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一歩先へ!富士電機の基盤技術

製品開発力強化に向けた、最新の基盤技術を紹介します。

電磁ノイズのシミュレーション技術

シミュレーション技術でノイズ対策を行い、開発期間短縮を実現

電磁ノイズ(以下、ノイズ)は、電気電子機器などから意図せず発生する電圧・電流や電磁波などのことで、他の電気電子機器に入り込み誤動作や故障などを引き起こします。
当社の主力製品である、インバータや無停電電源装置(UPS)などのパワエレ機器は、パワー半導体のスイッチング(電圧・電流のオン・オフ)で電力を制御します。しかし、スイッチングの際に生じる電圧・電流の急激な変化は、ノイズを生み出す原因の一つとされています。
一般的にソフトウェアを用いたシミュレーションは、設計の不具合要因を事前に特定できるため、実機試験のやり直し(手戻り)を減らすことができますが、ノイズは製品の部品や周辺機器、空間などを経由し、広範囲に伝わることから、その対策にシミュレーションを適用することは困難とされていました。しかし当社は、独自技術でノイズに関わるシミュレーション技術を開発し、製品の開発期間短縮を実現しました。

図1 ノイズの影響範囲(イメージ)

製品の部品や構造まで対象としたシミュレーションモデルを構築

当社はインバータやUPSなどのパワエレ機器とそこに使われるパワー半導体、計測機器や盤まで幅広い製品を自社開発しています。そこで社内に蓄積されたデータや設計のノウハウを活かし、業界でいち早く、部品・機器の構造といった、回路図では表現されない要素を正確にソフトウェア上で再現し、パワエレ機器のノイズシミュレーションを実現しました。例えばインバータやモータなどを機種ごとにモデル化したり、ケーブルの内部構造まで考慮しモデル化したりしています(図2参照)。
本技術は2012年に発売された空調・水処理システム専用インバータ(FRENIC-HVAC/AQUA)に初めて適用されました。さらに改良を継続し、以後の製品開発に役立てられています。同インバータでは本技術を導入することで、適用前と比較して、開発期間を45%短縮することができました。

図2 ノイズシミュレーション適用範囲(例)

開発者の声

技術の適用範囲を広げ、システム事業の拡大に貢献します

当社の戦略として、システムによるソリューションビジネスの強化を打ち出していますが、複数のコンポーネントを組み合わせることで、ノイズの影響も発生しやすくなることが想定されます。私たちは、コンポーネントの組み合わせ方(機器の構成)からアースの据え付け方などの使用環境面に至るまで、本シミュレーション技術の適用範囲を拡張しています。システムの信頼性を向上させる基盤技術として、今後もシステム事業の拡大に貢献します。

技術開発本部 エネルギー技術研究センター 電気エネルギー技術研究部

記事の内容と所属は取材時のものです。

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