森田研・卒研内容(H18年度)

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研究内容・卒研生紹介


研究室概要

「空間回路網法、空間差分時間領域法による電磁界シミュレーション」

目に見えない電磁波の複雑な伝搬現象を理解するには、コンピュータシミュレーションによって視覚化することが有効な方法である。 静的な電磁現象も、電磁波の伝搬としてとらえて計算すると新たな認識が生まれることも多く、そこにシミュレーションの価値が出てくる。 電磁波伝搬の時間変化をシミュレートするには、現在では空間回路網法と差分時間領域法が有力な方法として用いられている。 本研究室ではこれらの手法を用いて次のテーマについて研究する。

・アンテナからの電磁波放射
・磁性体中の電磁波伝搬
・電磁波の散乱現象


研究内容

Mn-Znフェライトの渦電流損失解析
澤口 知希 (生産システム工学専攻1年)

PICを用いた迷路脱出ミニカー
大脇 拓郎 (電気電子工学科5年)
サイエンステクノロジー内定

電磁界シミュレーション
小木曽 祐一 (電気電子工学科5年)
長岡技術科学大学・電気電子情報科進学予定

やすらぎを与える照明装置
成田 優作 (電気電子工学科5年)
理研科学内定



Mn-Znフェライトの渦電流損失解析



・空間回路網法による電磁界シミュレーション

空間回路網法を用いて2次元空間の電磁界シミュレーションをFORTRAN言語で行い、空間回路網法を理解する。


・Mn-Znフェライトの各条件における磁束密度最大値分布

電磁界シミュレーション手法で平行平板モデル(DEF面)を用い、磁束密度最大値分布を求める。

条件@ 比誘電率Xe=10、粒界層の導電率sd=20
条件A 比誘電率Xe=20、粒界層の導電率sd=20
条件B 比誘電率Xe=10、粒界層の導電率sd=1
条件C 比誘電率Xe=10、粒界層の導電率sd=0.01
条件D 比誘電率Xe=10000、粒界層の導電率sd=0.01


・微細構造を考慮したMn-Znフェライトの渦電流損失解析

スイッチング電源用トランス材料として多く用いられているMn-Znフェライトは、高周波域で急激に増加する残留損失を持っているため、 低損失化が望まれている。

そこで本研究では、電磁界解析手法である空間回路網法を用い、Mn-Znフェライトにおける結晶粒と粒界層からなる微細構造を考慮して、 フェライト内の渦電流の発生メカニズムと渦電流損失の周波数特性の解析を行う。



迷路脱出ミニカ−の製作



・PIC割り込み命令について

割込み命令というPICにおける主要な命令の理解、及び実際にプログラムで使用しどのような動きをするのかを確認する。


・ライントレースカーの製作

ライントレースカーを製作することによりミニカー制御におけるPICの基本的なプログラミング、 モータ制御IC及びセンサの使用法について学習する。


・GP2D12感度測定

PSD距離センサGP2D12の実用性を知る。距離に対する出力電圧の大きさや安定性などを確認し、今後使えていけるのかを確かめる。

垂直照射時及び45°照射時の各々におけるセンサの出力電圧を測定する。壁の色はそれぞれ白、茶、黒とする。


・研究室HP作成

余った時間でHP作成。基本的なスクリプトを学ぶ。



電磁界シミュレーション



・空間回路網を用いた電磁波伝播の解析

導体条件を含む自由空間内において単一振動点より伝播する電磁波の動きをプログラムにより2次元シミュレートする。 また指向方向に導体の障害物を置いた場合の電磁波の変化を調べる。

空間回路網を用いてプログラムを作成し導体条件を求めたとき、 周期を変更したときの電磁波伝播の様子をシミュレートしそれぞれを比較する。


・FDTD法を用いた電磁波解析

電磁波の解析をFDTD法を用いて行い、空間回路網法との比較を行い解析法の違いより生まれる結果の際を求める。

FDTD法を用いてモデルシミュレートプログラムを作成し、 空間回路網法で作成したプログラムのシミュレート結果との比較を行う。


・FDTD法を用いた微小ダイポールアンテナの解析

FDTD法を用いて3次元空間のシミュレートプログラムを作成し、 中心一点に振動点(微小ダイポールアンテナ)を置いたときの電磁波の解析を行う。 また、振動店から離れた場所に板状の導体条件を考え、それによる電磁波の変化を解析する。

3次元FDTD法を用いてシミュレートプログラムを作成し、結果の平面垂直面における電解分布をMicroAVSを用いてグラフ化する。


・境界条件「PML法」の理解およびそれを用いた三次元FDTDプログラムの作成

現在取り組み中



やすらぎを与える照明装置


・3色LED・Duty比について

3色LEDを用いて光の明暗の連動背を持たせる。

PICによるPWM制御によりLEDの明度をコントロールする。 PWMを用いてパルス幅(=Duty比)を変化させており、 ある一定時間内にLEDへ流れ込む平均電流をコントロールすることで、LEDの明度のコントロールを実現している。


・各帯域にLED各色を対応させ、音楽信号と連動させる

現在取り組み中



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