2015 Fiscal Year Annual Research Report
負の透磁率特性を利用した表皮効果抑制線路の設計方法確立とその実証
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26820135
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| Research Institution | Nagano National College of Technology |
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Principal Investigator |
中山 英俊 長野工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10390452)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 伝送線路 / 表皮効果 / 実効抵抗 / 透磁率 / 負の透磁率材料 / 低損失 / 高周波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、負の透磁率特性を用いて表皮効果を抑制した超低損失線路の設計方法を理論的に明らかにし、その効果を実証することを目標として、積層厚さの最適設計方法の確立により、省エネルギー技術として実用化することを目的とした。
研究実施計画では、負の透磁率材料を用いた表皮効果抑制／超低損失線路の最適設計方法を確立するため、「電磁界理論計算による理論検証」、「三次元有限要素法によるシミュレーション検証」、「伝送線路試作と特性評価による実証」を実施するものであった。
本研究は、2種類以上の材料の「透磁率」、「抵抗率」の双方を考慮して、線路内部の「電流・磁束密度分布」を推定し、「表皮効果低減」および「実効抵抗」を総合的に考慮することにより、適用する周波数における実効抵抗を最小にするものである。
本研究の成果により、理論検証では、単純な円形断面構造で、2種類以上の材料（正／負の透磁率材料）の透磁率、抵抗率を設計に考慮して、総合的に損失が最小となる積層構造（厚さ）を見出すことができた。従来は単層円形構造の理論しか知られていなかったが、新たに複数積層構造の理論を導くことができ、学術的な成果を得ることができた。本理論をベースに、矩形断面構造の伝送線路への展開を検討することにより、実用的な各種構造での低損失線路設計に有効であると考えられる。伝送線路の試作は試みたものの、磁性薄膜の特性が不十分であることと、微小抵抗測定においてプローブ接触抵抗などの影響を除去できず、明確な結果が得られなかった。
上記の設計手法については、特許出願(現在、未公開)を行うことができ、各種学会等において、関連する成果発表を行うことができた。
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