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電子機器のノイズ対策とは?課題と対策・製品を解説

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解析・検証における電子機器のノイズ対策とは?

製造業における設計・開発プロセスでは、電子機器を用いた精密な解析や検証が不可欠です。しかし、これらの機器は外部からの電磁ノイズや内部発生ノイズの影響を受けやすく、誤った測定結果や解析エラーを引き起こす可能性があります。本テーマでは、解析・検証の精度を維持・向上させるための電子機器のノイズ対策について解説します。

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【ロボティクス向】銀めっき導電材TecFillerTFMシリーズ

【ロボティクス向】銀めっき導電材TecFillerTFMシリーズ
ロボティクス分野における精密制御では、高い信頼性と応答性が求められます。 特に、アクチュエーターやセンサーなどの電子部品においては、微細な信号伝達の正確さが、ロボットの動作精度に直結します。 不十分な導電性は、信号の遅延やノイズの原因となり、精密な制御を妨げる可能性があります。 TOYAL TecFiller TFMシリーズは、優れた導電性を持ち、精密な制御を実現するための導電インキや導電接着剤に求められる性能をサポートします。 【活用シーン】 ・ロボットアームの関節部におけるセンサー接続 ・精密駆動部への導電性接着剤の適用 ・高精度な位置決めシステムにおける配線材 【導入の効果】 ・信号伝達の安定化による制御精度の向上 ・信頼性の高い電子部品の実装 ・製品の小型化・軽量化への貢献

■電場/電界解析ソフト(周波数応答)VOLTjω

■電場/電界解析ソフト(周波数応答)VOLTjω
周波数応答解析をおこなう有限要素法による電場解析ソフト(電界シミュレータ) 時間変化を伴う電場解析にはVOLT、交流での電場解析にはVOLTjωをご利用いただけます。 【特徴】 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、そして結果処理が一連の操作として行えます。 ・他のPHOTOシリーズモジュールと一体化しているので、たとえば、電磁場解析(電磁界解析)によって求まった発熱から、温度分布を求めるような連成解析が簡単にできます。 ・ICCG 法を使っていますので計算が速く、パソコンでの解析が可能です。 ・有限要素法を使っているので解が安定し、初心者でも安心して使えます。

■磁場解析ソフト(静磁場) MAG

■磁場解析ソフト(静磁場) MAG
有限要素法による磁場(磁界)解析ソフト(シミュレータ)で、静解析を行います。 3次元/2次元及び軸対称問題を扱うことが出来ます。 【特徴】 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、そして結果処理が一連の操作として行えます。 ・他のPHOTOシリーズモジュールと一体化しているので、たとえば、電磁場解析(電磁界解析)によって求まった発熱から、温度分布を求めるような連成解析が簡単にできます。 ・エッジエレメント法及び ICCG 法の併用により画期的な高速化が達成されています。(従来の有限要素法の数十倍) ・有限要素法を使っているので解が安定し、初心者でも安心して使えます。 ・応力解析との連成計算が容易です。

■磁場解析ソフト(静磁場・磁気モーメント法)  MAGTZ

■磁場解析ソフト(静磁場・磁気モーメント法)  MAGTZ
磁気モーメント法による磁場(磁界)解析ソフト(シミュレータ)で、静解析を行います。 3次元問題を扱うことが出来ます 【特徴】 ・空気領域を作らずに解析モデルを作成できます。 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、結果処理が一連の操作として行えます。 ・解析タイプを逆問題と設定することで、磁束密度分布ファイルから磁性体の磁化を類推することができます。 ・表示用要素を作成して空間の解析値を評価することができます。

【解析事例】臨界状態モデルを考慮した超伝導体の磁場解析

【解析事例】臨界状態モデルを考慮した超伝導体の磁場解析
超伝導体を表現するモデルとしては、臨界状態モデル、Kimモデルなどが 挙げられます。 臨界状態モデルは渦糸に働くローレンツ力と超伝導体内部の不純物などによって 生じるピン止め力が釣り合っているとした物理モデルです。 「PHOTO-EDDY」では、構成方程式をユーザー側で指定することができ、 一定のJcだけでなく、Jcが磁束密度に依存するようなKimモデルも解析可能。 どのような数式を使用するかどうかはユーザー側の判断になります。 計算の収束性に配慮が必要ですが、自由度が高い入力方法をご利用頂けます。 【事例概要】 ■使用ソフトウェア:PHOTO-EDDY ■解析結果 ・超伝導体は臨界状態モデルとし、臨界電流密度Jcは1.0×10^9[A/m2]とした ・空芯のときに、コイル中心において、磁束密度が最大5[T]となるように  入力電流を調整 ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

■磁場解析ソフト(動磁場・周波数応答)  EDDYjω

■磁場解析ソフト(動磁場・周波数応答)  EDDYjω
有限要素法による磁場解析ソフト(磁界シミュレータ)で、周波数応答解析をおこないます。 3次元・2次元及び軸対称問題を扱うことが出来ます。 交流定常状態の解析にはEDDYjω、時間変化を考慮した過渡現象解析にはEDDYをご利用いただけます。 【特徴】 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、そして結果処理が一連の操作として行える ・他のPHOTOシリーズモジュールと一体化しているので、たとえば、電磁場解析によって求まった発熱から、温度分布を求めるような連成解析が簡単にできる ・エッジエレメント法及び ICCG 法の併用により画期的な高速化が達成されている(従来の有限要素法の数十倍)。 ・正弦波入力でなおかつ線形近似が成り立つ場合、時間ステップをおって計算しなくても一回の計算で結果が得られる ・有限要素法を使っているので解が安定し、初心者でも安心して使える ・熱伝導解析、応力解析との連成計算が容易

■電場/電界解析ソフト(過渡応答) VOLT

■電場/電界解析ソフト(過渡応答) VOLT
静解析及び過渡応答解析をおこなう有限要素法による電場解析ソフト(電界シミュレータ) 時間変化を伴う電場解析にはVOLT、交流での電場解析にはVOLTjωをご利用いただけます。 【特徴】 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、そして結果処理が一連の操作として行えます。 ・他のPHOTOシリーズモジュールと一体化しているので、たとえば、電磁場解析(電磁界解析)によって求まった発熱から、温度分布を求めるような連成解析が簡単にできます。 ・ICCG 法を使っていますので計算が速く、パソコンでの解析が可能です。 ・有限要素法を使っているので解が安定し、初心者でも安心して使えます。

【解析事例】架空送電線の電場解析

【解析事例】架空送電線の電場解析
当社の「PHOTO-VOLTjω」を使用し、鉄塔間の区間を 想定した2次元電場解析についてご紹介します。 電線の上方には、2本の架空地線を配置しています。 下方には地面があり、これも0Vとしています。 解析結果は、複素数で表示されます。 有限要素法を使用して解析を行っています。 【事例概要】 ■解析対象:電線、地面、および周囲空間 ■使用した解析ソフトウェア:PHOTO-VOLTjω ■電圧条件:各導体の電圧は500kV/ルート3 ■解析種別:2次元電場解析 ※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

MULCOS-2

MULCOS-2
MULCOS-2は、ARM(R) TrustZone(R) テクノロジを使用したベアメタル型ハイパーバイザとしてマルチOSの動作環境と、OS間の同期通信機能を併せ持ち、シングルコア、マルチコアのどちらにも対応しています。 クアッドコアでは、セキュア空間に最大4つのRTOSとノンセキュア空間に1~4個のコアを使用した一つのLinuxを実装でき、シングルコアでもRTOSとLinuxの両方を実装できます。 同期通信機能として、メッセージキュー、セマフォ、イベントフラグ、共有メモリの4つの機能があります。(共有メモリ機能は次のバージョンにて対応)

【解析事例】ケーブルジョイントの非線形電界解析

【解析事例】ケーブルジョイントの非線形電界解析
ケーブルジョイントの非線形電界解析の事例をご紹介します。 電場解析ソフトウェア「PHOTO-VOLT」及び「VOLTjω」は電場解析及び 電流分布解析の2つモードから選択可能。当事例は電流分布解析を 使用しています。 直流電力ケーブルのジョイントなどの電気絶縁設計では絶縁体の非線形 伝導率特性を考慮する必要があります。 詳しい解析結果については下記の関連リンクよりご覧ください。 【事例概要】 ■使用ソフトウェア:PHOTO-VOLTもしくはVOLTjω ※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【解析事例】ケーブル素線の近接効果(磁場解析)

【解析事例】ケーブル素線の近接効果(磁場解析)
19本の素線を束ねた導体に交流電流を流したとき、どのような電流分布が 見られるか、磁場解析により確認した事例をご紹介します。 周波数応答の磁場解析が適当なので、ソフトウェアは「PHOTO-EDDYjω」を選択。 入力電圧は結果的に得られる電流密度(絶対値)の最大値が1となるように 調整した電圧を使用しています。 結果、周波数1×10^5[Hz]ではほぼ一定となったほか、周波数1×10^7[Hz]では 最外層の導体表面に電流密度の集中が見られました。 【事例概要】 ■使用ソフトウェア:PHOTO-EDDYjω ■解析結果 ・1×10^5[Hz]:ほぼ一定 ・1×10^6[Hz]:徐々に電流密度の分布が見られる ・1×10^7[Hz]:最外層の導体表面に電流密度の集中が見られる ※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

■電場/電界解析ソフト(境界要素法) VOLTBM

■電場/電界解析ソフト(境界要素法) VOLTBM
境界要素法による3次元電場(電界)解析ソフトウェア(電界シミュレータ) 【特徴】 ・空気領域を作らずに解析モデルを作成できます。 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、結果処理が一連の操作として行えます。 ・表示用要素を作成して空間の解析値を評価することができます。

【解析事例】外場コイルを使用した鉄板の3次元非線形静磁場解析

【解析事例】外場コイルを使用した鉄板の3次元非線形静磁場解析
当社の「PHOTO-MAG」を使用して、構造物にコイルを 配置した3次元非線形静磁場解析を実施しました。 コイルに直流電流を流したときに、内部に流れる磁束密度を 解析しています。 解析モデルは、対称性を利用して、1/2モデルとしました。 測定値と当社ソフトを使用した解析結果を比較しました。 詳しい解析結果の図は、関連リンクより確認できます。 【事例概要】 ■解析対象:鉄板で構成された構造物とコイル ■使用したソフトウェア:PHOTO-MAG ■電流値:1000[AT] ■入力項目:磁気特性のみ入力 ※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

■磁場解析ソフト(動磁場・運動及び運動方程式考慮) MOTION

■磁場解析ソフト(動磁場・運動及び運動方程式考慮) MOTION
有限要素法による磁場解析ソフトウェア(磁界シミュレータ)で、静解析及び過渡応答解析をおこないます。 電磁力による物体の運動を扱うことができます。 3次元・2次元及び軸対称問題を扱うことができます。 【特徴】 ・他のPHOTOシリーズモジュールと一体化しているので、たとえば、電磁場解析(電磁界解析)によって求まった発熱から、温度分布を求めるような連成解析が簡単にできます。 ・エッジエレメント法及びICCG法の併用により画期的な高速化が達成されています(従来の有限要素法の数十倍) ・有限要素法を使っているので解が安定し、初心者でも安心して使えます。 ・2次元、軸対称、3次元問題におけるスライドインターフェイスを取り入れることにより、物体の運動を簡単に取り扱うことができます。 ・電磁力による物体の運動を、運動方程式を解くことにより時々刻々と求めることが可能です。

【解析事例】磁気シールドの周波数応答動磁場解析

【解析事例】磁気シールドの周波数応答動磁場解析
磁気シールドの磁場解析の事例をご紹介いたします。 解析モデルは電気学会調査専門委員会にて提案されている「Box shield model」 [1]を使用。解析モデルは対称性から1/8モデルとし、コイルは外場コイルを 用いました。 動磁場解析を適用し、渦電流を考慮した解析内容になっています。 【事例概要】 ■解析モデル:Box shield model[1] ■コイル:外場コイル ■解析タイプ:周波数応答動磁場解析 ■シールド:線形材料 ※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

■磁場解析ソフト(併用法・周波数応答)  EDDYTMjω

■磁場解析ソフト(併用法・周波数応答)  EDDYTMjω
有限要素法とH法の併用による磁場/磁界解析ソフトウェア (磁界シミュレータ)で、周波数応答解析をおこないます。 3次元問題を扱うことができます。 【特徴】 ・空気領域を作らずに解析モデルを作成できます。 ・PHOTOシリーズ専用プリ・ポストと一体型となっているため、データ作成から解析、結果処理が一連の操作として行えます。 ・エッジエレメント法及び ICCG 法の併用により画期的な高速化が達成されています。(従来の有限要素法の数十倍) ・有限要素法を使っているので解が安定し、初心者でも安心して使えます。

【解析事例】外場コイルを使用した穴あき導体の渦電流解析

【解析事例】外場コイルを使用した穴あき導体の渦電流解析
同じ解析対象について、有限要素法(FEM)によるコイルと外場コイルを 使用した場合の解析結果をご紹介します。 穴あき導体の上にコイルを配置した、"Team Workshop Problem7"を採用。 この問題には測定値があるため、FEM、外場コイル及び測定値の3条件で 比較し、コイルを移動させた解析も実施しました。 外場とFEMの結果では、グラフが重なっており、測定値との比較も良好でした。 【事例概要】 ■使用ソフトウェア:PHOTO-EDDYjω ■解析条件 ・周波数:200[Hz] ・電流値:2742[AT] ・導体の電気伝導率:3.526×10^7[S/m] ■外場とFEMの結果:グラフが重なっており、測定値との比較も良好 ※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

電磁場解析シミュレータのパイオニア フォトンの受託解析

電磁場解析シミュレータのパイオニア フォトンの受託解析
様々な解析を豊富に経験したスタッフが解析をお受けいたします。適切な結果を迅速にお届けします。 弊社では1990年代より、 30年にわたり自社開発ソフト「PHOTOシリーズ」 を通じた電磁界解析の知見を蓄積してまいりました。 ソフトの特性を熟知した専門スタッフが、 開発元ならではの視点でシミュレーション と考察を行い、中間コストを省いた合理的な価格体系にて対応させていただきます。 試作前の検討から実験値との照合まで、 お客様の設計現場に合わせた柔軟なサポートを心がけております。 以下の様な分野での解析実績がございます。 ●磁場解析・磁界解析・電磁誘導分野 ●電場解析・電界解析・高電圧分野 ●電磁波解析・高周波分野 ●超伝導解析・連成解析分野

【解析事例】自由エネルギーを用いたヒステリシスモデルの紹介

【解析事例】自由エネルギーを用いたヒステリシスモデルの紹介
当社が開発した「自由エネルギーを用いたヒステリシスモデル」は熱力学的 考察によって得られた磁性体の自由エネルギーと磁壁の移動を摩擦モデルとして、 取り込んだ手法で、数学的モデルではなく、物理学に即したものです。 ICCG法やニュートンラフソン法がそのまま利用でき、マイナーループを 含めたヒステリシス曲線の表現力向上、ベクトル化(磁気異方性)に対応可能。 本手法を利用した計算例では、数式で表現できるヒステリシス曲線を シミュレーションで再現できるかどうか確認します。一成分に着目して 解析を行いました。 ヒステリシスを考慮した磁場解析にご興味ある方、是非お問い合わせください。 参考文献 池田文昭:「自由エネルギーを使ったヒステリシスモデル」, 電気学会静止器・回転機合同研究会資料,SA-13-70,RM-13-84(2013) 【事例概要】 ■使用ソフトウェア:PHOTO-MAG ※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【解析事例】磁気シールドの非線形静磁場解析

【解析事例】磁気シールドの非線形静磁場解析
磁気シールドの磁場解析の事例をご紹介致します。 シールドの外側にコイルを配置し、内部の磁場を計算します。 解析モデルは電気学会調査専門委員会にて提案されている「Box shield model」を 使用。コイルは外場コイルを使用致し、解析モデルは対称性から1/8モデル としました。 解析タイプは非線形静磁場解析です。渦電流は考慮されていません。 今回使用致しましたss400のB-H特性などを図で掲載しておりますので 詳しくは下記の関連リンクよりご覧ください。 【事例概要】 ■解析モデル:Box shield model ■解析タイプ:非線形静磁場解析 ■使用ソフトウェア:PHOTO-MAG ※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

【解析事例】電流センサ(CT)の磁界解析

【解析事例】電流センサ(CT)の磁界解析
ケーブルに電流を流し、2次側コイルに流れる電流値と誘起電圧を解析した 事例をご紹介します。 解析モデルは対称性を利用して、1/2モデルとし、コアには高透磁率の 磁性体を使用。 電流センサはリング状のコアと巻き線で構成されており、コアの中心に 被測定電流が流れるケーブルを通し、巻き線(2次側)に流れる微小電流を得ます。 【事例概要】 ■使用ソフトウェア:PHOTO-EDDYjω ■解析条件 ・1次側コイルの電流値:10[A] ・周波数:50[Hz] ・2次側コイルの巻き数:1000[ターン] ・2次側コイルの負荷抵抗:100[Ω] ※詳しくは関連リンクをご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。
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解析・検証における電子機器のノイズ対策

解析・検証における電子機器のノイズ対策とは?

製造業における設計・開発プロセスでは、電子機器を用いた精密な解析や検証が不可欠です。しかし、これらの機器は外部からの電磁ノイズや内部発生ノイズの影響を受けやすく、誤った測定結果や解析エラーを引き起こす可能性があります。本テーマでは、解析・検証の精度を維持・向上させるための電子機器のノイズ対策について解説します。

​課題

測定値の信頼性低下

外部からのノイズ混入により、本来の信号が歪み、正確な測定ができなくなることで、設計判断に誤りが生じるリスクがあります。

解析ツールの誤動作

ノイズが解析ソフトウェアやハードウェアに影響を与え、予期せぬエラーや処理速度の低下、最悪の場合はデータ破損を引き起こす可能性があります。

開発期間の長期化

ノイズに起因する問題の特定と修正に時間を要し、開発スケジュールの遅延やコスト増加を招くことがあります。

機器の寿命短縮

継続的なノイズの影響は、電子機器の部品にストレスを与え、早期の故障や寿命の短縮につながる可能性があります。

​対策

シールドとフィルタリング

ノイズ源を物理的に遮断するシールド処理や、不要な周波数成分を除去するフィルタリング技術を適用します。

適切な配線と接地

ノイズの伝搬経路を最小限にするための配線設計と、ノイズ電流を安全に逃がすための確実な接地を行います。

ノイズ対策部品の活用

フェライトコアやノイズサプレッサーなどの専用部品を適切に配置し、ノイズの発生源や伝搬経路を抑制します。

環境整備と運用管理

ノイズ源となる他の電子機器との距離確保や、定期的な機器のメンテナンス、運用ルールの遵守を徹底します。

​対策に役立つ製品例

電磁波シールド材

外部からの電磁波を遮断し、解析・検証機器をノイズから保護する素材や構造体です。

ノイズフィルタ

電源ラインや信号ラインに挿入することで、特定の周波数帯のノイズを除去し、信号品質を安定させます。

ノイズ対策ケーブル

シールド構造や特殊な絶縁材を採用し、外部ノイズの侵入や内部ノイズの放射を低減するケーブルです。

接地抵抗低減材

接地抵抗を低く保つことで、ノイズ電流を効率的に大地へ逃がし、機器への影響を最小限に抑えます。

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