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詳細

羽根　吉紀 (ハネ　ヨシキ)

  • 理工学部電気電子情報工学科　准教授
  • 工業技術研究所　研究員
  • 理工学研究科電気電子情報専攻　准教授
Last Updated :2025/04/19

研究者情報

学位

  • 博士（工学）（2021年03月 東北大学）

科研費研究者番号

  • 40908753

ORCID ID

J-Global ID

研究キーワード

  • 磁気ヒステリシス   磁気回路解析   

研究分野

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 電力工学

経歴

  • 2021年05月 - 現在  東北大学大学院工学研究科電気エネルギーシステム専攻

学歴

  • 2017年04月 - 2021年03月   東北大学   大学院工学研究科   技術社会システム専攻
  • 2013年04月 - 2017年03月   東北大学   工学部   情報知能システム総合学科

所属学協会

  • 米国電気電子学会（IEEE）   電気学会   日本磁気学会   

研究活動情報

論文

書籍

  • 電気学会誌11月号
    (担当:共著範囲:特集 パワーエレクトロニクス用磁気受同部品のための高周波電磁界解析－３ 磁心の表皮効果モデリング技術)2024年11月
  • 電磁界解析の先進応用技術
    (担当:共著範囲:1.4.2項，1.5節，2.8節)2023年06月
  • 電磁界解析による回転機の高精度性能評価技術
    (担当:共著範囲:3.1.2項)2022年12月
  • 磁気回路法に基づくヒステリシスモデリングの適用範囲拡大に関する研究（博士論文）
    羽根吉紀 (担当:単著範囲:)2021年03月

講演・口頭発表等

  • Comparison of Minor Loops between H-Input and B-Input Vector Play Model Identified from Major Loops  [通常講演]
    K. SUGAHARA; A. AHAGON; Y. HANE; A. SAUSENG; L. DOMENIG
    2024年06月 ポスター発表
  • Improving Beam Commissioning by Fast Computation of Magnetic Field of Accelerator Magnets Considering Magnetic Hysteresis  [通常講演]
    Y. ONCHI; K. SUGAHARA; A. AHAGON; Y. ISHI; Y. HANE
    CEFC 2024 2024年06月 ポスター発表
  • Reluctance Network Model of V-Type IPMSM for Accurate and Practical Design  [通常講演]
    Y. Hane; K. Nakamura
    INTERMAG2024 2024年05月 口頭発表（一般）
  • Computational Speed Improvement of Reluctance Network Analysis Combined with Play Model  [通常講演]
    Y. Hane; K. Sugahara
    INTERMAG2024 2024年05月 口頭発表（一般）
  • Calculation Accuracy Improvement of Magnetic Hysteresis Based on Simplified LLG Equation for Electric Machines  [招待講演]
    Y. Hane
    4th International Conference on Materials Science & Nanotechnology 2023年10月 口頭発表（招待・特別）
  • Dynamic Hysteresis Modeling Technique for Various Core Materials Based on Magnetic Circuit  [招待講演]
    Y. Hane
    CMPMEET2023 2023年06月 口頭発表（招待・特別）
  • High-Speed Iron Loss Calculation of Permanent Magnet Synchronous Motor Combining Reluctance Network Analysis and One-Dimensional Magnetic Circuit Models Considering Dynamic Hysteresis Behavior  [通常講演]
    Y. Hane; K. Nakamura
    IEEE INTERMAG 2023 2023年05月 口頭発表（一般）
  • Experimental Examination on Influence of Magnetic Hysteresis Behavior and Magnetic After Effect of Gap Magnetic Field Generated by Particle Accelerator Electromagnet  [通常講演]
    Y. Hane; K. Nakamura; K. Fujiwara; K. Sugahara; T. Urata; Y. Ishi
    The 13th International Particle Accelerator Conference (IPAC'22) 2022年06月 ポスター発表 Bangkok 
    When controlling the magnetic field generated by accelerator magnets, the magnetic hysteresis behavior is one of the practical obstacles in determining the current values. Among various hysteresis models proposed in the electric machine field, the play model is well-known for its high expressiveness of the measured data and ease of coupling with the electromagnetic field analysis. Hence, it is desirable to apply the play model to accelerator magnets as well. However, the magnetic after effect cannot be neglected in accelerator magnets. The influence of the magnetic after effect on the magnetic hysteresis has never been quantitatively studied. Thus, in this presentation, the gap magnetic field of accelerator magnets was measured under various excitation conditions, to acquire the experimental data for modeling. As a result, it was found that the magnetic after effect may affect the magnetic hysteresis behavior, and accordingly indicated that the play model cannot be directly applied to accelerator magnets. In the future, we plan to establish a novel hysteresis model considering the magnetic after effect in combination with the previous model.
  • Iron Loss Calculation Method of Interior Permanent Magnet Motor Taking Carrier Harmonics into Account Based on Reluctance Network Analysis Representing Dynamic Hysteresis Characteristics  [通常講演]
    Y. Hane; Y. Uchiyama; K. Nakamura
    MMM-INTERMAG 2022 2021年12月 口頭発表（一般）
  • A Novel Reluctance Network Analysis Applicable for Open Magnetic Circuits  [通常講演]
    Y. Hane; K. Sugahara; K. Nakamura
    MMM-INTERMAG 2022 2021年12月 口頭発表（一般）
  • Dynamic Hysteresis Modeling Considering Skin Effect for Magnetic Circuit Analysis  [通常講演]
    Y. Hane; K. Nakamura
    INTERMAG 2021 2021年04月 口頭発表（一般）
  • Reluctance Network Model of Switched Reluctance Motor Considering Magnetic Hysteresis Behavior  [通常講演]
    Y. Hane; K. Mitsuya; K. Nakamura
    INTERMAG 2021 2021年04月 口頭発表（一般）
  • Dynamic Hysteresis Modeling for Magnetic Circuit Analysis by Incorporating Play Model and Cauer’s Equivalent Circuit Theory
    Yoshiki Hane; Kenji Nakamura
    INTERMAG 2020 2020年05月 口頭発表（一般）
  • Reluctance Network Model of Three-Phase-Laminated-Core Variable Inductor Considering Magnetic Hysteresis Behavior
    Yoshiki Hane; Kenji Nakamura; Takashi Ohinata; Kenji Arimatsu
    MMM-INTERMAG 2019 2019年01月 口頭発表（一般）
  • Hysteresis Modeling of Magnetic Devices Based on Reluctance Network Analysis
    Yoshiki Hane; Kenji Nakamura
    IPEC-Niigata 2018 2018年05月 口頭発表（一般）
  • Reluctance Network Model of Permanent Magnet Synchronous Motor Considering Magnetic Hysteresis Behavior
    Yoshiki Hane; Kenji Nakamura
    INTERMAG 2018 2018年04月 口頭発表（一般）

MISC

受賞

  • 2025年03月 パワーアカデミー事務局 パワーアカデミー萌芽研究優秀賞
     粒子線がん治療用加速器電磁石の高速かつ高精度な磁場制御シミュレーション技術の確立 publisher 
    受賞者: 羽根吉紀;菅原賢悟;石禎浩
  • 2023年09月 日本磁気学会 論文賞
     Reluctance Network Model of IPM Motor Repre senting Dynamic Hysteresis Characteristics for High-Accuracy Iron Loss Calculation Considering Carrier Harmonics official_journal 
    受賞者: Y. Hane;K. Nakamura
  • 2022年02月 電気学会 静止器技術委員会 優秀奨励賞
     プレイモデルを取り入れたスイッチトリラクタンスモータの磁気回路網モデル 
    受賞者: 羽根吉紀;三ツ谷和秀;中村健二
  • 2021年08月 日本磁気学会 論文賞
     A Novel Reluctance Network Model Applicable for Open Magnetic Circuits official_journal 
    受賞者: 羽根吉紀;菅原賢悟;中村健二
  • 2021年07月 日本磁気学会 MSJ論文奨励賞
     A Novel Reluctance Network Model Applicable for Open Magnetic Circuits official_journal 
    受賞者: 羽根吉紀
  • 2021年05月 日本磁気学会 MSJ論文奨励賞
     A Consideration of Magnetostriction Force Calculation for Transformer Core by Using Reluctance Network Analysis official_journal 
    受賞者: 羽根吉紀
  • 2021年04月 電気学会 東北支部長賞（優秀論文賞）
     Dynamic Hysteresis Modeling for Magnetic Circuit Analysis by Incorporating Play Model and Cauer's Equivalent Circuit Theory others 
    受賞者: 羽根 吉紀
  • 2019年09月 電気学会 優秀論文発表賞
     プレイモデルを組み込んだ永久磁石モータのRNAモデル japan_society 
    受賞者: 羽根 吉紀
  • 2019年09月 日本磁気学会 学術奨励賞（内山賞）
     LLG方程式を用いた鉄心加工に伴う磁気特性変化の予測手法 japan_society 
    受賞者: 羽根 吉紀
  • 2019年05月 日本磁気学会 MSJ論文奨励賞
     LLG方程式を用いた鉄心加工に伴う磁気特性変化の予測手法 official_journal 
    受賞者: 羽根 吉紀

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 磁気ヒステリシスを考慮した自動車駆動用メモリモータの高効率速度制御手法の提案
    津川モーター研究財団：2024年度研究助成
    研究期間 : 2025年01月 -2025年12月
  • リラクタンスネットワーク解析に基づく自動車用IPMモータの高速・高精度な特性算定手法およびキャリア高調波まで考慮可能な鉄損算定手法の確立
    永守財団：永守財団研究助成 助成A
    研究期間 : 2024年10月 -2025年09月
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 若手研究
    研究期間 : 2022年04月 -2025年03月 
    代表者 : 羽根 吉紀
  • リラクタンスネットワーク解析に基づく空調機用IPMモータの高速・高精度な特性算定手法およびキャリア高調波まで考慮可能な鉄損算定手法の確立
    永守財団：永守財団研究助成
    研究期間 : 2022年10月 -2024年09月 
    代表者 : 羽根吉紀
  • 粒子線がん治療用加速器電磁石の高速かつ高精度な磁場制御シミュレーション技術の確立
    パワーアカデミー事務局：パワーアカデミー研究助成
    研究期間 : 2023年02月 -2024年03月 
    代表者 : 羽根吉紀; 菅原賢悟; 石 禎浩
  • 次世代EV・HEV用高効率PMモータの開発
    パワーアカデミー事務局：パワーアカデミー研究助成
    研究期間 : 2022年02月 -2023年03月 
    代表者 : 羽根吉紀
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2020年04月 -2023年03月 
    代表者 : 菅原 賢悟; 石 禎浩; 藤原 耕二; 中村 健二; 羽根 吉紀
     
    粒子加速器による磁場制御の精度をさらに向上させるためには、これまで粒子加速器分野で研究されてこなかった磁気ヒステリシスや磁気残効をモデル化することが必要である。本論文では、モデル化に必要な実験データを取得するため、電磁石の磁場測定環境の構築及び磁場測定を行い，測定した基礎データの分析を行った．測定結果より，磁気余効の時定数より十分に長い待機時間を設けた場合，渦電流などによる磁場の遅れが増加するという現象と真逆の現象を確認した． この現象の原因については今後の研究で明らかにしていく必要がある．また，電気機器の分野において提案されたヒステリシスモデリング手法は，そのままの形では加速器の分野に適用できないことを明らかにした．したがって，これらの現象を考慮した新たなモデリング手法の確立も必要である．
  • 日本学術振興会：科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 2019年04月 -2022年03月 
    代表者 : 羽根 吉紀
     
    本年度は，ISGシステム用クローポールモータの最適設計を目的とし，LLG方程式を用いた加工後の電磁鋼板の磁気特性予測，並びに磁気回路法に基づく鉄損および磁歪力の算定に関する検討を行った。 LLG方程式を用いた加工後の電磁鋼板の磁気特性予測においては，高圧延加工を施された電磁鋼板の磁気特性の予測精度向上に関する検討を行った。従来の予測手法では，30%以上の高圧延率において，直流ヒステリシスループの予測精度が低下するという問題があったが，圧延に伴う磁化過程の変化を勘案した補正係数をLLG方程式に加えることで，保磁力，最大磁束密度，ヒステリシス損の計算値が実測値に対して10%以内と，予測精度が大幅に向上することを明らかにした。 磁気回路法に基づく鉄損算定においては，従来は困難であったPWM励磁時のマイナーループの高精度な算定を目的とし，磁気ヒステリシスを表現可能なプレイモデル，並びに高周波における表皮効果の影響を考慮可能なCauerの等価回路理論を取り入れた磁気回路モデルを構築した。本手法により得られた計算値を実測値と比較した結果，マイナーループの形状を精度良く表現可能であることを示した。さらに，鉄損については計算値と実測値の誤差5%以内と，非常に高精度に算定可能であることを明らかにした。 磁気回路法に基づく磁歪力算定においては，高精度かつ実用的な計算時間と計算機容量での算定を目指し，鉄心の磁気回路網モデルより求めた各部の磁束密度分布に基づき，発生する磁歪力を近似的に算出する方法を構築した。本手法を用いて，簡便な形状の巻鉄心の磁歪力算定を行った結果，計算時間は1秒未満であったことから，今後，クローポールモータの解析においても，大幅な計算時間と計算機容量の削減が期待される。

委員歴

  • 2025年04月 - 現在   電気学会埼玉支所委員会
  • 2025年04月 - 現在   磁界解析におけるイノベーション創出調査専門委員会   磁界解析におけるイノベーション創出調査専門委員会
  • 2024年04月 - 現在   電気学会   電磁界解析の高度利用とAIの活用による回転機の先進最適化・性能評価技術調査専門委員会
  • 2022年04月 - 2025年03月   電気学会   電磁界解析を用いた革新技術開発調査専門委員会
  • 2022年04月 - 2024年03月   電気学会   電磁界解析による回転機の高精度モデリングと先進最適化技術調査専門委員会
  • 2021年10月 - 2022年03月   電気学会   電磁界解析による回転機の高精度性能評価技術調査専門委員会
  • 2021年05月 - 2022年03月   電気学会   電磁界解析の先進技術応用調査専門委員会

担当経験のある科目

  • 輪講Ⅰ・Ⅱ
    東洋大学
  • 卒業研究Ⅰ・Ⅱ
    東洋大学
  • 電磁気学Ⅰ
    東洋大学
  • 電気機器学Ⅰ・Ⅱ
    東洋大学
  • パワーエレクトロニクス
    東洋大学
  • 制御システム
    東洋大学

メディア報道

  • 磁気ヒステリシス損を考慮したモータのモデル化を1D-CAE(Ansys Twin Builder)で可能に
    報道 : 2025年02月
    執筆者 : 本人以外
    発行元・放送局 : サイバネットシステム株式会社
    https://www.cybernet.co.jp/ansys/case/interview/093/index.html　インターネットメディア

その他のリンク

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