BR112016027835B1

BR112016027835B1 - Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional

Info

Publication number: BR112016027835B1
Application number: BR112016027835-6A
Authority: BR
Inventors: Masaaki Furukawa; Kodai USHIWATA; Tetsuo Yoshimitsu; Yuichi Tsuboi; Kunihiko Hidaka; Akiko Kumada; Hisatoshi Ikeda
Original assignee: Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation; The University Of Tokyo
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2022-01-25
Also published as: EP3153870A4; CN106461707B; BR112016027835A2; WO2015186160A1; CA2951382A1; JP6246349B2; CN106461707A; CA2951382C; US20170160314A1; EP3153870B1; EP3153870A1; JPWO2015186160A1; US10041980B2

Abstract

aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional. um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70) tem: uma fonte de luz do laser (13); um cristal pockels (11); um espelho (14); um detector de luz (16); uma estrutura de suporte (31) que suporta os elementos antes mencionados enquanto mantendo uma relação posicional relativa entre eles; um acionador de movimento que pode mover a estrutura de suporte (31) de forma tridimensional; um acionador rotativo (35) que suporta o objeto de teste (8) e pode girar o objeto de teste (8) ao redor de um eixo que se estende em uma direção longitudinal do objeto de teste (8) e um controlador de acionamento (37) que controla o acionador de movimento e o acionador rotativo (35). o controlador de acionamento (37) coordena a operação de acionamento pelo acionador de movimento e pelo acionador rotativo (35) enquanto mantendo um vão entre a segunda face de extremidade (11b) do cristal pockels (11) e uma superfície do objeto de teste (8) em um valor predeterminado, tal que a segunda face de extremidade (11b) do cristal pockels (11) se aproxima de todas as superfícies do sistema de relaxamento do campo elétrico (3) no objeto de teste (8).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] Sistemas de acionamento por inversor que acionam uma máquina rotativa elétrica, tal como um motor elétrico, por meio de um inversor foram desenvolvidos e se tornaram difundidos. Em tal sistema de acionamento por inversor, o inversor converte uma tensão DC em uma tensão de pulso pela operação de comutação e supre a tensão de pulso para uma máquina elétrica rotativa através de cabos. A máquina elétrica rotativa é acionada pela tensão de pulso fornecida.

[0003] Convencionalmente, em uma máquina elétrica rotativa de alta tensão, um sistema de relaxamento do campo elétrico é frequentemente fornecido em uma superfície da serpentina perto de uma porção da extremidade do núcleo do estator com a finalidade de impedir a ocorrência da descarga parcial especialmente em uma porção perto da porção da extremidade do núcleo da serpentina do estator ou geração de calor dele. O sistema de relaxamento do campo elétrico é uma combinação de uma camada de baixa resistência derivada de uma fenda do núcleo do estator e uma camada de relaxamento do campo elétrico formada parcialmente na camada de baixa resistência.

[0004] No sistema de acionamento por inversor, ondas refletidas são geradas devido ao desacordo da impedância entre o inversor, os cabos e a máquina elétrica rotativa. Quando as ondas refletidas geradas são sobrepostas na tensão de pulso, o ruído de alta-tensão, assim chamado surto do inversor pode ocorrer entre os cabos e a máquina elétrica rotativa, especialmente, nas porções de conexão entre os ca- bos e a máquina elétrica rotativa.

[0005] Quando a tensão de pulso incluindo o surto do inversor (a seguir, chamada como “tensão de pulso do inversor”) ocorre repetidamente, a descarga parcial ou a geração de calor, que não são causadas durante o tempo de operação pela frequência comercial, é causada na serpentina do estator da porção da extremidade do núcleo (a seguir, chamada como “extremidade da serpentina do estator”). Ademais, a descarga parcial ou a geração de calor que pode causar a deterioração nas características relacionadas com a confiabilidade ocorre no sistema de relaxamento do campo elétrico. Como resultado, a confiabilidade da serpentina do estator pode ser significativamente reduzida.

[0006] A ocorrência da descarga parcial ou geração de calor depende do gradiente do potencial de superfície do sistema de relaxamento do potencial (ver Documento Sem Patente 1). Assim, existe uma forte necessidade de uma tecnologia que mede precisamente o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico no qual a tensão de pulso do inversor é gerada.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[0007] Documento de Patente 1: Publicação do Pedido de Patente Japonês Aberto à Investigação Pública No. 2011-22007

DOCUMENTOS SEM PATENTE

[0008] Documento sem Patente 1: Akiko Kumada, Masakuni Chiba, Kunihiko Hidaka, “The Direct Potential Distribution Measurement of Propagating Surface Discharge by Using Pockels Effect”, THE TRANSACTIONS ON THE INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS Of JAPAN A, vol.118, No. 6: pp.723-728 (1998-6)

[0009] Documento sem Patente 2: Hirokazu Matsumoto, Shigeya- su Matsuoka, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka, "Oscillatory Waveform Caused by Piezoelectric Vibration of Pockels Crystal and its Effective Suppression", IEEJ TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING, 6: 1-6 (2011)

SUMÁRIO DA INVENÇÃOPROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0010] Tipicamente, um medidor de potencial da superfície é usado na medição do potencial elétrico de superfície. Em uma tecnologia descrita no Documento de Patente 1, uma sonda é colocada em contato com ou próxima do sistema de relaxamento do campo elétrico e o potencial de superfície é medido pelo eletrômetro de superfície. O potencial de superfície é usado para calcular uma resistência não linear.

[0011] Entretanto, a tensão de pulso do inversor tem um componente de alta potência da ordem de kHz ou maior. Nesse caso, o ele- trômetro de superfície não pode seguir o componente de alta frequência e assim não pode medir o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico no qual a tensão de pulso de inversor é gerada.

[0012] Tipicamente, para a sonda, um material de metal é usado. Assim, no método acima no qual a sonda é colocada em contato com ou perto do sistema de relaxamento do campo elétrico, ocorre uma variação do potencial entre o sistema de relaxamento do campo elétrico e a sonda, que pode impedir a medição precisa. Além disso, quando o surto do inversor ocorre, a descarga de coroa pode ocorrer entre o sistema de relaxamento do campo elétrico e a sonda. Como descrito acima, no caso onde um material de metal é usado como um ponto de medição, o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico no qual a tensão de pulso do inversor é gerada não pode ser medido devido à perturbação em um objeto a ser medido.

[0013] Ademais, a distribuição de potencial varia significativamente especialmente em um canto da serpentina, de modo que a medição precisa da distribuição de potencial é altamente exigida não somente para uma porção plana da serpentina, mas também para o canto da serpentina.

[0014] O objetivo da presente invenção é medir uma distribuição do potencial de superfície tridimensional do sistema de relaxamento do campo elétrico no qual a tensão de pulso do inversor é gerada.MEIOS PARA A RESOLUÇÃO DO PROBLEMA

[0015] De acordo com a presente invenção, é apresentado um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional para medir o potencial de superfície de um sistema de relaxamento do campo elétrico que é formado ao longo de uma direção longitudinal de um objeto de teste simulando uma extremidade da serpentina do estator de uma máquina elétrica rotativa, o aparelho compreendendo: uma fonte de luz de laser configurada para emitir luz de laser; um cristal Pockels configurado para receber, na sua primeira face de extremidade, a luz do laser emitida da fonte de luz de laser; um espelho tendo uma superfície do espelho posicionada em uma segunda face de extremidade do cristal Pockels que fica oposta à primeira face de extremidade, o espelho sendo configurado para refletir a luz do laser da uma face de extremidade do cristal Pockels em uma direção oposta à direção incidente da luz do laser; um detector de luz tendo uma faixa seguindo um componente de alta frequência de uma tensão de pulso do inversor, o detector de luz sendo configurado para receber a luz do laser refletida pelo espelho e para detectar a intensidade da luz do laser correspondendo com uma tensão de saída que é uma diferença de potencial entre a primeira face de extremidade do cristal Pockels e a sua segunda face de extremidade; uma estrutura de suporte configurada para suportar a fonte da luz do laser, o cristal Po- ckels, o espelho e o detector de luz enquanto mantendo uma relação posicional relativa entre eles; um acionador de movimento capaz de mover de forma tridimensional a estrutura de suporte; um acionador rotativo configurado para suportar o objeto de teste, o acionador rotativo sendo capaz de girar o objeto de teste ao redor de um eixo que se estende em uma direção longitudinal do objeto de teste em ambas as direções horária e anti-horária; e um controlador de acionamento configurado para controlar o acionador de movimento e o acionador rotativo, em que o controlador de acionamento coordena uma operação de acionamento pelo acionador de movimento e a operação de acionamento pelo acionador rotativo enquanto mantendo um vão entre a segunda face de extremidade do cristal Pockels e uma superfície do objeto de teste em um valor predeterminado, tal que a segunda face de extremidade do cristal Pockels se aproxima das superfícies do sistema de relaxamento de campo elétrico no objeto de teste.

VANTAGEM DA INVENÇÃO

[0016] De acordo com a presente invenção, é possível medir uma distribuição de potencial de superfície tridimensional do sistema de relaxamento do campo elétrico no qual a tensão de pulso do inversor é gerada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] A figura 1 é uma vista em perspectiva ilustrando uma configuração de um aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D de acordo com uma primeira modalidade.

[0018] A figura 2 é uma vista plana do corte longitudinal de um corpo incluindo um cristal Pockels do aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D de acordo com a primeira modalidade.

[0019] A figura 3 é um fluxograma ilustrando o processamento de calibragem da tensão executado pelo aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D de acordo com a presente modalidade.

[0020] A figura 4 é um fluxograma ilustrando um procedimento da medição do potencial de superfície executado pelo aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D de acordo com a primeira modalidade.

[0021] As figuras 5A a 5D são vistas do corte em projeção ilustrando o processo de acionamento executado no aparelho de medição de distribuição de potencial da superfície 3D de acordo com a primeira modalidade. A figura 5A ilustra o estado de partida da medição de uma primeira superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico. A figura 5B ilustra o estado final da medição da primeira superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico. A figura 5C ilustra o estado de medição de uma porção de canto do sistema de relaxamento do campo elétrico. A figura 5D ilustra o estado de medição de uma segunda superfície adjacente à primeira superfície.

[0022] A figura 6 é uma vista plana do corte na direção longitudinal de um corpo incluindo o cristal Pockels de um aparelho de medição de distribuição de potencial da superfície 3D de acordo com uma segunda modalidade.

[0023] A figura 7 é uma vista plana do corte na direção longitudinal de um corpo principal incluindo o cristal Pockels de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D de acordo com uma terceira modalidade.

[0024] A figura 8 é uma vista plana do corte na direção longitudinal de um corpo principal incluindo o cristal Pockels de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D de acordo com uma quarta modalidade. A quarta modalidade é uma modificação da primeira modalidade.

MODALIDADES PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

[0025] Modalidades de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional de acordo com a presente inven- ção serão descritas com referência aos desenhos. Por toda a descrição, os mesmos numerais de referência são dados às mesmas partes ou similares e a descrição repetida será omitida.

PRIMEIRA MODALIDADE

[0026] A figura 1 é uma vista em perspectiva ilustrando uma configuração de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (“3D”). Um objeto de teste que é um objeto a ser medido por um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D (“dispositivo”) 70 de acordo com a presente modalidade é um corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 para simular um sistema de relaxamento do campo elétrico 3 formado em uma porção de extremidade de um estator (não ilustrado) constituindo uma máquina elétrica rotativa junto com um rotor (não ilustrado). O sistema de relaxamento do campo elétrico 3 é um sistema para impedir a descarga de coroa.

[0027] O aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D 70 que mede uma distribuição do potencial de superfície do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 como um objeto de teste inclui um corpo do dispositivo de medição 10 (ver figura 2), um dispositivo de computação 20 e uma unidade de su- porte/engaste 30. No corpo do dispositivo de medição 10, um gerador de laser semicondutor (a seguir, chamado como “fonte de luz de laser”) 13 irradia um cristal Pockels 11 suportado por uma estrutura de suporte 31 com a luz do laser, um detector de luz 16 extrai a luz refletida dependendo do potencial de superfície do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 que é o objeto a ser medido, e o dispositivo de computação 20 computa o potencial do objeto a ser medido. Detalhes do corpo do dispositivo de medição 10 serão descritos mais tarde usando a figura 2.

[0028] Como um mecanismo para ajustar a posição relativa entre o cristal Pockels 11 suportado pela estrutura de suporte 31 e o corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 que é o objeto a ser medido, são fornecidas uma unidade de suporte/engaste 30 que faz a estrutura de suporte 31 acessar a superfície do objeto a ser medido e um acionador rotativo 35 que gira o corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 ao redor de um eixo de direção longitudinal do mesmo.

[0029] A unidade de suporte/engaste 30 inclui a estrutura de suporte 31, uma seção de movimento na direção X 32, um acionador na direção X 32a para acionar a seção de movimento na direção X 32, uma seção de movimento na direção Y 33, um acionador na direção Y 33a para acionar a seção de movimento na direção Y 33, um aciona- dor na direção Z 34a para acionar a estrutura de suporte 31, o aciona- dor rotativo 35, uma base 36 e um controlador de acionamento 37. O controlador de acionamento 37 controla o acionador na direção X 32a, o acionador na direção Y 33a e o acionador na direção Z 34a. A direção X é uma direção horizontalmente longitudinal do cristal Pockels 11 (figura 2) e a direção Y é uma direção horizontalmente longitudinal de um condutor da serpentina do estator 1, isto é, perpendicular à direção X. A direção Z é uma direção ascendente na figura 1, isto é, uma dire-ção vertical.

[0030] A estrutura de suporte 31 que suporta o cristal Pockels 11 é acionada pelo acionador na direção Z 34a enquanto sendo suportada pela seção de movimento na direção X 32 para mover verticalmente na direção Z (direção vertical ascendente e descendente). A seção de movimento na direção X 32 é acionada pelo acionador na direção X 32a enquanto sendo suportada pela seção de movimento na direção Y 33 para se mover de um lado para outro na seção de movimento na direção Y 33 na direção X. A seção de movimento na direção Y 33 se move de um lado para outro na base 36 na direção Y enquanto sendo suportada pela base 36.

[0031] O acionador na direção X 32a, o acionador na direção Y 33a e o acionador na direção Z 34a são coletivamente chamados como “acionador de movimento”. O acionador de movimento faz com que o cristal Pockels 11 se mova no sentido tridimensional. Elementos do acionador de movimento, isto é, o acionador na direção X 32a, o acio- nador na direção Y 33a e o acionador na direção Z 34a executam, individualmente, o acionamento em resposta a uma instrução do controlador de acionamento 37. Ademais, o acionador na direção X 32a, o acionador na direção Y 33a e o acionador na direção Z 34a liberam, individualmente, informação relacionada com a direção de percurso e a distância de percurso para o controlador de acionamento 37.

[0032] O corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 é suportado por rotação pelo acionador rotativo 35. O acionador rotativo 35 aciona/gira o corpo de teste em resposta à demanda do controlador de acionamento 37. O acionador rotativo 35 libera informação relacionada com a direção de rotação e o ângulo de rotação para o controlador de acionamento 37.

[0033] O seguinte descreve o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 fornecido no corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8. Fitas de isolamento do terra formadas principalmente de mica e epóxi são enroladas ao redor da periferia externa do condutor da serpentina do estator 1 como uma camada isolante principal 4. As fitas isolantes são fornecidas para criar o revestimento isolante para o condutor da serpentina do estator 1. Ademais, fitas semicondutoras de alta resistência são enroladas ao redor da camada isolante principal 4 do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 como uma camada de relaxamento do campo elétrico 6, de modo a cobrir uma porção de extremidade de uma ca-mada de baixa resistência 5. As fitas semicondutoras de alta resistên- cia são fornecidas para reduzir o gradiente do potencial.

[0034] Na camada de baixa resistência 5, fitas semicondutoras de baixa resistência são enroladas ao redor da periferia externa da camada isolante principal 4 a partir de uma porção onde a camada isolante principal 4 fica virada para a periferia interna de um núcleo do estator 7 para uma porção onde a camada isolante principal 4 fica exposta fora do núcleo do estator 7. A largura da camada de baixa resistência 5 fornecida fora do núcleo do estator 7 é de aproximadamente várias dezenas de mm.

[0035] A camada de baixa resistência 5 é aterrada junto com o núcleo do estator 7. Portanto, o condutor da serpentina do estator 1 serve como um eletrodo de acionamento e a camada de baixa resistência 5 serve como um eletrodo de massa quando uma tensão (tensão AC) é aplicada no condutor da serpentina do estator 1. Nesse caso, linhas equipotenciais geradas entre o condutor da serpentina do estator 1 e a camada de baixa resistência 5 no núcleo do estator 7 se estendem quase paralelas entre si.

[0036] As linhas equipotenciais geradas entre o condutor da serpentina do estator 1 e a camada de baixa resistência 5 no corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 são distribuídas na direção da espessura da camada isolante principal 4. No corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8, as linhas equipotenciais são densamente distribuídas dependendo da diferença na permissividade relativa entre a camada isolante principal 4 e o condutor da serpentina do estator 1 ou da resistividade de uma superfície do condutor da serpentina do estator 1.

[0037] Portanto, o gradiente de potencial se torna grande na superfície do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8, e o campo elétrico fica concentrado na direção da superfície do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8. Particularmente, na porção de extremidade da camada de baixa resistência 5, o gradiente de potencial se torna significativamente grande e, assim, a descarga parcial ou a descarga de superfície que é a descarga de coroa é provável de ocorrer.

[0038] Assim, de modo a impedir a ocorrência da descarga parcial ou da descarga de superfície, a camada de relaxamento do campo elétrico 6 é formada ao redor da periferia externa da porção de extremidade da camada de baixa resistência 5, e da periferia externa da camada isolante principal 4 do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8.

[0039] A seção transversal do condutor da serpentina do estator 1 tem uma forma retangular, e essa da camada de relaxamento do campo elétrico 6 tem uma forma arredondada seguindo a forma retangular do próprio interior do condutor da serpentina do estator 1. Isto é, a camada de relaxamento do campo elétrico 6 tem porções laterais substancialmente planas e cantos arredondados entre as porções laterais. A distribuição do campo elétrico de superfície na porção lateral substancialmente plana é diferente no padrão dessa no canto arredondado. É preciso ter atenção na distribuição do campo elétrico particularmente na porção de canto.

[0040] O corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 descrito acima simula o sistema de relaxamento do campo elétrico incluindo a camada de relaxamento do campo elétrico 6 formada ao redor da extremidade da serpentina do estator de uma máquina real.

[0041] A figura 2 é uma vista plana do corte longitudinal de um corpo incluindo o cristal Pockels do aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D de acordo com a primeira modalidade. O corpo do dispositivo de medição 10 inclui a fonte de luz do laser 13, um divisor do feixe de polarização (a seguir chamado como “PBS”) 15, uma chapa de comprimento de onda 17, o cristal Pockels 11, um espelho dielétrico (a seguir chamado como “espelho”) 14, o detector de luz 16 e a estrutura de suporte 31 sustentando esses elementos.

[0042] A fonte de luz do laser 13 emite luz do laser em uma direção incidente (direção X) perpendicular à direção longitudinal (direção Y) do sistema de relaxamento do campo elétrico 3. A luz do laser tem um comprimento de onda de 532,0 nm, uma potência máxima de 10 mW e um diâmetro de 0,34 mm. Entretanto, o comprimento de onda não é limitado a 532,0 nm, mas a luz do laser pode ter comprimentos de onda diferentes, contanto que ela possa propagar através do cristal Pockels 11 e componentes óticos sem ser significativamente atenuada.

[0043] A luz do laser é luz linearmente polarizada e o seu plano de polarização é paralelo a uma direção (direção Z) perpendicular a ambas a direção incidente (direção X) e a direção longitudinal (direção Y) do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0044] O PBS 15 transmite através dele somente a luz linearmente polarizada. O PBS 15 transmite através dele a luz do laser emitida da fonte de luz do laser 13 na direção incidente (direção X).

[0045] O cristal Pockels 11 é disposto, tal que a sua direção axial é paralela à direção incidente (direção X). O cristal Pockels 11, a fonte de luz do laser 13 e o PBS 15 são dispostos na direção incidente (direção X).

[0046] O cristal Pockels 11 se estende entre a primeira face de extremidade 11a e a sua segunda face de extremidade 11b a partir da primeira face de extremidade 11a para a segunda face de extremidade 11b na direção axial (direção X). O cristal Pockels 11 é formado em tal maneira que o tamanho da seção transversal perpendicular à direção axial muda ao longo da direção axial. Como descrito mais tarde, a chapa de comprimento de onda serve como um elemento relacionado com a fase da função cosseno representando uma intensidade de luz detectada Pout.

[0047] Na presente modalidade, a forma da seção transversal do cristal Pockels 11 perpendicular a sua direção axial é uma forma quadrada. Isto é, o comprimento de um lado do quadrado é linearmente reduzido na direção X.

[0048] Das quatro superfícies laterais do cristal Pockels 11 que se estendem na direção axial, um par de lados adjacentes fica paralelo à direção axial e o outro par de lados adjacentes fica inclinado com relação à direção axial. Entretanto, a presente invenção não é limitada a isso e uma configuração seguinte é possível, na qual pelo menos uma superfície lateral é inclinada com relação à direção axial, e as superfícies laterais restantes são paralelas à direção axial. Mesmo nessa configuração, a área da seção transversal do cristal Pockels 11 muda na direção axial.

[0049] A primeira face de extremidade 11a do cristal Pockels 11 pode ser aterrada. Alternativamente, a primeira face de extremidade 11a do cristal Pockels 11 pode ser definida para 0 (V) por uma unidade de abastecimento de força.

[0050] A luz do laser do PBS 15 entra na primeira face de extremidade 11a do cristal Pockels 11 e percorre para a sua segunda face de extremidade 11b que não intercepta a primeira face de extremidade 11a.

[0051] Uma superfície do espelho 14 é montada na segunda face de extremidade 11b do cristal Pockels 11. A segunda face de extremidade 11b do cristal Pockels 11 que é uma superfície traseira do espelho 14 fica no estado de ser aplicada com uma tensão devido à influência de um campo eletromagnético ao redor do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0052] A superfície traseira do espelho 14 é separada da localiza- ção do teste, isto é, uma parte alvo do teste do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 por uma distância predeterminada. A distância predeterminada é definida considerando o grau de irregularidade de uma superfície da camada de resina do sistema de relaxamento do campo elétrico 3, resolução espacial e assim por diante. Detalhes serão descritos mais tarde usando as figuras 5A a 5D.

[0053] O espelho 14 reflete a luz do laser que entra na primeira superfície de extremidade 11a do cristal Pockels 11 em uma direção oposta (a direção menos X) para a direção incidente (direção X).

[0054] O cristal Pockels 11 é um cristal isotrópico piezelétrico pertencente ao “grupo do ponto do cristal 43m ou 23” e gera um efeito Pockels. O efeito Pockels é um fenômeno onde a birrefringência é observada quando um cristal isotrópico de um corpo dielétrico é colocado em um campo elétrico ou uma tensão é aplicada.

[0055] Isto é, o índice refrativo muda dependendo da tensão aplicada. Como resultado, a intensidade da luz muda. Como o cristal Po- ckels 11, um cristal BGO (por exemplo, Bi12GeO20) pode ser exemplificado.

[0056] O cristal Pockels pode ser feito para ter sensibilidade a um componente paralelo ou perpendicular a uma direção de propagação da luz em um campo elétrico externo dependendo do ângulo entre a orientação do cristal e a direção de propagação da luz incidente. O primeiro é chamado como “modulação longitudinal” e o último como “modulação transversal”.

[0057] O cristal Pockels pertencente ao “grupo de ponto do cristal 43m ou 23” é um cristal que pode fazer a disposição da modulação longitudinal. Nessa disposição da modulação longitudinal, a intensidade da luz muda em proporção a um valor integrado de um componente do campo elétrico externo paralelo a uma trajetória ótica, isto é, tensão.

[0058] A intensidade da luz da luz do laser refletida pelo espelho 14 corresponde com uma tensão de saída VPout que é uma diferença de potencial entre a primeira face de extremidade 11a e a segunda face de extremidade 11b do cristal Pockels 11.

[0059] O PBS 15 transmite através dele a luz do laser refletida pelo espelho 14 na direção longitudinal Y (na presente modalidade, a direção menos Y).

[0060] O detector de luz 16 tem uma faixa de frequência seguindo um componente de alta frequência de uma tensão de pulso do inver- sor. O detector de luz 16 é disposto na direção longitudinal Y (na presente modalidade, a direção menos Y) com relação ao PBS 15. O detector de luz 16 recebe a luz do laser do PBS 15 e detecta uma intensidade da luz de detecção Pout como uma intensidade de luz da luz do laser.

[0061] A intensidade da luz de detecção Pout corresponde com a tensão de saída VPout que é uma diferença de potencial entre a primeira face de extremidade 11a e a segunda face de extremidade 11b do cristal Pockels 11. A intensidade da luz de detecção Pout é representada pela expressão seguinte com uma função cosseno da tensão de saída VPout.Pout = (Pin / 2) x {1 - cos (π (VPout / Vπ) - θ0)}

[0062] Na expressão acima, Pin é a intensidade da luz incidente do cristal Pockels 11, Vπ é a tensão de meio comprimento de onda e θ0 é uma diferença de fase (valor arbitrário) a ser provida pela chapa de comprimento de onda 17. Quando a chapa de comprimento de onda 17 não é usada, a faixa da tensão medida Vπ é aproximadamente 16 V com um comprimento de onda do laser de 532 nm e 35 kV com um comprimento de onda do laser de 1,3 μm. Portanto, quando o comprimento de onda do laser é 1,3 μm, o uso da chapa de compri-mento de onda torna a medição da tensão equivalente ao caso onde o comprimento de onda do laser é 532 nm.

[0063] A tensão de saída VPout do cristal Pockels 11 é calculada de acordo com uma função inversa da função cosseno acima com base na intensidade da luz de detecção Pout.

[0064] Como o cristal Pockels 11, um cristal comparativamente longo de 100 mm de comprimento é usado, de modo que a perturbação da distribuição do campo elétrico em uma superfície do corpo die- létrico devido à aproximação do cristal Pockels 11 é pequena. Portanto, a tensão de saída VPout do cristal Pockels 11 é proporcional ao potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 a ser medido.

[0065] O dispositivo de computação 20 é um computador conectado ao detector de luz 16 e um dispositivo de saída 24. O dispositivo de computação 20 inclui uma CPU (unidade de processamento central) e uma unidade de armazenamento.

[0066] A unidade de armazenamento armazena um programa de computador. A CPU lê e executa programas de computador. Como o dispositivo de saída 24, um monitor ou uma impressora podem ser exemplificados.

[0067] O dispositivo de computação 20 inclui, como blocos funcionais da CPU, uma unidade de computação 21, um banco de dados de calibragem da tensão 22 e um banco de dados de medição do potencial de superfície 23. O dispositivo de computação 20 é conectado no dispositivo de saída 24 e libera resultados de computação para o dispositivo de saída 24.

[0068] O seguinte descreve a operação do aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D 70 de acordo com a primeira modalidade.

[0069] O aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D 70 executa o processamento de calibragem da tensão a ser descrito mais tarde antes do teste e depois executa o processamento de medição do potencial de superfície a ser descrito mais tarde durante o teste. A unidade de computação 21 constrói o banco de dados de calibragem da tensão 22 através do processamento de calibragem da tensão e se refere ao banco de dados de calibragem da tensão 22 durante o processamento de medição do potencial de superfície. Para a unidade de computação 21, o processamento de calibragem da tensão ou o processamento de medição do potencial de superfície é definido por, por exemplo, a operação de entrada do operador.

[0070] A figura 3 é um fluxograma ilustrando o processamento de calibragem da tensão executado pelo aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D 70 de acordo com a primeira modalidade.

[0071] Primeiro, o modo de processamento de calibragem da tensão é definido para a unidade de computação 21 (etapa S11: definição da calibragem da tensão). Depois, uma tensão AC de, por exemplo, 50 Hz é aplicada, como uma tensão de entrada Vin (kV) na superfície traseira do espelho 14 fornecido na porção de extremidade do cristal Po- ckels 11 do aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D 70 (etapa S12: aplicação da tensão de entrada).

[0072] Nesse estado, a luz do laser emitida da fonte de luz do laser 13 alcança o espelho 14 através do PBS 15 e cristal Pockels 11 e é refletida por ele, e a luz do laser refletida pelo espelho 14 entra no detector de luz 16 através do cristal Pockels 11 e PBS 15. O detector de luz 16 detecta a intensidade da luz do laser do PBS 15 como a intensidade da luz de detecção Pout (etapa S13: detecção da intensidade da luz).

[0073] No modo de calibragem da tensão, a unidade de computação 21 executa o processamento seguinte. Primeiro, a unidade de computação 21 usa a função cosseno acima para calcular a tensão de saída VPout (V) do cristal Pockels 11 a partir da intensidade da luz de detecção Pout. Isto é, a tensão de saída VPout (V) correspondendo com a intensidade da luz de detecção Pout é derivada com base na intensidade da luz de detecção Pout (etapa S14: cálculo da tensão de saída).

[0074] A unidade de computação 21 armazena a tensão de saída VPout (V) no banco de dados de calibragem da tensão 22 junto com a tensão de entrada acima Vin (kV) inserida através da operação de entrada pelo operador (etapa S15: armazenamento da tensão de saída).

[0075] A seguir, quando o processamento de calibragem da tensão não é determinado (NÃO na etapa S16), a unidade de computação 21 repete o processamento das etapas S11 a S15 enquanto mudando a tensão de entrada Vin (kV). Como resultado, as características de tensão da entrada para saída representando a relação entre as tensões de entrada Vin (kV) diferentes e suas tensões de saída VPout (V) correspondentes do cristal Pockels 11 são armazenadas no banco de dados de calibragem da tensão 22. Tais características de tensão de entrada para saída são geradas para construir o banco de dados de calibragem da tensão 22.

[0076] Quando o processamento de calibragem da tensão é terminado (SIM na etapa S16), a unidade de computação 21 libera as características da tensão de entrada para saída armazenadas no banco de dados de calibragem da tensão 22 para o dispositivo de saída 24. Quando o dispositivo de saída 24 é um dispositivo de exibição, as características da tensão da entrada para saída são exibidas no dispositivo de exibição; quando o dispositivo de saída 24 é uma impressora, as características de tensão da entrada para saída são impressas pela impressora (etapa S17: saída das características de tensão de entrada para saída).

[0077] A figura 4 é um fluxograma ilustrando um procedimento da medição do potencial de superfície executada pelo aparelho de medição de distribuição do potencial da superfície 3D de acordo com a primeira modalidade. Primeiro, um modo de medição do potencial de superfície é definido para a unidade de computação 21 (etapa S21: definição da medição do potencial de superfície).

[0078] Depois, o cristal Pockels 11 do aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D 70 é movido pelo controlador de acionamento 37, de modo a medir sequencialmente a superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 em ambas as extremidades do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 (etapa S22: definição da localização de teste). Os detalhes serão descritos usando as figuras 5A a 5D.

[0079] Depois, uma tensão AC de, por exemplo, 50 Hz tendo um valor de pico de 10 kV é aplicada, como uma tensão de teste, na serpentina do estator da máquina elétrica rotativa (etapa S: aplicação da tensão de teste). Nesse estado, a luz do laser emitida da fonte de luz do laser 13 alcança o espelho 14 através do PBS 15 e cristal Pockels 11 e é refletida por ele, e a luz do laser refletida pelo espelho 14 entra no detector de luz 16 através do cristal Pockels 11 e PBS 15. O detector de luz 16 detecta a intensidade da luz do laser do PBS 15 como a intensidade da luz de detecção Pout (etapa S24: detecção da intensidade da luz).

[0080] No modo de medição do potencial de superfície, a unidade de computação 21 executa o processamento seguinte. Primeiro, a unidade de computação 21 usa a função cosseno acima descrita para calcular a tensão de saída VPout (V) do cristal Pockels 11 da intensidade da luz de detecção Pout. Isto é, a tensão de saída VPout (V) correspondendo com a intensidade da luz de detecção Pout é derivada com base na intensidade da luz de detecção Pout. Aqui, a tensão de saída VPout (V) é definida como uma tensão de saída Vout (V) no momento do teste (etapa S25: cálculo da tensão de saída).

[0081] A unidade de computação 21 se refere às características de tensão da entrada para saída armazenadas no banco de dados de calibragem da tensão 22 para identificar a tensão de entrada Vin (kV) correspondendo com a tensão de saída Vout (V) no momento do teste como um potencial de superfície Vsuf (kV) do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 (etapa S26: identificação do potencial de superfície).

[0082] A unidade de computação 21 armazena o potencial de superfície Vsuf (kV) no banco de dados de medição do potencial de superfície 23 junto com a localização do teste L (mm) acima inserida através da operação de entrada pelo operador (etapa S27: armazenamento do potencial de superfície).

[0083] A seguir, quando o processamento de medição do potencial de superfície não é terminado (não na etapa S28), a unidade de computação 21 repete o processamento das etapas S21 a S27 enquanto mudando a localização do teste L (mm). Quando o processamento de medição do potencial de superfície é terminado (SIM na etapa S28), a unidade de computação 21 para de repetir o processamento das etapas S21 a S27 e libera as características do potencial de superfície para a localização do teste (etapa S29).

[0084] Dessa maneira, quando a localização do teste L é definida em posições diferentes com relação à superfície traseira do espelho 14, a unidade de computação 21 armazena as localizações diferentes do teste e seus potenciais de superfície correspondentes Vsuf (kV) do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 no banco de dados de medição do potencial de superfície 23.

[0085] Como resultado, as características do potencial de superfície para a localização do teste representando a relação entre as localizações diferentes do teste e seus potenciais de superfície correspon- dentes Vsuf (kV) do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 ficam armazenados no banco de dados de medição do potencial de superfície 23.

[0086] As figuras 5A a 5D são vistas do corte em elevação ilustrando o processo de acionamento executado no aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D de acordo com a primeira modalidade. A figura 5A ilustra o estado de partida da medição de uma primeira superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico, a figura 5B ilustra o estado do fim da medição da primeira superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico, a figura 5C ilustra o estado de medição de uma porção de canto do sistema de relaxamento do campo elétrico e a figura 5D ilustra o estado de medição de uma segunda superfície adjacente à primeira superfície. Nas figuras 5B, 5C e 5D, o cristal Pockels 11 e a estrutura de suporte 31 representados em linhas tracejadas são esses em uma posição antes do movimento.

[0087] Basicamente, o controlador de acionamento 37 calcula uma distância de movimento exigida da estrutura de suporte 31 na direção X, direção Y e direção Z e um ângulo de rotação exigido do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8, libera uma instrução indicando uma quantidade de acionamento exigida correspondendo com a distância de movimento exigida para o acionador na direção X 32a, acio- nador na direção Y 33a e acionador na direção Z 34a, libera uma instrução indicando uma quantidade de acionamento correspondendo com o ângulo de rotação exigido para o acionador rotativo 35 para dessa forma mover o cristal Pockels 11 para uma posição alvo e gira o corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 para uma posição do ângulo alvo.

[0088] Nesse momento, o controlador de acionamento 37 calcula as posições acima, tal que a distância entre uma extremidade dianteira do cristal Pockels 11 e a superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 é mantida em um valor predeterminado. O controlador de acionamento 37 calcula a direção de movimento e a distância ou a direção de rotação e o ângulo, tanto que partes do cristal Pockels 11 diferentes da extremidade dianteira do cristal Pockels 11 não interferem com o sistema de relaxamento do campo elétrico 3. Assim, o controlador de acionamento 37 executa o controle enquanto coordenando a operação de acionamento da estrutura de suporte 31 e a operação de acionamento do corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator 8 pelo acionador rotativo 35.

[0089] No estado de partida de medição da primeira superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 ilustrado na figura 5A, o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 que é um objeto a ser medido fica fixo, enquanto a estrutura de suporte 31 suportando o cristal Pockels 11 é movida para a primeira superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0090] Durante um período de tempo entre o estado de partida da medição da primeira superfície ilustrado na figura 5A e o estado final da medição da primeira superfície ilustrado na figura 5B, o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 que é um objeto a ser medido fica fixo, enquanto a estrutura de suporte 31 suportando o cristal Pockels 11 é movida nas direções Y e Z ao longo da superfície lateral do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0091] Durante um período de tempo entre o estado final da medição da primeira superfície ilustrado na figura 5B e o estado de medição da porção de canto ilustrado na figura 5C, o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 que é um objeto a ser medido é girado. Se a estrutura de suporte 31 permanece na mesma posição, ela interferirá com o sistema de relaxamento do campo elétrico 3. Para impedir isso, a estrutura de suporte 31 é movida na direção X (a direção menos X). Depois disso, a estrutura de suporte 31 é movida na direção Z (a direção menos Z) para uma posição correspondendo com a próxima porção de canto do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0092] Durante um período de tempo entre o estado final da medição da porção de canto ilustrado na figura 5C e o estado de medição da segunda superfície, ilustrado na figura 5D, adjacente à primeira superfície, o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 como um objeto a ser medido é girado. Nesse momento, a estrutura de suporte 31 é movida na direção X (a direção menos X), de modo a evitar a interferência com o sistema de relaxamento do campo elétrico 3. Depois disso, a estrutura de suporte 31 é movida na direção Z (a direção menos Z) para uma posição correspondendo com a segunda superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0093] Pela repetição das operações acima, é possível medir a distribuição do campo elétrico sobre toda a periferia do sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0094] Como descrito acima, de acordo com a presente modalidade, pelo uso do cristal Pockels 11, é possível medir o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 no qual a tensão de pulso do inversor é gerada enquanto garantindo alta sensibilidade. Além do que, a distribuição de potencial na porção de canto do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 pode ser medida sem quaisquer dispositivos em grande escala.

SEGUNDA MODALIDADE

[0095] A figura 6 é uma vista plana do corte longitudinal de um corpo incluindo o cristal Pockels de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D de acordo com uma segunda modalidade. A segunda modalidade é uma modificação da primeira modalidade.

[0096] Na presente modalidade, um suporte do cristal Pockels 51 segura a superfície lateral do cristal Pockels 11. O suporte do cristal Pockels 51 segura o cristal Pockels 11 com uma força não tão forte de modo a causar uma distorção significativa no cristal Pockels 11.

[0097] O suporte do cristal Pockels 51 é acionado de forma axial enquanto segurando o cristal Pockels 11. O suporte do cristal Pockels 51 tem uma parte parcialmente montada em um limitador de movimento 53 que é uma porção côncava formada em uma parte de proteção 52.

[0098] A estrutura de montagem entre o limitador de movimento 53 e o suporte do cristal Pockels 51 é formada, tal que a segunda face de extremidade 11b do cristal Pockels 11 e o espelho 14 não se projetam de uma porção de extremidade da parte de proteção 52 no lado do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 mesmo quando o suporte do cristal Pockels 51 é conduzido para a direção axial, de modo a fazer uma abordagem mais próxima ao sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[0099] De acordo com a presente modalidade como descrita acima, mesmo se uma posição alvo do cristal Pockels 11 é definida de modo a causar interferência entre o cristal Pockels 11 e o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 na medição ao longo da direção longitudinal do sistema de relaxamento do campo elétrico 3, o cristal Po- ckels 11 não se projeta da parte de proteção 52, assim impedindo que o cristal Pockels 11 seja danificado devido ao contato com o sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[00100] Como descrito acima, de acordo com a presente modalidade, é possível medir com precisão o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 no qual a tensão de pulso do in- versor é gerada sem danificar a integridade do cristal Pockels 11 cônico.

TERCEIRA MODALIDADE

[00101] A figura 7 é uma vista plana do corte longitudinal de um corpo incluindo o cristal Pockels de um aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D de acordo com uma terceira modalidade. A terceira modalidade é uma modificação da primeira modalidade.

[00102] Um furo de guia 56 é formado em uma parte de proteção 55, de modo a permitir que o cristal Pockels 11 seja movido nele. O furo de guia 56 penetra na parte de proteção 55 na direção longitudinal do cristal Pockels 11. O furo de guia 56 é formado, de modo a ser reduzido gradualmente na área a partir de um lado correspondendo com a primeira face de extremidade 11a do cristal Pockels 11 para um lado correspondendo com a segunda face de extremidade 11b. O furo de guia 56 é definido para um tamanho fazendo com que o cristal Pockels 11 pare em uma posição que não se projeta da parte de proteção 55. Alternativamente, uma configuração pode ser adotada na qual o cristal Pockels 11 se projeta da parte de proteção 55. Nesse caso, o compri-mento da protuberância do cristal Pockels 11 é limitado.

[00103] De preferência, quatro superfícies laterais internas do furo de guia 56 têm as mesmas inclinações que essas das quatro superfícies laterais do cristal Pockels 11, de modo a impedir que uma carga local seja aplicada no cristal Pockels 11 no estado onde o movimento do cristal Pockels 11 é limitado.

[00104] O cristal Pockels 11 move a sua superfície lateral não tendo porção cônica ao longo de uma superfície lateral interna do furo de guia 56 que está virada para a superfície lateral do cristal Pockels 11.

[00105] De acordo com a presente modalidade como descrita acima, o cristal Pockels 11 pode ser protegido fazendo uso da configuração cônica do cristal Pockels 11, assim eliminando a necessidade de adicionar um componente especial como o suporte do cristal Pockels 51 na segunda modalidade. Isto é, mesmo se uma posição alvo do cristal Pockels 11 é definida de modo a causar interferência entre o cristal Pockels 11 e o sistema de relaxamento do campo elétrico 3, o cristal Pockels 11 para no meio do furo de guia 56, desde que o furo de guia 56 se torna mais estreito, à medida que o cristal Pockels 11 se aproxima do sistema de relaxamento do campo elétrico 3. Por tal estrutura de limitação de movimento, o cristal Pockels 11 para em uma porção dentro de uma face de extremidade da parte de proteção 55 ou não se projeta excessivamente da parte de proteção 55. Isso impede que o cristal Pockels 11 seja danificado devido ao contato com o sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[00106] Como descrito acima, de acordo com a presente modalidade, é possível medir com precisão o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 no qual a tensão de pulso do in- versor é gerada sem danificar a integridade do cristal Pockels 11 cônico.

QUARTA MODALIDADE

[00107] A figura 8 é uma vista plana do corte longitudinal de um corpo incluindo o cristal Pockels de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície 3D de acordo com uma quarta modalidade. A quarta modalidade é uma modificação da primeira modalidade.

[00108] Na presente modalidade, um sensor de vão 57 é fornecido na estrutura de suporte 31. O sensor de vão 57 mede um intervalo entre ele próprio e o sistema de relaxamento do campo elétrico 3 a ser medido e libera o intervalo medido para o controlador de acionamento 37.

[00109] O controlador de acionamento 37 controla o acionador na direção X 32a, o acionador na direção Y 33a, o acionador na direção Z 34a e o acionador rotativo 35, de modo que a saída do vão do sensor de vão 57 se torna um valor alvo predeterminado. O valor alvo é defi- nido para um valor correspondendo com um intervalo desejável entre o cristal Pockels 11 e o sistema de relaxamento do campo elétrico 3.

[00110] Como descrito acima, de acordo com a presente modalidade, é possível medir com precisão o potencial de superfície do sistema de relaxamento do campo elétrico 3 no qual a tensão de pulso do in- versor é gerada sem danificar a integridade do cristal Pockels 11 cônico.

OUTRAS MODALIDADES

[00111] Embora certas modalidades da presente invenção tenham sido descritas, essas modalidades foram apresentadas por meio de exemplo somente e não são planejadas para limitar o escopo da invenção. Nas modalidades acima, as direções X e Y são definidas como a direção horizontal e a direção Z é definida como a direção vertical por conveniência descritiva; entretanto, o espaço tridimensional definido por X-ax, Y-ax e Z-ax pode ser girado em uma direção arbitrária.

[00112] Essas novas modalidades podem ser praticadas de outras várias formas, e várias omissões, substituições e mudanças podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção.

[00113] As modalidades e suas modificações são incluídas no escopo ou no espírito da presente invenção e nas reivindicações anexas e seus equivalentes. EXPLICAÇÃO DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA1: condutor da serpentina do estator, 3: sistema de relaxamento do campo elétrico, 4: camada isolante principal, 5: camada de baixa resistência, 6: camada de relaxamento do campo elétrico, 7: núcleo do estator, 8: corpo de teste de simulação da extremidade da serpentina do estator (objeto de teste), 10: corpo do dispositivo de medição, 11: cristal Pockels, 11a: primeira face de extremidade, 11b: segunda face de extremidade, 13: fonte da luz do laser, 14: espelho, 15: PBS (divisor do feixe de polarização), 16: detector de luz, 17: chapa de comprimento de onda, 20: dispositivo de computação, 21: unidade de computação, 22: banco de dados de calibragem da tensão, 23: banco de dados de medição do potencial de superfície, 24: dispositivo de saída, 30: unidade de suporte/engaste, 31: estrutura de suporte, 32: seção de movimento na direção X, 32a: acionador na direção X, 33: seção de movimento na direção Y, 33a: acionador na direção Y, 34a: acionador na direção Z, 35: acionador rotativo, 36: base, 37: controlador de acionamento, 51: suporte do cristal Pockels, 52: parte de proteção, 53: limitador de movimento, 55: parte de proteção, 56: furo de guia, 57: sensor do vão, 70: aparelho de medição de distribuição do potencial de superfície 3D.

Claims

1. Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70) para medir o potencial de superfície de um sistema de relaxamento do campo elétrico (3) que é formado ao longo de uma direção longitudinal de um objeto de teste (8) simulando uma extremidade da serpentina do estator de uma máquina elétrica rotativa, o aparelho (70) caracterizado pelo fato de que compreende:uma fonte de luz de laser (13) configurada para emitir luz de laser;um cristal Pockels (11) configurado para receber, na sua primeira face de extremidade (11a), a luz do laser emitida da fonte de luz de laser (13);um espelho (14) tendo uma superfície do espelho posicionada em uma segunda face de extremidade (11b) do cristal Pockels (11) que fica oposta à primeira face de extremidade (11a), o espelho (14) sendo configurado para refletir a luz do laser da uma face de extremidade do cristal Pockels (11) em uma direção oposta à direção incidente da luz do laser;um detector de luz (16) tendo uma faixa seguindo um componente de alta frequência de uma tensão de pulso do inversor, o detector de luz (16) sendo configurado para receber a luz do laser refletida pelo espelho (14) e para detectar a intensidade da luz da luz do laser correspondendo com uma tensão de saída que é uma diferença de potencial entre a primeira face de extremidade (11a) do cristal Pockels (11) e a segunda face de extremidade (11b) dos mesmos;uma estrutura de suporte (31) configurada para suportar a fonte da luz do laser (13), o cristal Pockels (11), o espelho (14) e o detector de luz (16) enquanto mantendo uma relação posicional relativa entre eles;um acionador de movimento (32a, 33a, 34a) capaz de mo- ver de forma tridimensional a estrutura de suporte (31);um acionador rotativo (35) configurado para suportar o objeto de teste (8), o acionador rotativo (35) sendo capaz de girar o objeto de teste (8) ao redor de um eixo que se estende em uma direção longitudinal do objeto de teste (8) em ambas as direções horária e anti- horária; eum controlador de acionamento (37) configurado para controlar o acionador de movimento (32a, 33a, 34a) e o acionador rotativo (35), em queo controlador de acionamento (37) coordena uma operação de acionamento pelo acionador de movimento (32a, 33a, 34a) e uma operação de acionamento pelo acionador rotativo (35) enquanto mantendo um vão entre a segunda face de extremidade (11b) do cristal Pockels (11) e uma superfície do objeto de teste (8) em um valor predeterminado, tal que a segunda face de extremidade (11b) do cristal Pockels (11) se aproxima das superfícies do sistema de relaxamento de campo elétrico (3) no objeto de teste (8).

2. Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de queo cristal Pockels (11) é formado para se tornar gradualmente mais fino da primeira face de extremidade (11a) para a segunda face de extremidade (11b).

3. Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de quea estrutura de suporte (31) tem: um suporte de cristal Po- ckels (11) que segura o cristal Pockels (11) e se move integralmente com o cristal Pockels (11), e um limitador de movimento que limita o movimento do suporte do cristal Pockels (51).

4. Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de quea estrutura de suporte (31) tem um furo de guia (56) que penetra na estrutura de suporte (31) em uma direção de movimento do cristal Pockels (11), de modo a permitir que o cristal Pockels (11) se mova nele eo furo de guia (56) é formado para se tornar gradualmente mais fino para o sistema de relaxamento do campo elétrico (3), de modo a limitar a protuberância da segunda face de extremidade (11b) do cristal Pockels (11) da estrutura de suporte (31).

5. Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de quea estrutura de suporte (31) ainda tem um sensor de vão (57) medindo o vão entre o cristal Pockels (11) e o sistema de relaxamento do campo elétrico (3) e liberando um sinal do vão para o controlador de acionamento (37).

6. Aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (70), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de queo cristal Pockels (11) é um cristal BGO.