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公開番号2025112667
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024007040
出願日2024-01-19
発明の名称解析方法
出願人株式会社SUBARU,国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
代理人弁理士法人青海国際特許事務所
主分類G01R 29/14 20060101AFI20250725BHJP(測定;試験)
要約【課題】空間に発生する放電を解析する。
【解決手段】解析方法は、解析空間内の電界強度分布を取得する静電界解析処理を行い、前記解析空間の各セルにおいて、電界強度が所定の第1電界閾値を超え、かつ、前記正電荷粒子密度が所定の上限値以下の条件を満たしたセルの前記負電荷粒子密度および前記正電荷粒子密度を増加させる増加処理を行い、前記解析空間の各セルの前記負電荷粒子密度および前記正電荷粒子密度を減少させる減少処理を行い、前記第1電極および前記第2電極のうち設定された電位が低い方の電極の表面の周囲のセルの前記負電荷粒子密度を増加させる負電荷粒子放出処理を行い、前記解析空間の各セルの電子を、前記解析空間内の電界強度分布に基づいて移動させることで、各セルの前記負電荷粒子密度を更新する移流処理を行い、前記静電界解析処理、前記増加処理、前記減少処理、前記負電荷粒子放出処理および前記移流処理を、繰り返し行う。
【選択図】図34
特許請求の範囲【請求項１】
第１電極と第２電極との間の空間に発生する放電を解析する解析方法であって、
静電界解析を行う解析空間を、複数のセルに分割し、
１つのセル内の負電荷を有する負電荷粒子の数を示す負電荷粒子密度、および、１つのセル内の正電荷を有する正電荷粒子の数を示す正電荷粒子密度を、前記解析空間の複数のセルに設定し、
前記解析空間に、前記第１電極および前記第２電極を配置し、前記第１電極に第１電位を設定するとともに前記第２電極に第２電位を設定し、
静電界解析により前記解析空間のセルごとに電界強度を導出することで、前記解析空間内の電界強度分布を取得する静電界解析処理を行い、
前記解析空間の各セルにおいて、電界強度が所定の第１電界閾値を超え、かつ、前記正電荷粒子密度が所定の上限値以下の条件を満たしたセルの前記負電荷粒子密度および前記正電荷粒子密度を、所定の第１係数によって増加させる増加処理を行い、
前記解析空間の各セルの前記負電荷粒子密度および前記正電荷粒子密度を、所定の第２係数によって減少させる減少処理を行い、
前記第１電極および前記第２電極のうち設定された電位が低い方の電極の表面の電界強度が、所定の第２電界閾値を超えた場合、前記解析空間における前記表面の周囲のセルの前記負電荷粒子密度を、所定の第３係数によって増加させる負電荷粒子放出処理を行い、
前記解析空間の各セルの負電荷粒子を、前記解析空間内の電界強度分布に基づいて移動させることで、各セルの前記負電荷粒子密度を更新する移流処理を行い、
前記静電界解析処理、前記増加処理、前記減少処理、前記負電荷粒子放出処理および前記移流処理を、繰り返し行う、解析方法。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
前記静電界解析処理、前記増加処理、前記減少処理、前記負電荷粒子放出処理および前記移流処理を繰り返し行うことで、前記正電荷粒子密度が所定の第１判定閾値以上に変化したセルが、前記第１電極から前記第２電極まで繋がる旨の第１判定条件が満たされ、かつ、前記第１判定条件が満たされた後に、前記正電荷粒子密度が、前記第１判定閾値よりも高い所定の第２判定閾値以上に変化したセルが、前記解析空間内のいずれかにおいて発生する旨の第２判定条件が満たされると、放電が発生すると判定する判定処理をさらに行う、請求項１に記載の解析方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間に発生する放電を解析する解析方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、飛行中の航空機に落雷が発生し得ることが開示されている。特許文献１では、航空機の機体の各部に電界センサを設け、電界センサの検出結果に基づいて、航空機の表面電界強度の分布が導出され、その表面電界強度の分布を利用して航空機の姿勢制御を行うことで、落雷の影響が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１３３８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、航空機を含む様々な電気機器では、電気機器の各部の形状、または、各部間のギャップ長などによっては、電気機器の各部に起因して空間に放電が発生することがある。そのような放電を発生させないような電気機器を設計することを支援する技術が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、空間に発生する放電を解析可能な解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る解析方法は、
第１電極と第２電極との間の空間に発生する放電を解析する解析方法であって、
静電界解析を行う解析空間を、複数のセルに分割し、
１つのセル内の負電荷を有する負電荷粒子の数を示す負電荷粒子密度、および、１つのセル内の正電荷を有する正電荷粒子の数を示す正電荷粒子密度を、前記解析空間の複数のセルに設定し、
前記解析空間に、前記第１電極および前記第２電極を配置し、前記第１電極に第１電位を設定するとともに前記第２電極に第２電位を設定し、
静電界解析により前記解析空間のセルごとに電界強度を導出することで、前記解析空間内の電界強度分布を取得する静電界解析処理を行い、
前記解析空間の各セルにおいて、電界強度が所定の第１電界閾値を超え、かつ、前記正電荷粒子密度が所定の上限値以下の条件を満たしたセルの前記負電荷粒子密度および前記正電荷粒子密度を、所定の第１係数によって増加させる増加処理を行い、
前記解析空間の各セルの前記負電荷粒子密度および前記正電荷粒子密度を、所定の第２係数によって減少させる減少処理を行い、
前記第１電極および前記第２電極のうち設定された電位が低い方の電極の表面の電界強度が、所定の第２電界閾値を超えた場合、前記解析空間における前記表面の周囲のセルの前記負電荷粒子密度を、所定の第３係数によって増加させる負電荷粒子放出処理を行い、
前記解析空間の各セルの負電荷粒子を、前記解析空間内の電界強度分布に基づいて移動させることで、各セルの前記負電荷粒子密度を更新する移流処理を行い、
前記静電界解析処理、前記増加処理、前記減少処理、前記負電荷粒子放出処理および前記移流処理を、繰り返し行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、空間に発生する放電を解析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した説明図である。
図２は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した説明図である。
図３は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した説明図である。
図４は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した説明図である。
図５は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した他の説明図である。
図６は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した他の説明図である。
図７は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した他の説明図である。
図８は、ストリーマ理論における放電の発生過程をデフォルメして表現した他の説明図である。
図９は、本実施形態の解析方法を実現するための解析装置の構成を示す概略図である。
図１０は、負電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１１は、負電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１２は、負電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１３は、負電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１４は、負電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１５は、正電極とされた第２電極の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１６は、正電極とされた第２電極の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１７は、正電極とされた第２電極の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１８は、正電極とされた第２電極の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図１９は、正電極とされた第２電極の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２０は、正電極とされた第２電極の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２１は、正電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２２は、正電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２３は、正電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２４は、正電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２５は、正電極とされた第１電極の先端部の周囲の現象をモデル化した内容を説明する図である。
図２６は、解析空間について説明する図である。
図２７は、セル内の電子およびイオンの状態を説明する図である。
図２８は、セル内の電子およびイオンの状態を説明する図である。
図２９は、セル内の電子およびイオンの状態を説明する図である。
図３０は、セル内の電子およびイオンの状態を説明する図である。
図３１は、セル内の電子およびイオンの状態を説明する図である。
図３２は、演算装置の動作を説明するフローチャートである。
図３３は、前処理の流れを説明するフローチャートである。
図３４は、解析実行処理の流れを説明するフローチャートである。
図３５は、判定処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料、数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１０】
放電の理論的な説明の例として、ストリーマ理論が提案されている。以下、ストリーマ理論の概要を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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