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2022 Fiscal Year Annual Research Report

パワーモジュール絶縁劣化現象

Research Project

Project/Area Number 21J12434
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中村 信  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2021-04-28 – 2023-03-31
Keywords放電 / 電界 / 計測 / SHG / レーザ
Outline of Annual Research Achievements

パワーモジュールに使用されるゲルや固体絶縁材料中の劣化現象の解明を目的として,放電中の電界を測定するため,昨年度,E-FISHG法により電界を非接触かつ非侵襲的に測定するシステムの開発を行った。レーザ光路に沿ってSHGを分布で取得し,逆計算することで電界を復元する手法を提案し,気体中の放電しないような場において,電界一次元分布測定が可能であることを示した。本年度は,提案した手法が放電プラズマ中でも測定可能であることを示すため,大気圧空気下直流コロナ放電下で空間電荷電界測定を行った。印加電圧極性が正極性のとき,焦点におけるレーザ強度が高いときに,レーザ誘導ストリーマが観測された。一方,負極性では,レーザ誘導ストリーマは観測されなかった。レーザ誘導ストリーマが観測される条件で取得したSHG信号分布から,コロナ放電による空間電荷電界を取得したところ,得られた電界強度はレーザトリガ法により測定した電界強度に近い値であり,E-FISHG 法により精度良く電界が測定できた。したがって,提案した電界復元手法は放電プラズマ中でも適用可能である。
また,電界を遠隔で測定できれば,パワーモジュールにとどまらず電力機器の長寿命化につながる。そこで,電力機器の電界遠隔測定に向けて,手元で測定を行うため,従来の光学系とは異なり,受光系を手前にした光学系を提案した。測定対象から1m離れて0.5kV/mmの電界を測定可能であった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Optimization of beam shaping and error quantification of calibration approach using EFISHG based electric field measurements2022

    • Author(s)
      Shin Nakamura, Masahiro Sato, Takashi Fujii, and Akiko Kumada
    • Journal Title

      Plasma Sources Science and Technology

      Volume: 31 Pages: 115020

    • DOI

      10.1088/1361-6595/aca4f1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 電界誘起第二高調波発生を用いた気体中電界ベクトル分布計測2022

    • Author(s)
      十亀正考, 中村信, 佐藤正寛, 藤井隆, 熊田亜紀子, 大石祐嗣
    • Journal Title

      電気学会論文誌A

      Volume: 142 Pages: 362-363

    • DOI

      10.1541/ieejfms.142.362

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systematic 1D electric field induced second harmonic measurement on primary-to-secondary transition phase of positive streamer discharge in atmospheric-pressure air2022

    • Author(s)
      Yuki Inada, Tatsutoshi Shioda, Ryosuke Nakamura, Mitsuaki Maeyama, Akiko Kumada, Shin Nakamura, and Ryo Ono
    • Journal Title

      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 55 Pages: 385201

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ac7b54

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電界誘起第二高調波発生を用いた電界リモートセンシングに向けて2023

    • Author(s)
      中村信, 佐藤正寛, 藤井隆, 熊田亜紀子, 大石祐嗣
    • Organizer
      令和5年電気学会全国大会
  • [Presentation] E-FISHG 法による電界3 次元分布測定に向けたレーザパラメータの最適化2023

    • Author(s)
      十亀正考, 中村信, 佐藤正寛, 藤井隆, 熊田亜紀子
    • Organizer
      誘電・絶縁材料/放電・プラズマ・パルスパワー/高電圧合同研究会
  • [Presentation] 電界誘起第二高調波発生を用い た電界測定における偏光依存性2022

    • Author(s)
      中村信, 佐藤正寛, 藤井隆, 熊田亜紀子, 大石祐嗣
    • Organizer
      2022年第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 大気中における電界誘起第二高調波発生のレーザパルス幅依存性2022

    • Author(s)
      中村信, 十亀正考, 佐藤正寛, 藤井隆, 熊田亜紀子
    • Organizer
      令和4 年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • [Presentation] 電界誘起第二高調波発生による大 気圧中直流コロナ放電電界測定2022

    • Author(s)
      中村信, 十亀正考, 佐藤正寛, 藤井隆, 熊田亜紀子
    • Organizer
      誘電・絶縁材料/放電・プラズマ・パルスパワー/高電圧合同研究会
  • [Presentation] Measurement method for electric field in streamer discharge based on electric field induced second harmonic generation2022

    • Author(s)
      Shin Nakamura, Masahiro Sato, Takashi Fujii, and Akiko Kumada
    • Organizer
      The 49th IEEE International Conference on Plasma Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electric-field-vector-profile measurement in gases based on electric-field-induced second-harmonic generation2022

    • Author(s)
      Shin Nakamura, Masataka Sogame, Masahiro Sato, Takashi Fujii, Akiko Kumada, and Yuji Oishi
    • Organizer
      The 75th Annual Gaseous Electronics Conference
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

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