JP5000672B2 - Electromagnetic field analysis method, electromagnetic field analysis apparatus, and computer program - Google Patents
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本発明は、電磁場解析方法、電磁場解析装置及びコンピュータプログラムに関し、特に、金属板の接合部分等の微小な解析対象領域における電磁波を解析するために用いて好適なものである。 The present invention relates to an electromagnetic field analysis method, an electromagnetic field analysis device, and a computer program, and is particularly suitable for use in analyzing electromagnetic waves in a minute analysis target region such as a joint portion of a metal plate.
電子機器には、CPU等の電磁波を発生する部品が、その内部に組み込まれている。したがって、電子機器の内部で発生した電磁波を外部に漏らさないようにすることが求められている。そこで、電子機器の内部で発生した電磁波を外部に漏らさないような筐体を設計にするために、電子機器で生じる電磁場(電磁波)を解析することが必要となる。 In an electronic device, a component such as a CPU that generates electromagnetic waves is incorporated. Therefore, it is required to prevent electromagnetic waves generated inside the electronic device from leaking outside. Therefore, in order to design a housing that does not leak electromagnetic waves generated inside the electronic device to the outside, it is necessary to analyze an electromagnetic field (electromagnetic wave) generated in the electronic device.
特許文献1には、時間領域差分法(FDTD(Finite Difference Time Domain)法、以下FDTD法と称する)により電磁場を解析することが記載されている。
特許文献1に記載されているように、FDTD法では、電界Eが、時刻(n−1)Δtで算出されたとき、磁界Hは、時刻(n−1/2)Δtで算出される。ここで、Δtは、時間刻み幅(刻み時間)である。続いて、電界Eは、時刻(n)Δtで算出され、更に、磁界Hは、時刻(n+1/2)Δtで算出される。このようなFDTD法は、解析対象領域が小さい場合に(例えば、一辺が数μm〜数十μmのオーダの解析対象領域に対して)よく用いられる手法である。
As described in
しかしながら、電子機器のCPUの動作周波数fが1[GHz]であるとすると、波長λが300[mm]の電磁波が電子機器の内部で発生する。このような長い波長(高周波)の電磁波を、一辺が数μm〜数十μmのオーダの領域に入力して当該領域における電磁場をFDTD法により解析しようとすると、時間刻み幅を極端に短くしなければならない。したがって、現存のコンピュータでは、現実的な計算時間で電磁場を解析することができなかった。 However, if the operating frequency f of the CPU of the electronic device is 1 [GHz], an electromagnetic wave having a wavelength λ of 300 [mm] is generated inside the electronic device. When such an electromagnetic wave having a long wavelength (high frequency) is input to a region on the order of several μm to several tens of μm and an electromagnetic field in the region is analyzed by the FDTD method, the time step width must be extremely shortened. I must. Therefore, the existing computer cannot analyze the electromagnetic field in a realistic calculation time.
また、FDTD法に限らず、従来の電磁場解析では、長い波長の電磁場を入力する場合には、大きな解析対象領域を設定する必要があった。例えば、波長が300[mm]の電磁波を入力する場合には、一辺が3[m]程度の大きさの解析対象領域を設定する必要があった。したがって、このような長い波長(高周波)の電磁波が、一辺が数μm〜数十μmのオーダの領域に入力された場合の、当該領域における電磁場を解析しようとすると、解析対象領域が大きくなりすぎる。したがって、現存のコンピュータでは、現実的な計算時間で電磁場を解析することができなかった。 In addition to the FDTD method, in the conventional electromagnetic field analysis, when an electromagnetic field having a long wavelength is input, it is necessary to set a large analysis target region. For example, when an electromagnetic wave having a wavelength of 300 [mm] is input, it is necessary to set an analysis target region having a side of about 3 [m]. Therefore, when such an electromagnetic wave having a long wavelength (high frequency) is input to a region on the order of several μm to several tens of μm on one side, the analysis target region becomes too large when attempting to analyze the electromagnetic field in the region. . Therefore, the existing computer cannot analyze the electromagnetic field in a realistic calculation time.
例えば、電子機器の筐体における金属板の接合部分の電磁場を解析しようとする場合には、一辺が数μm〜数十μmのオーダの領域の電磁場を解析する必要がある。したがって、前述した理由により従来の技術では、このような電子機器の筐体における金属板の接合部分の電磁場を解析することができなかった。 For example, when trying to analyze an electromagnetic field of a joint portion of a metal plate in a housing of an electronic device, it is necessary to analyze an electromagnetic field in a region on the order of several μm to several tens of μm on one side. Therefore, for the reasons described above, the conventional technique cannot analyze the electromagnetic field of the joint portion of the metal plate in the casing of such an electronic device.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電磁波の波長よりも極端に小さい領域における電磁場を従来よりも容易に解析することができるようにすることを目的とする。特に、MHz(=106[Hz])以上の高周波の電磁波が、一辺が100[μm]以下の領域に入力される場合の当該領域における電磁場を従来よりも容易に解析することができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to make it possible to analyze an electromagnetic field in a region extremely smaller than the wavelength of an electromagnetic wave more easily than in the past. In particular, when a high frequency electromagnetic wave of MHz (= 10 6 [Hz]) or more is input to an area having a side of 100 [μm] or less, the electromagnetic field in the area can be analyzed more easily than in the past. The purpose is to do.
本発明の電磁場解析方法は、導電体を内部に含み、一辺の長さが、入力される電磁波の波長の100分の1である解析対象領域に、周波数が106[Hz]以上の電磁波を入力した場合の当該解析対象領域における電磁場を解析する電磁場解析方法であって、前記解析対象領域に含まれる物質の位置、形状、大きさ、及び物性値の情報を入力手段により入力する第1の入力ステップと、前記第1の入力ステップにより入力された情報に基づいて設定される解析対象領域の境界条件として、当該解析対象領域が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにする電界及び磁界の条件を入力手段により入力する第2の入力ステップと、前記第1の入力ステップにより入力された情報に基づいて設定される解析対象領域に前記電磁波が入力されたときの当該解析対象領域における電磁場を、前記第2の入力ステップにより入力された電界及び磁界の条件を境界条件として、マックスウェルの方程式における時間微分を表す∂/∂tをjω(jは虚数単位、ωは前記電磁波の各周波数[rad/sec])に置き換えて準定常解を求めるjω法と、有限要素法、有限差分法、空間要素法又は境界要素法とを用いて、電磁場解析手段により解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする。
本発明の電磁場解析装置は、導電体を内部に含み、一辺の長さが、入力される電磁波の波長の100分の1である解析対象領域に、周波数が106[Hz]以上の電磁波を入力した場合の当該解析対象領域における電磁場を解析する電磁場解析装置であって、前記解析対象領域に含まれる物質の位置、形状、大きさ、及び物性値の情報を入力する第1の入力手段と、前記第1の入力手段により入力された情報に基づいて設定される解析対象領域の境界条件として、当該解析対象領域が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにする電界及び磁界の条件を入力する第2の入力手段と、前記第1の入力手段により入力された情報に基づいて設定される解析対象領域に前記電磁波が入力されたときの当該解析対象領域における電磁場を、前記第2の入力手段により入力された電界及び磁界の条件を境界条件として、マックスウェルの方程式における時間微分を表す∂/∂tをjω(jは虚数単位、ωは前記電磁波の各周波数[rad/sec])に置き換えて準定常解を求めるjω法と、有限要素法、有限差分法、空間要素法又は境界要素法とを用いて解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする。
本発明のコンピュータプログラムは、前記電磁場解析方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
In the electromagnetic field analysis method of the present invention, an electromagnetic wave having a frequency of 10 6 [Hz] or more is included in an analysis target region including a conductor therein and having a side length of 1/100 of the wavelength of the input electromagnetic wave. An electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field in the analysis target region when input, wherein the information on the position, shape, size, and physical property value of a substance included in the analysis target region is input by an input unit. As the boundary conditions of the analysis target region set based on the input step and the information input in the first input step, the electric field and magnetic field conditions that allow the analysis target region to be considered to repeatedly exist spatially are When the electromagnetic wave is input to the analysis target region set based on the second input step input by the input means and the information input by the first input step The electromagnetic field in the region to be analyzed is defined as jω (j is an imaginary unit, ω) that represents time differentiation in Maxwell's equation with the electric field and magnetic field conditions input in the second input step as boundary conditions. Is analyzed by electromagnetic field analysis means using the jω method for obtaining a quasi-stationary solution by replacing each frequency [rad / sec]) of the electromagnetic wave, and the finite element method, finite difference method, space element method or boundary element method. An electromagnetic field analysis step.
The electromagnetic field analysis apparatus of the present invention contains an electromagnetic wave having a frequency of 10 6 [Hz] or more in an analysis target region that includes a conductor and whose side length is 1/100 of the wavelength of the input electromagnetic wave. An electromagnetic field analysis device that analyzes an electromagnetic field in the analysis target region when input, and a first input unit that inputs information on a position, a shape, a size, and a physical property value of a substance included in the analysis target region; As a boundary condition of the analysis target region set based on the information input by the first input means, a first condition for inputting an electric field and a magnetic field that allow the analysis target region to be considered to exist spatially repeatedly is input. 2, the electromagnetic field in the analysis target region when the electromagnetic wave is input to the analysis target region set based on the information input by the first input unit, Using the electric field and magnetic field conditions input by the input means as boundary conditions, ω / ∂t representing time differentiation in Maxwell's equation is jω (j is an imaginary unit, ω is each frequency of the electromagnetic wave [rad / sec]) And an electromagnetic field analysis means for analyzing using a finite element method, a finite difference method, a spatial element method, or a boundary element method.
The computer program of the present invention causes a computer to execute each step of the electromagnetic field analysis method.
本発明によれば、解析対象領域が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにする電界及び磁界の条件を解析対象領域の境界条件として、当該解析対象領域における電磁場を、jω法と、有限要素法、差分法、空間差分法又は境界要素法とを用いて解析するようにした。したがって、解析対象領域を従来よりも小さくすることができると共に、FDTDといった過渡解析を行う場合よりも計算時間を低減することができる。よって、入力される電磁波の波長に比べて解析対象領域が極端に小さい場合であっても、当該解析対象領域における電磁場を従来よりも容易に解析することができる。 According to the present invention, the electric field and magnetic field conditions that allow the region to be analyzed to be spatially repeatedly present are used as boundary conditions for the region to be analyzed, and the electromagnetic field in the region to be analyzed is represented by the jω method, the finite element method, Analysis was performed using a difference method, a spatial difference method, or a boundary element method. Therefore, the analysis target area can be made smaller than before, and the calculation time can be reduced as compared with the case of performing transient analysis such as FDTD. Therefore, even when the analysis target region is extremely small compared to the wavelength of the input electromagnetic wave, the electromagnetic field in the analysis target region can be analyzed more easily than in the past.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態では、後述するように、一辺が100[μm]以下である立方体状又は直方体状の解析対象領域に、周波数が106[Hz]以上の電磁波を入力した場合の、当該解析対象領域における電磁場を解析するようにしている。このような解析が必要になった経緯をまず説明する。
図1は、電子機器用筐体の一例を示す図である。具体的に図1(a)は、電子機器用筐体の縦断面の一例を示す図である。また、図1(b)は、従来の電子機器用筐体における電磁波シールド用金属板の接合部分の様子を概念的に示す図である。また、図1(c)は、本実施形態の電子機器用筐体における電磁波シールド用金属板の接合部分の様子の一例を示す図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, as will be described later, the analysis target region when an electromagnetic wave having a frequency of 10 6 [Hz] or more is input to a cubic or rectangular parallelepiped analysis target region having a side of 100 [μm] or less. The electromagnetic field at is analyzed. First of all, the reason why such an analysis is necessary will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electronic device casing. Specifically, FIG. 1A is a diagram illustrating an example of a vertical cross section of an electronic device casing. Moreover, FIG.1 (b) is a figure which shows notionally the mode of the junction part of the metal plate for electromagnetic wave shielding in the housing | casing for conventional electronic devices. Moreover, FIG.1 (c) is a figure which shows an example of the mode of the junction part of the metal plate for electromagnetic wave shielding in the housing | casing for electronic devices of this embodiment.
図1(a)に示すように、電子機器用筐体10は、その内部にあるCPU等の電磁波発生源12の周囲を覆うように、電磁波シールド用金属板11を加工することにより形成される。
また、図1(b)に示すように、従来の電磁波シールド用金属板11は、表面に亜鉛(Zn)等のめっき処理が施された鋼板14と、鋼板14のめっき処理が施された面上に形成された絶縁性の樹脂15とを有しており、電磁波シールド用金属板11の接合部分13では、上下の電磁波シールド用金属板11の樹脂15が相互に対向している。
As shown in FIG. 1A, the
Moreover, as shown in FIG.1 (b), the conventional metal plate 11 for electromagnetic wave shielding is the surface by which the
電子機器用筐体10の内壁面が全て金属板で覆われていれば、電子機器用筐体10の内部にある電磁波発生源12から発生する電磁波が、電子機器用筐体10の外部に漏れることはない。しかしながら、図1(a)に示すように、電子機器用筐体10は、電磁波シールド用金属板11を加工して形成するので、電子機器用筐体10には、電磁波シールド用金属板11の接合部分13(図1(a)の破線で囲われた部分)が生じる。そして、図1(b)に示すように、電磁波シールド用金属板11の接合部分13では、絶縁性の樹脂15が存在する。本願発明者らは、鋭意検討の結果、この接合部分13における絶縁性の樹脂15の存在によって、電子機器用筐体10の内部にある電磁波発生源12から発生する電磁波が、電子機器用筐体10の外部に漏れる現象を解明した。以下に、この現象について説明する。
If the inner wall surface of the
まず、電磁波シールド用金属板11の接合部分13の上側の樹脂15と下側の樹脂15の厚みの合計が例えば2[μm]であるとする。また、電磁波発生源12の一例であるCPUの動作周波数が1[GHz]であるとする。この場合、電磁波発生源12から発生する電磁波の波長は300[mm]であり、樹脂15の厚みに比べて十分に長い。このため、当該電磁波が接合部分13を通って外部に直接的に漏れることはないと考えられる。
First, it is assumed that the total thickness of the
しかしながら、図1(b)に示すように、電磁波発生源12から発生する電磁波によって、電界が鋼板14の表面に渦電流16が流れるが、鋼板14の接合部分13には電気絶縁物である樹脂15があるために、鋼板14の接合部分13間には渦電流は流れないで、鋼板14の接合部分13に平行に電流が流れて電子機器用筐体10の外部に渦電流が流れてしまう。電子機器用筐体10の外部に流れた渦電流は、アンペールの法則で電磁波発生源12と同じ周波数を持つ交流の磁界17を電子機器用筐体10の外部に発生させる。交流の磁界17が電子機器用筐体10の外部に発生すると、交流の磁束密度が電子機器用筐体10の外部に発生することになり、レンツの法則により電界が電子機器用筐体10の外部に発生することになる。このようにして、従来の電磁波シールド用金属板11を用いた場合には、電磁波発生源12から発生する電磁波が電子機器用筐体10の外部に間接的に漏れてしまう。
However, as shown in FIG. 1B,
本願発明者らは、このようにして今回初めて見出した知見に基づいて鋭意検討をした結果、電磁波シールド用金属板11の接合部分13において、相互に対向する電磁波シールド用金属板11を一定の条件で電気的に相互に接続させることにより、前述したような渦電流16の発生を抑制できることを見出した。
具体的に電磁波シールド用金属板11は、図1(c)に示すように、表面に亜鉛(Zn)等のめっき処理が施された鋼板18と、鋼板18のめっき処理が施された面上に形成された絶縁性の樹脂19とに加え、樹脂19の中に少なくとも一部が含まれる導電体20a〜20lを有している。そして、導電体20a〜20lの一部の領域が樹脂19の表面よりも上方に突出するようにしている。尚、導電体20は、例えば、粒状や角柱状等、種々の形状を有し、更に樹脂19の厚みよりも大きいものやそうでないもの等、種々の大きさを有している。
As a result of intensive studies based on the knowledge found for the first time in this way, the inventors of the present application have determined that the electromagnetic shielding metal plates 11 facing each other in the joint portion 13 of the electromagnetic shielding metal plate 11 have certain conditions. It was found that the generation of the
Specifically, as shown in FIG. 1C, the electromagnetic shielding metal plate 11 has a
そして、図1(c)に示すように、電磁波シールド用金属板11の接合部分13の上側にある導電体20と、下側にある導電体20とを物理的に接触させ、接合部分13で相互に対向している電磁波シールド用金属板11を電気的に接続させるようにする。
このように、電磁波シールド用金属板11の接合部分13において、相互に対向する電磁波シールド用金属板11を、導電体20を介して相互に電気的に接続する必要があるが、導電体20をどのように樹脂19の中に含めるようにすればよいのかを検証する必要がある。そのためには、電磁波シールド用金属板11の接合部分13における電磁場を解析する必要がある。
したがって、電磁波シールド用金属板11の接合部分13に対応する"一辺が100[μm]以下である立方体状又は直方体状の解析対象領域"に、CPUの動作周波数に対応する"106[Hz]以上の周波数"の電磁波を入力した場合の、当該解析対象領域における電磁場を解析する必要が生じた。以下に、このような解析を行う手法の一例を説明する。
And as shown in FIG.1 (c), the
As described above, in the joint portion 13 of the electromagnetic wave shielding metal plate 11, it is necessary to electrically connect the electromagnetic shielding metal plates 11 opposed to each other via the
Therefore, “10 6 [Hz]” corresponding to the operating frequency of the CPU corresponds to the “cubic or rectangular parallelepiped analysis target region whose side is 100 [μm] or less” corresponding to the joint portion 13 of the electromagnetic shielding metal plate 11. When an electromagnetic wave having the above frequency "is input, it is necessary to analyze the electromagnetic field in the analysis target region. Hereinafter, an example of a technique for performing such an analysis will be described.
図2は、電磁場解析装置の機能的な構成の一例を示す図である。図2に示す電磁場解析装置100は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、ユーザインターフェース等を有するコンピュータシステムにより実現することができる。
電磁場解析装置100は、解析モデル入力部101と、接合条件入力部102と、境界条件入力部103と、電磁場入力部104と、電磁場解析部105と、電力減衰率演算部106と、電力減衰率表示部107とを有する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the electromagnetic field analysis apparatus. The electromagnetic
The electromagnetic
(解析対象領域入力部101)
解析対象領域入力部101は、ユーザによるユーザインターフェースの操作等に基づいて、電磁場の解析対象領域の情報を入力する。解析対象領域入力部101は、例えば、CPUが、ユーザインターフェースの操作の内容を認識することにより実現される。
図3は、電磁波シールド用金属板11の接合部分13の解析対象領域の一例を示す図である。具体的に図3(a)は、解析対象領域を俯瞰した図であり、図3(b)は、図3(a)のA−A´を横から見た断面図である。
(Analysis target area input unit 101)
The analysis target
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an analysis target region of the joint portion 13 of the electromagnetic shielding metal plate 11. Specifically, FIG. 3A is an overhead view of the analysis target region, and FIG. 3B is a cross-sectional view of AA ′ in FIG.
図3に示す解析対象領域21には、2枚の板状の鉄(Fe)22a、22bと、2枚の板状の鉄22a、22bと電気的に接続するように配置された角柱状の鉄26と、2枚の板状の鉄22a、22bの間の角柱状の鉄26が存在していない領域に配置された絶縁体である樹脂23と、2枚の鋼板18の相互に対向する両側面に位置する空気領域27a、27bとが含まれる。
In the
ここで、板状の鉄22a、22bが図1に示した鋼板18に対応し、樹脂23が図1に示した樹脂19に対応し、角柱状の鉄26が図1に示した導電体20に対応する。
このような解析対象領域21は、図3に示すx方向の長さが40[μm]であり、y方向の長さが6[μm]であり、z方向の長さが50[μm]である。また、解析対象領域21に含まれる樹脂23と角柱状の鉄26のY軸方向の長さ(厚み)は2[μm]である。また、解析対象領域21に含まれる板状の鉄22a、22bのY軸方向の長さ(厚み)も2[μm]である。
Here, the plate-
The
図4は、解析対象領域21に含まれる板状の鉄22a、22bの厚みd[m]と、板状の鉄22a、22bに流れる渦電流41a、41bの浸透深さδ[m]との関係の一例を示す図である。尚、図4は、図3(b)に対応する図である。
図4に示すように、本実施形態では、板状の鉄22a、22bのY軸方向の長さ(厚み)dが以下の(1)式で示される浸透深さδ[m]よりも大きくなるように(d>δ)、板状の鉄22a、22bが解析対象領域21に含まれるようにする。
FIG. 4 shows the thickness d [m] of the plate-
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the length (thickness) d in the Y-axis direction of the plate-
(1)式において、δは、渦電流41a、41bの浸透深さ[m]、ωは、解析対象領域21に入力される電磁波(電界)の角周波数[rad/sec]、σは、板状の鉄22a、22bの導電率[S/m]、μは、板状の鉄22a、22bの透磁率[H/m]である。
以上のような条件の下、解析対象領域入力部101は、ユーザによるユーザインターフェースの操作の内容等に基づいて、解析対象領域21の情報を入力する。具体的に説明すると、解析対象領域入力部101は、例えば、板状の鉄22a、22b、樹脂23、及び角柱状の鉄26の位置、形状、大きさ、及び物性値を入力する。また、解析対象領域入力部101は、空気領域27a、27bの位置、形状、大きさ、及び物性値を入力する。物性値としては、例えば、導電率σ[S/m]、比透磁率、及び比誘電率等が挙げられる。板状の鉄22a、22b、樹脂23、及び角柱状の鉄26の物性値は、例えば、以下の表1に示す通りである。
In equation (1), δ is the penetration depth [m] of the
Under the above conditions, the analysis target
そして、解析対象領域入力部101は、以上のようにして入力した情報に基づいて解析対象領域21を設定する。
尚、本実施形態では、ユーザによるユーザインターフェースの操作によって入力された解析対象領域21の情報から、板状の鉄22a、22bのY軸方向の長さ(厚み)dが浸透深さδ[m]よりも大きくないと判定した場合、解析対象領域入力部101は、解析対象領域21の情報の再入力をユーザに促すようにする。
また、本実施形態では、空気領域27aの先端面を、解析対象領域21における電界設定面24としている。そして、後述するように、この電界設定面24にy方向の電界Eyを入力し、この電界設定面24における電力を入力電力Winとして求めるようにしている。また、空気領域27bの先端面を電界放射面25としている。そして、後述するように、この電界放射面25における電力を出力電力Woutとして求めるようにしている。
The analysis target
In the present embodiment, the length (thickness) d in the Y-axis direction of the plate-
In the present embodiment, the tip surface of the
(境界条件入力部102)
境界条件入力部102は、ユーザによるユーザインターフェースの操作等に基づいて、解析対象領域入力部101により設定された解析対象領域21の境界条件の情報を入力する。境界条件入力部102は、例えば、CPUが、ユーザインターフェースの操作の内容を認識することにより実現される。
図5は、解析対象領域21の境界条件の一例を示す図である。本実施形態では、境界条件入力部102は、解析対象領域21が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにする電界E[V/m]と磁界H[A/m]の条件を境界条件として入力するようにしている(電界Eと磁界Hは、x方向の成分、y方向の成分、z方向の成分を有するベクトルである)。
(Boundary condition input unit 102)
The boundary
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the boundary condition of the
具体的に説明すると、境界条件入力部102は、解析対象領域21におけるx方向及びz方向を面方向として有する面(Z-X plane)の境界条件(Electrical Field Wall boundary condition)として、Ex=0、Ey=Y1、Ez=0を入力する。ここで、Ex、Ey、Ezは、電界Eのx成分、y成分、z成分の値であり、Y1は、任意の実数である。
また、境界条件入力部102は、解析対象領域21におけるy方向及びz方向を面方向として有する面(Y-Z plane)の境界条件(Magnetic Field Wall boundary condition)として、Hx=H1、Hy=0、Hz=0を入力する。ここで、Hx、Hy、Hzは、磁界Hのx成分、y成分、z成分の値であり、X1は、任意の実数である。
また、境界条件入力部102は、解析対象領域21におけるx方向及びy方向を面方向として有する面(X-Y plane)の境界条件(transparent boundary condition)として、Ez=0、Hz=0を入力する。
以上のように境界条件を設定することによって、解析対象領域21が、x方向、y方向に周期的に繰り返し存在しているとして電磁場解析を行うことができる。したがって、周波数が106[Hz]以上の電磁波を取り扱う場合でも、解析対象領域21を、一辺が100[μm]以下の領域にすることができる。
More specifically, the boundary
Further, the boundary
Further, the boundary
By setting the boundary conditions as described above, it is possible to perform an electromagnetic field analysis assuming that the
(電磁場入力部103)
電磁場入力部103は、ユーザによるユーザインターフェースの操作等に基づいて、解析対象領域21に入力する電磁場の情報を入力する。解析対象領域入力部101は、例えば、CPUが、ユーザインターフェースの操作の内容を認識することにより実現される。
前述したように本実施形態では、電界設定面24にy方向の電界Eyを入力する。したがって、電磁場入力部103は、電界Eyの値(実数部の値)を入力する。また、前述したように本実施形態では、周波数が106[Hz]以上の電磁波を入力する。したがって、電磁場入力部103は、106[Hz]以上の周波数の値を入力する。
(Electromagnetic field input unit 103)
The electromagnetic
As described above, in the present embodiment, the electric field E y in the y direction is input to the electric
図3(a)及び図5に示したように電界Eyが入力される電界設定面24のy方向の長さは6[μm]であり、x方向の長さは40[μm]である。これに対し、周波数が1[GHz]の電磁波を入力したとすると、その波長は300[mm]となる。すなわち、電界設定面24の大きさ(一辺の長さ)が、電磁波の波長が十分に比べて十分に小さい。したがって、電界設定面24に均一な電界Eyが入力されるとして電磁場解析を行うことができる(すなわち、電磁場解析を行う際に電界Eyの値の変化を無視できる)。
電磁場入力部103は、以上のようにして入力された情報に基づいて、解析対象領域21における電界設定面24に入力する電磁波を設定する。また、電磁場入力部103は、前述した情報の他に、解析時間の情報や変位電流の情報も入力する。
As shown in FIGS. 3A and 5, the length in the y direction of the electric
The electromagnetic
(電磁場解析部104)
電磁場解析部104は、解析対象領域入力部101により設定された解析対象領域21の電界設定面24に、電磁場入力部103により設定された電磁波(電界Ey又は磁界Hx、一般的には電界を用いるので、ここでは電界としている)が入力されたときの解析対象領域21における電磁場を、境界条件入力部102により入力された境界条件を使用して解析する。電磁場解析部104は、CPUが、ROMやHDDに記憶されたプログラムを実行すること等により実現される。
本実施形態では、マックスウェルの方程式における時間微分を表す∂/∂tをjω(jは虚数単位、ωは前記電磁波の各周波数[rad/sec])に置き換えて準定常解を求めるjω法を用いる。これにより、実部と虚部とを計算する変数は2倍になり、メモリーも増えそれに伴う計算時間の増大はあるが、与えられた境界条件での電磁波の定常場が計算できるだけでなく、ステップ毎に計算しなければいけない過渡解析と違って、一回の計算で定常状態を計算することができ、計算時間の大幅な短縮が図られる。∂/∂tを時間差分する過渡解析の手法(FDTD法は過渡解析)もあるが、本モデルでは電磁波の移動に時間がかかり、従って解析時間がかかり過ぎるので、過渡解析を用いることができない。
また、空間の分割手法については有限要素法(FEM(Finite Element Method))とを用いて解析対象領域21における電磁場を解析する。これらの方法(jω法、有限要素法)としては公知の種々の方法を用いることができる。ここでは、辺要素有限要素法とjω法とを用いた場合の電磁場解析の一例について簡単に説明する。
(Electromagnetic field analysis unit 104)
The electromagnetic
In the present embodiment, the jω method for obtaining a quasi-stationary solution by replacing ∂ / ∂t representing time differentiation in Maxwell's equation with jω (j is an imaginary unit, ω is each frequency of the electromagnetic wave [rad / sec]) is used. Use. As a result, the variables for calculating the real part and the imaginary part are doubled, the memory is increased, and the calculation time is increased accordingly. However, not only can the steady field of the electromagnetic wave at the given boundary condition be calculated, Unlike the transient analysis that must be calculated every time, the steady state can be calculated by a single calculation, and the calculation time can be greatly reduced. Although there is a transient analysis method in which ∂ / ∂t is time-difference (the FDTD method is a transient analysis), in this model, it takes time to move electromagnetic waves, and therefore it takes too much time for analysis, so transient analysis cannot be used.
As for the space division method, the electromagnetic field in the
まず、電磁場解析で使われる基礎方程式として、以下の(2)式〜(6)式、又はこれらを別の変数で変換した等価な式が用いられる。 First, as basic equations used in the electromagnetic field analysis, the following equations (2) to (6) or equivalent equations obtained by converting these with other variables are used.
これらの式中、頭に矢印(→)の付いた文字又は記号は、空間の3方向(x方向、y方向、z方向)成分を有するベクトルを表す(以下同様。ただし、明細書の文章中では、この頭の矢印を省略する)。また、Aはベクトルポテンシャル[V・s/m]、φはスカラーポテンシャル[V]、∂D/∂tは変位電流ベクトル[A/m2]、Jeは渦電流密度ベクトル[A/m2]、σは導電率[S/m]、μは透磁率[H/m]である。 In these formulas, a letter or symbol preceded by an arrow (→) represents a vector having components in three directions of space (x direction, y direction, z direction) (the same applies hereinafter, but in the text of the description) (The arrow at the beginning is omitted.) A is a vector potential [V · s / m], φ is a scalar potential [V], ∂D / ∂t is a displacement current vector [A / m 2 ], and J e is an eddy current density vector [A / m 2]. ], [Sigma] is conductivity [S / m], and [mu] is permeability [H / m].
これらの偏微分方程式を解くために、有限要素法の手法が用いられる。有限要素法とは、解析対象領域21を、「要素」と呼ばれる比較的単純な形状の多数の副領域に空間分割し、各要素上で、求めたい未知関数を比較的簡単な関数で近似する方法である。具体的には、各要素上で、求めたいポテンシャルを近似関数で展開し、変分原理を用いて解析対象領域21内のエネルギーが最小となるようにポテンシャルを求める。
A finite element method is used to solve these partial differential equations. In the finite element method, the
前述した未知関数の近似関数として、各要素の辺上に未知変数を課すような関数を用いた近似法を辺要素近似と言う。
ここで、辺要素近似関数は、電磁場が満たすゲージ変換が成立する関数空間に属しているので、(4)式のスカラーポテンシャルφを0(ゼロ)とするゲージを採ることができる。したがって、以下の説明では、φ=0とする。
An approximation method using a function that imposes an unknown variable on the side of each element as an approximation function of the above-described unknown function is called side element approximation.
Here, since the side element approximation function belongs to a function space in which the gauge transformation satisfied by the electromagnetic field is established, it is possible to adopt a gauge in which the scalar potential φ in the equation (4) is 0 (zero). Therefore, in the following description, φ = 0.
辺要素近似関数を用い、電磁場の基礎方程式の離散化を、変分原理と同等な方法であるガラーキン法を用いて行う。要素内のベクトルポテンシャルAを、以下の(7)式で近似する。 Discretization of the fundamental equation of the electromagnetic field is performed using the Galerkin method, which is a method equivalent to the variational principle, using the edge element approximate function. The vector potential A in the element is approximated by the following equation (7).
(7)式において、Nqは辺要素近似関数(ベクトル関数)であり、Aqは未知変数である。また、添字qや、以下で出現する添字kは何れも辺番号を表し、mは各要素内での辺の総数を表す。 In equation (7), N q is a side element approximation function (vector function), and A q is an unknown variable. In addition, the subscript q and the subscript k appearing below each represent a side number, and m represents the total number of sides in each element.
まず、(2)式にガラーキン法を適用する。すなわち、(2)式にベクトルNkを掛け、要素内での体積積分を行い、これを全要素について足し合わせ、ガウスの定理及びベクトル公式を使って整理する。そうすると、以下の(8)式が得られる。 First, the Galerkin method is applied to equation (2). That is, the equation (2) is multiplied by the vector N k , volume integration within the element is performed, and this is added up for all elements, and rearranged using Gauss's theorem and vector formula. Then, the following equation (8) is obtained.
そして、(8)式に(7)式を代入し、時間微分項にjω法を適用すると、以下の(9)式のような、Aqを未知変数とし、積分項を係数に持った連立一次方程式が得られる。 Then, by substituting Eq. (7) into Eq. (8) and applying the jω method to the time derivative term, as shown in Eq. (9) below, A q is an unknown variable and simultaneous terms with integral terms as coefficients. A linear equation is obtained.
以上のように離散化された方程式を解析対象領域21に適用することによって、そこに生ずる電磁場を解析することができる。すなわち、解析初期条件として、前述した形状のデータ、物性値のデータ、時間のデータ、境界条件のデータ、変位電流(=∂D/∂t)等の入力データに基づいて(9)式を計算する。このとき、(9)式の積分は例えば数値積分によって計算される。
By applying the discretized equation as described above to the
この積分を実行し、各要素での連立一次方程式を作り、これらを全要素について足し合わせると、解くべき全体の連立一次方程式が得られる。この方程式は、例えば、直接法の一つであるガウスの消去法や、反復法の一つである不完全コレスキー共役勾配法等を用いて解かれ、求めるベクトルポテンシャルが算出される。そして、算出されたベクトルポテンシャルから、解析対象領域21に生じる電界E=(Ex,Ey,Ez)と磁界H=(Hx,Hy,Hz)が複素数の形で算出される。
When this integration is performed to create a simultaneous linear equation for each element, and these are added for all the elements, the entire simultaneous linear equation to be solved is obtained. This equation is solved by using, for example, the Gaussian elimination method, which is one of the direct methods, or the incomplete Cholesky conjugate gradient method, which is one of the iterative methods, and the desired vector potential is calculated. From the calculated vector potential, the electric field E = (E x , E y , E z ) and the magnetic field H = (H x , H y , H z ) generated in the
尚、ここでは、辺要素近似を用いた辺要素有限要素法を用いた場合を例に挙げて説明したが、節点要素有限要素法を用いてもよい。また、有限要素法の代わりに、境界要素法(BEM(Boundary Element Method))、有限差分法(FDM(Finite Difference Method)、又は空間差分法を用いることもできる。これらの手法は公知の手法で実現できるので、それらの詳細な説明を省略する。 Here, the case where the side element finite element method using the side element approximation is used has been described as an example, but the nodal element finite element method may be used. Instead of the finite element method, a boundary element method (BEM), a finite difference method (FDM), or a spatial difference method can be used. Since it is realizable, those detailed description is abbreviate | omitted.
(電力減衰率演算部105)
電力減衰率演算部105は、電磁場解析部104により算出された"解析対象領域21に生じる電界Eと磁界H"を用いて電界設定面24における電力Pin[W]と、電界放射面25における電力Pout[W]を算出し、それらの電力Pin、Poutの比を用いて解析対象領域21における電力減衰率a[dB]を算出する。電力減衰率演算部105は、CPUが、ROMやHDDに記憶されたプログラムを実行すること等により実現される。
(Power decay rate calculation unit 105)
The power attenuation rate calculation unit 105 uses the “electric field E and magnetic field H generated in the
具体的に電力減衰率演算部105は、以下の(10)式により電界設定面24における電力Pinと、電界放射面25における電力Poutを算出し、以下の(11)式により電力減衰率aを算出する。
Specifically power attenuation factor calculating section 105, the following (10) power attenuation factor and the power P in in a
(電力減衰率表示部106)
電力減衰率表示部106は、電力減衰率演算部105で算出された電力減衰率aと、当該電力減衰率aの算出対象となった解析対象領域21の情報を、LCD(液晶ディスプレイ)に表示する。電力減衰率演算部105は、CPUが、ROMやHDDに記憶されたプログラムを実行して表示用データを生成し、生成した表示用データをLCD(液晶ディスプレイ)に出力すること等により実現される。
このようにすることにより、ユーザは、電力減衰率aの絶対値が大きくなるような角柱状の鉄26の位置、大きさ、数等を容易に把握することができ、電磁場の漏れが少なくなるような電子機器の筐体を容易に設計することができる。
(Power decay rate display unit 106)
The power attenuation rate display unit 106 displays on the LCD (liquid crystal display) the power attenuation rate a calculated by the power attenuation rate calculation unit 105 and information on the
In this way, the user can easily grasp the position, size, number, etc. of the prismatic iron 26 that increases the absolute value of the power attenuation rate a, and the leakage of the electromagnetic field is reduced. Such a case of the electronic device can be easily designed.
(解析結果)
次に、解析対象領域21における電磁場の解析結果を示す。図6は、解析対象領域21の第1〜第3の具体例を示す図である。この図6は、図3(a)のB方向(真上)から解析対象領域21を見た図である。
(Analysis result)
Next, the analysis result of the electromagnetic field in the
図6(a)に示す解析対象領域21aは、4[μm]×4[μm]の上面及び底面を有する角柱状の鉄を、樹脂23の中央に1個配置したものである。また、図6(b)に示す解析対象領域21bは、2[μm]×2[μm]の上面及び底面を有する4個の角柱状の鉄を、18[μm]間隔で均等に配置したものである。また、図6(c)に示す解析対象領域21cは、1[μm]×1[μm]の上面及び底面を有する16個の角柱状の鉄を、9[μm]間隔で均等に配置したものである。尚、図6(a)〜図6(c)に示す解析対象領域21a〜21cと、図3に示した解析対象領域21とは、角柱状の鉄の数、大きさ、位置が異なるだけであり、その他の部分については同じである。
The
そして、図6(a)〜図6(c)に示す解析対象領域21a〜21cの電界設定面24に、入力電力Pinが1.0[W]、周波数が1[MHz]、3[MHz]、10[MHz]、30[MHz]、100[MHz]、300[MHz]である電磁波を入力したときの、電界放射面25における電力Poutを前述したようにして求め、求めた結果から、電力減衰率aと周波数との関係を得た。
Then, the
図7は、図6に示した3つの解析対象領域21a〜21cにおける電力減衰率aと周波数との関係を示す図である。
図7において、グラフ401〜403は、夫々、図6(a)〜図6(c)に示した解析対象領域21a〜21cの電磁場解析から得られたグラフである。図7に示すように、解析モデル21cにおける電力減衰率aの絶対値が最も大きい(グラフ403を参照)。したがって、解析対象領域21cのように導電体20を配置すれば、電子機器用筐体10の内部で発生した電磁波が電子機器用筐体10の外部に漏洩することを効果的に防止することができるということが分かる。
ここで、図6に示すように、角柱状の鉄の上面及び底面の総面積は3つの解析モデルで同じである。したがって、図6及び図7の結果から、角柱状の鉄を接合部分13全体で出来るだけ分散させて配置することが望ましいということが分かる。また、上面及び底面の総面積が同じである場合には、角柱状の鉄の上面及び底面の面積を出来るだけ小さくして、配置する角柱状の鉄の数を出来るだけ多くすることが望ましいということも分かる。
このように、渦電流を介して電磁波が電子機器用筐体10の外部に漏洩する現象を前述した電磁場解析によって今回始めて解明したことにより、接合部分13の上面及び底面の接触面積というよりもむしろ、接合部分13において相互に接触する導電性の接触点の個数が重要であることが判明した。つまり、本実施形態で説明した方法で電磁場解析を行うことによって、接合部分13の上面及び底面の接触部を、接触点の個数で評価することが今回始めて見出された。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between the power attenuation rate a and the frequency in the three
In FIG. 7,
Here, as shown in FIG. 6, the total area of the top and bottom surfaces of the prismatic iron is the same in the three analysis models. Therefore, it can be seen from the results of FIGS. 6 and 7 that it is desirable to dispose the prismatic iron as dispersed as possible in the entire joint portion 13. In addition, when the total area of the top and bottom surfaces is the same, it is desirable to reduce the area of the top and bottom surfaces of the prismatic iron as much as possible and to increase the number of prismatic irons to be arranged as much as possible. I understand that.
As described above, the phenomenon that electromagnetic waves leak to the outside of the
以上のように本実施形態では、電磁波シールド用金属板11の接合部分13に相当する領域である、一辺が100[μm]以下の解析対象領域21の電界設定面24に、周波数が106[Hz]以上の電磁波を入力した場合の解析対象領域21における電磁場を、有限要素法及びjω法を用いて解析する。このように、FDTD法のような過渡解析ではなく、jω法による準定常解を求めるようにしたので、時間刻み幅を設定する必要がなく、計算時間を従来に比べて大幅に低減することができる。
また、このようにして電磁場を解析するに際し、解析対象領域21が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにするための電界E[V/m]と磁界H[A/m]の条件を解析対象域21の境界条件として入力するようにした。したがって、解析対象領域21を従来に比べ大幅に小さくすることができ、微小な空間であっても電磁場解析を行うことができる。
したがって、従来の技術では時間的にも空間的にも解析することができなかった電磁場を現実的な計算時間で解析することができる。
As described above, in this embodiment, the frequency is 10 6 [on the electric
Further, when analyzing the electromagnetic field in this way, the conditions of the electric field E [V / m] and the magnetic field H [A / m] for allowing the
Therefore, it is possible to analyze an electromagnetic field, which could not be analyzed temporally and spatially with the prior art, in a realistic calculation time.
また、板状の鉄22a、22bのY軸方向の長さ(厚み)d[m]が、渦電流41a、41bの浸透深さδ[m]よりも大きくなるように、解析対象領域21に、板状の鉄22a、22bが含まれるようにした。したがって、電界放射面25の外側(電磁波シールド用金属板11の外側)に漏れる電磁場に影響を与える渦電流41a、41bを考慮した電磁場解析を確実に行うことができる。
また、電界設定面24の一辺の長さを、電界設定面24に入力される電磁波の波長に比べて十分に小さくすることができるので、電界設定面24に均一な電界Eyが入力されるとして電磁場解析を行うことができる。
Further, the length (thickness) d [m] in the Y-axis direction of the plate-
Further, since the length of one side of the electric
尚、本実施形態では、板状の鉄22、樹脂23、角柱状の鉄26、及び空気領域27を解析対象領域21に含めるようにした場合を例に挙げて示したが、導電体を含んでいれば、解析対象領域21の構成は、解析対象の構成に応じて適宜設定することができる。例えば、鉄の代わりに、他の金属板を用いることもできる。また、素地の金属板とは異なる金属で被覆又は鍍金した構造のものを鉄22、26の代わりに用いても構わない。この被覆又は鍍金する素地の金属板又は鋼板とは異なる金属としては、導電性を有する有機物又は無機物を用いることができる。また、空気領域27を解析対象領域21に含めないようにしてもよい。更に、樹脂23の代わりに空気を用いてもよい。
また、本実施形態では、解析対象領域の一辺の長さが、100[μm]以下である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、解析対象領域の一辺の長さは、当該解析対象領域に入力される電磁波の波長の100分の1以下であれば、必ずしも100[μm]以下である必要はない。
In the present embodiment, the case where the plate-like iron 22, the
Further, in the present embodiment, the case where the length of one side of the analysis target region is 100 [μm] or less has been described as an example. However, the length of one side of the analysis target region is not necessarily 100 [μm] or less as long as it is 1/100 or less of the wavelength of the electromagnetic wave input to the analysis target region.
以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。また、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。上記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a means for supplying the program to the computer, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM recording such a program, or a transmission medium for transmitting such a program may be applied as an embodiment of the present invention. it can. A program product such as a computer-readable recording medium in which the program is recorded can also be applied as an embodiment of the present invention. The above programs, computer-readable recording media, transmission media, and program products are included in the scope of the present invention.
In addition, the embodiments of the present invention are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. . That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
11 電磁波シールド用金属板
12 電磁波発生源
13 接合部分
18 鋼板
19 樹脂
20 導電体
21 解析対象領域
22 板状の鉄
23 樹脂
24 電界設定面
25 電界放射面
26 角柱状の鉄
27 空気領域
100 電磁場解析装置
101 解析対象領域入力部
102 境界条件入力部
103 電磁場入力部
104 電磁場解析部
105 電力減衰率演算部
106 電力減衰率表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Electromagnetic wave shielding
Claims (7)
前記解析対象領域に含まれる物質の位置、形状、大きさ、及び物性値の情報を入力手段により入力する第1の入力ステップと、
前記第1の入力ステップにより入力された情報に基づいて設定される解析対象領域の境界条件として、当該解析対象領域が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにする電界及び磁界の条件を入力手段により入力する第2の入力ステップと、
前記第1の入力ステップにより入力された情報に基づいて設定される解析対象領域に前記電磁波が入力されたときの当該解析対象領域における電磁場を、前記第2の入力ステップにより入力された電界及び磁界の条件を境界条件として、マックスウェルの方程式における時間微分を表す∂/∂tをjω(jは虚数単位、ωは前記電磁波の各周波数[rad/sec])に置き換えて準定常解を求めるjω法と、有限要素法、有限差分法、空間要素法又は境界要素法とを用いて、電磁場解析手段により解析する電磁場解析ステップとを有することを特徴とする電磁場解析方法。 The analysis target region when an electromagnetic wave having a frequency of 10 6 [Hz] or more is input to the analysis target region including a conductor inside and having a side length of 1/100 of the wavelength of the input electromagnetic wave. An electromagnetic field analysis method for analyzing an electromagnetic field in
A first input step of inputting information on a position, shape, size, and physical property value of a substance included in the analysis target region by an input unit;
As the boundary condition of the analysis target region set based on the information input in the first input step, the electric field and magnetic field conditions that allow the analysis target region to be considered to exist spatially repeatedly are input by the input unit. A second input step,
The electromagnetic field in the analysis target area when the electromagnetic wave is input to the analysis target area set based on the information input in the first input step is the electric field and magnetic field input in the second input step. Ω / ∂t representing the time differentiation in Maxwell's equation is replaced with jω (j is an imaginary unit, ω is each frequency of the electromagnetic wave [rad / sec]) to obtain a quasi-stationary solution. And an electromagnetic field analysis step of analyzing by an electromagnetic field analysis means using a finite element method, a finite difference method, a spatial element method, or a boundary element method.
前記第1の入力ステップは、前記解析対象領域に含まれる金属板、絶縁体、及び導電体の位置、形状、大きさ、及び物性値の情報を入力することを特徴とする請求項1に記載の電磁場解析方法。 The analysis target region includes two metal plates, a conductor disposed between the two metal plates so as to be electrically connected to the two metal plates, and the two metal plates, Including an insulator disposed in a region where no conductor exists,
The first input step inputs information on a position, shape, size, and physical property value of a metal plate, an insulator, and a conductor included in the analysis target region. Electromagnetic field analysis method.
δ=[2/(ωμσ)]1/2 ・・・(A)
ここで、ωは前記電磁波の角周波数[rad/sec]、σは前記金属板の導電率[S/m]、μは前記金属板の透磁率[H/m]である。 In the first input step, the thickness of the metal plate included in the analysis target region is set to be larger than an eddy current penetration depth δ [m] expressed by the following equation (A). The electromagnetic field analysis method according to claim 2, wherein information on the position, shape, and size of the metal plate is input.
δ = [2 / (ωμσ)] 1/2 (A)
Here, ω is the angular frequency [rad / sec] of the electromagnetic wave, σ is the conductivity [S / m] of the metal plate, and μ is the magnetic permeability [H / m] of the metal plate.
前記電力減衰率導出ステップにより導出された電力減衰率の情報を表示手段により表示装置に表示する表示ステップとを有し、
前記電磁場解析ステップは、前記解析対象領域を区画する面のうち、前記2枚の金属板の側方向の一面である入力面に電磁場が入力されたときの、当該解析対象領域における電磁場を解析し、
前記電力減衰率導出ステップは、前記入力面における電力と、前記解析対象領域を区画する面のうち、当該入力面と対向する面である出力面における電力とを、前記電磁場解析ステップにより解析された電磁場に基づいて導出し、当該導出した電力の比を用いて、当該解析対象領域における電力減衰率を導出することを特徴とする請求項2又は3に記載の電磁場解析方法。 Based on the electromagnetic field analyzed by the electromagnetic field analysis step, a power attenuation rate deriving step for deriving a power attenuation rate in the analysis target region by a power attenuation rate deriving unit;
A display step of displaying information on the power attenuation rate derived by the power attenuation rate deriving step on a display device by a display means;
The electromagnetic field analysis step analyzes an electromagnetic field in the analysis target region when an electromagnetic field is input to an input surface that is one side of the two metal plates in a side direction among the surfaces defining the analysis target region. ,
In the power attenuation rate deriving step, the power in the input surface and the power in the output surface that is the surface facing the input surface among the surfaces defining the analysis target region are analyzed by the electromagnetic field analysis step. The electromagnetic field analysis method according to claim 2, wherein the electromagnetic field analysis method is derived based on an electromagnetic field, and a power attenuation rate in the analysis target region is derived using a ratio of the derived power.
前記第2の入力ステップは、前記解析対象領域を区画する領域のうち、前記電磁波が入力される方向をz方向、前記2枚の金属板の厚み方向をy方向、z方向及びy方向と直交する方向をx方向、i方向における電界の値をEi、i方向における磁界の値をHi、X1、Y1を任意の実数とした場合に、
前記解析対象領域を区画する面のうち、x方向及びz方向を面方向として有する面の境界条件として、Ex=0、Ey=Y1、Ez=0を入力し、
前記解析対象領域を区画する面のうち、y方向及びz方向を面方向として有する面の境界条件として、Hx=X1、Hy=0、Hz=0を入力し、
前記解析対象領域を区画する面のうち、x方向及びy方向を面方向として有する面の境界条件として、Ez=0、Hz=0を入力することを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載の電磁場解析方法。 The electromagnetic field is input to one surface in the lateral direction of the two metal plates among the surfaces defining the analysis target region,
In the second input step, the direction in which the electromagnetic wave is input is the z direction, and the thickness direction of the two metal plates is orthogonal to the y direction, the z direction, and the y direction among the regions that divide the analysis target region. When the direction to perform is the x direction, the electric field value in the i direction is E i , and the magnetic field values in the i direction are H i , X 1 , Y 1 are arbitrary real numbers
Of the surfaces defining the analysis target region, E x = 0, E y = Y 1 , E z = 0 are input as boundary conditions of surfaces having the x direction and the z direction as surface directions,
H x = X 1 , H y = 0, H z = 0 are input as boundary conditions of a plane having the y direction and the z direction as plane directions among the planes defining the analysis target region,
5. The system according to claim 2, wherein E z = 0 and H z = 0 are input as boundary conditions of a plane having the x direction and the y direction as plane directions among the planes defining the analysis target region. The electromagnetic field analysis method according to any one of claims.
前記解析対象領域に含まれる物質の位置、形状、大きさ、及び物性値の情報を入力する第1の入力手段と、
前記第1の入力手段により入力された情報に基づいて設定される解析対象領域の境界条件として、当該解析対象領域が空間的に繰り返し存在すると見なせるようにする電界及び磁界の条件を入力する第2の入力手段と、
前記第1の入力手段により入力された情報に基づいて設定される解析対象領域に前記電磁波が入力されたときの当該解析対象領域における電磁場を、前記第2の入力手段により入力された電界及び磁界の条件を境界条件として、マックスウェルの方程式における時間微分を表す∂/∂tをjω(jは虚数単位、ωは前記電磁波の各周波数[rad/sec])に置き換えて準定常解を求めるjω法と、有限要素法、有限差分法、空間要素法又は境界要素法とを用いて解析する電磁場解析手段とを有することを特徴とする電磁場解析装置。 The analysis target region when an electromagnetic wave having a frequency of 10 6 [Hz] or more is input to the analysis target region including a conductor inside and having a side length of 1/100 of the wavelength of the input electromagnetic wave. An electromagnetic field analyzer for analyzing electromagnetic fields in
First input means for inputting information on the position, shape, size, and physical property value of a substance included in the analysis target region;
As a boundary condition of the analysis target region set based on the information input by the first input means, a second condition for inputting an electric field and a magnetic field condition for allowing the analysis target region to be considered to exist spatially repeatedly is input. Input means,
The electromagnetic field in the analysis target area when the electromagnetic wave is input to the analysis target area set based on the information input by the first input means is the electric field and magnetic field input by the second input means. Ω / ∂t representing the time differentiation in Maxwell's equation is replaced with jω (j is an imaginary unit, ω is each frequency of the electromagnetic wave [rad / sec]) to obtain a quasi-stationary solution. And an electromagnetic field analysis means for analyzing using a finite element method, a finite difference method, a spatial element method, or a boundary element method.
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