CN108431615B - 电树测试方法以及电极设定用部件组 - Google Patents

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Abstract

电树测试方法是与施加于电导体的包括云母绝缘体的绝缘部件中的电树有关的电树测试方法，具有：对云母绝缘体的外侧安装电极设定用组装体的组装体安装步骤(S03)；随后使合成树脂含浸于云母绝缘体的含浸步骤(S04)；在含浸步骤(S04)之后从电极设定用组装体拆卸电极结构体以外的部分的拆卸步骤(S05)；在拆卸步骤(S05)之后将用于对导体与电极结构体间施加电压导体以及电极结构体与电源连接的电源连接步骤(S06)；以及之后对导体与电极结构体间施加电压的电压施加步骤(S07)。

Description

电树测试方法以及电极设定用部件组
技术领域
本发明涉及对电导体实施的包括云母绝缘体在内的绝缘部件中的与电树有关的电树测试方法、用于电树测试的电极结构体以及电极设定用组装体。
背景技术
对绝缘体施加电场，产生不均匀电场部分，当该部分的电场超过绝缘强度极限电压时，在该部分产生局部破坏。当该局部破坏发展成树枝状时成为电树。
对于电树，被认为是电极与绝缘体之间的空气隙、以及异物、绝缘体中的异物/突起物/空隙等高电场集中部成为起点。
近年，逆变器的利用持续发展，但是，在逆变器驱动电动机中，反复地在包括逆变器浪涌的脉冲电压产生作用的状态进行使用，由此，具有线圈导线的绝缘材料的寿命较大地降低的可能性。
作为旋转电机所使用的导电体的绝缘系统的例子，例如线圈的导线通常由具有绝缘材料的绝缘体覆盖。在此，关于到达较高的高温的导体，作为耐较高的高温的绝缘类别高的绝缘材料而使用硅酸盐矿物的一种即云母(云母(对应日语：雲母))的云母绝缘系统的情况较多。
在电树发展时，会对云母绝缘系统造成破坏。在云母绝缘系统中，对电树如何产生、发展进行把握在防止电树的产生/发展，维持非故障的旋转电机方面是极其重要的事项。
关于这样的绝缘材料的致密性，具有例如由国际电气标准会议(IEC：International Electrotechinical Commision)制定的用于对事故防止的新的绝缘测试方法进行规定的国际规格制定的动向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11－38077号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在作为由上述IEC制定的绝缘测试方法而被熟知的方法的情况下，成为由平板电极夹着测试对象物的体系下的测试。其结果是，在绝缘破坏了的测试体中，电树的痕迹也被破坏的情况较多。另外，由于是平板上的电极，因此，起点的位置事先不清楚。
由此，对于由破坏了的云母绝缘系统的调查进行的电树的机制的阐明存在限界。由此，测试性地再现电树，确认其详细变得重要。
于是，本发明的目的在于，再现并确认包括云母绝缘体的母绝缘系统中的电树的行迹。
用于解决问题的手段
为了达成上述的目的，本发明是与施加于电导体的包括云母绝缘体的绝缘部件中的电树有关的电树测试方法，上述电树测试方法的特征在于，具有：组装体安装步骤，对上述云母绝缘体的外侧安装电极设定用组装体；含浸步骤，在上述组装体安装步骤之后，使合成树脂含浸于上述云母绝缘体；拆卸步骤，在上述含浸步骤之后，从上述电极设定用组装体拆卸电极结构体以外的部分；电源连接步骤，在上述拆卸步骤之后，为了对上述导体与上述电极结构体间施加电压而将上述导体以及上述电极结构体与电源连接；以及电压施加步骤，在上述电源连接步骤之后对上述导体与上述电极结构体间施加电压。
另外，本发明是与施加于电导体的包括云母绝缘体的绝缘部件中的电树有关的电树测试的电极结构体，上述电极结构体的特征在于，具备：板状的基板，该基板的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述基板是电导体；以及多个针电极，安装于上述基板的上述第一面上，并且在上述第一面的垂直方向上延伸且相互隔开间隔地设置，上述多个针电极是电导体。
另外，本发明是为了设定再现测试的测试状态而使用的电极设定用组装体，上述电极设定用组装体的特征在于，具备：上述的电极结构体；板状的第一电极衬垫，该第一电极衬垫的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且第一面和第二面相互平行地形成，第一面和第二面间的厚度形成为与基板相同；板状的第二电极衬垫，该第二电极衬垫的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且第一面和第二面相互平行地形成，第一面和第二面间的厚度形成为与上述基板相同；以及板状的压板，该压板的第一面形成在平面上，上述电极结构体的基板的第二面、上述第一电极衬垫的第二面、上述第二电极衬垫的第二面与上述压板的第一面贴紧，上述第一电极衬垫和上述第二电极衬垫夹着上述电极结构体的基板且放入到平面方向的相互相反侧。
发明效果
根据本发明，能够再现并确认包括云母绝缘体的云母绝缘系统中的电树的行迹。
附图说明
图1是表示实施方式涉及的电树测试方法的顺序的流程图。
图2是表示在旋转电机中所使用的云母绝缘胶带的构成例的纵剖视图。
图3是表示旋转电机中的线圈导体的构成的立体图。
图4是表示在旋转电机中云母绝缘胶带向线圈导体的卷绕方式的例子的纵剖视图。
图5是表示实施方式涉及的电极设定用组装体的构成的主视图。
图6是表示实施方式涉及的电极设定用组装体的构成的仰视图。
图7是表示实施方式涉及的电极结构体的针电极的构成的纵剖视图。
图8是表示在实施方式涉及的电树测试方法中在安装电极设定用组装体前安装了绝缘体衬垫的状态的纵剖视图。
图9是表示在实施方式涉及的电树测试方法中安装了电极设定用组装体的状态的纵剖视图。
图10是表示在实施方式涉及的电树测试方法中拆除了电极设定用组装体后的状态的纵剖视图。
图11是表示在实施方式涉及的电树测试方法中拆除了电极设定用组装体后，连接电源的状态的纵剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式涉及的电树测试方法、电极结构体以及电极设定用组装体进行说明。在此，对于相互相同或者类似的部分标记共同的符号，并省略重复说明。
图1是表示实施方式涉及的电树测试方法的顺序的流程图。
首先，对在旋转电机中模拟作为假想对象的线圈的导体的特定长度的线圈导体1(图8)的周围进行云母绝缘系统的装配，即卷绕包括云母绝缘体的绝缘部件而进行绝缘处理(步骤S01)。
图2是表示在旋转电机中所使用的云母绝缘胶带的构成例的纵剖视图。构成云母绝缘系统10的云母绝缘胶带11具有玻璃丝网部12、云母部14、以及在云母部14与玻璃丝网部12间设置的环氧部13。云母部14的厚度例如是0.1mm左右。另外，玻璃丝网部12的厚度比其薄，例如是0.03mm左右。另外，在图2中，作为云母绝缘胶带11的构成部分而容易理解地图示出玻璃丝网部12、环氧部13以及云母部14，但是，对于环氧部13来说，由于浸入云母部14和玻璃丝网部12，因此，环氧部13的厚度变得不再实质存在，云母部14与玻璃丝网部12通常接触。
图3是表示旋转电机中的线圈导体的构成的立体图。在图3中，示出了8根线圈导体1成为一体的情况。在各个线圈导体1的周围成为匝间绝缘。另外，在8根整体的周围，作为主绝缘，缠绕有云母绝缘胶带11，云母绝缘系统10被构成。
在云母绝缘系统10中，云母绝缘胶带11沿线圈导体1的长度方向观察而被缠绕成螺旋状。此时，螺旋的间距例如是云母绝缘胶带的宽度的一半。即，卷成与在上一次的匝间被卷的云母绝缘胶带11重叠一半。当大致沿线圈导体1的长度方向缠绕时，进一步从其上进行缠绕，云母绝缘胶带11呈层状。
另外，也具有对线圈导体1的各个导体实施单独的绝缘处理，从其上开始进行云母绝缘处理的情况。这种情况是将实施单独的绝缘处理后的线圈导体在后面仅称为线圈导体1的情况。
图4是表示在旋转电机中云母绝缘胶带向线圈导体的卷绕方式的例子的纵剖视图。图4示出了云母绝缘胶带被卷绕后的线圈导体1的表面的剖面。各个曲线示出了1根云母绝缘胶带11的剖面。如上述所示，云母绝缘胶带11沿线圈导体1的长度方向以云母绝缘胶带11的宽度的大致一半的量进行偏移。
图4示出了云母绝缘胶带11缠绕4层的情况。虽然也基于线圈导体1的电压，但是，云母绝缘胶带11被缠绕数层或者数十层的情况也很多。将这样在线圈导体1的周围形成的云母绝缘胶带11在下面称为云母绝缘集合体110，将进行含浸处理后的称为云母绝缘系统10。
图5是表示实施方式涉及的电极设定用组装体的构成的主视图。另外，图6是仰视图。电极设定用组装体20具有电极结构体21、第一电极衬垫25、第二电极衬垫26以及压板28。电极结构体21具有基板23以及设置于基板23的多个针电极22。基板23以及多个针电极22具有导电性。
基板23、第一电极衬垫25、第二电极衬垫26以及压板28分别是平板状、矩形状。第一电极衬垫25和第二电极衬垫26在线圈导体1的长度方向上夹着基板23而前后排列。
基板23的第一面23a和其背侧的第二面23b分别形成为平面状，相互并行地形成。第一电极衬垫25的第一面25a和其背侧的第二面25b分别形成为平面状，相互并行地形成。相同地，第二电极衬垫26的第一面26a和其背侧的第二面26b分别形成为平面状，相互并行地形成。
第一电极衬垫25的第一面25a与第二面25b之间的距离，即第一电极衬垫25的厚度形成于与基板23的厚度相同的厚度。相同地，第二电极衬垫26的厚度也形成为与基板23的厚度相同的厚度。
压板28的第一面28a形成为平面状。
基板23的第二面23b配置为与压板28的第一面28a接触。第一电极衬垫25的第二面25b以及第二电极衬垫26的第二面26b也配置为与压板28的第一面28a接触。
构成电极设定用组装体20的基板23、第一电极衬垫25、第二电极衬垫26、压板28相互接触的面涂敷有脱模剂。另外，电极设定用组装体20与外部接触的面中的除了基板23的第一面23a以外的面也涂敷有脱模剂。在此，脱模剂被涂敷，由此，容易相互拆卸。
多个针电极22中的1根设置于基板23的第一面的大致中央。另外，剩余的针电极22以中央的针电极22为中心等距离地在周向上相互隔开相等的间隔而配置。另外，在图6中，针电极22的根数是5根，但是不限于此，只要是多个即可。
图7是表示实施方式涉及的电极结构体的针电极的构成的纵剖视图。针电极22具有柱状部22a以及锥状部22b。
柱状部22a是圆柱形状，在基板23的第一面23a上沿着与第一面23a垂直的方向延伸。柱状部22a的一端埋没于基板23内。针电极22的前端部22c从基板23的表面突出L。
锥状部22b是圆锥形状，一端与柱状部22a连接，另一端以锥状且与柱状部22a同轴地延伸。锥状部分的前端部22c例如设置曲率半径为0.02mm左右。
另外，示出了与柱状部22a以及锥状部22b的轴向垂直的方向的剖面为圆形的情况，但是不限定于此。例如，还可以是多边形的情况，还可以是其他形状。
在步骤S01之后，如图1所示，作为电极设定用组装体20的安装准备，进行绝缘体衬垫18(图8)向线圈导体1的表面的安装(步骤S02)。
图8是表示在实施方式涉及的电树测试方法中在安装电极设定用组装体前安装了绝缘体衬垫的状态的纵剖视图。在此，绝缘体衬垫18的厚度T设为将设定间隔D(图10)与从基板23突出的针电极2相加而得。在此，设定间隔D在后述的测试体系(图10)中是针电极22的前端部22c与线圈导体1的表面间的距离。
在步骤S02之后，如图1所示，进行电极设定用组装体20向云母绝缘集合体110的外表面110a的安装(步骤S03)。
图9是表示在实施方式涉及的电树测试方法中安装了电极设定用组装体的状态的纵剖视图。在步骤S03中安装的绝缘衬垫18的高度和云母绝缘集合体110的高度相等，另外，电极设定用组装体20的与云母绝缘集合体110对置的表面也是平面状，所以，除了针电极21的插入以外，不存在对云母绝缘集合体110施加外力的因素。
由此，针电极22向云母绝缘集合体110内插入针电极22的高度量。其结果是，从多个针电极22的各自的前端开始到云母绝缘集合体110的线圈导体1表面侧的面为止的距离均为从云母绝缘集合体110的高度减去针电极22的高度后的长度。
在步骤S03之后，如图1所示，进行合成树脂向云母绝缘体的含浸处理(步骤S04)。含浸处理例如通过将云母绝缘体设为真空状态并注入合成树脂的真空含浸(VPI)来进行。将合成树脂固化后的状态称为云母绝缘系统10。
在步骤S04之后，如图1所示，从电极设定用组装体20拆卸电极结构体21以外的部分(步骤S05)。即，拆卸第一电极衬垫25、第二电极衬垫、压板28。此时，由于涂敷有脱模剂，因此，不会对电极结构体21的位置、姿势赋予干扰，能够容易进行拆卸。
图10是表示在实施方式涉及的电树测试方法中拆除了电极设定用组装体后的状态的纵剖视图。另外，绝缘体衬垫18也拆卸。针电极22的从基板23的表面开始的突出长度L确定，因此，通过调整绝缘体衬垫18的厚度，从而，能够任意且严格地控制针电极22的前端部22c与线圈导体1间的距离即设定间隔D。
在该状态下，电极结构体21的基板23的线圈导体1的长度方向的长度需要比云母绝缘系统10的线圈导体1的长度方向的长度短。另外，该长度的差需要基板23的长度方向的各个端部开始到云母绝缘系统10的端部为止的沿面距离d1、d2与针电极的前端开始到线圈导体1为止的直线距离相比足够长。即，需要避免在电树在云母绝缘系统10内发展且贯通之前，经由沿面到达线圈导体1的情况。
因此，需要将沿面距离d1、d2设为云母绝缘系统10的高度H的例如2倍以上等来确保沿面距离。
在步骤S05之后，如图1所示，进行线圈导体1以及电极结构体21向电源的连接(步骤S06)。
图11是表示在实施方式涉及的电树测试方法中在拆除电极设定用组装体后，与电源连接的状态的纵剖视图。在图11中，示出了与交流电源30连接的例子。另外，还可以与直流电源连接。或者，还可以与直流电源连接，并在电路中设置开关进行通断。
在步骤S06之后，设为施加了电压的状态(步骤S07)。在该状态下，监视是否产生了绝缘破坏(步骤S08)。因此，在电路31上设置电流计32以及电压计33。在产生绝缘破坏时，电流计32的输出急上升，电压计33的输出急减，所以，能够通过这些输出进行监视。
在还未产生绝缘破坏的情况下(步骤S08 NO)，返回到步骤S07，继续监视。在产生的情况下(步骤S08 YES)，拆卸云母绝缘系统10，进行来自各电极的电树的发展状况的调查(步骤S09)。
如以上所示，根据本实施方式，通过使用针状的电极，由此，能够明确地限定电树的起点。另外，通过使用多个针电极，由此，能够确认没有绝缘破坏的部分的电树的发展状况。
另外，对于多个针电极，能够将各个针电极的前端开始向线圈导体1的距离相等地设定，由此，能够查明距离的因素以外的因素。
如以上所示，能够再现并确认包括云母绝缘体的云母绝缘系统中的电树的行迹。
[其他实施方式]
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，实施方式作为例子提出，并没有意图限定发明的范围。例如，在实施方式中，以旋转电机的线圈导体的云母绝缘系统的情况为例进行了说明，但是不限定于此，还能够应用于一般的导体的云母绝缘部分的测试。
进而，实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围，能够进行各种省略、置换、变更。
实施方式以及其变形与发明的范围以及要旨所包含的内容相同地，包含于专利请求的范围所记载的发明以及其均等的范围中。
符号说明
1…线圈导体(导体)，10…云母绝缘系统，11…云母绝缘胶带，12…玻璃丝网部，13…环氧部，14…云母部，18…绝缘体衬垫，20…电极设定用组装体，21…电极结构体，22…针电极，22a…柱状部，22b…锥状部，22c…前端部，23…基板，23a…第一面，23b…第二面，25…第一电极衬垫，25a…第一面，25b…第二面，26…第二电极衬垫，26a…第一面，26b…第二面，28…压板，28a…第一面，28b…第二面，30…交流电源，31…电路，32…电流计，33…电压计，110…云母绝缘集合体

Claims (10)

1.一种电树测试方法，是与施加于电导体的包括云母绝缘体的绝缘部件中的电树有关的电树测试方法，上述电树测试方法的特征在于，具有：
部件组安装步骤，对上述云母绝缘体的外侧安装电极设定用部件组；
含浸步骤，在上述部件组安装步骤之后，使合成树脂含浸于上述云母绝缘体；
拆卸步骤，在上述含浸步骤之后，从上述电极设定用部件组拆卸电极结构体以外的部分；
电源连接步骤，在上述拆卸步骤之后，为了对上述导体与上述电极结构体间施加电压而将上述导体以及上述电极结构体与电源连接；以及
电压施加步骤，在上述电源连接步骤之后对上述导体与上述电极结构体间施加电压，
上述电极结构体具备：
板状的基板，该基板的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述基板是电导体；以及
多个针电极，安装于上述基板的上述第一面上，并且在上述第一面的垂直方向上延伸且相互隔开间隔地设置，上述多个针电极是电导体，
上述电极设定用部件组具备：
上述电极结构体；
电极设定用组装体，具备板状的第一电极衬垫、板状的第二电极衬垫以及板状的压板，该第一电极衬垫的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述第一面和上述第二面间的厚度形成为与上述基板相同，该第二电极衬垫的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述第一面和上述第二面间的厚度形成为与上述基板相同，该压板的第一面形成在平面上；以及
2个绝缘体衬垫，配置于上述云母绝缘体的两侧，调节上述多个针电极向上述云母绝缘体的插入深度，
上述基板的上述第二面、上述第一电极衬垫的上述第二面、上述第二电极衬垫的上述第二面以能够拆卸的方式与上述压板的上述第一面贴紧，
上述第一电极衬垫和上述第二电极衬垫夹着上述基板且配置于平面方向的相互相反侧。
2.如权利要求1所述的电树测试方法，其特征在于，还具有：
确认步骤，在上述电压施加步骤之后，在电压施加状态下，确认有无产生绝缘破坏；以及
调查步骤，在由上述确认步骤确认出绝缘破坏的情况下，进行电树的调查。
3.如权利要求2所述的电树测试方法，其特征在于，
上述调查步骤包括对成为绝缘破坏的开端的电极以外的电极的电树的发展状态进行调查的发展状态步骤。
4.一种电极设定用部件组，是为了设定包括云母绝缘体的绝缘部件中的电树的再现测试的测试状态而使用的电极设定用部件组，上述电极设定用部件组的特征在于，具备：
电极结构体，具有板状的基板和多个针电极，该基板的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述基板是电导体，上述多个针电极安装于上述基板的上述第一面上，并且在上述第一面的垂直方向上延伸且相互隔开间隔地设置，上述多个针电极是电导体；
板状的第一电极衬垫，该第一电极衬垫的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述第一面和上述第二面间的厚度形成为与上述基板相同；
板状的第二电极衬垫，该第二电极衬垫的第一面和该第一面的背侧的第二面为平面状并且上述第一面和上述第二面相互平行地形成，上述第一面和上述第二面间的厚度形成为与上述基板相同；
板状的压板，该压板的第一面形成在平面上；以及
2个绝缘体衬垫，配置于云母绝缘体的两侧，调节上述多个针电极向上述云母绝缘体的插入深度，
上述基板的上述第二面、上述第一电极衬垫的上述第二面、上述第二电极衬垫的上述第二面以能够拆卸的方式与上述压板的上述第一面贴紧，
上述第一电极衬垫和上述第二电极衬垫夹着上述基板且配置于平面方向的相互相反侧。
5.如权利要求4所述的电极设定用部件组，其特征在于，
上述电极结构体、上述第一电极衬垫、上述第二电极衬垫和上述压板的相互的接触面、以及上述第一电极衬垫的上述第一面、上述第二电极衬垫的上述第一面涂敷有用于使从接触状态进行拆卸变得容易的脱模剂。
6.如权利要求4或5所述的电极设定用部件组，其特征在于，
上述第一电极衬垫和上述第二电极衬垫的平面是矩形状。
7.如权利要求4或5所述的电极设定用部件组，其特征在于，
上述多个针电极分别具有：
剖面为多边形或者圆形的柱状部；以及
锥状部，与上述柱状部连接且具有与上述柱状部的轴向相同方向的轴，上述锥状部向从上述基板离开的方向逐渐变细。
8.如权利要求4或5所述的电极设定用部件组，其特征在于，
上述基板的长度方向的长度相对绝缘部件的长度而短了足够的沿面距离的2倍以上。
9.如权利要求4或5所述的电极设定用部件组，其特征在于，
上述多个针电极具有：
1个针电极，配置于上述基板的上述第一面的大致中央；以及
其他针电极，以距上述1个针电极相等的距离并且相互在周向上隔开间隔地配置。
10.如权利要求4或5所述的电极设定用部件组，其特征在于，
上述基板的上述第一面以及上述第二面是矩形状。
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