| 研究課題/領域番号 |
21J12434
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中村 信 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 放電 / 電界 / 計測 / SHG / レーザ / パワーモジュール / 絶縁劣化 / 電界計測 / 非線形光学 / 非侵襲計測 / 非接触計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電力用半導体スイッチパワーモジュールの高耐圧化、長寿命化を目的として、ゲルや固体絶縁材料中の劣化現象の解明を行う。非接触・非侵襲に電界を測定できるE-FISHG法を用いて劣化が進展する瞬間の電位・電界分布を高い空間分解能で測定できるシステムを構築する。また、透過型FT-IR法を用いて、化学結合分布の時間変化を明らかにする。
測定で得られた物理量を、セル・オートマトンを用いた劣化シミュレーションに導入し、より信頼性の高い劣化シミュレーションを構築する。測定及びシミュレーション結果を踏まえて電気的、化学的な劣化機構の統一的なモデルを構築する。
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| 研究実績の概要 |
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。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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