| 研究課題/領域番号 |
26420245
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
畠山 賢一 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80305680)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 電磁遮へい / 穴あき金属板 / 近傍磁界 / π型等価回路 |
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| 研究実績の概要 |
大電力機器近傍磁界の遮へい材として、具体的には穴あき金属板を取り上げ、穴の大きさと配置周期、金属板厚みをパラメータとして遮へい量の周波数特性を検討した。板厚みが薄くて、穴半径Rと厚みtの比がt/R<<1の場合は穴あき金属板の伝送線路的等価回路は線路に並列にインダクタンスLが挿入される回路で表現されることが知られている。しかし、金属板が厚くなるとこの等価回路では扱えない。
ここでは穴あき金属板のF行列をπ型等価回路で表し、各インピーダンスの値を求めた。本研究テーマの課題は磁界発生源近傍における遮へい材開発であるが、まず特性がよく知られている遠方界におけるπ型等価回路を求めた。検討の結果、π型等価回路を構成する3つのインピーダンス素子はいずれもインダクタンスで表されることが分かった。直列素子のインダクタンスは金属板厚みに比例するので厚みが薄くてt/R<<1の場合は、直列のインダクタンスは0になり、残りの2つの素子の並列回路、すなわち並列素子のみで特性が表されるということになる。この検討結果により、厚い金属板を用いた場合でも等価回路により容易に遮へい特性が求められることになった。
薄い金属板を用いた穴あき金属板の等価回路は線路に並列に入るインダクタンスで表されるのであるが、このことは金属板を或る誘電率を有する均質材として見たとき、その等価的誘電率は負の値であることを示す。負の誘電率を持つ材料については、その空気面との界面を伝搬するプラズマ表面の存在が知られている。特に穴の周期が波長に一致するときの遮へい量は、表面波の介在により理論値（上記の等価回路による得られる理論値）に比べて数倍～10倍程度大きくなる異常透過現象が、主にテラヘルツ領域で知られている。ここではマイクロ波による実験を行い、異常透過現象が生じることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
穴あき金属板の試作を行い、近傍界と遠方界における電磁遮へい特性を測定することは順調に進んでいる。また、穴あき金属板の遮へい特性の理論的扱いについては、厚さの効果を表すために、伝送線路行列をπ型等価回路で表現することを試みた。この結果、遠方界領域については金属板の遮へい量を容易に求めることができるようになった。等価回路は近傍界においても適用できると考えているがその検証は今後の課題である。
さらに、穴周期が波長と一致する周波数付近の遮へい量について、異常透過現象が生じることがマイクロ波領域で実験的に確認された。異常透過は電磁遮へいにとっては重要な課題になるのでその原因については、プラズマ表面波やグレーティングローブなどを含めて検討する。
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| 今後の研究の推進方策 |
電源筐体モデルを試作し、近傍界における穴あき金属板の電磁遮へい特性を評価する。また、穴あき金属板に代わる電磁遮へい材、例えば導電材複合プラスチック材などの検討を進める。
また、穴あき金属板の異常透過現象について、マイクロ波帯で実験的理論的な検討を進める。異常透過現象は遮へい効果を低下させるので、電磁遮へい材としては欠陥になる。異常透過を避ける穴配置などを検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度はスペクトラムアナライザを購入し、測定設備の充実を行った。予定していた近傍界測定費は他目的の測定と同時に行ったため費用が発生せず、また、高周波回路部品も費用は発生しなかった。穴あき金属板試作については、今年度検討した分については既試作試料、および自作で対応したため費用が発生しなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度は、今年度の結果を受けて、穴あき金属板試料を多数試作して特性を評価することが必要になり、また、次年度検討課題では電子機器筐体モデルを用いた実験を予定している。これらを遂行するため、次年度使用額と合わせて試料試作費用、筐体モデル作成費、近傍界測定費用に充てる。
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