| 研究課題/領域番号 |
15K05944
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
渡邉 晃彦 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (80363406)
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| 研究分担者 |
附田 正則 北九州市環境エレクトロニクス研究所, 先進パワーデバイス研究室, 主任研究員 (00579154)
大村 一郎 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (10510670)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 超音波 / 温度分布 / パワーデバイス / 故障解析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、固体内の音速が材料の温度により変化することに着目し、非接触で固体内部の温度分布を計測する技術を確立し、パワーデバイスの高信頼化へ応用することを目的とする。本年度は、通電加熱した試料の超音波観察環境を構築し、市販のパワーデバイスを用いた実験を行った。また、積層構造をもつ試料内部の温度分布を解析し測定結果の妥当性を検証するために、簡易型一次元熱シミュレーション環境の整備を行った。
通電加熱したデバイス内部からの超音波エコーの変化を正確に捉えるためには、デバイスの発熱による超音波伝播媒体（本研究では水）の温度変化を抑える必要がある。本目的のため、観察水槽内に冷却水を循環させる機能を追加した水槽を設計・作製し通電加熱中のデバイス観察を可能にした。また、通電加熱サイクルの任意のタイミングで超音波エコー信号を取得できるよう、通電システムと超音波信号取得システムを同期させるよう装置およびプログラムの改造を行った。
デバイスの温度変化に対応した超音波エコーの変化を検証するために、1次元の熱伝導シミュレーション環境を整備した。本シミュレータは一般的な有限要素法によるシミュレーションよりも高速な温度解析が可能であり、測定系に組み込むことで超音波エコー信号変化を解析し温度分布画像に変換する際に使用することを想定している。
本年度は以上の実験環境を整備し、机上検討結果、シミュレーション結果、実験結果を総合して、温度に対する超音波エコーの変化の解析を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
テスト環境およびデータ取得環境の整備が完了しデータ取得は可能になっている。取得したデータと温度変化との相関の解析が遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
原理確認は終了しており、今後は実際に取得したデータとシミュレーションの結果から、温度分布解析の精度を上げることを目標に研究を進める。また、デバイス加熱中に超音波エコー信号にノイズが乗ることが確認されており、早急に原因究明と対策を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
簡易な構造のテストサンプルを外注で作製予定であったが、自作に切り替えたため差額が発生した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
自作のテストサンプルは簡易な構造のため、より実サンプルに近い構造のサンプルを外注で作製予定である。
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