Randseed = 4 の場合

この項では，擬似乱数Randseedを4として最適化を行って得た設計結果につ いて観察する。各𝑁_𝑚𝑖𝑛値に於ける設計結果はFig4.8 (a) ~ (f)に示すとおりである。

(a)𝑁_𝑚𝑖𝑛= 1 (b)𝑁_𝑚𝑖𝑛= 2

(c)𝑁_𝑚𝑖𝑛= 3 (d)𝑁_𝑚𝑖𝑛= 4

(e)𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 5 (f)𝑁_𝑚𝑖𝑛= 6

図4.8 1回目のGAで得られた設計結果(Randseed = 4) Fig4.8 Obtained design results at 1st GA (Randseed = 4)

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前頁 Fig4.8 にて表したそれぞれの設計結果の性能，及び適応度関数値の変遷

はそれぞれTable4.4，Fig4.9に示すようになる。

表4.4 各設計結果の持つパラメータ Table4.4 Parameter in each design result

図4.9 各々の𝑁_𝑚𝑖𝑛値に於ける適応度関数値の変遷 Fig4.9 Transition of fitness function in each 𝑁_𝑚𝑖𝑛

Nmin = 1 Nmin = 2 Nmin = 3 Nmin = 4 Nmin = 5 Nmin = 6

0 100 200 300

10000 15000 20000 25000 30000

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4.2.5 1 段階目の最適化に対する考察

この節では，前節4.2.4までに掲載した1段階目の最適化を行った場合に得ら れた設計結果，及びそれらの持つ性能や，適応度関数の変遷過程に対しての考察 を行っていく。

先ずは，他の擬似乱数の場合と比較して高い適応度関数値を多く得られた

Randseed = 1の場合について考察を行う。Randseed = 1の場合では，𝑁_𝑚𝑖𝑛= 2~4

とした時に𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 1や 5,6 とした場合よりも大幅に高い適応度を達成している ことが分かる。そして，その形状の多くは埋込磁石型の形状を成している。クリ ーニング法を用いて GA を行う際に適切な𝑁_𝑚𝑖𝑛値を設定することにより，不要 な微小領域を迅速に排除しながら材質分布の最適化を行うことができるように なるため，最適解へ収束させるための計算回数を削減させることができ，300世 代分の計算で評価の高い個体が得られやすくなったと考えられる。𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 5,6と した場合，𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 1~4の場合よりも早く適応度関数の小さい値に収束してしま っている。そして，その形状は表面磁石型となっていることがわかる。𝑁_𝑚𝑖𝑛値を 大きく設定しすぎることにより，GA実行中にトポロジーの変遷方法が強く限定 されてしまうようになり，早く収束しやすい一方で，適応度関数は上がりにくく なってしまうことが一因と考えられる。より詳しいことについては次節で説明

する。Fig4.2(a)のように，𝑁_𝑚𝑖𝑛= 1として最適化を行った場合，煩雑なトポロジ

ーが得られた。𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 1としてクリーニング処理を行わないでGAを行うことに より，材質分布を様々なパターンで細かく解析を行うことが必要となってしま う。結果として鉄心内に小さな磁石の領域が散らばった形状となっていること が分かる。クリーニング法を用いた GA によるトポロジー最適化が適切であっ たのかを判断するため，設計された回転子の磁石体積と出力電力をプリウスに 用いられている PMSG のそれらと比較する。Table4.1 を見ると，𝑁_𝑚𝑖𝑛= 2~4の 場合にて，プリウスモデルよりも高い適応度関数を記録することに成功してい るが，その中でも𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 2,3の場合には特に優れた値を示しており，互角以上の 平均発電力を発生しながら，永久磁石使用量を抑えることに成功したことが確 認できた。

次に Randseed = 2 とした場合での結果について考察を行う。この場合に得ら

れた最適設計結果は Fig4.4 に示すとおりであり，それらの持つ性能は Table4.2 のようになる。Randseed = 1の場合と同じように，𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 1としてクリーニング 処理を行わなかった場合は煩雑な設計結果が出力されている。しかし，𝑁_𝑚𝑖𝑛 =

2,4とした場合ではV字磁石配置型の設計結果が得られており，このときにプリ

ウスモデルを超える適応度関数を得ることができた。𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 3,5,6の場合は表面 磁石配置型の設計結果が得られていたが，この形状のときに得られた平均発電

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力値は小さいものが多く，適応度関数値でもプリウスモデルに劣る結果となっ てしまった。

次にRandseed = 3,4の場合について考察を行うが，この場合はFig4.6, Fig4.8に

示されたように𝑁_𝑚𝑖𝑛 = 1の場合を除いては，どの𝑁_𝑚𝑖𝑛値の場合でも似通ったよ うな，あるいは全く同じ表面磁石配置型の回転子形状しか得ることができなか った。何故，このような結果が出力される場合もあるのかについては，次頁の

4.2.6項「構造変遷への影響」にて説明する。

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