BR112018016078B1

BR112018016078B1 - Sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional

Info

Publication number: BR112018016078B1
Application number: BR112018016078-4A
Authority: BR
Inventors: Masaaki Furukawa; Tetsuo Yoshimitsu; Yuichi Tsuboi; Kunihiko Hidaka; Akiko Kumada; Hisatoshi Ikeda
Original assignee: The University Of Tokyo; Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation
Priority date: 2016-02-08
Filing date: 2016-02-08
Publication date: 2023-05-02
Also published as: EP3415933A4; BR112018016078A2; US20180348276A1; CA3013883A1; US11333697B2; CN108713149B; WO2017138034A1; JP6839663B2; CN108713149A; JPWO2017138034A1; CA3013883C; EP3415933A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (100) para medir um potencial de superfície de um objeto de medição (5), que compreende: uma fonte de luz de laser (13); um cristal de Pockels (11) exibindo um efeito de Pockels no qual um índice refrativo muda dependendo da diferença de potencial entre uma primeira superfície de extremidade (11a) e uma segunda superfície de extremidade (11b); um espelho disposto de modo a ser conectado estacionariamente com a segunda superfície de extremidade (11b) do cristal de Pockels; um fotodetector (16) para detectar a intensidade de luz de laser correspondendo à diferença de potencial do cristal de Pockels (11); um alojamento (31) que retém esses elementos; um acionador de movimento tridimensional (30) capaz de tridimensionalmente mover o alojamento (31); e um controlador de acionamento (50) que controla o acionador de movimento tridimensional (30).

Description

CAMPO TÉCNICO

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

TÉCNICA ANTECEDENTE

[0002] Um sistema de acionamento de inversor que usa um inversor para acionar uma máquina elétrica rotativa, tal como um motor elétrico, foi desenvolvido e está se tornando popular. Em tal sistema acionador de inversor, o inversor converte uma tensão CC em uma tensão de pulso com a operação de comutação e supre a tensão de pulso para a máquina elétrica rotativa através de cabos. A máquina elétrica rotativa é acionada pela tensão de pulso.

[0003] Em um sistema que usa peças em série em uma bobina, tal como bobina de máquina elétrica rotativa, a tensão de compartilhamento de cada peça na superfície de uma bobina de uma máquina real após a impregnação precisa ser medida em uma maneira sem contato, já que um terminal entre ambas as extremidades de cada peça da bobina não pode ser retirado com condutores. Além disso, um sinal de tensão em uma região de alta frequência é difícil de ser adquirido na medição usando um eletrômetro de superfície sem contato convencional.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[0004] Documento de Patente 1: Relatório Descritivo aberto a Inspeção Pública do Pedido de Patente Japonesa No. 2013-113637.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO

[0005] Com foco na distribuição de tensão da bobina em série na partida, quando a elevação de uma tensão de uma linha de alimentação de energia for suficientemente mais baixa do que a propagação de uma tensão na bobina em série na direção longitudinal da mesma, a taxa de compartilhamento de tensão será substancialmente equalizada entre os condutores da bobina. Por outro lado, quando a elevação de uma tensão de uma linha de alimentação for suficientemente mais rápida do que a propagação da tensão na bobina em série na direção longitudinal da mesma, seguir uma tensão no lado de saída da bobina será relativamente mais lento do que a elevação de uma tensão no lado de entrada da bobina em uma bobina do lado à montante mais próxima à linha de alimentação. Consequentemente, a tensão no lado de saída da bobina não é elevada de modo suficiente com relação àquela no lado de entrada. Como resultado, uma diferença de potencial transitoriamente aplicada ao lado de entrada da bobina se torna grande, ou a taxa de compartilhamento de tensão do lado de entrada aumenta de forma transitória.

[0006] Em particular, uma tensão de pulso de inversor pelo sistema de acionamento de inversor é elevada rapidamente, de modo que a taxa de compartilhamento de tensão em uma parte mais próxima à linha de alimentação aumente. Desse modo, é necessário tomar contramedidas contra a sobretensão. Para contramedidas contra sobretensão, é importante a medição de uma distribuição de tensão transitória na aplicação da tensão de pulso de inversor.

[0007] Um eletrômetro de superfície é usado, em geral, para a medição de um potencial de superfície. Por exemplo, é conhecida uma técnica para estimar as características de corrente-tensão usando um potencial de superfície que é medido pelo eletrômetro de superfície com uma sonda trazida para o contato com um sistema de relaxamento de campo elétrico ou próxima a este. Entretanto, a tensão de pulso de inversor apresenta um componente de alta frequência da ordem de kHz ou mais. Neste caso, o eletrômetro de superfície não pode seguir o componente de alta frequência acima.

[0008] Como um meio de medição de potencial de superfície que segue o componente de alta frequência, é conhecido um método que usa um cristal de Pockels (Referente ao Documento de Patente 1).

[0009] Por outro lado, quando da medição de uma tensão de compartilhamento na superfície de uma bobina de uma máquina real após a impregnação em um sistema que usa uma bobina em série, por exemplo, uma bobina de máquina elétrica rotativa, uma parte de cada condutor de bobina de estator perto de uma porção de conexão será tridimensionalmente alterada na forma, de modo que uma distância de um objeto de medição varie em um método que move o meio de medição potencial de superfície uniformemente fora de um material isolante. Desse modo, uma condição pode diferir de lugar para lugar, podendo, portanto, ser usada uma curva de calibração idêntica.

[0010] Um objetivo da presente invenção é o de permitir um sistema que usa peças em série em uma bobina para medir uma tensão de compartilhamento na superfície de uma bobina de uma máquina real após a impregnação em um teste que aplica uma tensão incluindo um componente de alta frequência.

MEIO PARA SOLUCIONAR O PROBLEMA

[0011] De acordo com a presente invenção, é provido um sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional para medir um potencial de superfície de um objeto de medição, o sistema compreendendo: uma fonte de luz de laser para emitir luz de laser; um cristal de Pockels apresentando uma primeira superfície de extremidade e uma segunda superfície de extremidade, exibindo um efeito de Pockels no qual um índice refrativo muda dependendo da diferença de potencial entre a primeira superfície de extremidade e a segunda superfície de extremidade, dispostas de tal modo que a primeira superfície de extremidade fique voltada para um lado que entra a luz de laser emitida da fonte de luz de laser, enquanto que a segunda superfície de extremidade fica voltada para o objeto de medição, e se estendendo em uma direção longitudinal ao longo de uma direção de propagação da luz de laser; um espelho disposto na segunda superfície de extremidade e configurado para refletir a luz de laser incidente da primeira superfície de extremidade do cristal de Pockels em uma direção oposta à direção incidente da luz de laser; um fotodetector apresentando uma banda que segue o componente de alta frequência de uma tensão de pulso de inversor e configurado para receber a luz de laser refletida pelo espelho para detectar uma intensidade de luz da luz de laser correspondendo à diferença de potencial entre a primeira superfície de extremidade e a segunda superfície de extremidade do cristal de Pockels; um alojamento que retém a fonte de luz de laser, o cristal de Pockels, o espelho, e o fotodetector enquanto mantém a relativa relação posicional entre eles; um acionador de movimento tridimensional capaz de tridimensionalmente mover o alojamento; e um controlador de acionamento que controla o acionador de movimento tridimensional.

VANTAGEM DA INVENÇÃO

[0012] De acordo com a presente invenção, é possível permitir um sistema que usa peças em série em uma bobina para medir uma tensão de compartilhamento na superfície de uma bobina de uma máquina real após a impregnação em um teste que aplica uma tensão incluindo um componente de alta frequência.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0013] A Figura 1 é uma vista lateral que ilustra a configuração de um sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional de acordo com uma concretização.

[0014] A Figura 2 é uma vista em seção longitudinal que ilustra a configuração do dispositivo de medição do sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional de acordo com a concretização.

[0015] A Figura 3 é um diagrama de circuito que ilustra um exemplo de configuração de enrolamentos de estator de uma máquina elétrica rotativa.

[0016] A Figura 4 é uma vista desenvolvida de uma parte da direção circunferencial, que ilustra um exemplo de conexão dos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

[0017] A Figura 5 é uma vista em perspectiva para explicar os requisitos para medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

[0018] A Figura 6 é uma vista lateral que ilustra um primeiro estado do acionador de movimento tridimensional durante a medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

[0019] A Figura 7 é uma vista lateral que ilustra um segundo estado do acionador de movimento tridimensional durante a medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

[0020] A Figura 8 é uma vista lateral que ilustra um terceiro estado do acionador de movimento tridimensional durante a medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

[0021] A Figura 9 é um gráfico que ilustra um exemplo de resultados de medição do potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

[0022] A Figura 10 é um gráfico que ilustra um exemplo de uma distribuição de valores de pico obtidos como resultado da medição do potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa.

CONCRETIZAÇÕES PARA SE EXECUTAR A INVENÇÃO

[0023] Concretizações de um aparelho de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional de acordo com a presente invenção serão descritas com referência aos desenhos. Por toda a descrição, os mesmos numerais de referência são fornecidos para as mesmas partes ou partes similares, a descrição repetida sendo omitida.

[0024] A Figura 1 é uma vista lateral que ilustra a configuração de um sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional de acordo com uma concretização. Um sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional 100 inclui um dispositivo de medição 70 (Figura 2), um acionador de movimento tridimensional 30, e um controlador de acionamento 50.

[0025] A Figura 2 é uma vista em seção longitudinal que ilustra a configuração do dispositivo de medição do sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional de acordo com a concretização. O dispositivo de medição 70 inclui um corpo principal de dispositivo de medição 10 e um dispositivo de computação 20.

[0026] O corpo principal de dispositivo de medição 10 inclui um cristal de Pockels 11, uma fonte de luz de laser 13, um espelho dielétrico (adiante referido meramente como "espelho") 14, um divisor de feixe de polarização (adiante abreviado como "PBS") 15, um fotodetector 16, uma placa de comprimento de onda 17, e um alojamento 31 que retém os componentes acima. O corpo principal de dispositivo de medição 10 apresenta um sensor de folga 40. O sensor de folga 40 é disposto para impedir que o cristal de Pockels 11 entre em contato com um objeto de medição 5 e configurado para medir uma folga entre o cristal de Pockels 11 e o objeto de medição 5, e emitir um resultado de medição para o controlador de acionamento 50.

[0027] O cristal de Pockels 11 é um cristal alongado e apresenta uma primeira superfície de extremidade 11a e uma segunda superfície de extremidade 11b. O cristal de Pockels 11 apresenta tal forma em que a seção transversal do mesmo é linearmente reduzida do lado da primeira superfície de extremidade 11a para o lado da segunda superfície de extremidade 11b. Na concretização presente, o cristal de Pockels 11 apresenta uma forma quadrada na seção transversal perpendicular à direção axial do mesmo, e o comprimento de cada lado do quadrado é linearmente reduzido na direção x.

[0028] As duas superfícies laterais opostas das quatro superfícies laterais do cristal de Pockels que se estendem axialmente 11 são paralelas à direção axial, e as duas superfícies laterais restantes são inclinadas para a direção axial. Contudo, a forma do cristal de Pockels 11 não é limitada a isto, e é possível inclinar pelo menos uma superfície lateral para a direção axial e tornar as superfícies laterais restantes paralelas à direção axial de modo a axilamente mudar a área de seção transversal (seção transversal).

[0029] Conforme ilustrado na Figura 2, a direção longitudinal do cristal de Pockels 11 é referida como direção x, uma direção na qual é escaneado o objeto de medição é referida como direção y, e uma direção (direção para o lado próximo da superfície de papel da Figura 2) perpendicular à direção x e à direção y é referida como direção z.

[0030] O cristal de Pockels 11 é um cristal istotrópico que pertence ao grupo de pontos de cristal-43m (4 bar 3 m) ou ao grupo de pontos de cristal 23" que produz o efeito de Pockels. A parte da “bar” ““” de “4 bar” de “-43m (4 bar 3 m)” é um símbolo que deve ser posicionado acima do "4"; entretanto, “-” não pode ser posicionado bem acima de "4" por razões de descrição; por isso, “-” é descrito como acima.

[0031] O efeito de Pockels é um fenômeno de birrefringência que irá ocorrer quando um cristal isotrópico de um corpo dielétrico for colocado em um campo elétrico ou quando da aplicação de tensão ao mesmo. Isto é, o índice refrativo muda dependendo da tensão aplicada, para fazer com que a intensidade da luz mude. O cristal de Pockels 11 pode ser um cristal BGO (por exemplo, Bi12GeO20) ou semelhante.

[0032] O cristal de Pockels 11 pode ser sensibilizado em um componente que é paralelo ou perpendicular à direção de propagação da luz do campo elétrico externo dependendo de uma direção formada pela orientação de cristal e pela direção de propagação da luz incidente. A primeira é referida como modulação longitudinal, e a última é referida como modulação transversal.

[0033] O cristal de Pockels pertencente ao “grupo de pontos de cristal-43m (4 bar 3 m) ou ao grupo de pontos de cristal 23” é um cristal que pode ser disposto de maneira de modulação longitudinal. No caso da disposição de modulação longitudinal, uma mudança na intensidade da luz é proporcional ao valor integral do componente paralelo a um percurso óptico do campo elétrico externo, isto é, proporcional à tensão.

[0034] O cristal de Pockels 11 é disposto de tal modo que a primeira superfície de extremidade 11a do mesmo fique voltada para um lado em que a luz de laser entra, e a segunda superfície de extremidade 11b do mesmo que fique voltada para o objeto de medição 5 no momento da medição.

[0035] A fonte de luz de laser 13 emite luz de laser na direção longitudinal (direção x) do cristal de Pockels 11 a partir da primeira superfície de extremidade 11a. Por exemplo, a luz de laser apresenta um comprimento de onda de 532,0 nm, uma potência máxima de 10 mW, e um diâmetro de 0,34 mm. Neste caso, o comprimento de onda da luz de laser é ajustado em 532,0 nm; contudo, a luz de laser pode ter um comprimento de onda diferente, contanto que a luz de laser possa ser propagada através do cristal de Pockels 11 e dos componentes ópticos sem ser significativamente atenuada.

[0036] A luz de laser é linearmente polarizada. O plano de polarização da luz linearmente polarizada é paralelo à direção incidente (direção x) e a uma direção (direção z) perpendicular à direção de varredura (direção y) com relação ao objeto de medição 5.

[0037] O PBS 15 permite apenas que a luz linearmente polarizada acima mencionada seja transmitida através do mesmo. O PBS 15 apresenta a luz de laser emitida da fonte de luz de laser 13 que transmite na direção incidente (direção x). A placa de comprimento de onda 17 é um elemento relacionado à fase da função de coseno que representa a intensidade de luz de detecção Pout, conforme descrito posteriormente.

[0038] A primeira superfície de extremidade 11a do cristal de Pockels 11 é aterrada, ou a primeira superfície de extremidade 11a do cristal de Pockels 11 é ajustada em 0 [V] por um dispositivo de suprimento de energia.

[0039] A luz de laser do PBS 15 entra na primeira superfície de extremidade 11a do cristal de Pockels 11, se desloca no cristal de Pockels 11, e então alcança a segunda superfície de extremidade 11b.

[0040] Em um estado de medição, a segunda superfície de extremidade 11b do cristal de Pockels 11 que a superfície do espelho 14 entra em contato é aplicada com uma tensão abaixo da influência de um campo eletromagnético em torno do objeto de medição 5.

[0041] A superfície traseira do espelho 14 é localizada afastada do objeto de medição 5 por uma distância predeterminada. A distância predeterminada é ajustada levando em consideração fatores, tais como o grau de irregularidade de resina na superfície do objeto de medição 5 e a resolução espacial.

[0042] O espelho 14 é disposto de modo a ser conectado firmemente à segunda superfície de extremidade 11b do cristal de Pockels 11. O espelho 14 reflete a luz de laser que se desloca no cristal de Pockels 11 e que alcança a segunda superfície de extremidade 11b, em uma direção oposta à direção x.

[0043] A intensidade de luz da luz de laser refletida pelo espelho 14 corresponde a uma tensão de saída V que é uma diferença de potencial entre a primeira superfície de extremidade 11a e a segunda superfície de extremidade 11b do cristal de Pockels 11.

[0044] O PBS 15 recebe a luz de laser refletida pelo espelho 14 e dobra a direção de deslocamento da mesma em 90 graus, ou em uma direção oposta à direção y.

[0045] O fotodetector 16 apresenta uma banda que segue um componente de alta frequência. O fotodetector 16 é disposto na direção longitudinal y (mais especificamente, na presente concretização, a direção oposta à direção longitudinal y) com relação ao PBS 15. O fotodetector 16 recebe a luz de laser cuja direção de deslocamento foi alterada pelo PBS 15. O fotodetector 16 detecta uma intensidade de luz de detecção Pout como a intensidade de luz da luz de laser. A placa de comprimento de onda 17 é um elemento relacionado à fase da função de coseno que representa a intensidade de luz de detecção Pout, conforme descrito posteriormente.

[0046] A intensidade de luz de detecção Pout corresponde à tensão de saída V que é uma diferença de potencial entre a primeira superfície de extremidade 11a e a segunda superfície de extremidade 11b do cristal de Pockels 11. A intensidade de luz de detecção Pout é representada pela seguinte expressão como uma função de coseno da tensão de saída V: Pout = (Pin / 2) x {1 - cos (π (V / Vπ) - θo)}.

[0047] Na função de coseno, Pin é uma intensidade de luz incidente do cristal de Pockels 11, Vπ é uma tensão de meio comprimento de onda, e θo é uma diferença de fase (valor arbitrário) provida pela placa de comprimento de onda 17. Na presente concretização, a tensão de saída V do cristal de Pockels 11 é computada com base na intensidade de luz de detecção Pout e de acordo com uma função inversa da função de coseno acima.

[0048] Como o cristal de Pockels 11, é usado um cristal comparativamente longo de 100 mm, de modo que o distúrbio da distribuição de campo elétrico sobre a superfície do corpo dielétrico devido à aproximação do cristal de Pockels 11 seja pequeno. Por isso, a tensão de saída V do cristal de Pockels 11 é proporcional ao potencial de superfície do objeto de medição 5.

[0049] O dispositivo de computação 20 é um computador conectado ao fotodetector 16 e a um dispositivo de saída 25. O dispositivo de computação 20 inclui uma CPU (Unidade de Processamento Central) 20a e um dispositivo de armazenamento 24.

[0050] O dispositivo de armazenamento 24 armazena um programa de computador. A CPU 20a lê o programa de computador do dispositivo de armazenamento 24 e executa o programa de computador. Como o dispositivo de saída 25, podem ser exemplificados um monitor e uma impressora.

[0051] O dispositivo de computação 20 inclui, como blocos funcionais da CPU 20a, uma unidade de computação 21, um banco de dados de calibração de tensão 22, e um banco de dados de medição potencial de superfície 23. O dispositivo de computação 20 é conectado ao dispositivo de saída 25 e emite um resultado de computação no dispositivo de saída 25.

[0052] A seguir, é descrita uma operação do dispositivo de medição 70 do sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional 100 de acordo com a presente concretização.

[0053] O dispositivo de medição 70 executa o processamento de calibração de tensão a ser descrito mais tarde antes da execução de um teste, e executa então o processamento de medição potencial de superfície a ser descrito mais tarde durante o teste. A unidade de computação 21 constrói o banco de dados de calibração de tensão 22 através do processamento de calibração de tensão, e refere-se ao banco de dados de calibração de tensão 22 durante o processamento de medição potencial de superfície. Na unidade de computação 21, o processamento de calibração de tensão ou o processamento de medição potencial de superfície são ajustados, por exemplo, por uma operação de entrada de um operador.

[0054] Conforme ilustrado na Figura 1, o acionador de movimento tridimensional 30 inclui um acionador de rotação de mudança de direção 32, um acionador de direção radial 33, um acionador de direção circunferencial 34, um eixo central 37, e suportes de eixo central 38a e 38b.

[0055] Ambas as extremidades do eixo central 37 são sustentadas e fixadas aos suportes de eixo central 38a e 38b. O acionador de direção circunferencial 34 é montado no eixo central 37 de modo a ser rotativo em torno do eixo central 37 e axialmente móvel ao longo do mesmo. O acionador de direção radial 33 é fixado e sustentado no acionador de direção circunferencial 34, e o ângulo periférico e a posição axial do acionador de direção radial 33 são determinados pelo movimento do acionador de direção circunferencial 34.

[0056] O acionador de rotação de mudança de direção 32 é sustentado pelo acionador de direção radial 33 através de um braço de direção axial 36. O acionador de direção radial 33 pode radialmente mover uma peça de suporte do braço de direção axial 36. O movimento radial pode ser conseguido com o uso de um mecanismo de cremalheira e pinhão. O acionador de rotação de mudança de direção 32 sustenta o alojamento 31 que retém o corpo principal de dispositivo de medição 10 através de um braço de acionador de rotação 35.

[0057] Quando uma porção alvo do objeto de medição 5 for especificada, o controlador de acionamento 50 irá computar uma quantidade de operação de mudança da posição atual de cada das unidades acima do acionador de movimento tridimensional 30 de modo a controlar a posição e a postura do acionador de movimento tridimensional 30 de tal forma que o cristal de Pockels 11 do corpo principal do dispositivo de medição 10 fique voltado para a porção alvo com uma folga apropriada a partir daí. O controlador de acionamento 50 sequencialmente emite os resultados de computação como comando de operação para as unidades do mesmo.

[0058] Quando o cristal de Pockels 11 alcançar uma posição voltada para a porção alvo do objeto de medição 5, o controlador de acionamento 50 irá usar um sinal do sensor de folga 40 como um sinal de feedback e controlar o acionador de movimento tridimensional 30 de tal forma que o valor do sinal seja ajustado em um valor de folga predeterminado. O valor predeterminado é ajustado levando em consideração a sensibilidade de medição do corpo principal de dispositivo de medição 10, uma condição de superfície do objeto de medição 5, e semelhante.

[0059] O corpo principal de dispositivo de medição 10 pode ser tridimensionalmente movido pelo acionador de movimento tridimensional assim configurado 30.

[0060] A seguir, é descrito um caso em que o sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional 100 é usado para medir a distribuição de potencial de superfície de um condutor de bobina de estator 3 (Figura 5) de um estator 1 (Figura 5) de uma máquina elétrica rotativa.

[0061] A Figura 3 é um diagrama de circuito que ilustra um exemplo de configuração de enrolamentos de estator de uma máquina elétrica rotativa. Uma tensão de teste de alta frequência ou uma tensão de pulso é aplicada entre uma entrada de bobina de fase U P0 e uma entrada de bobina de fase V Q0 de um condutor de bobina trifásico 3, e a distribuição de potencial do condutor de bobina de estator de fase U é medida. Quando a fase U for constituída de quatro bobinas conectadas em série ui, U2, U3, e U4, serão medidas diferenças potenciais Δi, Δ2, Δ3, e Δ4 aplicadas respectivamente a ui, U2, U3, e U4.

[0062] Cada bobina é alojada em fendas 2a formadas em um núcleo de estator 2 (Figura 5). Desse modo, é necessário medir o potencial na entrada de bobina P0 e pontos Pi, P2, P3, e P4 entre bobinas.

[0063] A Figura 4 é uma vista desenvolvida de uma parte da direção circunferencial, que ilustra um exemplo de conexão dos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. Na Figura 4, são ilustradas as bobinas ui, u2, e u3 da bobina de fase U. Neste exemplo, o potencial de superfície é medido na entrada de bobina P0 e pontos Pi, P2, e P3 entre bobinas que são porções axialmente externas do núcleo de estator 2.

[0064] A bobina ui e a bobina u2 são conectadas em uma peça de conexão 4a. A bobina u2 e a bobina u3 são conectadas em uma peça de conexão 4b. A bobina u3 e a bobina u4 são conectadas em uma peça de conexão 4c.

[0065] Em cada das peças de conexão 4a, 4b e 4c, dois condutores de bobina de estator 3 são mutuamente sobrepostos, e um revestimento isolante impregnado com resina é enrolado em torno de cada peça de conexão. O grau de sobreposição dos dois condutores de bobina de estator em cada peça de conexão difere de lugar para lugar e, portanto, a peça de conexão não é apropriada como o ponto de medição do potencial de superfície.

[0066] Por isso, é necessário ajustar a posição e a postura do corpo principal de dispositivo de medição i0 em uma direção apropriada para medição do potencial de superfície em cada ponto.

[0067] A Figura 5 é uma vista em perspectiva para explicar os requisitos para medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. Conforme ilustrado na Figura 5, uma parte do condutor de bobina de estator 3 fora da fenda 2a do núcleo de estator 2, exceto a peça de conexão 4, precisa ser medida, com a segunda superfície de extremidade 11b do cristal de Pockels 11 afastada da superfície isolada do condutor de bobina de estator 3 por uma distância predeterminada para medição.

[0068] Para esta finalidade, é necessário permitir que o corpo principal de dispositivo de medição 10 do sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional 100 fique voltado para o condutor de bobina de estator 3, que é o objeto de medição 5 em todas as seguintes direções: uma direção do lado axialmente externo (direção de eixo z negativa) para o lado axialmente interno; uma direção do lado radialmente interno para o lado radialmente externo; e uma direção do lado radialmente externo para o lado radialmente interno.

[0069] A Figura 6 é uma vista lateral que ilustra um primeiro estado do acionador de movimento tridimensional durante a medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. O acionador de rotação de mudança de direção 32 assume uma posição de rotação de tal modo que o braço de acionador de rotação 35 e o braço de direção axial 36 fiquem linearmente alinhados. O acionador de direção radial 33 ajusta o braço de direção axial 36 em uma posição radial correspondendo à posição radial do condutor de bobina de estator 3. O acionador de direção circunferencial 34 ajusta a posição axial do mesmo em uma posição apropriada. Como resultado, o corpo principal de dispositivo de medição 10 é ajustado em uma posição na qual ele pode medir o condutor de bobina de estator 3 a partir do lado axialmente externo do mesmo.

[0070] A Figura 7 é uma vista lateral que ilustra um segundo estado do acionador de movimento tridimensional durante a medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. O acionador de rotação de mudança de direção 32 assume uma posição de rotação de tal modo que o braço de direção axial 36 fique paralelo à direção axial e o braço acionador de rotação 35 seja direcionado para o centro axial. O acionador de direção radial 33 ajusta o braço de direção axial 36 em uma posição radial fora da posição radial do condutor de bobina de estator 3. O acionador de direção circunferencial 34 ajusta a posição axial do mesmo em uma posição apropriada. Como resultado, o corpo principal de dispositivo de medição 10 é ajustado em uma posição na qual ele pode medir o condutor de bobina de estator 3 a partir do lado axialmente externo do mesmo.

[0071] A Figura 8 é uma vista lateral que ilustra um terceiro estado do acionador de movimento tridimensional durante a medição da distribuição de potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. O acionador de rotação de mudança de direção 32 assume uma posição de rotação de tal modo que o braço de direção axial 36 fique paralelo à direção axial e o braço de acionador de rotação 35 seja direcionado para fora do centro axial. O braço de direção axial 36 é ajustado em uma posição apropriada pelo acionador de direção radial 33, e o acionador de direção circunferencial 34 ajusta a posição axial do mesmo em uma posição apropriada. Como resultado, o corpo principal de dispositivo de medição 10 é ajustado em uma posição na qual ele pode medir o condutor de bobina de estator 3 a partir do lado axialmente interno do mesmo.

[0072] A Figura 9 é um gráfico que ilustra um exemplo de resultados de medição do potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. O eixo horizontal representa o tempo, e o eixo vertical representa potenciais medidos nos respectivos pontos de medição. As bases de tempo dos resultados de teste são alinhadas com um ponto no tempo no qual uma tensão de pulso de teste é aplicada como "0".

[0073] A Figura 10 é um gráfico que ilustra um exemplo de uma distribuição de valores de pico obtidos como o resultado de medição do potencial nos enrolamentos de estator da máquina elétrica rotativa. O eixo horizontal representa as posições P0, P1, P2, P3, e P4 que são os pontos de medição, e o eixo vertical representa os valores de pico do potencial obtido como resultados de medição nos respectivos pontos de medição na Figura 9. Desta maneira, poderá ser medida a distribuição de potencial nos pontos de medição, quando uma tensão de teste for aplicada no teste, isto é, a distribuição de potencial no objeto de medição.

[0074] Conforme descrito acima, em um sistema que usa uma bobina em série, uma tensão de compartilhamento sobre a superfície de uma bobina de uma máquina real após a impregnação pode ser usada em um teste onde uma tensão incluindo um componente de alta é aplicada.

OUTRAS CONCRETIZAÇÕES

[0075] Enquanto as concretizações da presente invenção foram descritas, essas concretizações são apresentadas por meio de exemplo apenas e não se destinam a limitar o escopo da invenção. Além disso, as concretizações acima descritas podem ser colocadas para uso em várias maneiras diferentes e, caso apropriado, qualquer dos componentes das mesmas podem ser omitidos, substituídos ou alterados em diversas maneiras diferentes sem se afastar do espírito e do escopo da invenção.

[0076] Por exemplo, o que foi descrito na concretização é o caso das bobinas impregnadas em série, a presente invenção não sendo limitada a isto. Por exemplo, a presente invenção pode ser aplicada ao caso das bobinas de série tipo pré-impregnadas, formadas pelo enrolamento de fitas isolantes impregnadas.

[0077] Todas as concretizações acima descritas e as modificações feitas às mesmas estão dentro do espírito e escopo da presente invenção, que é especificamente definida pelas concretizações anexas, bem como seus equivalentes. EXPLICAÇÃO DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 1 estator 2 núcleo de estator 2a fenda 3 condutor de bobina de estator 4, 4a, 4b, 4c peça de conexão 5 objeto de medição 10 corpo principal de dispositivo de medição 11 cristal de Pockels 11a primeira superfície de extremidade 11b segunda superfície de extremidade 13 fonte de luz de laser 14 espelho dielétrico 15 divisor de feixe de polarização (PBS) 16 fotodetector 17 placa de comprimento de onda 20 dispositivo de computação 21 unidade de computação 22 banco de dados de calibração de tensão 23 banco de dados de medição de potencial de superfície 24 dispositivo de armazenamento 25 dispositivo de saída 30 acionador de movimento tridimensional 31 alojamento 32 acionador de rotação de mudança de direção 33 acionador de direção radial 34 acionador de direção circunferencial 35 braço de acionador de rotação 36 braço de direção axial 37 eixo central 38a, 38b suporte de eixo central 40 sensor de folga 50 controlador de acionamento 70 dispositivo de medição 100 sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional

Claims

1. Sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (100) para medir um potencial de superfície de um objeto de medição (5), o sistema (100) compreendendo: uma fonte de luz de laser (13) para emitir luz de laser; um cristal de Pockels (11) apresentando uma primeira superfície de extremidade (11a) e uma segunda superfície de extremidade (11b), exibindo um efeito de Pockels no qual um índice refrativo muda dependendo da diferença de potencial entre a primeira superfície de extremidade (11a) e a segunda superfície de extremidade (11b), dispostas de tal modo que a primeira superfície de extremidade (11a) fique voltada para um lado em que a luz de laser emitida da fonte de luz de laser (13) entra, enquanto que a segunda superfície de extremidade (11b) fica voltada para o objeto de medição (5), e se estendendo em uma direção longitudinal ao longo de uma direção de propagação da luz de laser; um espelho (14) disposto na segunda superfície de extremidade (11b) e configurado para refletir a luz de laser incidente a partir da primeira superfície de extremidade (11a) do cristal de Pockels (11) em uma direção oposta à direção incidente de luz de laser; um fotodetector (16) apresentando uma banda que segue um componente de alta frequência de uma tensão de pulso de inversor e configurado para receber a luz de laser refletida pelo espelho (14) para detectar uma intensidade de luz da luz de laser correspondendo à diferença de potencial entre a primeira superfície de extremidade (11a) e a segunda superfície de extremidade (11b) do cristal de Pockels (11); o sistema caracterizado pelo fato de que ainda compreende: um alojamento (31) que retém a fonte de luz de laser (13), o cristal de Pockels (11), o espelho (14), e o fotodetector (16) enquanto mantém a relativa relação posicional entre eles; um acionador de movimento tridimensional (30) capaz de tridimensionalmente mover o alojamento (31) tal que o cristal de Pockels (11) é direcionado em uma direção para facear o objeto de medição (5); e um controlador de acionamento (50) que controla o acionador de movimento tridimensional (30), em que o alojamento (31) apresenta um sensor de folga (40) configurado para ser movido integralmente com o cristal de Pockels (11) e medir uma folga entre o cristal de Pockels (11) e a superfície do objeto de medição (5), e o controlador de acionamento (50) controla o acionador de movimento tridimensional (30) de modo a fazer com que o sinal de feedback do sensor de folga (40) se torne um valor predeterminado.

2. Sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o acionador de movimento tridimensional (30) inclui: um eixo central (37) externamente fixado em uma posição de eixo central (37) do núcleo de estator (2) de modo a ser imóvel; um acionador de direção circunferencial (34) montado no eixo central (37) e configurado para mudar as posições periférica e axial do mesmo; um acionador de direção radial (33) montado no acionador de direção circunferencial (34) e configurado para mudar a posição radial do mesmo; e um acionador de rotação de mudança de direção (32) montado no acionador de direção radial (33) e configurado para mudar a direção do cristal de Pockels (11).

3. Sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (100), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que o cristal de Pockels (11) é formado de maneira cônica da primeira superfície de extremidade (11a) para a segunda superfície de extremidade (11b).

4. Sistema de medição de distribuição de potencial de superfície tridimensional (100), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o cristal de Pockels (11) é um cristal BGO.