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今日，電磁界解析は幅広い分野で使用されている．電磁界解析を使用することで，低コストで効率的な電気機器の開発が可能となっている．近年の技術発展や電力事情により，電気機器のさらなる高性能化が要求されており，その開発において電磁界解析の重要性はより一層高まっている．本論文では，高性能な電気機器を効率的に開発するための手法を2 つ提案する．1 つは，非適合要素を用いた電磁界有限要素解析による電気機器の3 次元形状最適化である．従来の3 次元形状最適化は計算時間が長大になり実用的ではない．その原因は形状最適化手順の内，①機器形状に合わせた有限要素メッシュの作成と，②数値解析における連立方程式の求解である．提案手法は，①を最適化手順から省くことで3 次元形状最適化の計算時間を短縮させる．従来の形状最適化では，電気機器1 つに対し1 つの有限要素メッシュを作成し，機器形状が変更される度に再度メッシュ生成を繰り返す．これに対し，提案手法では電気機器を複数の形状の集合と考え，それぞれの形状に対して独立した有限要素メッシュを作成する．最適化の際は，それぞれの有限要素メッシュを拡大・縮小させることで機器形状の変化を表現する．これにより，最適化の際に有限要素メッシュを再生成する手順を省くことができ，3 次元形状最適化の計算時間を短縮できる．この提案手法をインダクタモデルの3 次元形状最適化に適用し，その有用性と問題点を検討する．2 つは，電磁界解析を用いた圧粉磁芯の数理モデルの構築・検討である．圧粉磁芯とは，従来の磁性材料である鉄やフェライトなどを粒子状にし，粒子表面に非磁性体膜を施し圧縮もしくは焼結させたものである．従来の電気機器に用いられる電磁鋼板や積層鋼板に比べて渦電流損失が小さく，3 次元形状を製作しやすい利点がある．圧粉磁芯材料を開発する際，従来ではOllendorff の式と呼ばれる理論式や磁気回路法を用いた等価式を用いて，構成される磁性材料から圧粉磁芯のマクロな磁気特性を推定している．しかし，これらの手法は精度良く推定できない問題がある．本論文では，上記2 手法と電磁エネルギーに着目した均質化法を用いた電磁界有限要素解析による圧粉磁芯のマクロ磁気特性の推定手法を比較・検討し，各手法の有用性と問題点を検討する．また，実際に測定した圧粉磁芯のマクロ磁気特性と比較し，推定手法の問題点と改良を検討する．, (主査) 教授 五十嵐 一, 教授 小笠原 悟司, 教授 北 裕幸, 情報科学研究科（システム情報科学専攻）