箱物筐体製品の放熱対策を行う際、筐体壁から外気へ熱輸送させる対策が大半です。
このような、筐体を使った放熱対策を熱輸送の３要素から簡単に説明します。

＜熱輸送の３要素＞

• 対流熱伝達
  • 熱を帯びた分子の移動による熱移動
• 放射（輻射）
  • 電磁波による熱移動
• 熱伝導
  • 物質内の格子振動・自由電子による熱移動

■目次

• 説明に使用するモデル仕様
• 対流熱伝達による放熱効果
• 対流熱伝達による放熱効果のまとめ
• 放射による放熱効果
• 熱伝導による放熱効果
• 熱伝導の盲点
• 放熱対策に多大な費用をかけていませんか？
• 発熱部品の厳密モデルを作るには
• 発熱部品を高精度に分析する熱測定技術

 

説明に使用するモデル仕様

対流熱伝達による放熱効果

プレートFINを設計する場合、FIN枚数を何枚に設定すべきか迷うと思います。

＜下記は、今回のモデルの検証結果です＞
FINを8枚～30枚まで2枚間隔で解析した結果です。

対流熱伝達による放熱効果のまとめ

	FIN枚数8枚	FIN枚数18枚	FIN枚数30枚
	FINの表面積が少ない	最適領域	FIN間に風が流れにくい領域
風 速 分 布 図
考 察	風速は十分であるが、外気に 触れるFINの表面積が少なく 放熱効果が下がる。	風速、FINの表面積ともに適切 なサイズであるため、放熱効果 が最大となる。	FINの表面積は十分であるが、 必要な風速が得られていない ため、放熱効果が下がる。

放射による放熱効果

放射による放熱は、見落としがちな熱輸送です。
金属筐体・密閉製品には放射による放熱は有効な手段です。

また、放射量は下記式の通り物体表面温度の４乗で増加するため、物体表面温度（空間温度も含む）が上昇すれば
指数的に放熱量が上昇します。

アルミダイキャストに対し、上に記載した表面処理別で熱解析を行った結果は以下のとおりです。

	＜放射率ε= 0.03＞
	＜放射率ε= 0.95（塗料）＞

熱伝導による放熱効果

熱伝導による放熱効果は右のとおりであるため、 材料の熱伝導率・厚みの選定が放熱の鍵となる。

●ICを筐体壁面等に設置する場合、必ず必要になる 　 TIM（*1）の材料選定一つでIC_Tj温度に差がつく。 　（*1）TIM： Thermal Interface Material

＜考察＞ 0.6W/mKより低い熱伝導率で、急峻な温度変化が見られる。0.6W/mK以上を選定すべき。	＜考察＞ リニアな変化であるため、なるべく薄い素材を選定すべき。

熱伝導の盲点

熱伝導による熱輸送を上げるため、厚みを薄くすれば放熱効果が確実にあがるわけではありません。

	熱伝導による熱輸送を上げるため、FIN BASE厚みを少なくすると
	Tj-Tfin間の熱抵抗は下がるはずが、結果は逆の傾向を示す。 これは、熱拡散（45°拡散）による熱の広がりがFINの縦方向のサイズと合っていないために発生する現象です。 　　　　　　　　　　　この現象を回避するには！

＜対策例＞

FINに熱を伝える前に、熱を拡散する。

ICの配置台の熱伝導率を向上させ、熱源付近の熱を拡散する。 　・Cu化［熱伝導率385W/mK］ 　・etc・・・ 熱伝導率の高い部材で熱を拡散する。 　・グラファイトシート ［熱伝導率1500W/mK（面内）］ 　・Cuシート［熱伝導率385W/mK］ 　・etc・・・

放熱対策に多大な費用をかけていませんか？

＜なぜ、放熱部品のコストが注目される？＞ 放熱部品は、製品の機能Upを行う部品ではない。 （放熱部品が無くても、製品機能は成り立つ） 　　　　　　　　　　　　　　↓ 放熱対策部品を安くする = 製品単価が下がる つまり上記関係が成り立つからである。 （グラフの通り放熱力の高い部材はコストUpとなる）

　　　　　　↓

発熱部品の高精度な熱把握がコスト削減の鍵となる。

発熱部品の厳密モデルを作るには

下記フローの通り、3つの知る技術と2つのノウハウ技術が必要

	次項で、既存技術と弊社独自技術の違いを説明します。
	Mold開封によるChip分析	断面研磨による構造サイズ調査
	PKGのシミュレーションモデル	局所発熱時のChip表面温度分布

発熱部品を高精度に分析する熱測定技術

＜熱抵抗解析メーカーとの違い＞

＜大半の熱抵抗解析メーカー手法＞	＜弊社の特許技術手法＞

＜問題点＞

電源（Vcc）とGNDを逆接続し、半導体にある
寄生Diを使い測定するため、下記問題が発生する。
●  Chip表面が均一温度にならない
●  測定箇所が特定できない　　　　　　　　　　　　　　　→　　　正しく測定できているかの評価さえできない(-_-;)
●  Wireのジュール熱の影響が出る

　　　　　　　　　　　↓

問題点を解消した技術 ＜特徴＞ 半導体内の高耐圧ブロックに対し、順方向の 　電流で特定ブロックをクランプさせ、特定部位 　のみを均一に発熱させる技術で測定する。
	→ 発熱後

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、熱・応⼒解析のコンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「放熱の⼿段をいろいろ試したが、スペックに⼊らない」 「⾃社の熱シミュレータがうまく使えていない。どのようにすれば正しく熱設計ができるか教えて欲しい」 「新たな機種を開発するがこれまでの製品とは⼤幅に異なるので、熱設計の⽅向性を指南いただきたい」 詳しくは「テクノシェルパ」の熱・応⼒解析コンサルサービスのページをご覧ください。

・説明に使用するモデル仕様
・対流熱伝達による放熱効果
・対流熱伝達による放熱効果のまとめ
・放射による放熱効果
・熱伝導による放熱効果
・熱伝導の盲点
・放熱対策に多大な費用をかけていませんか？
・発熱部品の厳密モデルを作るには
・発熱部品を高精度に分析する熱測定技術
・「熱課題」簡易診断サービス　～放熱設計を始めるなら開発初期から！～

・WTIブログもご覧ください
製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
2017年度インターンシップの受入を終えて
温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
2018年度　1DAYインターンシップ実施中♪
半導体パッケージの実装信頼性評価に向けて　～破断個所を特定するデイジーチェーンサンプル～
シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
熱シミュレーションは簡単にはできない

・社長ブログ（シミュレーション関連）
1DAYインターンシップ やってま～す♪
「熱反り計算ツール」のお問合せが増えています
微細化・高密度化が進むプリント基板、信頼性をどう担保するか？
熱解析（熱シミュレーション）の対象は、半導体１個から建物丸ごとまで

※※　お役立ち情報のご請求はこちら　※※
【当ページ関連の資料タイトル】
●「半導体パッケージの熱抵抗測定技術」
●「応力シミュレーション事例

 

 WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

CAE受託解析サービス

CAE解析と熱評価の経験豊富な専門技術者が課題解決をサポートします。

Wave Technology（WTI）のCAE受託解析サービス

 

• CAE（Computer-Aided Engineering）解析とは、設計者が机上でシミュレートおよび分析する手法です。
• 設計者は実際の条件をシミュレートし、さまざまなシナリオで設計条件をテストできて結果を可視化することが可能です。
• また、評価では切り分けが難しい要素の影響（物性値、構造、発熱量、など）を個別に分析することが可能で、試作品を作成する前に製品のパフォーマンスと信頼性を向上させることができます。
   
   

CAE解析を行うタイミング

CAE解析は通常、製品の設計および開発プロセスのさまざまな段階で実施されますが、開発初期ほど設計の自由度が高く、量産に近づくほど、設計自由度は低下していきます（開発が進行するにつれて問題を修正するためのコストが増加）。
そのため、CAE解析を開発初期に実施（フロントローディング）して、開発後半の遅延や変更のリスクを減らすことが重要です。

【製品開発の各フェーズにおけるCAE解析の自由度】

CAE受託解析サービスは、開発初期段階にご利用いただくことがお勧めです。

 

CAE受託解析サービスの報告書例

ご相談いただいた際に、CAE解析の進め方や報告書のイメージをお客様と共有してからご依頼を受けさせていただきますのでご安心ください。

【CAE受託解析サービスの報告書イメージ】

 

CAE受託解析サービスの費用

CAE受託解析の費⽤は、規模や内容で変化しますので、一度ご相談ください。
ご相談いただいた内容から課題解決に向けてCAE解析の条件・費用を提案させていただき、ご納得いただけた内容で進めさせていただきます。

 

CAE受託解析以外のサービス

CAE 受託サービス以外にも以下のようなサービスがございます。

	月々の定額料金の範囲内で対応可能な設計業務や評価業務などを、お客様とのお打合わせで決定し、月単位で成果物をお納めするサービス （依頼毎の見積りや発注作業を省けるため、お気軽にCAE解析をご活用いただけます）
	CAE解析の技術アドバイスをご提供するコンサルティングサービス

 

【関連リンク】

• 熱流体解析 受託サービス
• 応力・構造解析 受託サービス
• 熱流体解析を用いた放熱対策
• 応力解析を用いた強度検証・対策
• WTIブログもご覧ください
  製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
  2017年度インターンシップの受入を終えて
  シミュレーション技術者の悩みどころ
  熱シミュレーションは簡単にはできない
  温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
  CAE解析における熱応力の考え方
  シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
  熱問題の対処には予防診断が必要！
  電子機器の構造評価で確認すべき内容とは？
  後付け熱対策、追加熱対策が必要！どうする？
  CAE解析を活用した機構設計

 

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• 無線電力伝送技術
• 【参考】無線電力伝送の方式と特長
• 高効率マイクロ波電力増幅技術
• 学会発表実績
• 過去の開発事例

無線電力伝送技術

近年注目が高まっている無線電力伝送技術の開発を進めています。龍谷大学　石崎研究室のご指導をいただき、特に伝送距離を伸ばすことが可能となる共振器結合方式に関する設計技術を構築いたしました。

【知財権】
特許第6024013 号 「無線電⼒伝送システム」
特許第6024015 号 「無線電⼒伝送装置」
特許第6644234 号 「無線電⼒伝送装置」

 

※共振結合コイルの設計技術

無線電力伝送システムの概略 * お客様のご要望に応じて対応可能
基板コイル	銅線コイル

※共振結合コイルの設計事例

送電用コイル （直径5cm,スパイラル巻き）	送電用コイル （直径5cm,エッジワイズ巻き）	受電用コイル （直径1cm、2層）
図．伝送効率の測定結果

※3Ｄフリーアクセス無線電力伝送を実現するための要素技術

• 2017年3月13日に『「磁界共鳴方式ワイヤレス給電」の設計・評価サービスを開始』をプレスリリース
• 設計・評価サービスの内容は「ワイヤレス給電（無線電力伝送）」のページをご覧ください
• ワイヤレス給電についてのワイヤレス給電関連社長ブログもご覧ください

【参考】無線電力伝送の方式と特長

	動作原理	等価回路（ブロック図）	特徴
電磁誘導 方式			距 離	～数cm
			効 率	高い
			媒 体	磁界
共振器結合 方式			距 離	～数m
			効 率	高い
			媒 体	電磁界 （主に磁界）
電界結合 方式			距 離	～数mm
			効 率	高い
			媒 体	電界
マイクロ波 方式			距 離	～数百km
			効 率	低い
			媒 体	電波 (マイクロ波)

高効率マイクロ波電力増幅技術

モバイル通信分野では送受信されるデータの増大に伴い、通信の高速化、大容量化が進められており、低消費電力化がますます重要となっています。

これに貢献する技術として、東北大学 電気通信研究所 21世紀情報通信研究開発センターのご指導の下、送信電力増幅器の高調波注入による高効率化技術の開発しました。

本開発の一部は科学技術振興機構 開発成果最適展開支援プログラム(A-STEP)の支援を受けて⾏われました。
以下にA-STEP 開発成果の概要をご紹介いたします。

■A-STEP開発成果概要

（１）適用プログラム：

A-STEP産学共同促進ステージ（ハイリスク挑戦タイプ）

（２）期間：2014/12/1－2017/11/30

（３）研究機関：

東北大学電気通信研究所 21世紀情報通信研究開発センターおよび株式会社Wave Technology

（４）研究テーマ：

低炭素社会に貢献する情報通信用高効率送信電力増幅モジュールの開発

（５）開発成果概要：

本開発では2倍波フィードバックを用いて増幅器に高調波(2倍波)を注入する技術を開発しCMOS電力増幅器、及びGaNドハティ電力増幅器に適用しました。CMOS電力増幅器ではACLR=-38dBc時の電力付加効率改善量2.2%、GaNドハティ電力増幅器では8dBバックオフ時電力付加効率改善量2.6%をそれぞれ達成し、本技術が高効率化に有効であることを確認しました。

高調波注入CMOS電力増幅器 (f=2.2GHz)	高調波注入CMOS電力増幅器の特性評価結果
高調波注入ドハティ電力増幅器 (f=2.6GHz)	高調波注入ドハティ電力増幅器の特性評価結果

【取得特許】

• 特許第5713197号 「バラン」
• 特許第5829885号 「バラン」
• 特許第6497564 号 「バラントランスおよびそれを⽤いた電⼦機器」
• 特許第6589208 号 「バラントランスおよびそれを⽤いた電⼒増幅器」
• 特許第6736024 号 「ドハティ増幅器」

【出願中】

• 特開2016-076752 「プシュプル電力増幅器」

【関連ページ】　WTIの高周波・無線技術全般についてはこちらをクリックしてください

■高周波(RF)・無線関連その他サービスご紹介
高周波(RF)・無線　設計受託
高周波(RF)電力増幅器開発
各種高周波(RF)部品開発
無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託
高周波マッチング工房
高周波開発インサイドストーリー　～「貴重な存在」と云われるからこそ、「責任」と「やりがい」がある～

■参考資料

電波の周波数による分類・定義

■高周波(RF)・無線関連ブログ

　　　ブログ目次はこちら

■電子回路設計 ヒントPLUS☆（高周波(RF)・無線関連）

※※　お役立ち情報のご請求はこちら　※※

【当ページ関連の資料タイトル】
●「高周波(RF)回路設計サービスのご提案」
●「無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託」

学会発表実績

過去の開発事例

※ニッケル水素二次電池の急速充放電・劣化抑制技術
充電中の電池の劣化反応に着目して充電制御することにより急速充電、劣化抑制を実現する技術を開発
 (特許第5372208号)

分極電圧挙動の異常を検知して 可変充電電流制御を行うことで過充電を防止

充電制御模式図

 

• 無線電力伝送技術
• 【参考】無線電力伝送の方式と特長
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• 学会発表実績
• 過去の開発事例

• ワイヤレス給電に関するWTIブログはこちら
  ワイヤレス給電関連ブログ

• 社長ブログ（固有技術開発関連）
  ワイヤレス給電の設計は経験とノウハウが必要
  中小企業でも、技術開発を頑張っている会社はある
  「技術力」で顧客に選ばれる設計/開発会社の特徴
  自主技術で勝負だ！ WTI
  「自主技術開発をやっておられる会社なので応募しましたー」って言われます
  自社開発の進捗フォローもしっかり
  びわ湖環境ビジネスメッセで、ワイヤレス給電デモ機を展示します
  びわ湖環境ビジネスメッセのワイヤレス給電展示、無事終わりました
  「新ものづくり新サービス展」今日から３日間　出展しています
  ワイヤレス給電の応用をこう考える
  他社に依頼して性能出ず。 WTIさんお願いします～
  関西ものづくり新撰2018選定証を交付いただきました
  ワイヤレス給電技術の引合を次々にいただいています
  ６月８日（金） 「神戸ものづくり中小企業展示商談会」に出展
  無接点給電/ケーブルレス給電 得意です！

 

 WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

ワイヤレス給電は、無線電力伝送、無線給電、非接触電力伝送、Wireless Power Transfer (WPT)などとも言われ、電子機器の給電をワイヤレスで行うこの技術は、先端技術を駆使するIoT機器の無線端末への給電手法として、近年注目されている技術です。

ワイヤレス給電は現在、国内外で新しい規格検討が活発に行われており、スマートフォンやウェアラブル端末などの小電力アプリケーションに限らず、EVなどの大電力アプリケーションの製品化も間近に迫ってきています。

そんな中、当社のワイヤレス給電技術は、経済産業省近畿経済産業局の「関西ものづくり新撰2018」に選定されました。

当社のワイヤレス給電は、磁界共鳴型という方式を用いています。この方式は、伝送距離が長い、高効率であるなどの特長を有しています。

また、龍谷大学のご支援の下に７年間に亘って技術開発に取り組み、アンテナの形状、ターン数、太さと伝送効率の関係、伝送距離と伝送効率の関係、整合回路など、磁界共鳴型ワイヤレス給電に必要な技術を蓄積してまいりました（関連特許3件保有)。

これらの蓄積した技術を基に、お客様のご要望にあわせた最適設計を実施いたします。

実際に電力伝送を行うためには、アンテナ設計以外にも、様々な技術と組み合わせる必要がありますので、受託設計をはじめとして、お客様のご要望に合せたソリューション提案をしてまいります。

WTIは、本社所在地は関西ですが、日本全国どの地域でも対応しております。
ご相談は無料ですので、まずはご連絡ください。

■ワイヤレス給電用コイルの受託設計サービス

• アプリケーション(機器)に合わせた最適なコイルを設計いたします。
• 電磁界シミュレータを活用してコイルの各種パラメータ(直径や巻き数など)の最適化を行い、低損失のコイルを設計いたします。
• コイルと周辺回路(高周波電源や受電回路など)との接続を最適化することで、御要望の伝送距離で伝送効率を最大化いたします。

■磁界共鳴方式ワイヤレス給電の受託評価サービス

• ワイヤレス給電部分の伝送効率や出力電力の評価を実施いたします。
• 磁界共鳴の調整を行い、伝送効率が最大となるよう調整いたします。

ワイヤレス給電について
ワイヤレス給電用コイルの設計事例
磁界共鳴方式ワイヤレス給電評価の事例

 

ワイヤレス給電について

無線電力伝送でよく用いられる電磁誘導方式の電力伝送は概ね1 cm程度までであるのに対し、磁界共鳴方式では数十 cmの距離でも高効率で電力伝送ができるという特長があります。
当社はここに着目し龍谷大学と共同で技術開発に取り組んでまいりました(※)。
この研究開発をとおして蓄積した技術やノウハウを活用した、ワイヤレス給電の設計・評価サービスを提供いたします。
(※技術開発の取り組みについては、こちらをご参照ください。)

方式	動作原理	等価回路（ブロック図）	特徴
電磁誘導			距 離	～数cm
			効 率	高い
			媒 体	磁界
磁界共鳴 (共振結合)			距 離	～数十cm
			効 率	高い
			媒 体	電磁界 （主に磁界）
電界結合			距 離	～数mm
			効 率	高い
			媒 体	電界
マイクロ波			距 離	～数百km
			効 率	低い
			媒 体	電波 (マイクロ波)

無線電力伝送方式の概略説明図

ワイヤレス給電は、充電や電池交換が困難である機器や面倒である機器を中心に様々なアプリケーションへの広がりを見せています。下図はワイヤレス給電化が進められているアプリケーションの例示です。

アプリケーション例

ワイヤレス給電用コイルの設計事例

コイルの設計サービスの事例として、ワイヤレス給電で走行するミニカーのデモ機をご紹介いたします。
この事例では、送電コイルと受電コイルの設計最適化を行っています。
送電コイルは、パラメータ最適化により、コイルから60 mmの距離で均一な磁界強度を実現しています。
受電コイルは、パラメータの最適化によってコイル損失最小を実現しています。
これら２つの最適化によって、コイルから60 mmの距離であればどこでも均一な電力伝送が可能となり、３コースのいずれのミニカーも等速で走らせることができています。

コイルの上面の磁界強度が一定(伝送効率が一定)になるように、コイルの形状を設計しています。※特許第6024013号「無線電力伝送システム」 コイル形状　　　　　　　　　　　　コイルの上面の磁界分布

↓

設計したコイルを使用したワイヤレス給電で走行するミニカー

磁界共鳴方式ワイヤレス給電評価の事例

ワイヤレス給電の評価事例として、伝送距離(送受電コイルの間隔)に対する伝送効率の測定結果をご紹介します。

ワイヤレス給電に使用するコイルを図１に示します。
このコイルを図２のように配置し、伝送距離に対する伝送効率を測定しています。
伝送効率の測定結果を図３に示します。この伝送効率の測定では、各伝送距離において伝送効率が最大となるように各コイルと周辺回路の接続(ここでは測定器との接続)を最適化しています。伝送距離50 mmでは約90 %、伝送距離100mmでは約60 %の伝送効率が得られています。

図１　送受電コイル(直径100mm)　　　　　　　　　　　　　　　図２　伝送効率の測定構造
↓
図３　伝送効率の測定事例	※各伝送距離において、伝送効率が最大となるよう各コイルと周辺回路(測定器)との接続を最適化して測定しています。

ワイヤレス給電について
ワイヤレス給電用コイルの設計事例
磁界共鳴方式ワイヤレス給電評価の事例

WTIブログもご覧ください
ワイヤレス給電　設計サービス　リリース間近！
ワイヤレス給電の設計・評価サービスを開始！
展示会もやります！　～無線電力伝送（ワイヤレス給電）～
WTIのワイヤレス給電サービスが「関西ものづくり新撰2018」に選定されました！

社長ブログもご覧ください
ワイヤレス給電の設計は経験とノウハウが必要
中小企業でも、技術開発を頑張っている会社はある
自主技術で勝負だ！ WTI
「自主技術開発をやっておられる会社なので応募しましたー」って言われます
びわ湖環境ビジネスメッセで、ワイヤレス給電デモ機を展示します
びわ湖環境ビジネスメッセのワイヤレス給電展示、無事終わりました
「新ものづくり新サービス展」今日から３日間　出展しています
ワイヤレス給電の応用をこう考える
関西ものづくり新撰2018選定証を交付いただきました
ワイヤレス給電技術の引合を次々にいただいています
「神戸ものづくり中小企業展示商談会」に出展
無接点給電/ケーブルレス給電 得意です！

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●当社カスタム電源設計サービスの特長
●電源設計実績（電源方式・電力別）
●電源設計サービスの流れ（受託／請負）
●電源設計実務の内容
●電源評価事例
●カスタム電源設計事例

当社カスタム電源設計サービスの特長

• 0.1W以下の小電力からkWオーダーの大電力まで幅広く対応いたします。
• 汎用電源では対応できない、ご使用機器に合わせた形状・サイズ、カスタム入出力機能にお応えいたします。
• 経験豊かなエンジニアがご相談を承ります。仕様や機能を決めかねておられるお客様はまずご相談ください。お客様と一緒に仕様や機能を構築いたします。
• パワーデバイス部門、高周波デバイス部門、応力・熱シミュレーション部門など、社内のコア技術を活用することにより、難易度の高いカスタム電源の設計を可能とします。
• 必要に応じてお客様の社内に駐在し、お客様の設計基準・開発ルールに基づいて設計を行います。
• 基板設計や試作実装のみ、評価のみなど、設計の一部受託も行いますので、お気軽にご相談ください。

電源設計実績（電源方式・電力別）

当社は、絶縁方式・非絶縁方式共に数kWまでの多様なカスタム電源の設計実績がございます。
この実績に基づき、お客様のご要求仕様、用途に合わせて最適な回路方式を選定し、電源の受託設計サービスをご提供いたします。

電源設計サービスの流れ（受託／請負）

仕様決め	お客様のご要求に基づき、電気的特性やサイズ、機能など詳細仕様を決定します。 また、仕様が流動的な場合、開発途中での仕様変更にも柔軟に対応いたします。
回路設計	用途に合わせた回路選定・部品選定を行います。またご要求仕様に合わせ保護回路や調光回路など付加機能を設計いたします。
機構設計	サイズや形状、またIP規格を満足する筐体設計など、お客様のご要求に応じ機構設計を行います。 また、熱シミュレーションを活用し、自然対流の最適化やFANの流量設計を行い、小型化やFANレス化を可能とします。
基板設計	回路設計者と基板設計者がコラボし、パターンレイアウト・引き回しを検討し、基板設計を行います。電源設計のノウハウを生かし、低ノイズ・高効率を実現いたします。
試作評価	電気的特性や温度、シーケンスなど評価し、ご要求仕様を満足すべく幅広い評価を実施いたします。（電源評価事例参照）
納品	開発した電源と合わせて、理論計算などの設計資料や評価データ、CADデータやソースプログラムなど、お客様のご要求に応じた成果物を納品させていただきます。

電源設計実務の内容

電源評価事例

カスタム電源設計事例

当社カスタム電源設計サービスの特長
電源設計実績（電源方式・電力別）
電源設計サービスの流れ（受託／請負）
電源設計実務の内容
電源評価事例
カスタム電源設計事例

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技術者は原理原則の理解が大事なんです！
太陽光発電システムの縁の下の力持ち　～パワコンとは～
自動車の電動化を支える機器の開発
回路図には登場しないインダクタンスに注意
電源にもデジタルの波が カスタム電源設計とは？
電源機器の寿命検証
DC-DCコンバータ設計　電源設計時の着眼点
SiCデバイスを使って電源を高効率化してみました
電気自動車の家での活用法
電源に思ふ（スイッチング電源・リニア電源・デジタル電源）

電子回路設計 ヒントPLUS☆（電源関連）
～パワエレ設計（スイッチング素子）～
～パワエレ設計（ダイオードの選定）～
～パワエレ設計（IGBTの選定）～
～パワエレ設計（MOSFETの選定）～
～パワエレ設計（電解コンデンサの選定）～
～パワエレ設計（フィルムコンデンサの選定）～
～パワエレ設計（リアクトルの選定）～

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近年、モバイル機器だけではなくIoT機器全般を中心に防水機能を備える製品が増加傾向にあります。
携帯電話（スマートフォン）が代表的な製品で、現在販売されている新製品の大半は、防水機能が備わってきています。
当社の機構設計案件においても、室外に常設される製品から、センサー類のような使用場所を特定しないもの、モバイル製品から小型測定器のような持ち運び使用が想定される製品など、防水設計を含めた設計依頼が増加しております。
また、⾃動⾞関連製品を中心にIPX9Kと呼ばれる高温、高圧での防水要求が増えております。
このように、市場の様々な製品で防水は基本機能となってきており、防水設計の重要性は更に高まっていくと考えられます。そこで当社は防水試験装置（IPX5、IPX6、IPX9K対応）を導入し、防水試験の請負/受託サービスを行っております。
本装置は、認証機関にも採用されている装置と同等のもので、認証機関での試験に向けて事前評価や防水性能の限界把握などを考えているお客様に役に立つ設備です。

受託/請負可能な防水試験

• IPX5･･･　噴流　 （試験装置　：ジェットノズルキット P03.58）
• IPX6･･･　暴噴流 （試験装置　：ジェット噴流試験装置 C920-DT）
• IPX9K･･･ 高温・高圧水・スチームジェット洗浄 （試験装置︓高圧高温水洗浄装置）

WTIの防水試験請負/受託サービスを利用するメリット

認証機関での試験は、規格（IPコード）の合否を判定する試験ですが、当社の場合、機構設計エンジニアが試験を行なうため、規格対応の試験だけではなく、防水性能の限界を把握することも可能です。

また、試験結果に応じ、防水性能を満たさない部位（構造）については、改良設計案の提案や改良設計自体の請負/受託体制を整えております。

このようなお客様におすすめ

• これから防水設計に取組もうとしている。
• 防水設計が上手くいかず、改良設計案や改良設計自体を望んでいる。
  ⇒防水設計に関する技術サポート体制も整えております。
• 防水設計は行ったが、認証機関での試験に持込む前に事前評価がしたい。
• 防水効果の限界性能を知りたい。
  ⇒試験装置の施設貸出も対応できます。
• OEM製品などの防水性について、第三者検証を実施したい。

サイト内リンク

・機構設計（防水設計・小型化）
・WTIブログもご覧ください
筐体設計はやらなきゃいけないことがいっぱい。でもお客様のために頑張るぞ！
筐体設計はやらなきゃいけないことがいっぱい。でもお客様のために頑張るぞ！（Part2）
頭を悩ます防水設計←強い味方を導入しました！
防水製品の開発で押さえておきたいポイントとは？

 WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

 

このようなことでお困りではないですか？
✔　新機種・派生機種に防水・防塵の機能を持たせたい
✔　放熱や強度を考慮した筐体設計をサポートしてほしい
✔　筐体の小型化を検討してほしい
✔　仕様決めは設計を進めながら詰めていきたい
（一定費用で定量的に設計検討業務を委託したい）

 

筐体設計

WTIの筐体設計には3つの特長があります。

ものづくりを意識した設計

●樹脂製品の加工（射出成型、切削）の違いを考慮した設計 ●試作品の組立性を考慮した設計

防水設計

●防水化設計の経験が豊富 ●防水試験設備を保有しており、IP防水試験だけでなく限界試験も可能

シミュレーションを活用した設計

●フロントローディングで事前に設計課題の抽出・対策が可能 ●設計根拠のエビデンスをご報告可能

 

【防水試験の請負サービスはこちら】

【受託可能な業務範囲】

実装部品・ユニット部品の概略配置検討から、機構設計（防水設計・小型化）、試作・評価、課題の解決といった一連の業務をワンストップで請負・受託いたします。

仕様検討	詳細設計	試作評価
●仕様打合せ ●基本構造検討	●レイアウト設計 ●意匠デザイン	●試作 ●各種評価・試験 ●改良検討

案件内容毎の受託サービス以外に以下のようなサービスも対応可能です。

	月々の定額料金の範囲内で対応可能な設計業務や評価業務などを、お客様とのお打合わせで決定し、月単位で成果物をお納めするサービス
	防水対策の技術アドバイスや設計検証をご提供する技術サービス

設計ツール

★設計ツール

3D-CAD ：Creo Parametric（旧Pro/ENGINEER）、SolidWorks

 

機構（筐体）設計の主な実績

評価・信頼性試験

当社では、お客様のご要望スペックに合わせた各種評価の対応が可能です。

★対応可能な試験（一部試験は外部サイトを利用）

機械試験 ： 落下・衝撃試験、振動試験 温湿度環境試験 ： 温度サイクル試験、熱衝撃試験、恒温恒湿試験 屋外環境試験 ： 防水試験、防塵試験 疲労・強度試験  ： 押し圧（静圧）試試験、打鍵試験 　　※上記以外の試験や詳細な試験条件が必要な場合は、ご相談ください。

 

写真はIPX6
防水試験機（IPX5，6）	防水試験機（IPX9K）

 

サイト内リンク

・防水試験サービス
・防水設計の御提案（技術紹介パンフレット）
・熱流体解析を用いた放熱対策
・応力解析を用いた強度検証・対策
・その他シミュレーション技術
・WTIブログもご覧ください
筐体設計はやらなきゃいけないことがいっぱい。でもお客様のために頑張るぞ！
筐体設計はやらなきゃいけないことがいっぱい。でもお客様のために頑張るぞ！（Part 2）
頭を悩ます防水設計←強い味方を導入しました！
防水製品の開発で押さえておきたいポイントとは？
製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
2017年度インターンシップの受入を終えて
温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
金属筐体ってどうやってできてるの？
シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
熱問題の対処には予防診断が必要！
電子機器の構造評価で確認すべき内容とは？
後付け熱対策、追加熱対策が必要！どうする？
防水設計におけるネジの重要性について
防水設計の落とし穴
CAE解析を活用した機構設計

 

 WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

デジタル制御電源開発事例

主な特徴

• システム制御部からの通信により出力を制御可能なDC/DCコンバーターモジュール
• 制御PCとのインターフェースはUSBを採用。
• 制御するのは、①出力電圧、②電流リミット、③ソフトスタートの係数、④ON/OFF設定等　これらをシステム制御部から任意に設定し、柔軟な制御が可能。
• 多チャンネル出力が可能で各チャンネル別に個別設定が可能。

仕様例

• １入力で3出力電圧をコントロール。
• 入力電圧　5±1 V
• 出力電圧範囲　　6 ～16
  V　（1 Vステップでシステム制御部から設定可能）
• 出力電圧精度　　出力電圧10 Vまで　±100 ｍV、　出力電圧10 V以上　±1 ％
• 出力電流　　　　Max　1
  A（×3 ch）

制御コマンド例

GUI画面例

検証結果の例

その他、基板配線上の留意点

スイッチングノイズが出力及びフィードバック値に影響を与えないレイアウトを実施
基板サイズ　：　100mm × 130mm × 25mm

スイッチングノイズ対策として各CHをブロック化したことにより、目標：50mm × 30mm × 10mmに対し配線効率の悪化を招いたことによりサイズUPとなった。

• 各CHにおける電流経路の最短配線（各CHのSW部をブロック化）
• デジタル制御部とパワー部の分離配線
• スイッチングの影響及び導通ロス及びグランド浮き対策としてベタGNDの採用
• ４層基板を適用することにより、フィードバックラインをGNDで挟むことによるシールド効果

基板パターンレイアウト

電気設計受託サービスの主な開発実績はこちら

【関連ページ】
電気・ソフト設計受託サービス
フォークリフト用自律航法ユニットの開発
ゴルフカートナビ開発
ソフトウエア設計受託サービス
デジタル制御電源回路、ソフトウェア設計

・WTIブログもご覧ください
IoT関連ブログ
テクノシェルパ関連ブログ
電波暗室・EMI関連ブログ

・電子回路設計 ヒントPLUS☆（EMI対策関連）

※※　お役立ち情報のご請求はこちら　※※
【当ページ関連の資料タイトル】
●「デジタル制御電源開発事例」

 

 WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

IoT関連機器開発事例

ゴルフカートナビ開発

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IoT関連ブログ

 

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【製品開発のトータルコーディネートが可能】

Wave Technology（WTI）には、製品開発で必要となる全ての設計部隊（電気、機構、基板、ソフト）が揃っており、これらを一括で受託し社内で綿密に連携して設計を進めるため、デザイン、コスト、性能などを最適化した製品に仕上げることが可能です。

また、位置検出、ワイヤレス給電、信号処理、画像認識、AI など近年の製品開発でニーズの多い要素技術についても社内外のネットワークを活用し製品に組み込むことが可能です。

【試作もスピーディーに対応】

Wave Technology（WTI）は試作専門の製造メーカと複数のネットワークを有しております。
また、部品調達は基本的にネット通販で行うため、部品の納期に伴う試作遅れなどは発生しません。

設計段階から試作時の入手性を見据えて部品を選定するため部品の納期トラブルは発生しません。
4層基板であればプリント基板の製造から実装までおよそ2週間で対応いたします。

充実した評価設備で機能・性能を確認
電気的な検証に必要なオシロスコープ、マルチメータ、スペクトラムアナライザー、ネットワークアナライザ、恒温槽はもとより、200名規模の設計会社としては異例の電波暗室や防水試験機まで保有しており製品として求められる機能・性能を確認いたします。

電波暗室	防水試験機

電気設計受託範囲

仕様検討	詳細設計	試作機製作	検証
●システム検討 ●ハードウェア検討 ●ソフトウェア検討 ●仕様書作成	●アナログ回路設計 ●デジタル回路設計 ●高周波回路設計 ●FPGA設計 ●ソフトウェア設計 ●基板レイアウト設計 ●筐体設計	●部材調達 ●基板製作 ●部品実装 ●筐体製作 ●動作確認	●検証計画作成 ●ハードウェア検証 ●ソフトウェア検証 ●EMI検証 ●検証報告書作成
Wave Technology（WTI）のワンストップサービス

対応可能デバイス一覧

※本表に無いデバイスについてもご相談に応じます。

主な開発実績

ゴルフカートナビ開発事例（←クリック！）
ゴルフカートの位置情報を920 MHzの特定小電力無線モジュールによって本部に集約するユニット

デジタル制御電源開発事例（←クリック！）
システム要求に対してMPU（dsPIC）がリアルタイムに電源を制御し、動的に電圧、電流を可変させることができる電源

その他の主な開発実績

開発件名	概要	開発要素
高精度位置測位 ユニット	車に搭載するユニットでGNSS位置情報に加え、加速度センサ、ジャイロセンサの他、無線通信で得られる情報も利用して高精度で位置を測定する装置。 通信キャリアが提供する位置補正情報をLTE通信により取得し、高精度な位置情報を演算する。	回路、基板、筐体、ファームウェア、PC用アプリケーションソフト
高速通信制御 ユニット	高速シリアル通信をCPUで制御し、逐次更新される大容量環境データを高速で処理するシステム。	回路、基板、筐体、ファームウェア
自動車運転状態 解析ユニット	車に搭載するユニットで加速度センサ、ジャイロセンサから得られるデータをSDカードに保存する。このデータをPC用アプリケーションで解析することによって、ドライバーの運転状態（急発進などの有無）を解析する装置	回路、基板、筐体、ファームウェア、PC用アプリケーションソフト
バイク用位置 情報通信ユニット	バイクの位置情報を3G回線で本部に送信するユニット	回路、基板、筐体、ファームウェア
	ファームウェア： GPSモジュールからの位置情報を取得し、プロトコル変換して３Gで送信する処理を1チップマイコンに搭載
Wakeup Receiver	一定周期で起動し電波が届いた時だけ完全に起動する無線LANモジュール	回路、基板、筐体
無線機用パワー アンプ評価ソフト	無線機用パワーアンプ（PA）を制御する基板とその評価プログラム PLL、AGCをパソコンから制御し、レベル測定してグラフ化するGUIソフト	PC用アプリケーションソフト
店内連絡 システム	店舗内で使用する業務用無線機	回路、基板
RF IC（LTE用IC）制御ボード	LTE用RF ICの制御ボードおよびRF ICを搭載するサブシステムボード	回路、FPGA、GUIソフトウェア
物質分析装置	測定対象物にLED光を照射し、反射光を測定。測定結果をホスト（パソコン）にBluetoothまたはUSB通信で送信し、ホスト側でパターンマッチングにより対象物を特定する装置	回路、基板、筐体、ファームウェア、PC用アプリケーションソフト
	ファームウェア： 測定端末側の制御ソフトウエア（Bluetoothデバイス側） 処理結果をBluetoothモジュールを使って通信
業務用カメラ 制御基板	カメラからの映像、音声データを光ケーブルから受信しO/E変換後FPGA内で映像データに加工を施しホストCPUに受け渡す機能を有するボードの開発	回路、FPGA設計、基板
ジョイスティック 制御基板	ジョイスティックからのアナログ出力をマイコンのADCでデジタル変換しそのデータをホストCPUに受け渡すための制御ボード	回路、基板、ファームウェア
	ファームウェア： EOLになった接点式ジョイスティックの置き換えを実現するために、1チップマイコンがキャリブレーション情報を制御しアナログジョイスティックで旧システムを実現
LCDバックライト 制御ボード	LCDバックライト用制御ボード	回路、基板、ファームウェア
	ファームウェア： 電源制御とPWMを使った調光機能を1チップマイコンに搭載
EV用 モータ制御基板	EV車用のモータ制御基板、IPM（インテリジェントパワーモジュール）駆動電源の開発	回路、基板
エアコン異常検知 監視ストレージ	エアコン稼働状態（消費電力、エラー発生の有無など）をロギングするシステム	回路、基板
信号発生器	10 MHz入力から2系統の122 MHz (0 dBm)　を生成し出力するボード	回路、基板
光LANユニット	通信レート1.25 Gbpsの光通信制御ボード FPGAで通信データのパケット化などの高速処理を行う	回路、FPGA、ファームウェア、基板、筐体
PCモニタ用 光LANユニット	通信レート1.25 Gbpsの光LANネットワーク内に設置し通信内容をPCでモニタする装置　PCとの通信にはUSB3.0を使用する	回路、FPGA、ファームウェア、基板、筐体
病院内ネットワーク システム	医療機器のデータを病院内で使用可能な315 MHzの微弱無線を使用し集約するシステム 315MHz帯を使用したシリアル通信の無線化	回路、ファームウェア、基板、筐体
	ファームウェア： 有線通信をプロトコル変換し無線通信を実現。音声アラームなどの情報も通信相手に通知。送受信機の1チップマイコンにファームウェアを搭載
音声合成ユニット	日本語のテキストデータを音声にして読み上げる装置 市販品のPCボード（Intel製Edisonボード）を内蔵する OSはYocto Linux v1.6	回路、ファームウェア、基板、筐体、PCアプリケーションソフト
LED照明用 スイッチング電源	最大22 W　16 VのLEDを駆動するためのLEDコントローラ基板 PWMパルスによって調光制御が可能	回路、基板
ニッケル水素用 急速充電器	6chニッケル水素電池用急速充電器 Wave Technology（WTI）で開発した劣化抑制充電アルゴリズムを採用	回路、ファームウェア、基板、筐体
	ファームウェア： 充電器の２次電池充電制御ソフトウエア 当社独自アルゴリズムで劣化を抑制しつつ急速充電に対応 充電器の１チップマイコンに搭載
モバイルPV充電器	リチウムイオン電池を内蔵し太陽電池やUSBからの充電が可能 リチウムイオン電池に蓄電した電力を基にスマートホンなどのモバイル端末を充電する	回路、ファームウェア、基板
	ファームウェア： 太陽電池内蔵のUSBモバイルバッテリの充放電制御プログラム
ZigBee RFモジュール	NXP製ARM内蔵RF ICを使用した2.4 GHz ZigBeeモジュール	回路、基板
車載用 Hブリッジコントローラ	車の駐車ブレーキ制御コントローラ 車載用モータドライバICをMPUから制御する	回路、基板
ワイヤレス マイクシステム	300 MHz帯のワイヤレスマイクシステム 主にチューナ受信部の開発を担当	回路、基板、ファームウェア
	ファームウェア： 通信システムの制御ファームウェア 通信情報に付加された制御信号をデコードする処理を1チップマイコンに搭載
920MHz 無線モジュール	Silicon Labs　RF ICを使用した920 MHz無線モジュール	回路、基板
ナットライナー用 モータコントロール ユニット	自動車の生産工場などで使用されるナット類を締める装置に内蔵されるモータコントロール用の基板	回路、基板
太陽追尾架台用 制御基板	太陽光発電用ソーラパネルが太陽に対して常に最適な向きになるようにモータで制御する装置に内蔵されるDCブラシレスモータ制御基板	回路、基板
血液透析用 排液モニタ装置	血液透析装置の排液ラインに光学的センサ（受発光1セット）を2セット装着し、2セットの間にフィルターを設置することで、排液のフィルター前後（濾過前後）の吸光度を測定する。測定結果を演算することによってフィルターでトラップされた大分子量物質の漏出量などを推算する装置	回路、基板、ファームウェア、筐体
	ファームウェア： 検出器のLED制御と光センサーの情報を処理し状況を監視できるファームウェア 検出器の１チップマイコンに搭載

検証業務受託

 

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、EMC 対策コンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「いろいろ対策してみたがノイズが落ちない」 「自社電波暗室が混んでいるので、社外の電波暗室で現物を前にして相談したい」 「他業務に追われて、じっくりノイズ対策を検討する時間がない」 「試作前の設計段階でEMC 設計としての妥当性について第三者検証を受けたい」 詳しくは「テクノシェルパ」のEMC 対策コンサルサービスのページをご覧ください。

 

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【当ページ関連の資料タイトル】
●「電気設計受託サービス」
●「ノイズビジョン～電波暗室レンタルサービス～」

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