タ感度分布を求めるためのパラメータ感度分布計算手段
と、上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評
価関数が小さくなるように改善された決定パラメータ分
布を求めるためのパラメータ分布計算手段とを有して構
成されることを特徴とする最適設計支援装置が提供され
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optimal design support apparatus for supporting an optimal design relating to an electromagnetic field and a temperature field, wherein a governing equation representing a phenomenon relating to the electromagnetic field and the temperature field, and a design representing a target of the optimal design. An evaluation function, input / output processing means for receiving an initial set value of a determined parameter distribution to be determined, and outputting an optimized determined parameter distribution; and an electromagnetic field distribution and a temperature field in the parameter distribution including the determined parameter distribution. Numerical analysis means for performing a numerical analysis for obtaining a distribution based on the governing equation, and a parameter distribution optimizing means for obtaining an optimized parameter distribution so that the design evaluation function is minimized, The parameter distribution optimizing means changes the design evaluation function with a change in the determined parameter distribution. Parameter sensitivity distribution calculating means for determining a determined parameter sensitivity distribution indicating a distribution of sensitivity, and a parameter for obtaining a determined parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced using the determined parameter sensitivity distribution. An optimal design support device characterized by comprising distribution calculation means is provided.

【0014】本発明の第4の態様によれば、有限要素解
析を行う解析装置を用いた最適設計を支援するための最
適設計支援装置において、解析装置が解析すべき支配方
程式、最適設計の目標を表す設計評価関数、および、決
定すべき決定パラメータ分布の初期設定値を受け付け、
最適化した決定パラメータ分布を出力するための入出力
処理手段と、上記受け付けた支配方程式、および、上記
決定パラメータ分布を含むパラメータ分布を上記解析装
置に与え、かつ、解析された場の量を受け付けるための
インタフェース手段と、上記インタフェース手段により
受け付けられた場の量に基づいて、上記設計評価関数が
最小となるように最適化されたパラメータ分布を求める
ためのパラメータ分布最適化手段とを備え、上記パラメ
ータ分布最適化手段は、上記決定パラメータ分布の変化
に伴って上記設計評価関数が変動する感度の分布を示す
決定パラメータ感度分布を求めるためのパラメータ感度
分布計算手段と、上記決定パラメータ感度分布を用い
て、上記設計評価関数が小さくなるように改善された決
定パラメータ分布を求めるためのパラメータ分布計算手
段とを有して構成されることを特徴とする最適設計支援
装置が提供される。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optimal design support apparatus for supporting an optimal design using an analysis apparatus for performing a finite element analysis, wherein a governing equation to be analyzed by the analysis apparatus, an optimal design target Accepts a design evaluation function that represents and an initial set value of a decision parameter distribution to be determined,
Input / output processing means for outputting an optimized decision parameter distribution, the accepted governing equation, and a parameter distribution including the decision parameter distribution to the analyzer, and accepting the analyzed field quantity Interface means for obtaining, based on the amount of the field received by the interface means, a parameter distribution optimization means for obtaining a parameter distribution optimized so that the design evaluation function is minimized, The parameter distribution optimizing means uses a parameter sensitivity distribution calculating means for obtaining a determined parameter sensitivity distribution indicating a sensitivity distribution in which the design evaluation function varies with a change in the determined parameter distribution, and the determined parameter sensitivity distribution. The decision parameter distribution improved so that the above-mentioned design evaluation function becomes small Optimal design support apparatus characterized in that it is configured with a parameter distribution calculating means for Mel is provided.

【0015】本発明の第5の態様によれば、複数の有限
要素に分割された解析対象空間における電磁場に関する
最適設計を支援するための最適設計支援装置において、
予め入力された、上記設計対象空間の各有限要素におけ
る、磁気抵抗率、印加電流密度、電荷密度および誘電率
というパラメータの分布値であるパラメータ分布を格納
するためのパラメータ分布メモリと、上記解析対象空間
の各有限要素における電磁場の値である電磁場分布を格
納するための電磁場分布メモリと、上記パラメータのう
ちの少なくとも1種の決定パラメータと、上記複数の有
限要素の少なくとも1部からなる決定パラメータ分布域
とを入力するための入力手段と、上記パラメータ分布メ
モリに格納されているパラメータ分布を読み込んで、電
磁場を定めるポテンシャル方程式を解くことにより上記
解析対象空間の電磁場分布を計算し、当該計算した電磁
場分布を上記電磁場分布メモリに格納するための電磁場
分布計算手段と、上記電磁場分布メモリに格納されてい
る電磁場分布と上記目標電磁場分布との、上記目標電磁
場分布域における差分布から、上記決定パラメータ分布
域における上記決定パラメータのパラメータ分布の変動
が前記差分布の変動に及ぼす感度分布を表すパラメータ
感度分布を計算するためのパラメータ感度分布計算手段
と、上記パラメータ感度分布計算手段により計算された
感度分布を用いて、上記差分布を最小化するように上記
決定パラメータ分布域における決定パラメータのパラメ
ータ分布を計算し、上記パラメータ分布メモリの対応部
に格納するためのパラメータ分布計算手段と、上記パラ
メータ分布メモリに格納されている決定パラメータの分
布を表示するための表示手段とを有することを特徴とす
る最適設計支援装置が提供される。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optimal design support apparatus for supporting an optimal design relating to an electromagnetic field in an analysis target space divided into a plurality of finite elements,
A parameter distribution memory for storing, in advance, a parameter distribution which is a distribution value of parameters of a magnetoresistance, an applied current density, a charge density, and a dielectric constant in each finite element of the design target space; An electromagnetic field distribution memory for storing an electromagnetic field distribution which is a value of an electromagnetic field in each finite element in space; a decision parameter of at least one of the above parameters; and a decision parameter distribution comprising at least a part of the plurality of finite elements Input means for inputting an area and a parameter distribution stored in the parameter distribution memory, and calculating an electromagnetic field distribution in the analysis target space by solving a potential equation that determines an electromagnetic field; Electromagnetic field distribution calculation means for storing the distribution in the electromagnetic field distribution memory, From the difference distribution in the target electromagnetic field distribution area between the electromagnetic field distribution stored in the electromagnetic field distribution memory and the target electromagnetic field distribution, the variation of the parameter distribution of the decision parameter in the decision parameter distribution area becomes the variation of the difference distribution. Parameter sensitivity distribution calculating means for calculating a parameter sensitivity distribution representing the effected sensitivity distribution, and using the sensitivity distribution calculated by the parameter sensitivity distribution calculating means, the determined parameter distribution area so as to minimize the difference distribution. A parameter distribution calculating means for calculating the parameter distribution of the determined parameter in the parameter distribution memory and storing the parameter distribution in a corresponding part of the parameter distribution memory; and a display means for displaying the distribution of the determined parameter stored in the parameter distribution memory. An optimal design support apparatus characterized by having the above is provided.

【0016】本発明の第6の態様によれば、コンピュー
タを用いて最適設計を支援するための最適設計支援プロ
グラムを記録した記録媒体であって、上記最適設計支援
プログラムは、電磁場に関する最適設計を支援するため
の最適設計支援装置において、電磁場における現象を表
す支配方程式、最適設計の目標を表す設計評価関数、お
よび、決定すべき決定パラメータ分布の初期設定値を受
け付け、最適化した決定パラメータ分布を出力するため
の入出力処理手順と、決定パラメータ分布を含むパラメ
ータ分布における電磁場分布を上記支配方程式に基づい
て求めるための電磁場分布計算手順と、上記設計評価関
数が最小となるように、最適化されたパラメータ分布を
求めるためのパラメータ分布最適化手順とを含み、上記
パラメータ分布最適化手順は、上記決定パラメータ分布
の変化に伴って上記設計評価関数が変動する感度の分布
を示す決定パラメータ感度分布を求めるためのパラメー
タ感度分布計算手順と、上記決定パラメータ感度分布を
用いて、上記設計評価関数が小さくなるように改善され
た決定パラメータ分布を求めるためのパラメータ分布計
算手順とを含むことを特徴とする最適設計支援プログラ
ムを記録した記録媒体が提供される。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a recording medium storing an optimum design support program for supporting an optimum design using a computer, wherein the optimum design support program executes an optimum design for an electromagnetic field. In an optimal design support device for supporting, a governing equation representing a phenomenon in an electromagnetic field, a design evaluation function representing a goal of optimal design, and an initial set value of a decision parameter distribution to be determined are received, and the optimized decision parameter distribution is determined. An input / output processing procedure for outputting, an electromagnetic field distribution calculation procedure for obtaining an electromagnetic field distribution in a parameter distribution including a determined parameter distribution based on the governing equation, and the design evaluation function are optimized so as to be minimized. And a parameter distribution optimization procedure for obtaining the parameter distribution. The parameterization procedure is a parameter sensitivity distribution calculation procedure for obtaining a decision parameter sensitivity distribution indicating a sensitivity distribution in which the design evaluation function fluctuates with a change in the decision parameter distribution, and using the decision parameter sensitivity distribution, And a parameter distribution calculation procedure for obtaining a decision parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced.

【0017】本発明の第7の態様によれば、電磁場の分
布の関数である設計評価関数を最小とするように、上記
電磁場のパラメータ分布を最適設計するための最適設計
方法において、(1)上記解析対象空間において成立す
る電磁場方程式、最適設計すべき決定パラメータ分布の
初期設定値、および、最適設計の目標を表す設計評価関
数を受け付け、(2)上記電磁場方程式および設計評価
関数から、上記設計評価関数の上記決定パラメータ分布
に関する勾配である決定パラメータ感度分布を求め、
(3)上記決定パラメータを含むパラメータ分布におけ
る電磁場の分布を求め、(4)上記求めた電磁場の分布
における、決定パラメータの暫定増分を定め、(5)上
記上記決定パラメータ分布の変化に伴うベクトルポテン
シャルの変化を示す感度ベクトルポテンシャルを、上記
求めた暫定増分を用いて上記電磁場方程式より求め、
(6)上記設計目標関数を最小とするように、上記決定
パラメータ分布を改善し、(7)上記決定パラメータ分
布が改善される改善量が予め定められた閾値より小さけ
れば、上記改善した決定パラメータを最適設計値とし、
そうでなければ、上記改善した決定パラメータを含むパ
ラメータ分布について、上記(3)以降の手順を反復す
ることを特徴とする最適設計方法が提供される。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optimal design method for optimally designing a parameter distribution of an electromagnetic field so as to minimize a design evaluation function which is a function of the distribution of the electromagnetic field. An electromagnetic field equation established in the analysis target space, an initial set value of a decision parameter distribution to be optimally designed, and a design evaluation function representing a target of the optimal design are received. (2) From the electromagnetic field equation and the design evaluation function, the design Determine a decision parameter sensitivity distribution which is a gradient with respect to the decision parameter distribution of the evaluation function,
(3) determining the distribution of the electromagnetic field in the parameter distribution including the determined parameter; (4) determining the provisional increment of the determined parameter in the obtained distribution of the electromagnetic field; (5) vector potential accompanying the change in the determined parameter distribution The sensitivity vector potential indicating the change of is obtained from the electromagnetic field equation using the obtained provisional increment,
(6) The decision parameter distribution is improved so as to minimize the design objective function. (7) If the amount of improvement in which the decision parameter distribution is improved is smaller than a predetermined threshold, the improved decision parameter is improved. Is the optimal design value,
Otherwise, there is provided an optimal design method characterized by repeating the above steps (3) and after for the parameter distribution including the improved decision parameter.

【0018】上記第2の目的を達成するために、本発明
の第8の態様によれば、被測定体における物性値の分布
を測定するための電磁測定装置において、被測定体を含
む対象空間における電磁場分布を計測するための電磁場
計測手段と、電磁場方程式、計測状態を表す計測評価関
数、および、測定すべき物性値の初期設定値を受け付
け、かつ測定した物性値の分布を出力するための入出力
処理手段と、測定すべき物性値の分布を含むパラメータ
分布における電磁場分布を上記電磁場方程式に基づいて
計算するための電磁場分布計算手段と、上記電磁場計測
手段によって計測された電磁場分布と、上記電磁場分布
計算手段によって計算された電磁場分布との差分布が最
小となる、物性値の分布を求めるための物性値演算手段
とを備え、上記物性値演算手段は、上記物性値の分布の
変化に伴って上記差分布が変動する感度の分布を示す物
性値感度分布を求めるための物性値感度分布計算手段
と、上記物性値感度分布を用いて、上記差分布が小さく
なるように改善された物性値の分布を求めるための物性
値分布計算手段とを有して構成されることを特徴とする
電磁測定装置が提供される。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an electromagnetic measurement apparatus for measuring a distribution of physical property values on an object to be measured, the object space including the object to be measured. Electromagnetic field measurement means for measuring the electromagnetic field distribution in, the electromagnetic field equation, measurement evaluation function representing the measurement state, and accepts the initial set value of the physical property value to be measured, and outputs the distribution of the measured physical property value Input / output processing means, an electromagnetic field distribution calculating means for calculating an electromagnetic field distribution in a parameter distribution including a distribution of physical property values to be measured based on the electromagnetic field equation, and an electromagnetic field distribution measured by the electromagnetic field measuring means, Physical property value calculating means for obtaining a physical property value distribution in which the difference distribution from the electromagnetic field distribution calculated by the electromagnetic field distribution calculating means is minimized, The calculating means is a property value sensitivity distribution calculating means for obtaining a property value sensitivity distribution indicating a sensitivity distribution in which the difference distribution fluctuates with the change in the property value distribution, and using the property value sensitivity distribution, There is provided an electromagnetic measurement device characterized by comprising physical property value calculation means for obtaining a physical property value distribution improved so as to reduce the difference distribution.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】以下の説明において、jは、虚数単位(√
(−1))である。また、∇は、微分作用素であり、記
号「・」は、ベクトルの内積を表し、記号「×」は、ベ
クトルの外積を表す。また、記号上部に付されたドット
「・」は、当該記号が表す量の、時間に関する微分を表
す。
In the following description, j is an imaginary unit (√
(-1)). ∇ is a differential operator, the symbol “•” represents an inner product of vectors, and the symbol “x” represents an outer product of vectors. The dot “•” attached to the upper part of the symbol represents the derivative of the amount represented by the symbol with respect to time.

【0021】まず、図1を参照して、本発明の第1の実
施の形態について説明する。本実施の形態における最適
設計支援装置は、電磁場に関する最適設計を支援するた
めのものである。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optimal design support device according to the present embodiment is for supporting optimal design for an electromagnetic field.

【0022】本実施の形態の最適設計支援装置における
基本的な処理手順は、(a)決定パラメータの初期設定
値を入力として、ベクトルポテンシャルを電磁場の支配
方程式に従って求め、(b)これを設計評価関数で評価
して、決定パラメータの改善を行う。そして、(c)改
善された決定パラメータを、上記ベクトルポテンシャル
を求める入力に代入して、(a)〜(b)の手順を繰り
返すという反復法である。ここで、上記決定パラメータ
の改善に際し、設計評価関数の決定パラメータに関する
勾配(gradient)を用いる。これにより、反復収束の高
速性と確実性とを高めることを可能としている。
The basic processing procedure in the optimal design support apparatus according to the present embodiment is as follows: (a) With the initial set values of the decision parameters as inputs, the vector potential is determined according to the governing equation of the electromagnetic field. Evaluate with a function to improve the decision parameters. Then, (c) an improved decision parameter is substituted into the input for obtaining the vector potential, and the procedure of (a) to (b) is repeated. Here, in improving the above-mentioned decision parameter, a gradient regarding the decision parameter of the design evaluation function is used. This makes it possible to increase the speed and certainty of iterative convergence.

【0023】図1において、本実施の形態の最適設計支
援装置500は、支配方程式および設計評価関数、なら
びに、決定パラメータ分布の初期設定値を受け付け、最
適化した決定パラメータ分布を出力するための入出力処
理部520と、上記決定パラメータ分布の初期設定値に
おける電磁場分布を上記支配方程式に基づいて求めるた
めの電磁場分布計算部540と、上記設計評価関数が最
小となるように、最適化されたパラメータ分布を求める
ためのパラメータ分布最適化部560とを有して構成さ
れる。
In FIG. 1, an optimal design support apparatus 500 according to the present embodiment accepts a governing equation, a design evaluation function, and an initial set value of a decision parameter distribution, and outputs an optimized decision parameter distribution. An output processing unit 520, an electromagnetic field distribution calculation unit 540 for obtaining an electromagnetic field distribution at an initial set value of the determined parameter distribution based on the governing equation, and a parameter optimized so that the design evaluation function is minimized. A parameter distribution optimizing unit 560 for obtaining a distribution.

【0024】上記パラメータ分布最適化部560は、上
記決定パラメータ分布の変化に伴って上記設計評価関数
が変動する感度の分布を示す決定パラメータ感度分布を
求めるためのパラメータ感度分布計算部570と、上記
決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関数が
小さくなるように改善された決定パラメータ分布を求め
るためのパラメータ分布計算部580とを有して構成さ
れる。
The parameter distribution optimizing section 560 includes a parameter sensitivity distribution calculating section 570 for obtaining a determined parameter sensitivity distribution indicating a sensitivity distribution in which the design evaluation function varies with a change in the determined parameter distribution. And a parameter distribution calculation unit 580 for obtaining a decision parameter distribution improved so as to reduce the design evaluation function using the decision parameter sensitivity distribution.

【0025】次に、同じく図1を参照して、本実施の形
態における最適設計支援装置の動作の概略について説明
する。
Next, referring to FIG. 1, an outline of the operation of the optimal design support apparatus according to the present embodiment will be described.

【0026】まず、上記入出力処理部520において、
解析対象とする自然現象を記述する支配方程式と、最適
設計すべき決定パラメータの種類およびその初期設定値
と、設計目標とする状態との差を評価するための設計評
価関数とが受け付けられる。
First, in the input / output processing unit 520,
A governing equation describing a natural phenomenon to be analyzed, a type of a decision parameter to be optimally designed and its initial set value, and a design evaluation function for evaluating a difference between a state to be a design target and a design evaluation function are accepted.

【0027】次に、上記電磁場分布計算部540におい
て、上記決定パラメータの分布の初期設定値を入力とし
て、電磁場の分布を上記支配方程式に基づいて演算す
る。
Next, in the electromagnetic field distribution calculation section 540, the distribution of the electromagnetic field is calculated based on the governing equation, with the initial setting value of the distribution of the decision parameter as an input.

【0028】そして、上記パラメータ分布最適化部56
0において、上記設計評価関数が小さくなるように、上
記決定パラメータの分布の改善を行う。
The parameter distribution optimizing unit 56
At 0, the distribution of the decision parameters is improved so that the design evaluation function becomes smaller.

【0029】決定パラメータの分布の改善に際し、ま
ず、パラメータ感度分布計算部570において、上記支
配方程式および設計評価関数から定まる電磁場方程式の
解関数を用いて、決定パラメータ感度の分布を求める。
次に、決定パラメータの変化に対する設計評価関数の変
動式を、上記決定パラメータ感度の分布に基づいて求め
る。
In improving the distribution of the decision parameters, first, the parameter sensitivity distribution calculation unit 570 obtains the distribution of the decision parameter sensitivity using the solution function of the electromagnetic field equation determined from the governing equation and the design evaluation function.
Next, a variation equation of the design evaluation function with respect to the change of the decision parameter is obtained based on the distribution of the decision parameter sensitivity.

【0030】そして、パラメータ分布計算部580にお
いて、上記設計評価関数の変動式を最小とするように改
善された決定パラメータの分布を求める。
Then, the parameter distribution calculation unit 580 obtains a distribution of the determined parameters improved so as to minimize the variation equation of the design evaluation function.

【0031】次に、予め定められた収束判定条件が満た
されるか否かを判定し、収束判定条件が満たされると
き、上記求めた決定パラメータの分布を上記入出力処理
部520に送る。また、収束判定条件が満たされないと
きは、上記求めた決定パラメータの分布を上記電磁場分
布計算部540に与え、上述の処理を反復する。
Next, it is determined whether or not a predetermined convergence determination condition is satisfied, and when the convergence determination condition is satisfied, the obtained distribution of the determined parameters is sent to the input / output processing unit 520. When the convergence determination condition is not satisfied, the distribution of the determined decision parameter is provided to the electromagnetic field distribution calculation unit 540, and the above-described processing is repeated.

【0032】次に、本発明における決定パラメータの改
善を行う作用について、交流磁場を対象とする場合を例
にとって説明する。
Next, the operation of the present invention for improving the determination parameter will be described by taking a case of an alternating magnetic field as an example.

【0033】この場合、上記支配方程式として次式(a
1)で表される電磁場方程式が成立する。
In this case, the following equation (a
The electromagnetic field equation represented by 1) holds.

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】式(a1)において、Aはベクトルポテン
シャル、λは磁気抵抗率、σは導電率、Jは印加電流密
度である。これらは、解析対象空間Vにおける位置に関
する関数であり、すなわち、それぞれの物理量の分布を
示している。また、ωは、印加電流密度Jの角度周波数
である。
In the equation (a1), A is the vector potential, λ is the magnetic resistivity, σ is the conductivity, and J is the applied current density. These are functions related to the position in the analysis target space V, that is, the distributions of the respective physical quantities. Ω is the angular frequency of the applied current density J.

【0036】上記設計評価関数は、それが最小となる状
態として最適設計の目標を表すものである。例えば、式
(a1)に対応する設計評価関数として、次の式(a2)
で定義される設計評価関数Fを設定することができる。
The above-mentioned design evaluation function represents a target of the optimal design as a state in which the function is minimized. For example, as a design evaluation function corresponding to the equation (a1), the following equation (a2)
Can be set.

【0037】[0037]

【数2】 (Equation 2)

【0038】式(a2)において、ベクトルポテンシャ
ルA、磁束密度Bは、磁気抵抗率λ、導電率σ、印加電
流密度Jが与えられたとき決まる。
In the equation (a2), the vector potential A and the magnetic flux density B are determined when the magnetoresistance λ, the conductivity σ, and the applied current density J are given.

【0039】上記決定パラメータとしては、式(a2)
に対応して、磁気抵抗率λ、導電率σ、印加電流密度J
のうちの少なくとも1つを対象とすることができる。
Equation (a2) is used as the determination parameter.
, The conductivity σ, the applied current density J
At least one of the following.

【0040】式(a2)における設計評価関数Fとして
は、例えば、解析対象空間V上に予め定められた領域で
の電磁場の平坦度、予め定められた電磁場との一致の度
合いを示す一致度、損失Lなどを設定することができ
る。
As the design evaluation function F in the equation (a2), for example, the flatness of the electromagnetic field in a predetermined area on the analysis target space V, the degree of coincidence indicating the degree of coincidence with the predetermined electromagnetic field, Loss L and the like can be set.

【0041】なお、損失Lは、上記導電率σとベクトル
ポテンシャルAとにより、
The loss L is determined by the above-mentioned conductivity σ and the vector potential A.

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】と表せる。Can be expressed as follows.

【0044】本発明における決定パラメータの改善は、
設計評価関数の決定パラメータに関する勾配(以下、決
定パラメータ感度分布という)と、感度ベクトルポテン
シャルとを用いて行う。
The improvement of the decision parameter in the present invention is as follows.
The determination is performed using a gradient relating to a decision parameter of the design evaluation function (hereinafter, referred to as a decision parameter sensitivity distribution) and a sensitivity vector potential.

【0045】磁気抵抗率λ、導電率σ、印加電流密度J
に対する各々の上記決定パラメータ感度分布Δλ、Δ
σ、ΔJは(ここで、Δの添え字のパラメータ(λ,
σ,Jなど)は、そのパラメータに関する感度分布であ
ることを示す。なお、文中では、パラメータを示す文字
をΔの後ろに書いて添え字を表している。)、上記ベク
トルポテンシャルAと、式(a1)および式(a2)とか
ら定められる電磁場方程式、
Magnetic resistivity λ, conductivity σ, applied current density J
For each of the above decision parameter sensitivity distributions Δλ, Δ
σ, ΔJ are (here, the subscript parameter of Δ (λ,
σ, J, etc.) indicate a sensitivity distribution for the parameter. In the text, a character indicating a parameter is written after Δ to indicate a subscript. ), An electromagnetic field equation defined by the vector potential A and the equations (a1) and (a2),

【0046】[0046]

【数4】 (Equation 4)

【0047】の解関数である随伴ベクトルポテンシャル
Ψとを用いて、次の式(a4)〜(a6)により求められ
る。
The following equations (a4) to (a6) are obtained using the adjoint vector potential Ψ which is the solution function of

【0048】[0048]

【数5】 (Equation 5)

【0049】式(a4)〜(a6)は、各々、磁気抵抗率
λ、導電率σ、印加電流密度Jが決定パラメータである
場合の、決定パラメータ感度分布Δλ、Δσ、ΔJを与
える。これらの決定パラメータ感度分布Δλ、Δσ、Δ
Jは、各々、解析対象空間Vにおける位置に関する関
数、すなわち、分布である。
Equations (a4) to (a6) give the determined parameter sensitivity distributions Δλ, Δσ, ΔJ when the magnetoresistance λ, conductivity σ, and applied current density J are the determining parameters, respectively. These decision parameter sensitivity distributions Δλ, Δσ, Δ
J is a function relating to a position in the analysis target space V, that is, a distribution.

【0050】決定パラメータ感度分布は、設計評価関数
の勾配であるから、磁気抵抗率、導電率、印加電流密度
を、その決定パラメータ感度分布の方向に変化させると
設計評価関数は増加する。
Since the decision parameter sensitivity distribution is a gradient of the design evaluation function, the design evaluation function increases when the magnetoresistance, conductivity, and applied current density are changed in the direction of the decision parameter sensitivity distribution.

【0051】次に、δにパラメータ(λ,σ,J,A,
Bなど)の添え字を付してパラメータの変化分を示す
(なお、文中では、パラメータを示す文字をδの後ろに
書いて添え字を表している)と、磁気抵抗率λ、導電率
σ、印加電流密度Jが、各々、 λ→λ+δλ、 σ→σ+δσ、 J→J+δJ と変わるときのベクトルポテンシャルAの変動を、 A→A+δA とすると、感度ベクトルポテンシャルδAは、電磁場方
程式
Next, the parameter (λ, σ, J, A,
B, etc.) to indicate the parameter change (in the text, the letter indicating the parameter is written after δ to represent the suffix), the magnetoresistance λ, the conductivity σ When the applied current density J changes as follows: λ → λ + δλ, σ → σ + δσ, J → J + δJ, and the variation of the vector potential A is A → A + δA, the sensitivity vector potential δA is represented by the electromagnetic field equation

【0052】[0052]

【数6】 (Equation 6)

【0053】の解関数として演算される。式(a7)に
より、tを任意の正数として、 λ→λ−tδλ、 σ→σ−tδσ、 J→J−tδJ と変化させると、ベクトルポテンシャルAおよび磁束密
度Bの変化は、各々、 A→A−tδA、 B→B−t∇×δA =B−tδB と表せる。このときの設計評価関数の値は、
Is calculated as the solution function of According to equation (a7), when t is an arbitrary positive number and is changed as follows: λ → λ−tδλ, σ → σ−tδσ, J → J−tδJ, the changes in the vector potential A and the magnetic flux density B are A → A−tδA, B → B−t∇ × δA = B−tδB The value of the design evaluation function at this time is

【0054】[0054]

【数7】 (Equation 7)

【0055】と変化する。ここに、α,βは、λ,σ,
J,A,Bを意味する。
Changes as follows. Where α and β are λ, σ,
J, A, and B are meant.

【0056】より具体的には、例えば、磁気抵抗率λ、
導電率σ、印加電流密度Jのすべてを決定パラメータと
するとき、本実施の形態における最適設計支援装置によ
る収束反復は、次の手順に従って行われる。
More specifically, for example, the magnetic resistivity λ,
When the conductivity σ and the applied current density J are all determined parameters, the convergence repetition by the optimal design support apparatus in the present embodiment is performed according to the following procedure.

【0057】<ステップS1>決定パラメータの初期設
定値を入力する。
<Step S1> An initial set value of the decision parameter is input.

【0058】<ステップS2>式(a1)の電磁場方程
式を解き、ベクトルポテンシャルAと磁束密度Bとを求
める。
<Step S2> The electromagnetic field equation of the equation (a1) is solved to determine the vector potential A and the magnetic flux density B.

【0059】<ステップS3>式(a3)の電磁場方程
式を解いて随伴ベクトルポテンシャルを求め、これとス
テップS2で求めたベクトルポテンシャルとを用いて、
式(a4)〜(a6)に従って、決定パラメータ感度分布
を演算する。
<Step S3> An associated vector potential is obtained by solving the electromagnetic field equation of equation (a3), and using this and the vector potential obtained in step S2,
The determined parameter sensitivity distribution is calculated according to the equations (a4) to (a6).

【0060】<ステップS4>次に、決定パラメータ感
度分布の総和Rを次式(a9)に従って求める。
<Step S4> Next, the sum R of the determined parameter sensitivity distribution is obtained according to the following equation (a9).

【0061】[0061]

【数8】 (Equation 8)

【0062】そして、s=R/(反復前回でのR)を求
め、決定パラメータの暫定増分を次式(a10)により
定める。
Then, s = R / (R at the previous iteration) is obtained, and a provisional increment of the decision parameter is determined by the following equation (a10).

【0063】[0063]

【数9】 (Equation 9)

【0064】この決定パラメータの暫定増分を用いて、
電磁場方程式(a7)により感度ベクトルポテンシャル
を求め、設計評価関数の変動式(a8)を最小にするよ
うに決定パラメータを改善する。すなわち、次の式(a
11),(a12)に従って決定パラメータの改善を行
う。
Using the provisional increment of this decision parameter,
The sensitivity vector potential is obtained by the electromagnetic field equation (a7), and the decision parameters are improved so as to minimize the variation equation (a8) of the design evaluation function. That is, the following equation (a
11) The decision parameters are improved according to (a12).

【0065】[0065]

【数10】 (Equation 10)

【0066】<ステップS5>決定パラメータの改善量
が十分小さければ、反復を終了する。そうでない場合
は、ステップS2に戻る。
<Step S5> If the improvement amount of the decision parameter is sufficiently small, the repetition ends. If not, the process returns to step S2.

【0067】上述した処理手順は、磁気抵抗率σ、導電
率λ、印加電流密度Jが、同時に決定パラメータである
場合に行われる手順である。これらのうちのいずれかの
パラメータが決定パラメータでない(最適設計の対象と
されない)場合は、上述した処理手順において、そのパ
ラメータに対応する処理を省略する。
The processing procedure described above is a procedure performed when the magnetoresistance σ, the conductivity λ, and the applied current density J are simultaneously determined parameters. If any of these parameters is not a decision parameter (not a target for optimal design), the processing corresponding to that parameter is omitted in the above-described processing procedure.

【0068】また、上記電磁場方程式(a1),(a
3),(a7)を解くための方法としては、例えば、有
限要素法などの数値解析法を用いることができる。有限
要素法は、解析対象空間をメッシュ(有限要素)で分割
し、各メッシュごとに導入される近似式(区分多項式)
を基底関数(形状関数)に選んで近似的に求める方法で
ある。
The electromagnetic field equations (a1), (a
As a method for solving 3) and (a7), for example, a numerical analysis method such as a finite element method can be used. In the finite element method, the analysis target space is divided by meshes (finite elements), and an approximation formula (section polynomial) introduced for each mesh
Is selected as a basis function (shape function) and is approximately obtained.

【0069】ここで、電磁場方程式(a3)への有限要
素法の適用に際して、有限要素法の基底関数をNiと表
すとき、
Here, in applying the finite element method to the electromagnetic field equation (a3), when the basis function of the finite element method is represented by N i ,

【0070】[0070]

【数11】 [Equation 11]

【0071】という計算が現れる。本発明では、この計
算の実行に代えて
The following calculation appears. In the present invention, instead of performing this calculation,

【0072】[0072]

【数12】 (Equation 12)

【0073】を実行する。これにより、計算精度を確保
することができる。
Is executed. Thereby, calculation accuracy can be ensured.

【0074】以上の説明では、交流磁場を対象とする場
合について説明したが、本発明が対象とすることができ
る自然現象はこれに限らない。例えば、電磁場に関する
他の自然現象として、静磁場、非定常磁場などが挙げら
れる。
In the above description, the case where an alternating magnetic field is targeted has been described, but the natural phenomenon that can be targeted by the present invention is not limited to this. For example, other natural phenomena related to an electromagnetic field include a static magnetic field, an unsteady magnetic field, and the like.

【0075】静磁場の場合は、上記支配方程式である電
磁場方程式は、次式(b1)で与えられる。
In the case of a static magnetic field, the above-mentioned governing equation, the electromagnetic field equation, is given by the following equation (b1).

【0076】[0076]

【数13】 (Equation 13)

【0077】式(b1)において、Mは、磁化ベクトル
であり、λ0は、空気の磁気抵抗率である。
In the equation (b1), M is a magnetization vector, and λ 0 is a magnetic resistivity of air.

【0078】また、設計評価関数Fは、上記磁気抵抗率
λ、印加電流密度J、および、磁化ベクトルMのうち少
なくとも1つを含む関数として、次式(b2)のように
定めることができる。
The design evaluation function F can be defined as the following equation (b2) as a function including at least one of the above-described magnetoresistance λ, applied current density J, and magnetization vector M.

【0079】[0079]

【数14】 [Equation 14]

【0080】そして、随伴方程式は、And the adjoint equation is

【0081】[0081]

【数15】 (Equation 15)

【0082】と表される。Is expressed as follows.

【0083】従って、静磁場の場合の、磁気抵抗率λ、
印加電流密度J、および、磁化ベクトルMをそれぞれ決
定パラメータとするときの、それぞれの決定パラメータ
感度Δλ、ΔJ、ΔMは、
Therefore, in the case of a static magnetic field, the magnetic resistivity λ,
When the applied current density J and the magnetization vector M are the decision parameters, the respective decision parameter sensitivities Δλ, ΔJ, and ΔM are:

【0084】[0084]

【数16】 (Equation 16)

【0085】と求められる。Is obtained.

【0086】同様に、非定常磁場の自然現象を対象とす
る場合、支配方程式となる電磁場方程式は、次式(c
1)によって与えられる。
Similarly, when a natural phenomenon of an unsteady magnetic field is targeted, an electromagnetic field equation which is a governing equation is expressed by the following equation (c
Given by 1).

【0087】[0087]

【数17】 [Equation 17]

【0088】そして、設計評価関数は、上記磁気抵抗率
λ、導電率σ、印加電流密度J、磁化ベクトルM、ベク
トルポテンシャルAの時間微分(記号Aの上にドットを
付して表す)のうちの少なくとも1つを含む関数とし
て、次式(c2)のように設定することができる。
The design evaluation function is one of the above-described magnetoresistance λ, conductivity σ, applied current density J, magnetization vector M, and time derivative of vector potential A (represented by dots on symbol A). Can be set as in the following equation (c2).

【0089】[0089]

【数18】 (Equation 18)

【0090】また、随伴方程式は、The adjoint equation is:

【0091】[0091]

【数19】 [Equation 19]

【0092】と表される。[0092]

【0093】従って、非定常磁場の場合の、磁気抵抗率
λ、導電率σ、印加電流密度J、および、磁化ベクトル
Mをそれぞれ決定パラメータとするときの、それぞれの
決定パラメータ感度Δλ、Δσ、ΔJ、ΔMは、
Accordingly, when the magnetoresistance λ, conductivity σ, applied current density J, and magnetization vector M are used as decision parameters in the case of an unsteady magnetic field, the respective decision parameter sensitivities Δλ, Δσ, ΔJ , ΔM are

【0094】[0094]

【数20】 (Equation 20)

【0095】によって求められる。Is obtained by

【0096】従って、対象とする自然現象に対応して、
支配方程式となる電磁場方程式、設計評価関数、随伴方
程式、決定パラメータ感度を置き換えることにより、上
述した処理手順と同様にして、最適設計を支援すること
ができる。
Therefore, corresponding to the natural phenomenon of interest,
By substituting the governing equations for the electromagnetic field equation, design evaluation function, adjoint equation, and decision parameter sensitivity, optimal design can be supported in the same manner as the above-described processing procedure.

【0097】以上、本発明の第1の実施の形態として、
最適設計支援装置が、電磁場を解析対象とする最適設計
に用いられる場合について説明したが、本発明が適用さ
れる自然現象は、その現象の支配方程式が微分方程、例
えば、拡散微分方程式などで記述されるものであればよ
い。この場合、上記電磁場分布計算部540(図1参
照)は、その微分方程式に従って、決定パラメータを含
むパラメータ群を入力として、物理量(場の量)を求め
る解析を行えればよい。このような解析は、例えば、上
述した有限要素法を適用して行うことができる。また、
他の解析法としては、差分法、境界要素法などが挙げら
れる。
As described above, as the first embodiment of the present invention,
The case where the optimal design support apparatus is used for optimal design in which an electromagnetic field is analyzed has been described. For a natural phenomenon to which the present invention is applied, a governing equation of the phenomenon is described by a differential process, for example, a diffusion differential equation. Anything can be used. In this case, the electromagnetic field distribution calculation unit 540 (see FIG. 1) only needs to be able to perform an analysis for obtaining a physical quantity (amount of a field) by inputting a parameter group including a decision parameter according to the differential equation. Such an analysis can be performed, for example, by applying the finite element method described above. Also,
Other analysis methods include a difference method and a boundary element method.

【0098】上記拡散微分方程式が成り立つ自然現象と
しては、より具体的には、例えば、熱伝導、物質拡散な
どが挙げられる。上記熱伝導における物理量は、温度お
よび熱流束であり、この現象を表す自然法則である、フ
ーリエの法則において、上記温度および熱流束は、熱伝
導係数で関係付けられている。そして、この現象の支配
方程式は、熱伝導方程式と呼ばれる。また、上記物質拡
散における物理量は、濃度および物質流束であり、この
現象を表す自然法則であるフィックの法則において、上
記濃度および物質流束は、拡散係数によって関係付けら
れている。この現象の支配方程式は拡散方程式と呼ばれ
ている。
The natural phenomena for which the above-mentioned diffusion differential equation is satisfied include, more specifically, for example, heat conduction and material diffusion. The physical quantities in the heat conduction are temperature and heat flux, and in Fourier's law, which is a natural law representing this phenomenon, the temperature and heat flux are related by a heat conduction coefficient. The governing equation for this phenomenon is called the heat conduction equation. The physical quantities in the substance diffusion are a concentration and a substance flux, and the concentration and the substance flux are related by a diffusion coefficient in Fick's law which is a natural law representing this phenomenon. The governing equation for this phenomenon is called the diffusion equation.

【0099】また、上述した電磁場、熱伝導、物質拡散
などの個々の自然法則に関する最適設計に限らず、複数
の自然法則が関与する複合現象に関する最適設計に適用
することができる。このような複合現象としては、例え
ば、電流によるジュール熱の発生とその伝導、および/
または、温度による導電率変化が生じる複合現象が挙げ
られる。
The present invention can be applied not only to the above-mentioned optimum design for individual natural laws such as the electromagnetic field, heat conduction, and material diffusion but also to the optimum design for a composite phenomenon involving a plurality of natural laws. Such complex phenomena include, for example, generation of Joule heat due to electric current and its conduction, and / or
Alternatively, there is a composite phenomenon in which a change in conductivity due to temperature occurs.

【0100】次に、図2から図15を参照して、本発明
の第2の実施の形態について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0101】まず、図10および図3から図5を参照し
て、本実施の形態における最適設計支援装置の概要につ
いて説明する。本実施の形態における最適設計支援装置
は、指定された座標空間における部分空間メッシュ分割
した解析対象空間を対象とし、指定された目標電磁場分
布域における、電磁場分布値と指定された目標電磁場分
布値との差が最小となるように、磁気抵抗率、印加電流
密度、誘電率および電荷密度というパラメータのうち、
入力により指定された決定パラメータの、入力により指
定された決定パラメータ分布域における値を演算するた
めのものである。
First, with reference to FIG. 10 and FIGS. 3 to 5, an outline of the optimal design support apparatus according to the present embodiment will be described. The optimal design support apparatus according to the present embodiment targets an analysis target space obtained by dividing a subspace mesh in a specified coordinate space, and in a specified target electromagnetic field distribution area, an electromagnetic field distribution value and a specified target electromagnetic field distribution value. Of the parameters of magnetoresistance, applied current density, dielectric constant and charge density so that the difference
This is for calculating the value of the decision parameter designated by the input in the decision parameter distribution area designated by the input.

【0102】図3において、最適設計支援装置は、図3
に示すように、電気機械の一部分もしくは全体を含む座
標空間の部分空間90をメッシュ(有限要素、すなわ
ち、有限な領域を有する空間要素)99で分割した解析
対象空間9を対象に、入力により指定された目標電磁場
分布域51(後述する)における、後述する計算によっ
て得られる電磁場分布値と入力により指定された目標電
磁場分布値との差が最小となるように、磁気抵抗率、印
加電流密度、誘電率および電荷密度というパラメータの
うちで入力により指定された決定パラメータの、入力に
より指定された後述する決定パラメータ分布域52にお
ける値を演算するものである。
In FIG. 3, the optimal design support device
As shown in (1), an analysis is performed by designating an analysis target space 9 obtained by dividing a subspace 90 of a coordinate space including a part or the whole of an electric machine by a mesh (finite element, that is, a space element having a finite area) 99. In the target electromagnetic field distribution area 51 (described later), the magnetic resistance, the applied current density, and the like are set so that the difference between the electromagnetic field distribution value obtained by the calculation described later and the target electromagnetic field distribution value specified by the input is minimized. Among the parameters of the permittivity and the charge density, the value of the determined parameter specified by the input is calculated in a determined parameter distribution area 52 described later specified by the input.

【0103】ここで、メッシュ99については、2次元
解析の場合には、3角形または4角形を用い、3次元解
析の場合には4面体または6面体を用いる。本実施の形
態は、解析対象空間9の次元数と、メッシュの形状とに
依らず実施可能である。以下に、2次元の部分空間90
について、メッシュ99によりメッシュ分割が行われた
解析対象空間9について説明する。なお、分割された各
メッシュには、識別子が付されているものとする。識別
子としては、例えば、一貫番号を用いることができる。
Here, for the mesh 99, a triangle or a quadrangle is used for two-dimensional analysis, and a tetrahedron or hexahedron is used for three-dimensional analysis. This embodiment can be implemented regardless of the number of dimensions of the analysis target space 9 and the shape of the mesh. Hereinafter, the two-dimensional subspace 90
The analysis target space 9 in which the mesh 99 is divided by the mesh 99 will be described. Note that an identifier is assigned to each of the divided meshes. For example, a consistent number can be used as the identifier.

【0104】図3(a)および(b)を参照して、上記
解析対象空間について説明する。
The analysis target space will be described with reference to FIGS.

【0105】上記部分空間は、例えば、電気機械の単数
もしくは複数の部品と、空気とを含む空間を選ぶことが
できる。より具体的には、例えば、図3(a)に示すよ
うに、電機部品91、空気95を含む部分空間90を選
ぶことができる。この部分空間90について、例えば、
図3(b)に示すようにメッシュ分割を行って解析対象
空間9を定義することができる。図3(a)において部
分空間90として2次元空間が選ばれ、2次元解析を行
うため、これに対応して、多角形のメッシュにより分割
されて解析対象空間9が定義されている。図3(b)で
は、4角形のメッシュが描かれ、その格子点98が描か
れている。なお、3角形のメッシュを用いることもでき
る。
As the partial space, for example, a space including one or more parts of an electric machine and air can be selected. More specifically, for example, as shown in FIG. 3A, an electric part 91 and a partial space 90 containing air 95 can be selected. For this subspace 90, for example,
As shown in FIG. 3B, the analysis target space 9 can be defined by performing mesh division. In FIG. 3A, a two-dimensional space is selected as the subspace 90, and the two-dimensional analysis is performed. Accordingly, the analysis target space 9 is defined by being divided by a polygonal mesh. In FIG. 3B, a quadrilateral mesh is drawn, and its grid points 98 are drawn. Note that a triangular mesh can also be used.

【0106】また、3次元空間の部分空間90を選び、
3次元解析を行う場合は、4面体または6面体のメッシ
ュにより分割された解析対象空間9が定義される。
Also, a subspace 90 of the three-dimensional space is selected,
When performing a three-dimensional analysis, an analysis target space 9 divided by a tetrahedral or hexahedral mesh is defined.

【0107】図4を参照して、上記目標電磁場分布域5
1について説明する。
Referring to FIG. 4, the target electromagnetic field distribution area 5
1 will be described.

【0108】図4において、目標電磁場分布域51は、
解析対象空間9に属する点群もしくはメッシュ群で構成
される。図4(a)は、点群で構成される目標電磁場分
布域51であり、図4(b)は、メッシュ群で構成され
る目標電磁場分布域51である。
In FIG. 4, the target electromagnetic field distribution area 51 is
It is composed of a group of points or a group of meshes belonging to the analysis target space 9. FIG. 4A shows a target electromagnetic field distribution area 51 composed of a point group, and FIG. 4B shows a target electromagnetic field distribution area 51 composed of a mesh group.

【0109】図5を参照して、上記決定パラメータ分布
域について説明する。
With reference to FIG. 5, the above-mentioned determined parameter distribution area will be described.

【0110】図5において、決定パラメータ分布域52
は、さらに単数もしくは複数の部分域521から構成さ
れる。部分域521は、単数もしくは複数のメッシュ群
で構成され、1つの部分域521内では、入力により指
定され、演算の対象となるパラメータの値が一定となる
ように演算するものである。
In FIG. 5, the decision parameter distribution area 52
Is further composed of one or more partial areas 521. The sub-region 521 is composed of a single or a plurality of mesh groups, and is operated in one sub-region 521 so as to be specified by an input and to have a constant value of a parameter to be calculated.

【0111】次に、図10を参照して、本実施の形態に
おける最適設計支援装置の構成について説明する。
Next, the configuration of the optimal design support apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0112】図10において、本実施の形態の最適設計
支援装置は、演算部1と、記憶部2と、表示制御部3
と、ディスプレイ4と、受付部5、6とを備えて構成さ
れる。
Referring to FIG. 10, an optimal design support apparatus according to the present embodiment includes an operation unit 1, a storage unit 2, and a display control unit 3.
, A display 4, and reception units 5 and 6.

【0113】記憶部2には、演算部1が読み込んで動作
させるプログラムを格納するためのプログラム格納部2
1と、解析対象空間9の総ての格子点98の座標値と各
メッシュを構成する格子点とからなるメッシュデータを
格納するメッシュデータ格納部22と、解析対象空間9
の各メッシュにおける磁気抵抗率、印加電流密度、誘電
率および電荷密度などの値を格納するためのパラメータ
分布メモリ23と、後述する計算された電磁場分布等を
格納する電磁場分布メモリ24が設けられている。
The storage section 2 stores a program storage section 2 for storing a program read and operated by the operation section 1.
1, a mesh data storage unit 22 for storing mesh data including coordinate values of all grid points 98 in the analysis target space 9 and grid points constituting each mesh;
A parameter distribution memory 23 for storing values such as a magnetic resistivity, an applied current density, a dielectric constant and a charge density in each mesh, and an electromagnetic field distribution memory 24 for storing a calculated electromagnetic field distribution and the like described later are provided. I have.

【0114】本実施の形態では、記憶部2は、ハードデ
ィスク装置と半導体メモリとを有して構成される。ま
た、本実施の形態では、解析対象空間9の総てのメッシ
ュごとの磁気抵抗率、印加電流密度、誘電率および電荷
密度の値を、各々、磁気抵抗率分布、印加電流密度分
布、誘電率分布および電荷密度分布と呼び、これらを総
称してパラメータ分布と呼ぶ。
In the present embodiment, the storage unit 2 has a hard disk device and a semiconductor memory. Further, in the present embodiment, the values of the magnetic resistivity, the applied current density, the permittivity, and the charge density for each mesh in the analysis target space 9 are respectively referred to as a magnetoresistive distribution, an applied current density distribution, and a permittivity. These are called distribution and charge density distribution, and these are collectively called parameter distribution.

【0115】演算部1は、入出力処理部11と、電磁場
計算部12と、パラメータ感度分布計算部13と、パラ
メータ分布計算部14とを備えている。これらは、演算
部1が、記憶部2のプログラム格納部21に格納されて
いるプログラムを読み込み、このプログラムにおける記
述される手順に従って処理を実行することによって実現
される。演算部1としては、処理手順を記述したプログ
ラムに従って処理を行う計算機、例えば、汎用計算機を
用いることができる。本実施の形態では、演算部1とし
てワークステーションまたはパーソナルコンピュータを
用いる場合を想定して説明する。
The operation unit 1 includes an input / output processing unit 11, an electromagnetic field calculation unit 12, a parameter sensitivity distribution calculation unit 13, and a parameter distribution calculation unit 14. These operations are realized by the operation unit 1 reading a program stored in the program storage unit 21 of the storage unit 2 and executing a process according to a procedure described in the program. As the arithmetic unit 1, a computer that performs processing according to a program describing a processing procedure, for example, a general-purpose computer can be used. In the present embodiment, a description will be given on the assumption that a workstation or a personal computer is used as the arithmetic unit 1.

【0116】受付部5は、キーボード等で構成される。
受付部6は、ディスプレイ4に表示された入力表示部4
2および結果表示部41上でのユーザの指示を受け付け
る手段であり、マウス等で構成される。受付部5がユー
ザから受け付けるデータは、アイコンのピックによるユ
ーザの指示、決定パラメータ、目標電磁場分布域51が
点群である場合の点の個数とそれらの座標値および目標
電磁場値、目標電磁場分布域51がメッシュ群である場
合の目標電磁場分布関数、演算の収束判定条件値であ
る。受付部6がユーザから受け付けるデータは、目標電
磁場分布域51がメッシュ群である場合のメッシュ群の
指定、決定パラメータの決定パラメータ分布域52の各
部分域521を構成するメッシュ群の指定である。本実
施の形態では、目標電磁場分布域51が点群である場合
の目標電磁場値と、目標電磁場分布域51がメッシュ群
である場合の目標電磁場分布関数とを総称して目標電磁
場分布と呼ぶ。
The receiving section 5 is composed of a keyboard or the like.
The receiving unit 6 includes an input display unit 4 displayed on the display 4.
2 and means for receiving a user's instruction on the result display section 41, and is constituted by a mouse or the like. The data received by the receiving unit 5 from the user includes an instruction from the user by picking an icon, a determination parameter, the number of points when the target electromagnetic field distribution area 51 is a point group, their coordinate values, a target electromagnetic field value, and a target electromagnetic field distribution area. Reference numeral 51 denotes a target electromagnetic field distribution function and a calculation convergence determination condition value when the mesh group is used. The data received by the receiving unit 6 from the user includes designation of a mesh group when the target electromagnetic field distribution region 51 is a mesh group, and designation of a mesh group constituting each subregion 521 of the decision parameter distribution region 52 of the decision parameter. In the present embodiment, a target electromagnetic field value when the target electromagnetic field distribution area 51 is a group of points and a target electromagnetic field distribution function when the target electromagnetic field distribution area 51 is a group of meshes are collectively referred to as a target electromagnetic field distribution.

【0117】ディスプレイ4の結果表示部41は、ユー
ザの指定により、電磁場分布、パラメータ分布等を、解
析対象空間9と重ねて表示する機能をも有する。
The result display section 41 of the display 4 also has a function of displaying an electromagnetic field distribution, a parameter distribution, and the like in a manner superimposed on the analysis target space 9 according to a user's specification.

【0118】表示制御部3は、ディスプレイ4の表示制
御と受付部6の受け付け動作の制御とを行う。
The display control unit 3 controls the display of the display 4 and controls the receiving operation of the receiving unit 6.

【0119】次に、本実施の形態における最適設計支援
装置の動作について、まず図2を参照して、動作の全体
について概略を説明し、続いて、各ステップの処理の詳
細について説明する。
Next, the operation of the optimal design support apparatus according to the present embodiment will be outlined first with reference to FIG. 2 and then the details of the processing of each step will be described.

【0120】まず、図2を参照して、全体の動作につい
て説明する。
First, the overall operation will be described with reference to FIG.

【0121】演算部1の入出力処理部11は、プログラ
ム格納部21のプログラムを読み込んで、図2のステッ
プS101とステップS105とを実行する。同様に、
電磁場分布計算部12はステップS102を、パラメー
タ感度分布計算部13はステップS103を、パラメー
タ分布計算部14はステップS104を実行する。
The input / output processing unit 11 of the arithmetic unit 1 reads the program stored in the program storage unit 21 and executes steps S101 and S105 in FIG. Similarly,
The electromagnetic field distribution calculator 12 executes step S102, the parameter sensitivity distribution calculator 13 executes step S103, and the parameter distribution calculator 14 executes step S104.

【0122】具体的には、ステップS101は、ステッ
プS102以下の演算の準備のステップである。入出力
処理部11は、記憶部2のメッシュデータ格納部22に
予め格納されている、解析対象空間9のメッシュデータ
を読み込んで、ディスプレイ4の入力表示部42に表示
する。その後、受付部5および6から順次入力される、
決定パラメータ、決定パラメータ分布域52、目標電磁
場分布域51、目標電磁場分布、演算の収束条件値を受
け付けて、ステップS102以下の演算の準備を終わ
る。
Specifically, step S101 is a step of preparing for the operation following step S102. The input / output processing unit 11 reads mesh data of the analysis target space 9 stored in the mesh data storage unit 22 of the storage unit 2 in advance, and displays the mesh data on the input display unit 42 of the display 4. After that, they are sequentially input from the receiving units 5 and 6,
The decision parameter, the decision parameter distribution area 52, the target electromagnetic field distribution area 51, the target electromagnetic field distribution, and the convergence condition value of the operation are received, and the preparation for the operation in step S102 and thereafter is completed.

【0123】ステップS102は、マクスウェルの電磁
場方程式から導かれる、後述するポテンシャル方程式を
解くことにより電磁場分布等を計算するためのステップ
である。電磁場分布計算部12は、記憶部2のメッシュ
データ格納部21およびパラメータ分布メモリ22に予
め格納されているメッシュデータとパラメータ分布とを
読み込んで、差分法または有限要素法などの数値解析法
により上記のポテンシャル方程式を解いて電磁場分布等
を計算し、電磁場分布メモリ24に書き込む。本実施の
形態では、数値解析法として有限要素法を想定している
が、その他の方法を用いても本実施の形態に本質的な変
更は不要である。
Step S102 is a step for calculating an electromagnetic field distribution or the like by solving a potential equation described later derived from Maxwell's electromagnetic field equation. The electromagnetic field distribution calculation unit 12 reads the mesh data and the parameter distribution stored in advance in the mesh data storage unit 21 and the parameter distribution memory 22 of the storage unit 2, and performs the above-mentioned calculation using a numerical analysis method such as a difference method or a finite element method. Is solved to calculate the electromagnetic field distribution and the like, and write it to the electromagnetic field distribution memory 24. In the present embodiment, the finite element method is assumed as the numerical analysis method, but the present embodiment does not require any essential change even if other methods are used.

【0124】ステップS103は、電磁場分布メモリ2
4に格納された電磁場分布と、ステップS101で定め
られた目標電磁場分布との差分布を計算し、ステップS
101で定められた決定パラメータ分布域52におけ
る、同様にステップS101で定められた決定パラメー
タの値の変動が、上記の差分布の変動に及ぼす感度を計
算するためのステップである。本実施の形態では、決定
パラメータの決定パラメータ分布域52と感度との対
を、決定パラメータの決定パラメータ感度分布と呼ぶ。
The step S103 is the same as the electromagnetic field distribution memory 2
4 is calculated and the difference distribution between the electromagnetic field distribution stored in step S101 and the target electromagnetic field distribution determined in step S101 is calculated.
This is a step for calculating the sensitivity of a change in the value of the determination parameter similarly determined in step S101 in the determination parameter distribution area 52 determined in step 101 to the variation in the difference distribution. In the present embodiment, a pair of the decision parameter distribution region 52 of the decision parameter and the sensitivity is referred to as a decision parameter sensitivity distribution of the decision parameter.

【0125】ステップS104は、ステップS103で
定められた決定パラメータ感度分布を用いて、ステップ
S103で計算される差分布が最小となるように、ステ
ップS101で定められた決定パラメータ分布域52に
おける、同様にステップS101で定められた決定パラ
メータの値を計算するためのステップである。感度に基
づく最小化計算法である共役方向法、2次計画またはそ
の他の非線形計画法等の数値計算法により決定パラメー
タの値を計算する。
Step S104 uses the decision parameter sensitivity distribution determined in step S103 to minimize the difference distribution calculated in step S103 in the decision parameter distribution area 52 determined in step S101. Is a step for calculating the value of the determination parameter determined in step S101. The values of the decision parameters are calculated by a numerical calculation method such as a conjugate direction method, which is a sensitivity-based minimization calculation method, a quadratic programming or another nonlinear programming.

【0126】以下の説明では、数値計算法として共役方
向法を想定しているが、その他の方法を用いてもよいこ
とは勿論である。
In the following description, the conjugate direction method is assumed as a numerical calculation method, but it goes without saying that other methods may be used.

【0127】また、本実施の形態では、決定パラメータ
分布域52と決定パラメータ分布域52における決定パ
ラメータの値との対を決定パラメータ分布と呼ぶ。最後
に、パラメータ分布メモリ23の対応部の内容を、計算
された決定パラメータ分布で書き換えて、ステップS1
04を終了する。
In this embodiment, a pair of the decision parameter distribution area 52 and the value of the decision parameter in the decision parameter distribution area 52 is called a decision parameter distribution. Finally, the content of the corresponding part of the parameter distribution memory 23 is rewritten with the calculated determined parameter distribution, and the process proceeds to step S1.
04 is ended.

【0128】以上のステップS102〜S104は、計
算された電磁場分布と目標電磁場分布との差分布が、ス
テップS101で定められた収束条件値よりも小さくな
るまで、繰り返される。
The above steps S102 to S104 are repeated until the difference distribution between the calculated electromagnetic field distribution and the target electromagnetic field distribution becomes smaller than the convergence condition value determined in step S101.

【0129】ステップS105は、ユーザの指定によ
り、パラメータ分布メモリ23に格納されている決定パ
ラメータのパラメータ分布、電磁場分布メモリ24に格
納されている電磁場分布をディスプレイ4の結果表示部
41に順次表示するためのステップである。
In step S105, the parameter distribution of the determined parameter stored in the parameter distribution memory 23 and the electromagnetic field distribution stored in the electromagnetic field distribution memory 24 are sequentially displayed on the result display section 41 of the display 4 according to the designation of the user. It is a step for.

【0130】次に、図6から図7を参照して、パラメー
タ分布メモリ23および電磁場分布メモリ24について
説明する。
Next, the parameter distribution memory 23 and the electromagnetic field distribution memory 24 will be described with reference to FIGS.

【0131】まず、図6を参照して、パラメータ分布メ
モリについて説明する。
First, the parameter distribution memory will be described with reference to FIG.

【0132】図6において、パラメータ分布メモリ23
は、磁気抵抗率分布メモリ231、印加電流密度分布メ
モリ232、誘電率分布メモリ233および電荷密度分
布メモリ234と、磁気抵抗率感度分布メモリ235、
印加電流密度感度分布メモリ236、誘電率感度分布メ
モリ237および電荷密度感度分布メモリ238とから
構成され、その各々はさらに複数個のメモリセル89で
構成される。前半の231〜234は、各パラメータの
パラメータ分布を格納するメモリである。後半の235
〜238は、各パラメータのメッシュごとの感度を格納
するメモリであり、例えば、磁気抵抗率感度分布メモリ
235は、各メッシュごとの磁気抵抗率の感度を格納す
る。
In FIG. 6, the parameter distribution memory 23
Are a magnetoresistance distribution memory 231, an applied current density distribution memory 232, a dielectric constant distribution memory 233, and a charge density distribution memory 234;
It comprises an applied current density sensitivity distribution memory 236, a dielectric constant sensitivity distribution memory 237, and a charge density sensitivity distribution memory 238, each of which further comprises a plurality of memory cells 89. The first half 231 to 234 are memories for storing parameter distributions of respective parameters. 235 of the second half
238 are memories for storing the sensitivity of each parameter for each mesh. For example, the magnetoresistive sensitivity distribution memory 235 stores the sensitivity of the magnetic resistivity for each mesh.

【0133】パラメータ分布メモリ23の各メモリ、例
えば、磁気抵抗率分布メモリ231の、特定のメモリセ
ル891には、解析対象空間9の特定のメッシュ991
における磁気抵抗率の値が格納されるという、メモリセ
ルとメッシュとの一対一の対応関係を有している。
Each memory of the parameter distribution memory 23, for example, a specific memory cell 891 of the magnetoresistive distribution memory 231 has a specific mesh 991 of the analysis target space 9.
Have a one-to-one correspondence between the memory cells and the meshes.

【0134】次に、図7を参照して、電磁場分布メモリ
について説明する。
Next, the electromagnetic field distribution memory will be described with reference to FIG.

【0135】図7において、電磁場分布メモリ24は、
磁場分布メモリ241、電場分布メモリ242、ベクト
ルポテンシャル微係数分布メモリ243およびスカラー
ポテンシャル微係数分布メモリ244から構成される。
これらには、各々、各メッシュごとの磁場、電場、ベク
トルポテンシャル微係数およびスカラーポテンシャル微
係数が格納される。電磁場分布メモリ24の各メモリ
は、さらに複数個のメモリセル89で構成され、メモリ
セルとメッシュとは、パラメータ分布メモリ23と同様
に、一対一の対応関係を有している。
In FIG. 7, the electromagnetic field distribution memory 24 includes:
It comprises a magnetic field distribution memory 241, an electric field distribution memory 242, a vector potential differential coefficient distribution memory 243, and a scalar potential differential coefficient distribution memory 244.
These fields store the magnetic field, electric field, vector potential derivative, and scalar potential derivative for each mesh. Each memory of the electromagnetic field distribution memory 24 is further composed of a plurality of memory cells 89, and the memory cells and the mesh have a one-to-one correspondence relationship like the parameter distribution memory 23.

【0136】このように、パラメータ分布メモリ23の
各メモリセルとメッシュとが一対一の対応関係を有し、
また、電磁場分布メモリ24の各メモリセルとメッシュ
とが一対一の対応関係を有することにより、次の表1に
示す関係を有するデータ構造が構成される。
As described above, each memory cell of the parameter distribution memory 23 and the mesh have a one-to-one correspondence,
Further, since each memory cell of the electromagnetic field distribution memory 24 has a one-to-one correspondence with the mesh, a data structure having the relationship shown in Table 1 below is configured.

【0137】[0137]

【表1】 [Table 1]

【0138】ここで、解析対象空間が、N個のメッシュ
に分割され、対象とする電磁場f(A,B;λ,σ,
J)、B=∇×Aに対して、決定すべき決定パラメータ
として、各メッシュにおける磁気抵抗率λ、磁気抵抗率
σ、…が設定された場合のデータ構造を示している。
Here, the analysis target space is divided into N meshes, and the target electromagnetic field f (A, B; λ, σ,
J), the data structure in the case where the magnetoresistivity λ, the magnetic resistivity σ,... In each mesh are set as the decision parameters to be determined for B = ∇ × A.

【0139】メッシュを相互に識別するために用いられ
るメッシュ識別子としては、例えば、メッシュ内の予め
定められた点の座標値を用いることができる。より具体
的には、例えば、メッシュの重心点の座標値によりメッ
シュを識別することができる。例えば、3次元の直交座
標を用いるとき、重心点の座標を用いて、メッシュID
は、次の表2のように表すことができる。
As the mesh identifier used for mutually identifying the meshes, for example, coordinate values of predetermined points in the mesh can be used. More specifically, for example, the mesh can be identified by the coordinate value of the center of gravity of the mesh. For example, when three-dimensional orthogonal coordinates are used, the coordinates of the center of gravity are used to determine
Can be expressed as shown in Table 2 below.

【0140】[0140]

【表2】 [Table 2]

【0141】また、本実施の形態における最適設計支援
装置も、上述した第1の実施の形態における最適支援装
置と同様に電磁場以外の自然現象についても適用するこ
とができる。この場合、各メッシュごとに、場の値と、
決定すべき決定パラメータと、場の変化の決定パラメー
タに対する決定パラメータ感度とについて、次に示す関
係を有するデータ構造で格納される。すなわち、メッシ
ュIDをポインタとして、各メッシュにおける、場の値
と、決定パラメータと、決定パラメータ感度とが対応付
けられる。すなわち、N個のメッシュに分割される場
合、次の表3に示すようなデータ構造が構成される。
Further, the optimal design support apparatus according to the present embodiment can be applied to natural phenomena other than electromagnetic fields, similarly to the above-described optimal support apparatus according to the first embodiment. In this case, for each mesh, the field values,
The decision parameter to be determined and the sensitivity of the change of the field to the decision parameter are stored in a data structure having the following relationship. That is, the field value, the determination parameter, and the determination parameter sensitivity in each mesh are associated with each other using the mesh ID as a pointer. That is, when divided into N meshes, a data structure as shown in the following Table 3 is configured.

【0142】[0142]

【表3】 [Table 3]

【0143】次に、ステップS101〜S104(図2
参照)における処理の詳細について説明する。
Next, steps S101 to S104 (FIG. 2)
) Will be described in detail.

【0144】まず、図11を参照して、ステップS10
1における処理について説明する。
First, referring to FIG. 11, step S10
1 will be described.

【0145】ステップS1011では、メッシュデータ
格納部に予め格納されている、解析対象空間9のメッシ
ュデータを読み込み、ディスプレイ4の入力表示部42
に表示し、以降の入力受け付け準備をする。入力表示部
42は、図8のように、解析対象空間9を表示する解析
対象空間表示部421と、ユーザに警告情報等を表示す
るメッセージボックス422と、各種のアイコン群42
3〜431とを有する画面表示を行う。
In step S 1011, the mesh data of the analysis target space 9 stored in the mesh data storage section is read, and the input display section 42 of the display 4 is read.
And prepares to receive subsequent input. As shown in FIG. 8, the input display unit 42 includes an analysis target space display unit 421 that displays the analysis target space 9, a message box 422 that displays warning information and the like to the user, and various icon groups 42.
3 to 431 are displayed.

【0146】以降の入力受け付けのステップは、アイコ
ンピックの操作を受付部6において受け付けることを契
機として起動される。受付部6でピックされるアイコン
が、アイコン423であればステップS1012が起動
され、アイコン425であればステップS1013が起
動され、アイコン428であればステップS1014が
起動される。
The subsequent input accepting step is started when the accepting unit 6 accepts an icon pick operation. If the icon picked up by the reception unit 6 is the icon 423, step S1012 is activated, if the icon is 425, step S1013 is activated, and if it is the icon 428, step S1014 is activated.

【0147】ステップS1012では、まず、受付部5
から、決定パラメータの入力を受け付ける。次に、受付
部6から、アイコン424のピックと、それに引き続く
部分域521の指定を、繰り返し受け付け、アイコン4
29のピックによって本ステップを終了する。以下、こ
の手順によって定められた、部分域521の個数をm、
各部分域521を、Ω1,Ω2,…,Ωm、これらの和集
合である決定パラメータ分布域52をΩと表す。
In step S1012, first, the receiving unit 5
Receives the input of the determination parameter. Next, the pick of the icon 424 and the subsequent designation of the partial area 521 are repeatedly received from the receiving unit 6, and the icon 4
This step is ended by picking 29. Hereinafter, the number of subregions 521 determined by this procedure is m,
Each of the sub-regions 521 is represented by Ω 1 , Ω 2 ,..., Ω m , and the decision parameter distribution region 52 which is a union of these is represented by Ω.

【0148】ステップS1013は、目標電磁場分布域
51と目標電磁場分布値の入力を受け付けるためのステ
ップである。まず、アイコン426のピック、または、
アイコン427のピックにより、目標電磁場分布域51
が点群であるか、または、メッシュ群であるかを判定す
る。
Step S1013 is a step for receiving input of the target electromagnetic field distribution area 51 and the target electromagnetic field distribution value. First, pick the icon 426 or
By picking the icon 427, the target electromagnetic field distribution area 51
Is a point group or a mesh group.

【0149】点群の場合は、受付部5からの、点の座標
値とその点での目標電磁場値との入力を繰り返し受け付
ける。入力された点群の個数をn、それらの座標値をp
1,p2,…,pn、それらの点での目標電磁場分布値を
obj1,xobj1,y),(obj2,xobj2,y)…,
objn,xobjn,y)、と表す。
In the case of a point group, the input of the coordinate value of the point and the target electromagnetic field value at that point from the receiving unit 5 is repeatedly received. Let n be the number of input point groups and p be their coordinate values
1, p 2, ..., p n, a target field distribution values at those points (obj F 1, x, obj F 1, y), (obj F 2, x, obj F 2, y) ...,
( ObjFn , x , objFn , y ).

【0150】メッシュ群の場合は、受付部6からの構成
メッシュ群の入力と、メッシュ群であれば、受付部6か
ら構成メッシュ群を受け、次に受付部5からの、目標電
磁場分布値である関数(objxobjy)の入力を受け
付ける。
In the case of the mesh group, the input of the constituent mesh group from the receiving unit 6 and, in the case of the mesh group, the constituent mesh group from the receiving unit 6, and then the target electromagnetic field distribution value from the receiving unit 5 is used. a function (obj F x, obj F y ) accepts an input of.

【0151】いずれの場合も、アイコン429のピック
により、このステップを終了する。
In any case, the picking of the icon 429 ends this step.

【0152】引き続くステップS1014では、目標電
磁場分布域51の近傍56を設定する。目標電磁場部分
布域51が点群の場合は、図4(a)に示すように、目
標電磁場分布域51を含むメッシュ99とそれらのメッ
シュ99に隣接するメッシュ99とで近傍56を構成す
る。目標電磁場部分布域51がメッシュ群の場合は、図
4(b)に示すように、目標電磁場分布域51を構成す
るメッシュ99群とそれらに隣接するメッシュ99群で
構成する。
In a succeeding step S1014, the vicinity 56 of the target electromagnetic field distribution area 51 is set. In the case where the target electromagnetic field distribution area 51 is a point group, as shown in FIG. 4A, a neighborhood 56 is formed by a mesh 99 including the target electromagnetic field distribution area 51 and a mesh 99 adjacent to the mesh 99. When the target electromagnetic field distribution area 51 is a mesh group, as shown in FIG. 4B, the target electromagnetic field distribution area 51 is configured by a mesh 99 group constituting the target electromagnetic field distribution area 51 and a mesh 99 group adjacent thereto.

【0153】ステップS1015では、受付部5から
の、繰り返しの収束判定条件値の入力を受け付け、アイ
コン429のピックにより、このステップを終了する。
In step S1015, the input of the repetition convergence determination condition value from the receiving unit 5 is received, and the picking of the icon 429 ends this step.

【0154】以上の各ステップを実行して、すべてのデ
ータ入力が完了すると、ステップS101を終了する。
When the above steps are executed and all data input is completed, step S101 ends.

【0155】次に、ステップS102〜S104の詳細
を説明するが、目標電磁場分布域51が点群とメッシュ
群との場合で本質的な差異はないので、目標電磁場分布
域51が点群の場合について説明する。
Next, the details of steps S102 to S104 will be described. Since there is no essential difference between the case where the target electromagnetic field distribution area 51 is the point group and the mesh group, the case where the target electromagnetic field distribution area 51 is the point group Will be described.

【0156】ステップS102は、解析対象空間9の電
磁場分布を計算するステップである。電磁場は磁場と電
場との総称であり、決定パラメータが何であるかによっ
て、電場および磁場のうちいずれについての計算のを行
うかが決まる。以下、ステップS102の詳細を、図1
2を用いて説明する。
Step S102 is a step for calculating the electromagnetic field distribution in the analysis target space 9. The electromagnetic field is a generic term for a magnetic field and an electric field, and the determination parameter determines which of the electric field and the magnetic field is to be calculated. Hereinafter, details of step S102 will be described with reference to FIG.
2 will be described.

【0157】まず、ステップS1021では、解析対象
空間9のメッシュデータを読み込む。次に、決定パラメ
ータが磁気抵抗率、印加電流密度のいずれかであれば、
ステップS1022の磁場計算を実行する。決定パラメ
ータがそうでない場合、すなわち、決定パラメータが誘
電率、電荷密度のいずれかであれば、ステップS102
3の電場計算を実行する。
First, in step S1021, mesh data of the analysis target space 9 is read. Next, if the determination parameter is one of the magnetic resistivity and the applied current density,
The magnetic field calculation in step S1022 is performed. If the decision parameter is not so, that is, if the decision parameter is one of the permittivity and the charge density, step S102
Perform the electric field calculation of 3.

【0158】ステップS1022では、まず、パラメー
タ分布メモリ23の磁気抵抗率分布メモリ231、印加
電流密度分布メモリ232の各々から、解析対象空間9
の磁気抵抗率分布λ、印加電流密度分布Jzを読み込
む。次に、有限要素法の手順に従って、次の式(d1)
に従い計算し、解析対象空間9におけるベクトルポテン
シャル関数のz成分Azを定める。
In step S1022, first, the analysis target space 9 is read from each of the magnetoresistivity distribution memory 231 and the applied current density distribution memory 232 of the parameter distribution memory 23.
And the applied current density distribution Jz are read. Next, according to the procedure of the finite element method, the following equation (d1)
To determine the z component A z of the vector potential function in the analysis target space 9.

【0159】[0159]

【数21】 (Equation 21)

【0160】続いて、解析対象空間9のすべてのメッシ
ュ99に対して、磁場分布(Fx,Fy)を、次式(d
2)
Subsequently, the magnetic field distributions (F x , F y ) for all the meshes 99 in the analysis target space 9 are expressed by the following equation (d)
2)

【0161】[0161]

【数22】 (Equation 22)

【0162】により、有限要素法の手順に従って計算
し、磁場分布メモリ241の対応メモリセル89群に書
き込む。同様に、解析対象空間9のすべてのメッシュ9
9に対して、ベクトルポテンシャル関数のz成分Az
微係数∇Azを計算し、ベクトルポテンシャル微係数分
布メモリ233の対応メモリセル89群に書き込んで、
ステップS102を終了する。
Thus, the calculation is performed in accordance with the procedure of the finite element method, and is written in the corresponding memory cells 89 of the magnetic field distribution memory 241. Similarly, all meshes 9 in the analysis target space 9
Against 9 calculates the derivative ∇A z of the z component A z of the vector potential function, is written in the corresponding memory cell 89 group vector potential differential coefficient distribution memory 233,
Step S102 ends.

【0163】ステップS1023では、まずパラメータ
分布メモリの誘電率分布メモリ234、電荷密度分布メ
モリ235の各々23から、解析対象空間9の誘電率分
布ε、電荷密度分布ρを読み込む。次に、有限要素法の
手順に従って式(d3)を計算し、解析対象空間9にお
けるスカラーポテンシャル関数φを定める。
In step S1023, first, the dielectric constant distribution ε and the charge density distribution ρ of the analysis target space 9 are read from each of the dielectric constant distribution memory 234 and the charge density distribution memory 235 of the parameter distribution memory. Next, equation (d3) is calculated according to the procedure of the finite element method, and a scalar potential function φ in the analysis target space 9 is determined.

【0164】[0164]

【数23】 (Equation 23)

【0165】続いて、解析対象空間9のすべてのメッシ
ュ99に対して、電場分布(Fx,Fy)を、次式(d
4)
Subsequently, the electric field distributions (F x , F y ) for all the meshes 99 in the analysis target space 9 are expressed by the following equation (d).
4)

【0166】[0166]

【数24】 (Equation 24)

【0167】により、有限要素法の手順に従って計算
し、電磁場分布メモリ24の対応メモリセル89に書き
込む。同様に、解析対象空間9のすべてのメッシュ99
に対して、スカラーポテンシャル関数φの微係数∇φを
計算し、ベクトルポテンシャル微係数分布メモリ233
の対応メモリセル89群に書き込んで、ステップS10
2を終了する。
Thus, calculation is performed in accordance with the procedure of the finite element method, and the result is written in the corresponding memory cell 89 of the electromagnetic field distribution memory 24. Similarly, all meshes 99 in the analysis target space 9
, A differential coefficient ∇φ of the scalar potential function φ is calculated, and a vector potential differential coefficient distribution memory 233 is calculated.
Is written to the corresponding memory cells 89 in the step S10.
2 is ended.

【0168】ステップS103は、決定パラメータの感
度を計算するためのステップである。ステップS102
と同様に、決定パラメータが何であるかによって、計算
の手順が異なる。以下、ステップS103の詳細を、図
13を用いて説明する。
Step S103 is a step for calculating the sensitivity of the decision parameter. Step S102
Similarly to the above, the calculation procedure differs depending on what the decision parameter is. Hereinafter, the details of step S103 will be described with reference to FIG.

【0169】ステップS1031では、解析対象空間9
のメッシュデータを読み込む。次に、決定パラメータが
磁気抵抗率、印加電流密度のいずれかであれば、ステッ
プS1032〜1034を実行する。決定パラメータが
そうでない場合、すなわち、決定パラメータ誘電率、電
荷密度のどちらか一方であれば、ステップS1035〜
1037を実行する。
In step S1031, the analysis target space 9
Read the mesh data of Next, if the determined parameter is any one of the magnetic resistivity and the applied current density, steps S1032 to S1034 are executed. If the decision parameter is not so, that is, if it is either the decision parameter permittivity or the charge density, step S1035
Execute 1037.

【0170】ステップS1032では、まず、磁場分布
メモリ241に格納されている解析対象空間9の磁場分
布、すなわち、解析対象空間9のすべてのメッシュ99
における磁場の値を読み込み、次に、近傍56における
磁場分布関数(Fx(p),Fy(p))を計算する。計
算には適当な補間法を用いる。pは解析対象空間9の点
の座標値である。
In step S 1032, first, the magnetic field distribution in the analysis target space 9 stored in the magnetic field distribution memory 241, that is, all the meshes 99 in the analysis target space 9.
Then, the magnetic field distribution function (F x (p), F y (p)) in the neighborhood 56 is calculated. An appropriate interpolation method is used for the calculation. p is a coordinate value of a point in the analysis target space 9.

【0171】ステップS1033では、まず、磁気抵抗
率分布メモリ231から解析対象空間9の磁気抵抗率分
布λを読み込む。次に、解析対象空間9における感度分
布ポテンシャル関数Ψzを、式(d5)により計算す
る。この計算はステップS1022のベクトルポテンシ
ャル関数Azの計算と同様に、有限要素法の手順に従っ
て実行する。
In step S1033, first, the magnetic resistivity distribution λ in the analysis target space 9 is read from the magnetic resistivity distribution memory 231. Next, the sensitivity distribution potential function Ψ z in the analysis target space 9 is calculated by the equation (d5). This calculation is executed in accordance with the procedure of the finite element method, similarly to the calculation of the vector potential function A z in step S1022.

【0172】[0172]

【数25】 (Equation 25)

【0173】ここで、式(d5)の右辺における(obj
i,xobji,y)は、ステップS1014で定めた目
標電磁場値であり、δ(p)はディラックのデルタ関数
を表す。これは、感度分布ポテンシャル関数Ψzを、目
標電磁場分布と計算された電磁場分布との差分布によっ
て定めることを意味する。
Here, ( obj ) on the right side of equation (d5)
F i, x , obj F i, y ) are the target electromagnetic field values determined in step S1014, and δ (p) represents a Dirac delta function. This means that the sensitivity distribution potential function Ψ z is determined by the difference distribution between the target electromagnetic field distribution and the calculated electromagnetic field distribution.

【0174】続いて、以上の手順で定めた感度分布ポテ
ンシャル関数Ψzから、決定パラメータ分布域52のす
べてのメッシュにおける印加電流密度のパラメータ感度
分布QJz
Subsequently, from the sensitivity distribution potential function Ψ z determined in the above procedure, the parameter sensitivity distribution Q Jz of the applied current density in all the meshes of the determined parameter distribution area 52 is calculated.

【0175】[0175]

【数26】 (Equation 26)

【0176】を用いて、有限要素法の手順に従って計算
する。
Is calculated according to the procedure of the finite element method.

【0177】ステップS1034は、印加電流密度のパ
ラメータ感度分布QJzから、決定パラメータ感度分布Q
を計算するためのステップである。
In step S1034, the determined parameter sensitivity distribution Q Jz is calculated from the parameter sensitivity distribution Q Jz of the applied current density.
Is a step for calculating

【0178】印加電流密度が決定パラメータの場合は、
パラメータ感度分布QJzを決定パラメータ感度分布とす
る。すなわち、
When the applied current density is a determining parameter,
Let the parameter sensitivity distribution Q Jz be the determined parameter sensitivity distribution. That is,

【0179】[0179]

【数27】 [Equation 27]

【0180】である。Is as follows.

【0181】決定パラメータが磁気抵抗率の場合は、印
加電流密度メモリ232とベクトルポテンシャル微係数
分布メモリ243とから、決定パラメータ分布域52の
印加電流密度分布Jとベクトルポテンシャル微係数分布
∇Azとを読み込み、次の式(d9)に従って計算す
る。
When the determined parameter is the magnetic resistivity, the applied current density distribution J and the vector potential differential coefficient distribution ∇A z of the determined parameter distribution area 52 are obtained from the applied current density memory 232 and the vector potential differential coefficient distribution memory 243. Is read and calculated according to the following equation (d9).

【0182】[0182]

【数28】 [Equation 28]

【0183】一方、ステップS1035では、まず、電
場分布メモリ242に格納されている解析対象空間9の
磁場分布、すなわち、解析対象空間9のすべてのメッシ
ュ99における電場の値を読み込み、次に、近傍56に
おける電場分布関数(Fx(p),Fy(p))を計算す
る。計算には適当な補間法を用いる。pは、解析対象空
間9の点の座標値である。
On the other hand, in step S1035, first, the magnetic field distribution of the analysis target space 9 stored in the electric field distribution memory 242, that is, the value of the electric field in all the meshes 99 in the analysis target space 9, is read. The electric field distribution function (F x (p), F y (p)) at 56 is calculated. An appropriate interpolation method is used for the calculation. p is a coordinate value of a point in the analysis target space 9.

【0184】ステップS1036では、まず、誘電率分
布メモリ233から解析対象空間9の誘電率分布εを読
み込む。次に、解析対象空間9における感度分布ポテン
シャル関数υを、次の式(d10)により計算する。
In step S1036, first, the dielectric constant distribution ε in the analysis target space 9 is read from the dielectric constant distribution memory 233. Next, a sensitivity distribution potential function に お け る in the analysis target space 9 is calculated by the following equation (d10).

【0185】[0185]

【数29】 (Equation 29)

【0186】この計算は、ステップS1023における
ポテンシャル関数φの計算と同様に、有限要素法の手順
に従って実行する。
This calculation is executed according to the procedure of the finite element method, similarly to the calculation of the potential function φ in step S1023.

【0187】ここで、式(d10)の右辺における(
obji,xobji,y)は、ステップS1014で定めら
れた目標電磁場値、δ(p)はディラックのデルタ関数
である。これは、感度分布ポテンシャル関数υを、目標
電磁場分布と計算された電磁場分布との差分布によって
定めることを意味する。
Here, on the right side of equation (d10), (
obj F i, x , obj F i, y ) are the target electromagnetic field values determined in step S1014, and δ (p) is a Dirac delta function. This means that the sensitivity distribution potential function υ is determined by the difference distribution between the target electromagnetic field distribution and the calculated electromagnetic field distribution.

【0188】続いて、以上の手順で定めたポテンシャル
関数υから、決定パラメータ分布域52のすべてのメッ
シュにおける電荷密度のパラメータ感度分布Qρを
Subsequently, from the potential function υ determined in the above procedure, the charge density parameter sensitivity distribution Qρ in all meshes of the determined parameter distribution area 52 is calculated.

【0189】[0189]

【数30】 [Equation 30]

【0190】によって、有限要素法の手順に従って、計
算する。
Is calculated according to the procedure of the finite element method.

【0191】ステップS1037は、電荷密度のパラメ
ータ感度分布Qρから、決定パラメータ感度分布Qを計
算するためのステップである。
Step S1037 is a step for calculating the determined parameter sensitivity distribution Q from the charge density parameter sensitivity distribution Qρ.

【0192】電荷密度が決定パラメータの場合は、パラ
メータ感度分布Qρを決定パラメータ感度分布Qとす
る。すなわち、
When the charge density is the determining parameter, the parameter sensitivity distribution Qρ is set as the determining parameter sensitivity distribution Q. That is,

【0193】[0193]

【数31】 (Equation 31)

【0194】である。Is as follows.

【0195】決定パラメータが誘電率の場合は、決定パ
ラメータ分布域52スカラーポテンシャル微係数分布メ
モリ244から決定パラメータ分布域52におけるスカ
ラーポテンシャル微係数分布∇φを読み込んで、次式
When the determined parameter is the permittivity, the scalar potential derivative distribution ∇φ in the determined parameter distribution region 52 is read from the scalar potential derivative memory 244, and the following equation is obtained.

【0196】[0196]

【数32】 (Equation 32)

【0197】によって計算する。Is calculated.

【0198】次に、図14を参照して、ステップS10
4における処理の詳細について説明する。このステップ
S104は、ステップS103で定めた感度に用いて、
共役方向法に基づき、目標電磁場分布と電磁場分布メモ
リ24に格納されている電磁場分布との差分布を最小に
するように、決定パラメータ分布域における決定パラメ
ータの値を計算するためのステップである。
Next, referring to FIG. 14, step S10
4 will be described in detail. This step S104 uses the sensitivity determined in step S103,
This is a step for calculating the value of the decision parameter in the decision parameter distribution area so as to minimize the difference distribution between the target electromagnetic field distribution and the electromagnetic field distribution stored in the electromagnetic field distribution memory 24 based on the conjugate direction method.

【0199】まず、ステップS1041で、メッシュデ
ータ格納部22に格納されているメッシュデータを読み
込んだ後、ステップS1042では、パラメータ分布メ
モリ23から、決定パラメータ分布域における決定パラ
メータの値を読み込む。各部分域521内での決定パラ
メータの値は一定であるから、部分域Ωkにおける決定
パラメータの値をDkと表す。
First, in step S1041, the mesh data stored in the mesh data storage unit 22 is read, and then in step S1042, the value of the determined parameter in the determined parameter distribution area is read from the parameter distribution memory 23. The value of the determined parameters within each partial region 521 is constant, the value of the decision parameter in the partial region Omega k represents the D k.

【0200】次に、ステップS1043では、まず、部
分域Ωkを構成するすべてメッシュに対して、ステップ
S103で定めた感度とメッシュの面積との積の総和を
計算する。その総和を総和感度と呼び、Tkと表す。次
に、総和感度Tkを部分域Ωkの総面積で除算する。これ
を部分域感度と呼びsenskと表す。以上の計算は、す
べての部分域521について実行する。
Next, in step S1043, first, for all the meshes constituting the partial area Ω k , the sum of the product of the sensitivity and the area of the mesh determined in step S103 is calculated. The sum is referred to as total sensitivity, expressed as T k. Next, the total sensitivity T k is divided by the total area of the partial region Ω k . This is called a partial area sensitivity expressed as sens Q k. The above calculation is performed for all the sub-regions 521.

【0201】ステップS1044では、すべての部分域
521について部分域感度の総和を計算する。それをT
で表し、図2で説明した差分布が収束条件値以下になる
までの繰り返しにおける、前回の繰り返しで計算した部
分域感度の総和をoldTと表して、
In step S1044, the sum of the partial area sensitivities is calculated for all the partial areas 521. T
In the repetition until the difference distribution described with reference to FIG. 2 becomes equal to or less than the convergence condition value, the sum of the partial area sensitivities calculated in the previous repetition is expressed as old T,

【0202】[0202]

【数33】 [Equation 33]

【0203】により、αを定める。ただし、繰り返し
(反復)の第1回目であれば、式(d15)の計算は行
わず、αを0(ゼロ)と定める。
Thus, α is determined. However, if it is the first repetition (repetition), the calculation of Expression (d15) is not performed, and α is determined to be 0 (zero).

【0204】ステップS1045は、共役方向法の共役
方向を計算するためのステップであり、次の式(d1
6)により、各部分域521ごとの共役方向を定める。
Step S1045 is a step for calculating the conjugate direction of the conjugate direction method.
According to 6), the conjugate direction for each partial area 521 is determined.

【0205】[0205]

【数34】 (Equation 34)

【0206】ここに、oldkは、図2を参照して説明し
た差分布が収束条件値以下になるまでの繰り返しにおけ
る、前回の繰り返しで計算した共役方向である。本実施
の形態では共役方向法を用いたが、2次計画法などの他
の非線形計画法を用いても、感度と前回の繰り返しで定
めた方向との線形和を用いる、類似の計算法となる。
Here, old R k is the conjugate direction calculated in the previous repetition in the repetition until the difference distribution described with reference to FIG. 2 becomes equal to or less than the convergence condition value. In the present embodiment, the conjugate direction method is used. However, even if another nonlinear programming method such as a quadratic programming method is used, a similar calculation method using a linear sum of the sensitivity and the direction determined in the previous iteration is used. Become.

【0207】ステップS104の最後であるステップS
1046では、部分域521の個数をmとして、直線探
索法により、次式(d17)が最小となるようにβを計
算する。
Step S104, the last step of step S104
In 1046, β is calculated by the straight line search method so that the following equation (d17) is minimized, where m is the number of subregions 521.

【0208】[0208]

【数35】 (Equation 35)

【0209】ここで、右辺の(obji,xobji,y
は、ステップS1014で定めた目標電磁場値である。
また、(Fx,Fy)は、直線探索法で変えられるβの値
の変化に対応して、ステップS1032またはステップ
S1035に相当する計算手順を実行して定められた、
近傍56における電磁場分布関数である。直線探索法の
計算の手順は確定しているので、説明は省略する。
Here, ( objF i, x , objF i, y ) on the right side
Is the target electromagnetic field value determined in step S1014.
(F x , F y ) is determined by executing a calculation procedure corresponding to step S1032 or step S1035 in accordance with the change in the value of β changed by the straight line search method.
The electromagnetic field distribution function in the neighborhood 56. Since the calculation procedure of the straight line search method is determined, the description is omitted.

【0210】直線探索法で計算された、次式(d18)
の最小値を与えるβの値をminβと表すと、部分域Ωk
決定パラメータの値newkを、
The following equation (d18) calculated by the straight line search method
If the value of beta gives the minimum value of expressed as min beta, the value new new D k of determining parameters of the partial region Omega k,

【0211】[0211]

【数36】 [Equation 36]

【0212】により計算し、これを部分域Ωkを構成す
る各メッシュに対応する、パラメータ分布メモリの決定
パラメータ分布メモリのメモリセル89に書き込む。こ
の手順をすべての部分域521について実行し、ステッ
プS104を終了する。
This is written in the memory cell 89 of the determined parameter distribution memory of the parameter distribution memory corresponding to each mesh forming the partial area Ω k . This procedure is executed for all the sub-regions 521, and the step S104 ends.

【0213】3次元解析の場合は、ステップS102の
電磁場計算、ステップS103の感度分布ポテンシャル
計算等は、すべて3次元計算に変更される。それに伴っ
て、電磁場分布メモリ24のメモリセル89と、印加電
流密度分布メモリ231および印加電流密度感度分布メ
モリ235のメモリセルとは、3次元ベクトル構成とな
る。
In the case of three-dimensional analysis, the electromagnetic field calculation in step S102, the sensitivity distribution potential calculation in step S103, and the like are all changed to three-dimensional calculations. Accordingly, the memory cell 89 of the electromagnetic field distribution memory 24 and the memory cells of the applied current density distribution memory 231 and the applied current density sensitivity distribution memory 235 have a three-dimensional vector configuration.

【0214】電磁場計算等の3次元化は、ステップS1
03の感度計算のための式(d7)、(d9)および
(d12)を、各々、以下の式に置き換えることによっ
て行うことができる。
The three-dimensional conversion such as electromagnetic field calculation is performed in step S1.
The formulas (d7), (d9) and (d12) for calculating the sensitivity of 03 can be performed by replacing each with the following formula.

【0215】[0215]

【数37】 (37)

【0216】[0216]

【数38】 (38)

【0217】これに伴い、関連する計算に追加の計算が
発生するが、容易に推定可能なので説明は省略する。ま
た、決定パラメータが電流密度の場合のステップS10
4の決定パラメータ分布の計算は、成分ごとに実行す
る。
With this, additional calculations occur in the related calculations, but the description is omitted because it can be easily estimated. Step S10 when the determination parameter is the current density
The calculation of the decision parameter distribution of No. 4 is executed for each component.

【0218】本実施の形態における処理の最終ステップ
であるステップS105は、ユーザの指定する計算結果
を結果表示部41に表示するためのステップである。図
9および図15を用いて、具体的に説明する。
[0218] Step S105, which is the final step of the processing in this embodiment, is a step for displaying the calculation result specified by the user on the result display section 41. This will be specifically described with reference to FIGS. 9 and 15.

【0219】図9は、結果表示部41の一実施例を示し
たものである。結果表示部41は、ユーザの指定する分
布412を解析対象空間9と重ねて表示する分布表示部
411と、各種アイコン群413〜417、429とを
有する画面表示を行う。
FIG. 9 shows an embodiment of the result display section 41. The result display unit 41 performs a screen display including a distribution display unit 411 that displays the distribution 412 specified by the user so as to overlap the analysis target space 9 and various icon groups 413 to 417 and 429.

【0220】ステップS105では、図15に示すよう
に、まずステップS1051で解析対象空間9のメッシ
ュデータを読み込み、結果表示部41のアイコン群41
3〜417、429を表示した後、受付部6からのユー
ザによるアイコン413〜415のいずれかのピック
で、後続のステップが起動される。例えばアイコン41
5がピックされると、ステップS1053が起動され
る。
In step S105, as shown in FIG. 15, first, in step S1051, the mesh data of the analysis target space 9 is read, and the icon group 41 of the result display section 41 is read.
After displaying 3 to 417 and 429, the subsequent steps are started by any one of the icons 413 to 415 picked up by the user from the reception unit 6. For example, icon 41
When 5 is picked, step S1053 is started.

【0221】ステップS1053では、パラメータ分布
メモリ23から決定パラメータのパラメータ分布を読み
込む。次に、アイコン416〜417のいずれかのピッ
クにより、アイコン416であれば図9の412のよう
な棒グラフ形式で、アイコン417であれば分布値の差
異をカラーで識別したカラー形式で、解析対象空間9と
重ねて、分布表示部411に表示する。他のステップS
1052およびS1054についても、読み込む対象が
異なるだけで、実質的には差異がない。最後に、アイコ
ン429のピックにより、本実施の形態の最適設計支援
装置の動作を終了する。
At step S1053, the parameter distribution of the determined parameter is read from the parameter distribution memory. Next, by picking one of the icons 416 to 417, the analysis target is the icon 416 in a bar graph format as shown in FIG. The information is displayed on the distribution display unit 411 so as to overlap the space 9. Other steps S
Also for 1052 and S1054, there is substantially no difference, only the read target is different. Finally, the operation of the optimal design support apparatus according to the present embodiment ends by picking the icon 429.

【0222】なお、結果表示部41において、パラメー
タの感度分布、設計目標関数の値の表示をさらに行うこ
とができる。これにより、最適設計された状態を把握す
ることがより容易になる。
In the result display section 41, the sensitivity distribution of the parameters and the value of the design target function can be further displayed. This makes it easier to grasp the optimally designed state.

【0223】また、最適設計の収束状態を把握し易くす
る目的のために、例えば、決定パラメータの、反復に伴
う変化率を各メッシュごとに求め、求めた反復に伴う変
化率の分布を表示すること、各メッシュにおける感度の
値について、その反復に伴う変化率の分布を表示するこ
とができる。
For the purpose of facilitating the understanding of the convergence state of the optimal design, for example, the change rate of the decision parameter associated with the iteration is obtained for each mesh, and the distribution of the obtained change rate associated with the iteration is displayed. In addition, it is possible to display the distribution of the rate of change associated with the repetition of the sensitivity value in each mesh.

【0224】このような量について、反復に伴う変化率
を表示することにより、反復による決定パラメータが改
善される様子がより明瞭に把握される。従って、反復が
十分に行われたか、また、収束点が合理的であるか否か
を判断することが容易になる。
By displaying the rate of change associated with the repetition of such a quantity, it is possible to more clearly understand how the decision parameters are improved by the repetition. Therefore, it is easy to determine whether the repetition has been sufficiently performed and whether the convergence point is reasonable.

【0225】なお、上記反復に伴う変化率の表示に際し
ては、その変化率を予め定められたカラースケールに対
応させ、各メッシュにおける反復に伴う変化率を色とし
て表示することができる。例えば、反復に伴う変化率が
大きい状態から、小さくなるに従って、表示色を赤から
青に変えて表示することができる。
In displaying the change rate associated with the repetition, the change rate can be made to correspond to a predetermined color scale, and the change rate associated with the repetition in each mesh can be displayed as a color. For example, the display color can be changed from red to blue as the rate of change due to repetition is increased from a large state to a small one.

【0226】これによって、解析対象空間における、反
復に伴う変化率の分布を認知し易い状態で表示すること
ができる。
As a result, it is possible to display the distribution of the change rate due to the repetition in the analysis target space in a state where it is easy to recognize.

【0227】また、決定パラメータの収束値における電
磁場分布を表示することができる。これにより、最適設
計された決定パラメータにより実現される電磁場が、設
計目標に合致するか否か、不合理な解に収束していない
かを確認することを支援することができる。
Further, the electromagnetic field distribution at the convergence value of the decision parameter can be displayed. Thus, it is possible to assist in confirming whether or not the electromagnetic field realized by the optimally designed decision parameter meets the design goal and does not converge to an irrational solution.

【0228】さらに、決定パラメータの収束値の初期設
定値とに対する変化分を表示することができる。これに
より、初期設定値を定めた意図と、設計目標との関係を
把握し易くすることができる。
Further, the amount of change of the convergence value of the determined parameter from the initial set value can be displayed. This makes it easier to grasp the relationship between the intention of setting the initial set value and the design goal.

【0229】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、電気機器の磁気抵抗率、印加電流密度、誘電率およ
び電荷密度のうち少なくとも1種を最適設計すべき決定
パラメータとして、目標電磁場との差分布が最小となる
ように決定パラメータを決定することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, at least one of the magnetoresistance, applied current density, dielectric constant, and charge density of an electric device is determined by the target electromagnetic field and the target electromagnetic field as the parameters to be optimally designed. Can be determined so as to minimize the difference distribution of.

【0230】また、図10における構成において、演算
部1と直結した受付部7を加え、受付部7は、適切な電
磁場計測装置と接続して、目標電磁場分布域51が点群
の場合の目標電磁場値を計測値とすることができる。
In addition, in the configuration shown in FIG. 10, a receiving unit 7 directly connected to the arithmetic unit 1 is added, and the receiving unit 7 is connected to an appropriate electromagnetic field measuring device so that the target electromagnetic field distribution area 51 in the case of a point group is a target group. The electromagnetic field value can be a measured value.

【0231】このように計測値を入力として、計測され
た電磁場と、決定パラメータから数値解析して得られる
電磁場との差分布が小さくなるように最適設計すること
により、計測する対象における磁気抵抗率、印加電流密
度、誘電率および電荷密度の分布を知ることができる。
By taking the measured values as input and designing optimally so that the difference distribution between the measured electromagnetic field and the electromagnetic field obtained by numerical analysis from the determined parameters is reduced, the magnetoresistivity of the object to be measured is reduced. The distribution of the applied current density, the dielectric constant and the charge density can be known.

【0232】また、上述の説明では、電磁場解析を行う
ための電磁場解析部を含んで構成される最適設計支援装
置について説明したが、電磁場解析は、既存の有限要素
ソルバーを用いて行ってよい。この場合には、図16に
示すように、連携して最適設計を支援することができ
る。
In the above description, the optimal design support device including the electromagnetic field analysis unit for performing the electromagnetic field analysis has been described. However, the electromagnetic field analysis may be performed using an existing finite element solver. In this case, as shown in FIG. 16, optimal design can be supported in cooperation.

【0233】図16において、最適設計支援部は、パラ
メータ感度を計算するためのグラディエント計算モジュ
ールと、パラメータ感度を用いて決定パラメータを最適
化するための最適化モジュールを有して構成される。
In FIG. 16, the optimal design support unit includes a gradient calculation module for calculating parameter sensitivity and an optimization module for optimizing a decision parameter using parameter sensitivity.

【0234】また、既存の有限要素ソルバーを用いて構
成される電磁場シミュレータは、与えられたパラメータ
分布における電磁場分布を求めるための電磁場方程式ソ
ルバーと、設計目標を表す設計評価関数の候補を複数格
納している評価関数ライブラリとを有して構成される。
An electromagnetic field simulator constructed using an existing finite element solver stores an electromagnetic field equation solver for obtaining an electromagnetic field distribution in a given parameter distribution and a plurality of design evaluation function candidates representing a design target. And an evaluation function library.

【0235】さらに、電磁場シミュレータは、解析対象
空間の設定、例えば、有限要素解析を行うための有限要
素分割を行うためのプリプロセッサと、解析した電磁場
を表示し、また、その電磁場の解釈を支援するためのポ
ストプロセッサとに接続されている。
Further, the electromagnetic field simulator displays a preprocessor for setting a space to be analyzed, for example, a finite element division for performing a finite element analysis, and displays the analyzed electromagnetic field, and supports interpretation of the electromagnetic field. For being connected to a post processor.

【0236】上記最適設計支援部は、電磁場シミュレー
タのサブルーチンをコールすることにより、改善した決
定パラメータ分布を与え、また、解析された電磁場分布
を受け取る。
The above-mentioned optimal design support unit gives an improved decision parameter distribution by calling a subroutine of the electromagnetic field simulator, and receives the analyzed electromagnetic field distribution.

【0237】このような関係となるように、最適設計支
援部のモジュールを構成し、電磁場シミュレータの機能
を実現しているコンピュータに実装することによって
も、最適設計の支援を行うことができる。なお、最適設
計支援部を独立した装置として構成して、上記電磁場シ
ミュレータの機能を実現しているコンピュータとデータ
通信して連携させてもよい。
The optimal design can be supported by configuring the module of the optimal design support unit so as to have such a relationship and mounting the module on a computer realizing the function of the electromagnetic field simulator. Note that the optimal design support unit may be configured as an independent device, and may cooperate with a computer realizing the function of the electromagnetic field simulator by data communication.

【0238】以下に、本実施の形態における最適設計支
援装置の動作について、いくつかの解析例を示して説明
する。
The operation of the optimum design support apparatus according to the present embodiment will be described below with reference to some analysis examples.

【0239】まず、図17および図18を参照して、電
導体中の欠陥同定に適用される場合について説明する。
First, a case where the present invention is applied to the identification of a defect in a conductor will be described with reference to FIGS.

【0240】この場合の設計評価関数Fは、支配方程式
に対して図17(a)に示すように設定する。すなわ
ち、電磁場解析により求められる磁束密度分布が、目標
として設定した磁束密度分布に一致するように最適設計
を行っている。
The design evaluation function F in this case is set for the governing equation as shown in FIG. That is, the optimum design is performed so that the magnetic flux density distribution obtained by the electromagnetic field analysis matches the target magnetic flux density distribution.

【0241】導電率σを決定パラメータすると、図17
(b)に示すパラメータ感度分布が得られる。
When the conductivity σ is determined as a parameter, FIG.
The parameter sensitivity distribution shown in (b) is obtained.

【0242】そして、解析対象空間におけるコイル、電
導体の配置を図17(c)に示すように設定する。
Then, the arrangement of coils and conductors in the space to be analyzed is set as shown in FIG.

【0243】このような条件で決定パラメータの改善を
反復したときの、導電率の変動状況を図18(a)に示
す。図18(b)に示す解析対象空間における要素3
5、36および83、84での導電率の変動をプロット
している。
FIG. 18A shows the state of change in the conductivity when the improvement of the determination parameter is repeated under such conditions. Element 3 in the analysis target space shown in FIG.
The conductivity variations at 5, 36 and 83, 84 are plotted.

【0244】図18(a)において、反復を繰り返すに
つれて、要素35および要素83における導電率が欠陥
導体の導電率に近づき、また、要素36および要素84
における導電率が、正常導体の導電率に近づいている。
In FIG. 18 (a), as the repetition is repeated, the conductivity in element 35 and element 83 approaches the conductivity of the defective conductor, and the element 36 and element 84
Is approaching the conductivity of the normal conductor.

【0245】次に、図19を参照して、本発明の最適設
計支援装置を適用した疑似界磁電流設計について説明す
る。
Next, with reference to FIG. 19, a description will be given of a pseudo field current design to which the optimum design support apparatus of the present invention is applied.

【0246】図19(c)に示すような、発電器におい
て、発生する電流が目標値になるように設計を行う。そ
こで、設計評価関数を支配方程式に対して図19(a)
に示すように設定すると、パラメータ感度は、図19
(b)に示すように求まる。従って、このパラメータ感
度を用いた最適設計を、本発明の最適設計支援装置を用
いて行うことにより、コイルに与えるべき電流、回転子
の回転速度などを最適化することができる。
In the generator as shown in FIG. 19C, the design is performed so that the generated current becomes the target value. Therefore, the design evaluation function is applied to the governing equation as shown in FIG.
When the parameter sensitivity is set as shown in FIG.
It is obtained as shown in FIG. Therefore, by performing the optimal design using the parameter sensitivity using the optimal design support apparatus of the present invention, the current to be given to the coil, the rotation speed of the rotor, and the like can be optimized.

【0247】次に、図20を参照して、本発明の最適設
計支援装置を適用した、磁気シールドのための磁性体を
軽量化するための最適設計について説明する。
Next, with reference to FIG. 20, an optimal design for reducing the weight of a magnetic material for a magnetic shield to which the optimal design support device of the present invention is applied will be described.

【0248】この最適設計の目的は、図20(b)おい
て、コイルによって発生する磁場を、磁性体によりシー
ルドし、磁場評価部に及ぼされる磁場を目標値以下した
状態で、しかも、磁性体の重量を軽量化するというもの
である。
The purpose of this optimum design is to set the magnetic field generated by the coil in FIG. 20 (b) to be shielded by a magnetic material so that the magnetic field applied to the magnetic field evaluation unit is equal to or less than the target value. Is to reduce the weight.

【0249】設計者の試行錯誤などにより、磁性体の厚
さを最適化するという試みが、従来行われている。これ
に対して、本発明の最適設計支援装置を適用することに
より、磁性体のトポロジーを最適化して、磁性体全体で
の重量を軽量化することができる。
Conventionally, attempts have been made to optimize the thickness of the magnetic body by trial and error of a designer. On the other hand, by applying the optimal design support device of the present invention, the topology of the magnetic body can be optimized and the weight of the entire magnetic body can be reduced.

【0250】すなわち、この最適設計では、磁性体が均
一の密度であるという制限をはずして、各要素における
磁性体の占有率に自由度を持たせる。このため、各要素
について、磁性体要素の重量Wk、その要素における磁
性体の占有率xkを変数として、設計評価関数をこれら
の積の総和を最小にする条件、すなわち、図20(a)
のように設定する。
That is, in this optimum design, the occupation ratio of the magnetic material in each element is given a degree of freedom by removing the restriction that the magnetic material has a uniform density. For this reason, for each element, the weight W k of the magnetic element and the occupancy x k of the magnetic substance in the element are variables, and the design evaluation function is a condition for minimizing the sum of these products, that is, FIG. )
Set as follows.

【0251】これにより、磁気シールドに効果のある要
素の磁性体占有率を1、すなわち、完全充填の状態に近
づけ、また、影響の小さい要素における磁性体占有率を
0、すなわち、空隙の状態に近づけるという設計を行う
ことができる。
As a result, the occupancy of the magnetic material in the element effective for the magnetic shield is set to 1, that is, close to the state of complete filling, and the occupancy of the magnetic material in the element having little influence is set to 0, that is, the state of the air gap. It can be designed to be closer.

【0252】このような解析に基づき、例えば、磁性体
占有率に応じて、その要素の磁性体部材に穴をあける加
工を施すべきであるという設計を行うことができる。
Based on such an analysis, for example, it is possible to design that a hole should be made in the magnetic member of the element in accordance with the occupancy of the magnetic member.

【0253】また、複合材料すなわち、樹脂などに磁性
体粉体を混合した材料を用いる場合には、各要素ごとの
混合比を定めるという設計を行うことができる。
In the case of using a composite material, that is, a material in which a magnetic material powder is mixed with a resin or the like, it is possible to design such that the mixing ratio of each element is determined.

【0254】[0254]

【発明の効果】本発明によれば、部品を構成する材料に
おける物性値の分布や、部品の形状のトポロジー(位
相)を設計対象として最適設計を行うことができる。
According to the present invention, an optimum design can be performed with the distribution of physical property values in the material constituting the component and the topology (phase) of the shape of the component.

【0255】また、設計評価関数の設定が任意に行え
る。このため、電磁場分布以外の量、例えば、部品の重
量をも考慮した最適設計を行うことができる。
The design evaluation function can be set arbitrarily. For this reason, it is possible to perform an optimum design in consideration of an amount other than the electromagnetic field distribution, for example, the weight of the component.

【0256】また、電気機械の部品における物性値の分
布を測定することができる。
In addition, the distribution of physical property values in electric machine parts can be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態における最適設計
支援装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optimal design support device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1の最適設計支援装置の動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of the optimal design support device of FIG.

【図3】 図1の最適設計支援装置の動作を示すための
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation of the optimal design support device of FIG. 1;

【図4】 図1の最適設計支援装置の動作を示すための
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation of the optimal design support device of FIG. 1;

【図5】 図1の最適設計支援装置の動作を示すための
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation of the optimal design support device of FIG. 1;

【図6】 図1のパラメータ分布メモリの構成と図3の
解析対象空間との対応関係を示すための説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between the configuration of the parameter distribution memory of FIG. 1 and an analysis target space of FIG. 3;

【図7】 図1の電磁場分布メモリの構成と図3の解析
対象空間との対応関係を示すための説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the correspondence between the configuration of the electromagnetic field distribution memory of FIG. 1 and the analysis target space of FIG. 3;

【図8】 図1の最適設計支援装置の入力表示部の構成
を示すための説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of an input display unit of the optimal design support device of FIG. 1;

【図9】 図1の最適設計支援装置の結果表示部の構成
を示すための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a result display unit of the optimal design support device of FIG. 1;

【図10】 本発明の第2の実施の形態における最適設
計支援装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an optimal design support device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】 図2のフローチャートをさらに詳しく説明
するフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating the flowchart of FIG. 2 in further detail.

【図12】 図2のフローチャートをさらに詳しく説明
するフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart illustrating the flowchart of FIG. 2 in more detail.

【図13】 図2のフローチャートをさらに詳しく説明
するフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating the flowchart of FIG. 2 in further detail.

【図14】 図2のフローチャートをさらに詳しく説明
するフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart illustrating the flowchart of FIG. 2 in further detail.

【図15】 図2のフローチャートをさらに詳しく説明
するフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart illustrating the flowchart of FIG. 2 in further detail.

【図16】 既存の電磁場シミュレータと連携動作する
構成の最適設計支援装置を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing an optimal design support device configured to operate in cooperation with an existing electromagnetic field simulator.

【図17】 本発明の最適設計支援装置を適用した、電
導体中の欠陥同定を示す説明図。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing defect identification in a conductor to which the optimal design support device of the present invention has been applied.

【図18】 本発明の最適設計支援装置を適用した、電
導体中の欠陥同定の計算結果を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing calculation results of defect identification in a conductor, to which the optimal design support device of the present invention has been applied.

【図19】 本発明の最適設計支援装置を適用した、疑
似界磁電流設計を示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing a pseudo field current design to which the optimal design support device of the present invention is applied.

【図20】 本発明の最適設計支援装置を適用した、磁
気シールドの磁性体の軽量化設計を示す説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a design for reducing the weight of a magnetic body of a magnetic shield to which the optimum design support device of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…演算部、2…記憶部、3…表示制御部、4…ディス
プレイ、5〜7…受付部、9…解析対象空間、11…入
出力処理部、12…電磁場分布計算部、13…パラメー
タ感度計算部、14…パラメータ感度計算部、21…プ
ログラム格納部、22…メッシュデータ格納部、23…
パラメータ分布メモリ、24…電磁場分布メモリ、41
…結果表示部、42…入力表示部、51…目標電磁場分
布域、52…決定パラメータ分布域、56…近傍、90
…座標空間の部分空間、91…部品、95…空気、89
…メモリセル、98…格子点、99…メッシュ、231
…磁気抵抗率分布メモリ、232…印加電流密度分布メ
モリ、233…電荷分布メモリ、234…誘電率分布メ
モリ、235…磁気抵抗率感度分布メモリ、236…印
加電流密度感度分布メモリ、237…電荷感度分布メモ
リ、238…誘電率分布メモリ、521…部分域、24
1…磁場分布メモリ、242…電場分布メモリ、243
…ベクトルポテンシャル微係数分布メモリ、244…ス
カラーポテンシャル微係数分布メモリ、411…分布表
示部、412…分布値、413〜417、423〜43
1…アイコン、421…解析対象空間表示部、422…
メッセージウィンドウ、500…最適設計支援装置、5
20…入出力処理部、540…電磁場分布計算部、56
0…パラメータ分布最適化部、570…パラメータ感度
分布計算部、580…パラメータ分布計算部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Operation part, 2 ... Storage part, 3 ... Display control part, 4 ... Display, 5-7 ... Reception part, 9 ... Analysis space, 11 ... Input / output processing part, 12 ... Electromagnetic field distribution calculation part, 13 ... Parameter Sensitivity calculation unit, 14 parameter sensitivity calculation unit, 21 program storage unit, 22 mesh data storage unit, 23
Parameter distribution memory, 24 ... electromagnetic field distribution memory, 41
... Result display part, 42 ... Input display part, 51 ... Target electromagnetic field distribution area, 52 ... Decision parameter distribution area, 56 ... Nearby, 90
... Partial space of coordinate space, 91 ... Parts, 95 ... Air, 89
... memory cells, 98 ... lattice points, 99 ... meshes, 231
... Magnetoresistance distribution memory, 232... Applied current density distribution memory, 233... Charge distribution memory, 234... Dielectric constant distribution memory, 235... Magnetoresistivity sensitivity distribution memory, 236. Distribution memory, 238: dielectric constant distribution memory, 521: partial area, 24
1: magnetic field distribution memory, 242: electric field distribution memory, 243
... Vector potential differential coefficient distribution memory 244 scalar potential differential coefficient distribution memory 411 distribution display unit 412 distribution values 413 to 417 423 to 43
1 ... icon, 421 ... analysis target space display part, 422 ...
Message window, 500 ... Optimal design support device, 5
20: input / output processing unit, 540: electromagnetic field distribution calculation unit, 56
0: parameter distribution optimizing unit, 570: parameter sensitivity distribution calculating unit, 580: parameter distribution calculating unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸岡 泰男 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Yasuo Morooka 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd.

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電磁場に関する最適設計を支援するため
の最適設計支援装置において、 電磁場における現象を表す支配方程式、最適設計の目標
を表す設計評価関数、および、決定すべき決定パラメー
タ分布の初期設定値を受け付け、かつ、 最適化した決定パラメータ分布を出力するための入出力
処理手段と、 決定パラメータ分布を含むパラメータ分布における電磁
場分布を上記支配方程式に基づいて求めるための電磁場
分布計算手段と、 上記設計評価関数が最小となるように、最適化されたパ
ラメータ分布を求めるためのパラメータ分布最適化手段
とを備え、 上記パラメータ分布最適化手段は、上記決定パラメータ
分布の変化に伴って上記設計評価関数が変動する感度の
分布を示す決定パラメータ感度分布を求めるためのパラ
メータ感度分布計算手段と、 上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関
数が小さくなるように改善された決定パラメータ分布を
求めるためのパラメータ分布計算手段とを有して構成さ
れることを特徴とする最適設計支援装置。
1. An optimal design support apparatus for supporting an optimal design related to an electromagnetic field, comprising: a governing equation representing a phenomenon in the electromagnetic field, a design evaluation function representing a target of the optimal design, and an initial setting value of a distribution of decision parameters to be determined. And an input / output processing means for receiving an optimized decision parameter distribution, an electromagnetic field distribution calculating means for obtaining an electromagnetic field distribution in a parameter distribution including the decision parameter distribution based on the governing equation, Parameter distribution optimizing means for obtaining an optimized parameter distribution so that the evaluation function is minimized, wherein the parameter distribution optimizing means includes Decision parameter that shows the distribution of fluctuating sensitivity Parameter sensitivity for obtaining sensitivity distribution Calculating means, comprising: a parameter distribution calculating means for obtaining a decision parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced by using the decision parameter sensitivity distribution. Design support equipment.
【請求項2】 温度場に関する最適設計を支援するため
の最適設計支援装置において、 温度場における熱伝導を表す支配方程式、最適設計の目
標を表す設計評価関数、および、決定すべき決定パラメ
ータ分布の初期設定値を受け付け、かつ、 最適化した決定パラメータ分布を出力するための入出力
処理手段と、 決定パラメータ分布を含むパラメータ分布における温度
場分布を上記支配方程式に基づいて求めるための温度場
分布計算手段と、 上記設計評価関数が最小となるように、最適化されたパ
ラメータ分布を求めるためのパラメータ分布最適化手段
とを備え、 上記パラメータ分布最適化手段は、上記決定パラメータ
分布の変化に伴って上記設計評価関数が変動する感度の
分布を示す決定パラメータ感度分布を求めるためのパラ
メータ感度分布計算手段と、 上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関
数が小さくなるように改善された決定パラメータ分布を
求めるためのパラメータ分布計算手段とを有して構成さ
れることを特徴とする最適設計支援装置。
2. An optimal design support apparatus for supporting an optimal design for a temperature field, comprising: a governing equation representing heat conduction in the temperature field, a design evaluation function representing a target of the optimal design, and a distribution of a decision parameter to be determined. Input / output processing means for receiving an initial set value and outputting an optimized decision parameter distribution; and a temperature field distribution calculation for obtaining a temperature field distribution in a parameter distribution including the decision parameter distribution based on the governing equation. Means, and parameter distribution optimizing means for obtaining an optimized parameter distribution so that the design evaluation function is minimized, wherein the parameter distribution optimizing means accompanies a change in the determined parameter distribution. Parameter sensitivity for determining the sensitivity distribution that determines the sensitivity distribution in which the above design evaluation function fluctuates Cloth calculation means; and parameter distribution calculation means for obtaining a decision parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced using the decision parameter sensitivity distribution. Optimal design support equipment.
【請求項3】 電磁場および温度場に関する最適設計を
支援するための最適設計支援装置において、 電磁場および温度場に関する現象を表す支配方程式、最
適設計の目標を表す設計評価関数、および、決定すべき
決定パラメータ分布の初期設定値を受け付け、かつ、 最適化した決定パラメータ分布を出力するための入出力
処理手段と、 決定パラメータ分布を含むパラメータ分布における電磁
場分布および温度場分布を上記支配方程式に基づいて求
める数値解析を行うための数値解析手段と、 上記設計評価関数が最小となるように、最適化されたパ
ラメータ分布を求めるためのパラメータ分布最適化手段
とを備え、 上記パラメータ分布最適化手段は、上記決定パラメータ
分布の変化に伴って上記設計評価関数が変動する感度の
分布を示す決定パラメータ感度分布を求めるためのパラ
メータ感度分布計算手段と、 上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関
数が小さくなるように改善された決定パラメータ分布を
求めるためのパラメータ分布計算手段とを有して構成さ
れることを特徴とする最適設計支援装置。
3. An optimum design support apparatus for supporting an optimum design related to an electromagnetic field and a temperature field, wherein a governing equation representing a phenomenon related to the electromagnetic field and the temperature field, a design evaluation function representing a target of the optimal design, and a decision to be determined. An input / output processing means for receiving an initial setting value of the parameter distribution and outputting an optimized decision parameter distribution; and obtaining an electromagnetic field distribution and a temperature field distribution in the parameter distribution including the decision parameter distribution based on the governing equation. Numerical analysis means for performing a numerical analysis, and parameter distribution optimization means for obtaining an optimized parameter distribution so that the design evaluation function is minimized, wherein the parameter distribution optimization means Decision showing the distribution of sensitivity where the above design evaluation function fluctuates with the change of decision parameter distribution Parameter sensitivity distribution calculating means for obtaining a parameter sensitivity distribution; and parameter distribution calculating means for obtaining a determined parameter distribution improved so that the design evaluation function is reduced using the determined parameter sensitivity distribution. An optimal design support device characterized by comprising:
【請求項4】 有限要素解析を行う解析装置を用いた最
適設計を支援するための最適設計支援装置において、 解析装置が解析すべき支配方程式、最適設計の目標を表
す設計評価関数、および、決定すべき決定パラメータ分
布の初期設定値を受け付け、最適化した決定パラメータ
分布を出力するための入出力処理手段と、 上記受け付けた支配方程式、および、上記決定パラメー
タ分布を含むパラメータ分布を上記解析装置に与え、か
つ、解析された場の量を受け付けるためのインタフェー
ス手段と、 上記インタフェース手段により受け付けられた場の量に
基づいて、上記設計評価関数が最小となるように最適化
されたパラメータ分布を求めるためのパラメータ分布最
適化手段とを備え、 上記パラメータ分布最適化手段は、上記決定パラメータ
分布の変化に伴って上記設計評価関数が変動する感度の
分布を示す決定パラメータ感度分布を求めるためのパラ
メータ感度分布計算手段と、 上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関
数が小さくなるように改善された決定パラメータ分布を
求めるためのパラメータ分布計算手段とを有して構成さ
れることを特徴とする最適設計支援装置。
4. An optimum design support apparatus for supporting an optimum design using an analysis apparatus for performing a finite element analysis, comprising: a governing equation to be analyzed by the analysis apparatus; a design evaluation function representing a target of the optimum design; Input / output processing means for receiving an initial setting value of a decision parameter distribution to be output, and outputting an optimized decision parameter distribution; and the accepted governing equation, and a parameter distribution including the decision parameter distribution to the analyzer. Interface means for receiving and analyzing the quantity of the field, and obtaining a parameter distribution optimized based on the quantity of the field received by the interface means so as to minimize the design evaluation function. Parameter distribution optimizing means, wherein the parameter distribution optimizing means comprises: Parameter sensitivity distribution calculation means for determining a determined parameter sensitivity distribution indicating a distribution of sensitivity in which the design evaluation function varies with a change in cloth; and using the determined parameter sensitivity distribution, the design evaluation function is reduced. And a parameter distribution calculation means for obtaining an improved decision parameter distribution.
【請求項5】 請求項4記載の最適設計支援装置におい
て、 上記決定パラメータ分布、場の量、および、決定パラメ
ータ感度分布を記憶するための記憶手段をさらに有し、 上記記憶手段は、上記解析装置における有限要素解析に
おいて分割された各有限要素ごとに、各有限要素におけ
る上記決定パラメータ分布、場の量、および、決定パラ
メータ感度分布を、各有限要素ごとに対応付けて記憶す
ることを特徴とする最適設計支援装置。
5. The optimal design support apparatus according to claim 4, further comprising storage means for storing the determined parameter distribution, the field quantity, and the determined parameter sensitivity distribution, wherein the storage means is configured to perform the analysis. For each finite element divided in the finite element analysis in the device, the decision parameter distribution in each finite element, the amount of the field, and the decision parameter sensitivity distribution, is stored in association with each finite element Optimal design support equipment.
【請求項6】 請求項5記載の最適設計支援装置におい
て、 上記場の量と、決定パラメータと、決定パラメータ感度
との各有限要素ごとの関連付けは、各有限要素ごとに定
義された識別符号をポインタとして用いて行うことを特
徴とする最適設計支援装置。
6. The optimal design support apparatus according to claim 5, wherein the association between the field quantity, the decision parameter, and the decision parameter sensitivity for each finite element is performed by using an identification code defined for each finite element. An optimal design support device characterized by being used as a pointer.
【請求項7】 請求項4記載の最適設計支援装置におい
て、 上記インタフェース手段は、上記支配方程式およびパラ
メータ分布を引数として、上記解析装置のサブルーチン
をコールして、解析された場の量を受け取ることを特徴
とする最適設計支援装置。
7. The optimal design support apparatus according to claim 4, wherein the interface means receives a quantity of the analyzed field by calling a subroutine of the analysis apparatus using the governing equation and the parameter distribution as arguments. An optimal design support device characterized by the following.
【請求項8】 複数の有限要素に分割された解析対象空
間における電磁場に関する最適設計を支援するための最
適設計支援装置において、 予め入力された、上記設計対象空間の各有限要素におけ
る、磁気抵抗率、印加電流密度、電荷密度および誘電率
というパラメータの分布値であるパラメータ分布を格納
するためのパラメータ分布メモリと、 上記解析対象空間の各有限要素における電磁場の値であ
る電磁場分布を格納するための電磁場分布メモリと、 上記パラメータのうちの少なくとも1種の決定パラメー
タと、上記複数の有限要素の少なくとも一部からなる決
定パラメータ分布域とを入力するための入力手段と、 上記パラメータ分布メモリに格納されているパラメータ
分布を読み込んで、電磁場を定めるポテンシャル方程式
を解くことにより上記解析対象空間の電磁場分布を計算
し、当該計算した電磁場分布を上記電磁場分布メモリに
格納するための電磁場分布計算手段と、 上記電磁場分布メモリに格納されている電磁場分布と上
記目標電磁場分布との、上記目標電磁場分布域における
差分布から、上記決定パラメータ分布域における上記決
定パラメータのパラメータ分布の変動が前記差分布の変
動に及ぼす感度分布を表すパラメータ感度分布を計算す
るためのパラメータ感度分布計算手段と、 上記パラメータ感度分布計算手段により計算された感度
分布を用いて、上記差分布を最小化するように上記決定
パラメータ分布域における決定パラメータのパラメータ
分布を計算し、上記パラメータ分布メモリの対応部に格
納するためのパラメータ分布計算手段と、 上記パラメータ分布メモリに格納されている決定パラメ
ータの分布を表示するための表示手段とを有することを
特徴とする最適設計支援装置。
8. An optimal design support apparatus for supporting an optimal design of an electromagnetic field in an analysis target space divided into a plurality of finite elements, comprising: A parameter distribution memory for storing a parameter distribution that is a distribution value of parameters such as an applied current density, a charge density, and a dielectric constant; and a parameter distribution memory for storing an electromagnetic field distribution that is a value of an electromagnetic field in each finite element of the analysis target space. An input unit for inputting an electromagnetic field distribution memory, at least one type of decision parameter among the above parameters, and a decision parameter distribution area including at least a part of the plurality of finite elements; stored in the parameter distribution memory Reading the parameter distribution and solving the potential equation that determines the electromagnetic field Calculate the electromagnetic field distribution in the analysis target space from the above, electromagnetic field distribution calculation means for storing the calculated electromagnetic field distribution in the electromagnetic field distribution memory, and the electromagnetic field distribution and the target electromagnetic field distribution stored in the electromagnetic field distribution memory A parameter sensitivity distribution calculation for calculating a parameter sensitivity distribution representing a sensitivity distribution in which the variation of the parameter distribution of the decision parameter in the decision parameter distribution area affects the variation of the difference distribution from the difference distribution in the target electromagnetic field distribution area. Means, using the sensitivity distribution calculated by the parameter sensitivity distribution calculating means, to calculate a parameter distribution of a decision parameter in the decision parameter distribution area so as to minimize the difference distribution, and a corresponding part of the parameter distribution memory. Parameter distribution calculating means for storing in the Display means for displaying the distribution of the decision parameters stored in the distribution memory.
【請求項9】 請求項8記載の最適設計支援装置におい
て、 上記決定パラメータ分布域は、上記決定パラメータの種
別ごとに定められることを特徴とする最適設計支援装
置。
9. The optimal design support apparatus according to claim 8, wherein the determined parameter distribution area is determined for each type of the determined parameter.
【請求項10】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記表示手段は、上記決定パラメータの分布を表示する
に際し、上記解析対象空間と重ねて表示することを特徴
とする最適設計支援装置。
10. The optimal design support apparatus according to claim 8, wherein the display means displays the distribution of the determined parameter in a manner superimposed on the analysis target space.
【請求項11】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記表示手段は、上記決定パラメータの分布を表示する
に際し、上記感度分布と、上記設計目標関数の値との表
示を併せて行うことを特徴とする最適設計支援装置。
11. The optimal design support device according to claim 8, wherein the display means displays the sensitivity distribution and the value of the design target function together when displaying the distribution of the determined parameters. An optimal design support device characterized by the following.
【請求項12】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記パラメータ分布計算手段によって計算された上記決
定パラメータのパラメータ分布を含むパラメータ分布を
新たなパラメータ分布として、上記電磁場分布計算手段
における電磁場の計算と、上記パラメータ感度分布計算
手段おけるパラメータ感度分布の計算と、上記パラメー
タ分布計算手段における決定パラメータのパラメータ分
布の計算とが反復され、 上記表示手段は、上記決定パラメータの分布を表示する
に際し、上記決定パラメータが上記反復に伴って変化す
る変化率を各有限要素ごとに求め、求めた変化率を各有
限要素ごとに表示することを特徴とする最適設計支援装
置。
12. The optimal design support device according to claim 8, wherein the parameter distribution including the parameter distribution of the determined parameter calculated by the parameter distribution calculating means is set as a new parameter distribution, and The calculation, the calculation of the parameter sensitivity distribution in the parameter sensitivity distribution calculation means, and the calculation of the parameter distribution of the decision parameter in the parameter distribution calculation means are repeated, and the display means displays the distribution of the decision parameter, An optimal design support device, wherein a change rate at which the decision parameter changes with the repetition is obtained for each finite element, and the obtained change rate is displayed for each finite element.
【請求項13】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記パラメータ分布計算手段によって計算された上記決
定パラメータのパラメータ分布を含むパラメータ分布を
新たなパラメータ分布として、上記電磁場分布計算手段
における電磁場の計算と、上記パラメータ感度分布計算
手段おけるパラメータ感度分布の計算と、上記パラメー
タ分布計算手段における決定パラメータのパラメータ分
布の計算とが反復され、 上記表示手段は、上記決定パラメータの分布を表示する
に際し、上記パラメータ感度分布が上記反復に伴って変
化する変化率を各有限要素ごとに求め、求めた変化率を
各有限要素ごとに表示することを特徴とする最適設計支
援装置。
13. The optimal design support device according to claim 8, wherein the parameter distribution including the parameter distribution of the determined parameter calculated by the parameter distribution calculating means is set as a new parameter distribution, and the electromagnetic field distribution in the electromagnetic field distribution calculating means is calculated. The calculation, the calculation of the parameter sensitivity distribution in the parameter sensitivity distribution calculation means, and the calculation of the parameter distribution of the decision parameter in the parameter distribution calculation means are repeated, and the display means displays the distribution of the decision parameter, An optimal design support apparatus, wherein a change rate at which the parameter sensitivity distribution changes with the repetition is obtained for each finite element, and the obtained change rate is displayed for each finite element.
【請求項14】 請求項12および13のいずれか一項
の最適設計支援装置において、 上記表示手段は、上記変化率を予め定められたカラース
ケールに対応付け、各有限要素の表示色を上記対応付け
たカラースケールの色とすることを特徴とする最適設計
支援装置。
14. The optimal design support device according to claim 12, wherein the display unit associates the change rate with a predetermined color scale and associates a display color of each finite element with the corresponding color. An optimal design support device characterized by the color of the attached color scale.
【請求項15】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記表示手段は、上記決定パラメータを表示するに際
し、上記電磁場分布を表示することを特徴とする最適設
計支援装置。
15. The optimal design support device according to claim 8, wherein the display means displays the electromagnetic field distribution when displaying the determined parameter.
【請求項16】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記表示手段は、上記決定パラメータの分布を表示する
に際し、上記パラメータ分布メモリに格納されている決
定パラメータの、上記決定パラメータの初期設定値に対
する変化分を表示することを特徴とする最適設計支援装
置。
16. The optimal design support apparatus according to claim 8, wherein the display means sets the determined parameters of the determined parameters stored in the parameter distribution memory when displaying the distribution of the determined parameters. An optimal design support device characterized by displaying a change with respect to a value.
【請求項17】 請求項8記載の最適設計支援装置にお
いて、 上記決定パラメータは、対応する有限要素における物質
の充填密度の関数として定められ、 上記表示手段は、上記パラメータ分布メモリに格納され
ている決定パラメータが示す物質の充填密度が予め定め
られた閾値より小さいとき、当該決定パラメータが対応
する有限要素に材料が存在しないことを表示することを
特徴とする最適設計支援装置。
17. The optimal design support device according to claim 8, wherein the determined parameter is determined as a function of a packing density of a substance in a corresponding finite element, and the display means is stored in the parameter distribution memory. An optimal design support apparatus characterized in that when the packing density of a substance indicated by a decision parameter is smaller than a predetermined threshold, the decision parameter indicates that no material exists in the corresponding finite element.
【請求項18】 請求項17記載の最適設計支援装置に
おいて、 上記表示手段は、上記充填密度が予め定められた閾値よ
り小さい有限要素と、そうでない有限要素との境界に輪
郭線を描くことを特徴とする最適設計支援装置。
18. The optimal design support device according to claim 17, wherein the display means draws a contour at a boundary between a finite element whose filling density is smaller than a predetermined threshold and a finite element that is not. Characteristic optimal design support device.
【請求項19】 コンピュータを用いて最適設計を支援
するための最適設計支援プログラムを記録した記録媒体
であって、 上記最適設計支援プログラムは、 電磁場に関する最適設計を支援するための最適設計支援
装置において、 電磁場における現象を表す支配方程式、最適設計の目標
を表す設計評価関数、および、決定すべき決定パラメー
タ分布の初期設定値を受け付け、最適化した決定パラメ
ータ分布を出力するための入出力処理手順と、 決定パラメータ分布を含むパラメータ分布における電磁
場分布を上記支配方程式に基づいて求めるための電磁場
分布計算手順と、 上記設計評価関数が最小となるように、最適化されたパ
ラメータ分布を求めるためのパラメータ分布最適化手順
とを含み、 上記パラメータ分布最適化手順は、 上記決定パラメータ分布の変化に伴って上記設計評価関
数が変動する感度の分布を示す決定パラメータ感度分布
を求めるためのパラメータ感度分布計算手順と、 上記決定パラメータ感度分布を用いて、上記設計評価関
数が小さくなるように改善された決定パラメータ分布を
求めるためのパラメータ分布計算手順とを含むことを特
徴とする最適設計支援プログラムを記録した記録媒体。
19. A recording medium recording an optimum design support program for supporting an optimum design using a computer, wherein the optimum design support program is an optimum design support apparatus for supporting an optimum design related to an electromagnetic field. An input / output processing procedure for accepting a governing equation representing a phenomenon in an electromagnetic field, a design evaluation function representing an optimal design goal, and an initial set value of a decision parameter distribution to be determined, and outputting an optimized decision parameter distribution. An electromagnetic field distribution calculation procedure for obtaining an electromagnetic field distribution in a parameter distribution including a determined parameter distribution based on the governing equation; and a parameter distribution for obtaining an optimized parameter distribution so that the design evaluation function is minimized. And an optimization procedure, wherein the parameter distribution optimization procedure includes the above-described determination. A parameter sensitivity distribution calculation procedure for obtaining a decision parameter sensitivity distribution indicating a sensitivity distribution in which the design evaluation function fluctuates with a change in the parameter distribution, and the design evaluation function is reduced using the decision parameter sensitivity distribution. And a parameter distribution calculation procedure for obtaining an improved determined parameter distribution.
【請求項20】 電磁場の分布の関数である設計評価関
数を最小とするように、上記電磁場のパラメータ分布を
最適設計するための最適設計方法において、 (1)上記解析対象空間において成立する電磁場方程
式、最適設計すべき決定パラメータ分布の初期設定値、
および、最適設計の目標を表す設計評価関数を受け付
け、 (2)上記電磁場方程式および設計評価関数から、上記
設計評価関数の上記決定パラメータ分布に関する勾配で
ある決定パラメータ感度分布を求め、 (3)上記決定パラメータを含むパラメータ分布におけ
る電磁場の分布を求め、 (4)上記求めた電磁場の分布における、決定パラメー
タの暫定増分を定め、 (5)上記上記決定パラメータ分布の変化に伴うベクト
ルポテンシャルの変化を示す感度ベクトルポテンシャル
を、上記求めた暫定増分を用いて上記電磁場方程式より
求め、 (6)上記設計目標関数を最小とするように、上記決定
パラメータ分布を改善し、 (7)上記決定パラメータ分布が改善される改善量が予
め定められた閾値より小さければ、上記改善した決定パ
ラメータを最適設計値とし、そうでなければ、上記改善
した決定パラメータを含むパラメータ分布について、上
記(3)以降の手順を反復することを特徴とする最適設
計方法。
20. An optimal design method for optimally designing a parameter distribution of an electromagnetic field so as to minimize a design evaluation function that is a function of a distribution of the electromagnetic field, comprising: (1) an electromagnetic field equation established in the analysis target space; , The initial setting value of the decision parameter distribution to be optimized,
And (2) obtaining a decision parameter sensitivity distribution, which is a gradient of the design evaluation function with respect to the decision parameter distribution, from the electromagnetic field equation and the design evaluation function; Determining the distribution of the electromagnetic field in the parameter distribution including the determining parameter; (4) determining the provisional increment of the determining parameter in the obtained electromagnetic field distribution; and (5) indicating the change in the vector potential accompanying the change in the determining parameter distribution. The sensitivity vector potential is obtained from the electromagnetic field equation using the obtained provisional increment. (6) The decision parameter distribution is improved so as to minimize the design target function. (7) The decision parameter distribution is improved. If the amount of improvement to be made is smaller than a predetermined threshold, The optimum design value data, otherwise, the parameter distribution comprising determining the abovementioned parameters improved, optimum design method characterized by repeating the procedure of (3) or later.
【請求項21】 被測定体における物性値の分布を測定
するための電磁測定装置において、 被測定体を含む対象空間における電磁場分布を計測する
ための電磁場計測手段と、 電磁場方程式、計測状態を表す計測評価関数、および、
測定すべき物性値の初期設定値を受け付け、かつ測定し
た物性値の分布を出力するための入出力処理手段と、 測定すべき物性値の分布を含むパラメータ分布における
電磁場分布を上記電磁場方程式に基づいて計算するため
の電磁場分布計算手段と、 上記電磁場計測手段によって計測された電磁場分布と、
上記電磁場分布計算手段によって計算された電磁場分布
との差分布が最小となる、物性値の分布を求めるための
物性値演算手段とを備え、 上記物性値演算手段は、上記物性値の分布の変化に伴っ
て上記差分布が変動する感度の分布を示す物性値感度分
布を求めるための物性値感度分布計算手段と、 上記物性値感度分布を用いて、上記差分布が小さくなる
ように改善された物性値の分布を求めるための物性値分
布計算手段とを有して構成されることを特徴とする電磁
測定装置。
21. An electromagnetic measuring apparatus for measuring the distribution of physical property values in a measured object, an electromagnetic field measuring means for measuring an electromagnetic field distribution in a target space including the measured object, an electromagnetic field equation, and a measurement state. Measurement evaluation function, and
An input / output processing means for receiving an initial set value of a physical property value to be measured, and outputting a distribution of the measured physical property value; and an electromagnetic field distribution in a parameter distribution including the physical property value distribution to be measured based on the electromagnetic field equation. Electromagnetic field distribution calculating means for calculating the electromagnetic field distribution measured by the electromagnetic field measuring means,
Physical property value calculating means for obtaining a physical property value distribution in which a difference distribution from the electromagnetic field distribution calculated by the electromagnetic field distribution calculating means is minimized, wherein the physical property value calculating means changes the physical property value distribution The physical property value sensitivity distribution calculating means for obtaining a physical property value sensitivity distribution indicating the distribution of the sensitivity in which the difference distribution fluctuates with the physical property value sensitivity distribution is improved so that the difference distribution is reduced. An electromagnetic measurement device comprising: a physical property value calculation unit for obtaining a physical property value distribution.
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