京都府中小企業技術センター技報№37（2009）

ローコストＥＭＣ対策技法に関する研究
井［要尻和夫＊

旨］

産業活動のグローバル化の中で、企業の自己責任を前提としたＥＭＣ規格・規制に適合させることが製品設計の必須要件となり、京都の基幹産業である工業・科学・医用（ＩＳＭ）分野の企業群では、この規格・規制に適応することが求められている。
本研究は、長年に渡るＥＭＣ対策支援の中で今後の事業へ継承する必要があると考えられる「特徴的なＥＭＣ問題の解決への技術的アプローチ」に関する解説を［ローコストＥＭＣ対策技法］と題して、取りまとめたもので、１～３項にその一端を紹介し、４項の「ＥＭＣの主要な課題と対策技法」に主要な項目を示す。

１ ＥＭＣの問題をどのように見るかての外装面で見ていくことである。装置のノイズ（１）動的な平衡状態伝送路の内と外を明確に区分して見ていく上で、様々な状態の場を決定付けているのは、それぞ境界近傍の遷移領域を形成している内外装の部材れの動的な相互作用によって形成されている平衡とその固定部、ケーブル、表示・操作、その他のな状態であることを認識し、２値化してものを画装着部・接続部の状態を分析していく必要がある。

一的に見ないことが、ＥＭＣ問題を解決していく

また、パワー駆動・制御を要するメカトロ装置、上で決定的に重要である。

大型据え付け装置等においては、境界域が不鮮明

ＥＭＣ問題の多くは、電子回路網に起因するもな様相を呈しており、遷移領域が広く存在していのだけでなく、装置を構成する筐体の架台や遮へることに留意して、境界域ＥＭＣ問題を検証してい板など、すべての構成部材とその形状と装着部いく必要がある。の高周波電送特性に依存して生じているものであり、そこに存在している、共振系とその過渡応答（３）アース接続とその機能に起因した発生源と、共通インピーダンスを含むアース接続は、本来は感電防止をする保護接地伝送路と受信経路の問題であることを理解するこを目的として使用されているが、雑音低減を目的とが必要である。としたＥＭＣ領域の機能接地の能力を必ずしも内包していない。また、回路網の安易なゼロ電位接（２）対象物の内と外続も、回路動作の安定化には有効ではあるが、ＥＥＭＣ対策を必要とする全ての装置において最ＭＣ領域のノイズ伝送路を形成することや、回路も重要なことは、「対象とする装置の外部空間との相互での干渉問題など、ノイズ放射の主要な問題境界がどのような状態を形成しているのか」を全を提起している場合もあり、注意を要するところである。

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中丹技術支援室

パワー駆動・制御を要するメカトロ装置、大型主任研究員－56－

京都府中小企業技術センター技報№37（2009）

据え付け装置等においては、保護接地線の問題は、方への分析］と、この分析によって得られる複合非常に長い伝送路を持つ共通インピーダンスを形した原因から物事の全体像を再構成する［上方へ成すると共に、多様なグランド ループの形成を内の総合］を試み、ノイズ問題の因果関係を特定す包することもあり、これらの装置のスケールに依ることが重要である。

存した固有のＥＭＣを発生させている。この問題

さらに、ノイズ問題を解決する上で、受信経路は、「電気的安全の規格が要求する要件」と「ＥＭから伝送路へ、そしてできるだけ発生源に近い箇Ｃ対策で必要とする要件」と相反するようなもの

所で対策を試み、製品の設計段階に遡って対策方となっていることに留意する必要がある。

法を検証していくことが、［ローコストＥＭＣ対策］を実現する上で重要である。

（４）高周波域のアナログ応答
ディジタル素子の高集積化・省電力化に伴い、（２）ノイズ対策のテンポを決定付けている若干の動作周波数の高域化、動作電位の低電圧化、素子問題点の入力インピーダンスの高域化と素子間の伝送電ノイズ対策の作業現場で多々見受けられる製品流の微弱化等に伴い新たに顕在化してきたＥＭＣ

設計を担う技術者の資質と技術管理に関する若干問題として、伝送路とその終端に関わるインピーの遅れた部分が、ＥＭＣ問題の解決を遅らせていダンスの不連続（不整合）に起因した反射によるる。製品開発に携わる技術者の中に、改新される局部共振や線路長に依存した信号遅延による動作

べき次の様なタイプの事例が見受けられる。

タイミングの問題や、インパルス性電磁波を含む① 技術者の資質に関する問題

放射電磁界のイミュニティーレベルの低下の問題

・他言的、順応的対応をする。などが発生している。

・時系列にのみ物事を見る。
（視点を換えて見るまた、パワースイッチング 素子の高速化とスことが苦手）

イッチング周波数の高速化、高出力化に伴い、放・思い込みで突っ走る。
（これまでの経験を過信射ノイズの広帯域化と高出力インパルス性電磁波する。）の放射などによる問題も顕在化してきており、こ・オウム返しに終始する。（自信がないためか、れらの問題への対応が急務となってきている。

自分で判断しない。）
・聞く耳を持たず突っ走る。（自信過剰）

２ ＥＭＣ問題解決へのアプローチ

・自分の知識のみで突っ走る。
（検証された結果（１）ノイズ対策は、発生源・伝送路・受信経路の解析からを見ず、同じことを繰り返す。）② ＥＭＣ対策と相反する80年代の低コスト設計

ＥＭＣ問題を解決するには、個々の装置で発生手法に固執する技術者が、今なお存在しているしているノイズ問題の発生原因、伝送路、受信経問題路を特定するための仮説とその検定作業の繰り返・低コスト化を指向した設計手法のずさんな見しによって検証し、その結果に依拠して有効な対直しかせず、ＥＭＣ規制とその対策技術が眼策方法を決定することである。この検証の過程で中にない。

は、様々な現象を決定付けている原因を探る［下－57－

・製品のライフサイクルに依存した技術更新が京都府中小企業技術センター技報№37（2009）遅れている。

している。

・シールド 不良や、共通インピーダンスを無視②センサと計測ユニット、パワーアクチェーした不完全接地など、基本的な対策技術を無タと制御ユニット、その他の配線網が、機外視している。

配線となっているにも拘わらず、各ユニット・フィルタ機能を低下させるクロストークとノの入出力部で良好なフィルタによる対策がな

イズ伝送路を断たない機内・機外配線網の不されていない。

完全な分離を顧みない。

③ 各ユニットへの電源供給線路、パワー制御

これらの憂慮すべき問題は、今日のＥＭＣ問題

電力の伝送線路、計測・制御用ディジタル信への対応を遅らせるだけに止まらず、基幹産業の号伝送線路などが、束ねられているか、ダク相対的な技術競争力を低下させている要因の一つ

ト配線として組み込まれ、クロストークの元となっており、製品の規格適合への取り組みと共凶となっている。に、早期に改善される必要がある。

④ 各ユニットから基準グランド 点までの長い

また、ＥＭＣ対策は、製品製造の直前で行う危保護接地線が、共通インピーダンスとして作機的アプローチとも言える対応ではなく、製品設用し、各ユニットを高周波域でフローティン計の段階から取り組んでいく「ローコストＥＭＣグさせている。

対策を指向したシステム的アプローチ」が、製品以下に、これまでに多数見受けられた大型据付のトータルコストを低減する上で重要である。

機器のノイズ問題とその対策の事例を紹介する。
・構成部材への全面塗装やアルマイト加工部材

３ 新ＥＭＣ指令への対応が、絶縁体として装着されているために、フ

近年、国際市場では大型据付装置を含めたＥＭレームグランド の基準面が構成されていない

Ｃ規制が強化され、関連企業では、多大な時間と問題経費を費やし対応するのに苦慮されているところ

対策：架台接合部の導電性を確保すると共に、も多いようであり、その解決に向け「ローコスト基準グランド ラインを装置の深層部に配置すＥＭＣ対策」の視点に立ったＥＭＣ対症療法の概る。

要をここに紹介する。

・装置を構成している計測・制御ユニット間の配線網のクロストークと、保護接地線の共通（１）
大型据付機器の特徴的なＥＭＣ問題とその対症療法インピーダンスの問題
対策：動力線とその他の配線網を分離するとこの問題を決定付けている主要な要因としては、共に、各ユニットのフレームグランド（ＦＧ）

大型故に顕在化してくる次のようなことが考えらを架台か、若しくは基準グランド ラインに単れる。

独で接続する。

① 装置を構成する筐体の架台、梁、外装パネ・構成部材と配線網が、その長さに依存した定ル、その他の金属性の構造物が、高周波領域在波を発生させる共振アンテナとして作用しで絶縁若しくは不完全接続されているために、ている問題ノイズ伝送路を形成していることが多々存在

対策：配線ダクト・配線網は、外装部材との－58－

京都府中小企業技術センター技報№37（2009）

空間距離を大きく取る。

・外部からの引き込み線は、①に示したフィル・電力制御、ディジタル制御、通信、表示・操タに最短で配線する。

作等の個別ユニットが、ユニット内でノイズ・迂回を要する場合は、基板面から間隙を取る。

対策を完了していない問題

・信号線と動力線は、分離して配線する。

対策：個別ユニットを含め制御盤内全ての計③

機外の配置・配線の方法

測・制御ユニット単体でノイズ対策を完了す

・制御盤内は、機外として扱い、構成ユニットる。の入出力端子にフィルタを挿入する。

・ディジタル信号線、アナログ信号線の殆どが、・シールド 線は、ガスケット等を装着してFGに不平衡伝送線路で構成されているために、コ接続する。

モンノイズに弱い問題

・機器シールド の補強／とラインフィルタのFG対策：信号の伝送は、極力平衡伝送に切り替接続（基準GND）を補強する。

えると共に、シールド 線のＦＧ接続を補強する。

（３）部品の加工・組立と電子機器の組立・配線に関する問題解決への対症療法（２）ＩＳＭ関連製品の開発設計に関する問題解決① 筐体を構成する架台、外装部材の接続部を良への対症療法

好に接続

この製品分野においても、（１）の①～③と同様・接続部の塗装・アルマイトを剥離、油膜を除のＥＭＣ問題を内在させていることが多々見受け去する。

られる。それらの問題を含め、次にＩＳＭ関連機・固定ネジの導通だけに頼らず、必要に応じて器の特徴的なＥＭＣ問題とその対策の事例を紹介

菊座等を挿入して接触信頼性を上げる。

する。
①②

基板上での対策方法

装置を構成する計測・制御ユニットのフレー
ムグランドを良好なGND接続

・全てのI/O端子の直近に、コモンフィルタ等を・保護接地線とノイズ対策用の機能接地線を同挿入する。
（ＦＧが良好であれば、３端子フィ一視せず、ユニットのＦＧは、単独で接地すルタでも良い。
）

る。

・Ｉ／Ｏ周辺のFG接続補強と外部と接続するＧ③

ＮＤのパターンを 本体グ ランド から切断し・保護接地、パワー制御、ディジタル信号の各ビーズインダクタで分離する。

線を分離し、隔離する。

・DC電源入力部にノーマル、コモンの両フィル

・外配線の機内持ち込み部分は、フィルタ入力

タを挿入する。

部では外配線と認識し機内を引き回さず隔離・クロック周波数が30MHz近傍以上であれば無条件に基板を４層以上とする。
②

計測・制御線のクロストークを低減する配線する。
④

機内の配置・配線への対策方法

表示・操作部と、扉等の開閉部のGNDを補強

・点接続箇所は、面接続としてGNDとシールド・回路基板と接続線は、外装部材と基板面から間隙を取る。

を補強する。
・ 開口部内側の近傍の部品への配線にフィルタ－59－

京都府中小企業技術センター技報№37（2009）を装着する。
⑤（８）製品と生産工程に内在するＥＭＣ問題を解決

I/
Oケーブルのシールド 補強するための解説・シールド 線は、ピグテールや点接続をせず、（９）ノイズの発生・伝送・受信経路のメカニズムガスケット等を装着してFGに接続する。と対策の留意点について解説

４ ＥＭＣの主要な課題と対策技法

５ あとがきここでは、［ローコストＥＭＣ対策技法］と題し

本研究は、長年に渡るＥＭＣ対策支援の中で、てとりまとめた「ＥＭＣの主要な課題と対策技法」

今後の事業へ継承する必要があると考えられる特の主要な項目を以下に示す。詳細は、本稿では省徴的なＥＭＣ問題の解決への技術的アプローチに略する。

ついて、これまでの技術支援の成果に依拠して取（１）自己責任時代を迎えたＥＭＣ規制への対応りまとめたもので、技術の継承を前提とした新た（２）新ＥＭＣ指令2004／108／ＥＣの特徴な啓蒙普及を進めているところである。
ここでは、その一端を紹介したが、個々の企業（３）固定据付設備（固定設備）のＥＭＣ規制へのが当面しているＥＭＣに関する課題を解決するた対応（４）ＥＭＣ規制の規格化の推移

めには、一般的な対策技術の研さんと共に、それ（５）ノイズ問題の発生メカニズムの理解を深める

ぞれの企業に内在しているＥＭＣに関する固有の問題が顕在化している場合も多々見受けられるのための解説（６）主なノイズ問題とノイズ低減の技法

で、それらの問題解決へのアプローチについても、（７）ノイズ問題解決への危機的アプローチからシ新たな啓蒙普及の中で対応していくこととする。

ステム的アプローチへの移行－60－