Electrical ＆ Magnetic EM上島Lab 代表

上島 敬人

【略歴】
総合家電メーカーにて42年間白物家電...もっと見る 【略歴】
総合家電メーカーにて42年間白物家電の設計開発部門にて下記業務に従事。
《商品設計（電気系）》
　ハードウェア設計・評価：アナログ設計、SW電源、インバーター等
　プリント基板設計：製造性、法規に熟知した実装パターン設計
　品質・信頼性評価：EMC、熱、電気系信頼性評価・対策
　開発マネジメント：FMEA、DR、法規等QMS管理・対内外折衝、VE推進
《電気系開発技術・システム開発》
　CAD/PDMを中心としたシステム開発・運用
　CAE：電磁界シミュレーションを活用したEMC検証、対策

【取得資格】
　iNARTE EMC Design Engineer

皆様こんにちは、EM上島Lab　上島です。
家電商品のイミュニティ性能はどのように測るのでしょうか。

イミュニティは測定できるか

第1話『イミュニティの世界』でも触れましたが、あらゆる電気製品は世の中にあふれているノイズに耐えなければなりません。
しかしながら、新しく開発した冷蔵庫があちらこちらで発生している雷に耐えられるかどうかを雷雨の広場に一定時間放置したり、下敷きと髪の毛をこすり合わせて静電気を発生させ商品を手に持ってみて挙動を確認するなどといったナンセンスまんがのような検証をするわけではありません。では、1回の落雷エネルギーが1億ボルトとも言われる雷に耐えられるか、どのくらいの耐量を持っているのかをどのように測定するのでしょうか。

雷の耐量試験

雷サージ耐量の検証を例にしてみます。雷によって発生するサージ電圧波形を定義することから始まります。IEC6100-4-5では雷サージ試験が定義されています。ここでは直撃雷ではなく、家電商品の多くが誘導雷の影響を受けると考えられ、誘導雷を前提としたサージ電圧波形として定義されています。

図1　雷の侵入経路とIECで定義された雷サージ電圧波形

雷サージ試験機では、誘導雷を擬似的に定義した雷サージ電圧波形を発生させる装置を使いサージ電圧を商品に印加します。
この時、数ｋVから徐々に電圧を上昇させ異常動作や破壊が発生した印加電圧がいわゆる誤動作レベルと認知され、誤動作した一つ前の電圧がその商品の雷に対する耐量と位置づけられます。

イミュニティ検証実験あれこれ

もちろんですが、雷以外に静電気やインパルスノイズに対する耐量試験があります。それぞれのノイズ発生の原因から定義されたノイズ波形の発生装置や、ノイズが商品に影響を与える状態をモデル化した印加装置を組み合わせた実験装置を使い、ノイズに対する耐量を検証します。

これらの装置は、一定の条件で定義された波形を規定の方法で商品に印加するものですので一種のシミュレーション実験とも言えます。
あらゆるイミュニティの原因となる自然現象を全て模擬することは困難ですが、ノイズの入り口はある程度特定できることから雷、静電気、インパルスノイズ、強電界といった試験に一定程度耐える性能をもっている商品はお客様が実際に使う環境においても、誤動作などの不具合に至ることは少ない傾向にあります。

賢い話し方とイミュニティの微妙な関係

人と会話をしていると、急に相手の機嫌を損ねてしまう時があります。とある話題が中心になり時には人生観や経験、知識の深さの差などからくる意見の相違が、つい言葉の端々にでてしまうと (議論が白熱してしまうとも言いますか) 、お互いに収まりがつかなくなるみたいな『あれ』 (どこかの監督が話題になった野球の優勝のことではありません) です。
ものの本には、真面目な人ほど陥りやすい状態らしく自分の意見を事実のように発言したり、人の話を聞いていない (人が話しているときに自分は次なにを言おうかと考えている) といったように、意図せずうまくいかない法則があるようです。
イミュニティ試験はその方法上、挙動しか見えません。商品の中で何かが起きている結果として現われます。課題の解決には現象の原因を推定したり、検証することが重要です。
人と議論する際も、議論の発端となった事実を客観的に捉え『この人は何を言わんとしているのか、なぜなのか』と考えながら自分の意見を伝えることが大事なのではないでしょうか。
あまり偉そうなことは言えませんが、意見を述べる際には『客観的な事実』『相手の言いたいことの聞き取り』『否定しないもの言い』といった賢い会話に気をつけたいものです。

次回は最終回。イミュニティの予測と対策について考えます。
最後までお読みいただきありがとうございました。

次回は3月号に掲載予定です。