JP2012112925A - 回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置および絶縁欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機巻線の、試験対象部位以外での放電発生や絶縁劣化を防止でき、高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を確実に検出できる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置を得ることである。
【解決手段】単極インパルス電源と、電源から導出された第１の電源配線と第２の電源配線と、第１の電源配線と第２の電源配線とに接続された高周波リアクトルと、第１の電源配線の外部配線部に配設された部分放電検出センサとを備えており、第１の電源配線が、回転電機巻線の一端に接続する配線であり、第２の電源配線が回転電機巻線の他端に接続する配線であり、高周波リアクトルが、そのインダクタンスを変えることができる可変高周波リアクトルである回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置と絶縁欠陥検査方法とに関し、特に、インバータ駆動回転電機の高圧端子側巻線を形成するコイルの巻始めと巻終わりとの間の絶縁欠陥を検出する、回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置と絶縁欠陥検査方法に関するものである。

近年、電気エネルギーの効率的利用のため、インバータ駆動回転電機の需要が高まっている。インバータ駆動回転電機には高い絶縁信頼性が要求されるので、製品出荷前に回転電機巻線を形成するコイルの隣り合う電線間、つまりターン間の絶縁検査が行われている。
絶縁検査における、ターン間が完全に短絡した欠陥を検出する検査は、コイルに過電圧を加えて試験する方法が知られている。
しかし、最近は、例えば、インバータ駆動中に大きな電圧がかかる回転電機巻線の高圧端子側コイルに、短絡に至る前に部分放電を発生させ、絶縁劣化を進行させる潜在的な絶縁欠陥が、存在するかどうかを判別する絶縁検査が要求されている。
すなわち、製品出荷の検査時に、コイルに生じた潜在的な絶縁欠陥を検出し、不良品を除くことにより、製品の長期信頼性を確保できる絶縁検査が望まれている。

従来のコイルに生じた潜在的な絶縁欠陥を検出する検査装置として、試験体の電動機の巻線に高周波交流電圧を印加する高周波電源と、試験体に接続された電源線から結合コンデンサを介して接地された接続線に設けられた電流プローブ１と、巻線を形成するコイル間の接続部に接地された電流プローブ２とを備えた絶縁診断装置がある。
この絶縁診断装置は、コイル絶縁部の部分放電により検出される、電流プローブ１の放電電流の極性と電流プローブ２の放電電流の極性とを比較して、コイルの層間絶縁に部分放電が発生していることを検出するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のコイルに生じた潜在的な絶縁欠陥を検出する検査装置として、試験体の電動機の巻線にパルス電圧を印加するパルス電源と、パルス電源に接続された巻線の端子とアース間の電圧を検出する電圧プローブと、巻線をアースする接続線が貫通された電流検出器と、巻線に印加されたパルス電圧の波形と電流検出器で検出された電流の波形とを観測する観測手段であるオシロスコープとを備えた巻線絶縁診断装置がある。
この巻線絶縁診断装置は、巻線に印加するパルス電圧波形に同期させた形で、電流検出器の電流波形を観測し、電流波形にコロナ放電に起因して発生した、立上がり時間とパルス幅が短いパルスが重畳した電流波形を観測することにより、巻線のターン間にある潜在的な絶縁欠陥を検出するものである（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３６５３２６号公報（第５頁、第６頁、第１図） 特開平０９−２５７８６２号公報（第５頁、第７−８頁、第１図、第５図）

特許文献１に記載の絶縁診断装置は、試験体の電動機の巻線に高周波交流電圧を印加し、電流プローブ１の放電電流の極性と電流プローブ２の放電電流の極性とを比較して、コイルの層間絶縁に部分放電が発生していることを検出するものである。
しかし、巻線に印加される電圧が高周波交流電圧であり、インバータ駆動回転電機における、インパルス電圧の印加に起因して発生する絶縁不良モードを検出できない場合があるという問題があった。また、部分放電を検出するのに、少なくとも電流プローブが２個必要であり、装置のコストが高くなるとの問題があった。

また、特許文献２に記載の巻線絶縁診断装置は、インバータ駆動回転電機に印加されるのと同様な、パルス電圧を巻線に印加するものであり、巻線のターン間にコロナ放電が発生するまで印加電圧を段階的に上昇させて、電流検出器で測定した電流の波形が、パルスが重畳した形状となることより、巻線のターン間にある潜在的な絶縁欠陥を検出するものである。
しかし、巻線に流れる電流に重畳したパルス電流を検出するものであり、検出感度が低いとの問題があった。また、巻線に印加された電圧は、巻線を構成する各コイルに分担されて印加されるため、放電を発生させるためには、印加電圧を高くする必要があり、回転電機巻線の試験対象部位以外での放電発生や回転電機巻線の絶縁劣化がおこるとの問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転電機巻線の試験対象部位以外での放電発生や回転電機巻線の絶縁劣化を防止でき、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を確実に検出できるとともに、装置コストの低減が可能な回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置およびこの装置を用いた絶縁欠陥検査方法を得ることである。

本発明に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置は、回転電機巻線にインパルス電圧を印加する単極インパルス電源と、単極インパルス電源から導出された、第１の電源配線と第２の電源配線と、第１の電源配線と第２の電源配線とに接続され、単極インパルス電源に対して電気的に並列になるように配設された高周波リアクトルと、第１の電源配線の外部配線部に配設された部分放電検出センサと、部分放電検出センサに接続された部分放電判定装置とを備えており、第１の電源配線が、回転電機巻線の一端に接続する配線であり、第２の電源配線が、アースに接続されるとともに、回転電機巻線の他端に接続する配線であり、高周波リアクトルが、そのインダクタンスを変えることができる可変高周波リアクトルである。

本発明に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法は、可変高周波リアクトルのインダクタンスを、飽和点インダクタンスから増加させ、負ピーク比Ｐｒｎを、その飽和値から数％低い値となるインダクタンスである試験インダクタンスに調節する工程と、可変高周波リアクトルのインダクタンスを、試験インダクタンスに設定して、回転電機巻線に、単極インパルス電源から試験電圧を印加し、部分放電が部分放電検出センサにより検出されたか否かを部分放電判定装置により判定する工程とを備えている。

本発明に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置は、回転電機巻線にインパルス電圧を印加する単極インパルス電源と、単極インパルス電源から導出された、第１の電源配線と第２の電源配線と、第１の電源配線と第２の電源配線とに接続され、単極インパルス電源に対して電気的に並列になるように配設された高周波リアクトルと、第１の電源配線の外部配線部に配設された部分放電検出センサと、部分放電検出センサに接続された部分放電判定装置とを備えており、第１の電源配線が、回転電機巻線の一端に接続する配線であり、第２の電源配線が、アースに接続されるとともに、回転電機巻線の他端に接続する配線であり、高周波リアクトルが、そのインダクタンスを変えることができる可変高周波リアクトルであり、回転電機巻線の試験対象部位以外での放電発生や回転電機巻線の絶縁劣化を防止でき、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を確実に検出できるとともに、装置コストの低減が可能である。

本発明に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法は、可変高周波リアクトルのインダクタンスを、飽和点インダクタンスから増加させ、負ピーク比Ｐｒｎを、その飽和値から数％低い値となるインダクタンスである試験インダクタンスに調節する工程と、可変高周波リアクトルのインダクタンスを、試験インダクタンスに設定して、回転電機巻線に、単極インパルス電源から試験電圧を印加し、部分放電が部分放電検出センサにより検出されたか否かを部分放電判定装置により判定する工程とを備えており、回転電機巻線の試験対象部位以外での放電発生や回転電機巻線の絶縁劣化を防止でき、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を確実に検出できる。

本発明の実施の形態１に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。 比較の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。 比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、インパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの関係を示す図である。 比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化を示す図である。 比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線にインパルス電圧を印加した場合の、回転電機巻線の１相あたりのコイル数と、第１のコイル電圧負ピークＰｃｎと第１の端子間電圧負ピークＰｓｎとの比Ｐｃｎ／Ｐｓｎである負ピーク比Ｐｒｎとの関係を示す図である。 比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、潜在的な絶縁欠陥を有する回転電機巻線に連続してインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化および検出された放電信号Ｓｄを示す図である。 実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化を示す図である。 実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、絶縁欠陥検査装置の高周波リアクトルのインダクタンスと、負ピーク比Ｐｒｎとの関係を示す図である。 実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用いて、潜在的な絶縁欠陥を有する回転電機巻線に連続してインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化および検出された放電信号Ｓｄを示す図である。 実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用い、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を検査する手順を示す工程図である。 本発明の実施の形態２に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。 本発明の実施の形態３に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。 インダクタンス良否判定装置の構成を示すブロック図である。 回転電機巻線にインパルス電圧を印加した時の巻線端子間電圧の経時変化曲線を示す図である。 不良巻線端子間電圧の経時変化曲線と正常巻線端子間電圧の経時変化曲線とから求めた電圧の差分の経時変化曲線を示す図である。 インパルス電圧を印加後の可変高周波リアクトルの切り離し時間と、電圧の差分との関係を示す図である。 実施の形態３の絶縁欠陥検査装置を用い、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥と回転電機巻線のインダクタンス不良とを検査する手順を示す工程図である。 本発明の実施の形態４に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。
図１には、本実施の形態の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置（絶縁欠陥検査装置と記す）１００で検査される回転電機の回転電機巻線１も示している。
図１に示すように、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００は、単極インパルス電圧を発生する単極インパルス電源３と、可変高周波リアクトル６と、高周波リアクトル制御装置７と、部分放電検出センサ８と、部分放電判定装置９とを備えている。

単極インパルス電源３は、第１の電源配線３ａと第２の電源配線３ｂとを導出しており、第１，第２の電源配線３ａ，３ｂは、図１において点線で囲まれた装置内の内部配線部と、装置と回転電機巻線１の端子とを接続する外部配線部とで形成されている。
また、第１の電源配線３ａは、外部配線部に部分放電検出センサ８が配設されているとともに、回転電機巻線１における、一相の巻線の反中性点側の端子と接続される。また、第２の電源配線３ｂは、アースに接続されているとともに、回転電機巻線１の他の二相の巻線における反中性点側の各端子と接続される。
第１，第２の電源配線３ａ，３ｂの、内部配線部と外部配線部とは、一体のものであっても良く、あるいは、別体のものであっても良い。

例えば、図１では、回転電機巻線１におけるＵ相の巻線の反中性点側の端子に、第１の電源配線３ａが接続されており、回転電機巻線１におけるＶ相とＷ相との巻線の反中性点側の両端子に、第２の電源配線３ｂが接続されている。
そして、単極インパルス電源３は、第１，第２の電源配線３ａ，３ｂを介して、インパルス電圧を、回転電機巻線１に印加する。

可変高周波リアクトル６は、単極インパルス電源３における第１の電源配線３ａと第２の電源配線３ｂとに接続されており、単極インパルス電源３に対して、電気的に並列に接続されている。そこで、可変高周波リアクトル６は、単極インパルス電源３と第１，第２の電源配線３ａ，３ｂで電気的に接続された回転電機巻線１に対しても、並列に接続されるようになっている。
また、可変高周波リアクトル６は、高周波リアクトル制御装置７と第４の配線７ｄで接続されており、高周波リアクトル制御装置７からの信号により、そのインダクタンスを変えることができる。

高周波リアクトル制御装置７は、第１の配線７ａで第１の電源配線３ａと接続され、第２の配線７ｂで第２の電源配線３ｂとに接続されているとともに、第３の配線７ｃで、第１の電源配線３ａが接続される一相の巻線における高圧端子側コイル２の巻終わり側に設けた計測端子（図示せず）と、接続するようになっている。
第３の配線７ｃも、装置内の内部配線部と、装置と計測端子とを接続する外部配線部とが、一体のものであっても良く、あるいは、別体のものであっても良い。

そして、高周波リアクトル制御装置７は、第１の配線７ａと第２の配線７ｂとで、単極インパルス電源３で印加された単極インパルス電圧により発生する、回転電機巻線１の端子間電圧（巻線端子間電圧と記す）Ｅｓを計測する。
そして、第１の配線７ａと第３の配線７ｃとで、単極インパルス電源３で印加された単極インパルス電圧により発生する高圧端子側コイル２の巻始め巻終わり間電圧（高圧端子側コイル電圧と記す）Ｅｃを計測する。

また、高周波リアクトル制御装置７は、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの計測データに基づき、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを変化させる信号を第４の配線７ｄで可変高周波リアクトル６に入力して、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを所定の値に制御する。

第１の電源配線３ａの外部配線部に配設された部分放電検出センサ８は、高圧端子側コイル２に発生する部分放電を検出する。
そして、部分放電検出センサ８は、配線８ａで部分放電判定装置９と接続されており、検出された信号を、配線８ａで部分放電判定装置９に入力する。
部分放電判定装置９は、部分放電検出センサ８から、配線８ａを介して入力された信号に基づき部分放電の有無を判定する。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００が、回転電機巻線１における高圧端子側コイル２の潜在的な絶縁欠陥を確実に検出できる機構を説明する。
まず、比較のための高周波リアクトルを備えていない絶縁欠陥検査装置（比較の絶縁欠陥検査装置と記す）の特性について説明する。
図２は、比較の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。
図２に示すように、比較の絶縁欠陥検査装置３００は、単極インパルス電源３と部分放電検出センサ８と部分放電判定装置９とを備えており、単極インパルス電源３の、回転電機巻線１への接続、部分放電検出センサ８の配設、部分放電判定装置９と部分放電検出センサ８との接続は、本実施の絶縁欠陥検査装置１００と同様である。

図３は、比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、インパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの関係を示す図である。
図３に示すように高圧端子側コイル電圧Ｅｃは、インパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕが短くなると、大きくなる。
これは、インパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕが短くすると、立ち上がり時間Ｔｕの逆数で示される印加時のインパルス電圧の周波数ｆｉが、回転電機巻線１の共振周波数ｆｔより、十分に大きくなるためである。

図４は、比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化を示す図である。
図４に示すように、巻線端子間電圧Ｅｓは、単極インパルス電源３からの電圧印加により、最初に大きな正ピーク（第１の端子間電圧正ピークと記す）Ｐｓｐを示した後、単極インパルス電源３と回転電機巻線１とのインピーダンスで決まる共振周波数ｆｓｒで振動しながら減衰する。そして、巻線端子間電圧Ｅｓにおける、第１の端子間電圧正ピークＰｓｐ後に発生する第１の負ピーク（第１の端子間電圧負ピークと記す）Ｐｓｎも、かなり大きい値である。

また、高圧端子側コイル電圧Ｅｃも、最初に正ピーク（第１のコイル電圧正ピークと記す）Ｐｃｐを示した後、所定の周波数ｆｃｒで減衰する。しかし、第１のコイル電圧正ピークＰｃｐ後に発生する、高圧端子側コイル電圧Ｅｃにおける第１の負ピーク（第１のコイル電圧負ピークと記す）Ｐｃｎは、かなり小さく、高圧端子側コイル２に加わる負ピークの電圧は、非常に小さい。

これは、巻線端子間電圧Ｅｓの振動周波数ｆｓｒが、回転電機巻線１の共振周波数ｆｔ以下であり、回転電機巻線１のインピーダンスは、インダクタンス成分が支配的となり、回転電機巻線１の各コイルにかかる電圧が、巻線端子間電圧Ｅｓを各コイルで均等に分担した電圧となるためである。

このことを明確にするため、図５に、比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線にインパルス電圧を印加した場合の、回転電機巻線の１相あたりのコイル数と、第１のコイル電圧負ピークＰｃｎと第１の端子間電圧負ピークＰｓｎとの比Ｐｃｎ／Ｐｓｎ（負ピーク比Ｐｒｎと記す）との関係を示す。

図５から、明らかなように、回転電機巻線１の１相あたりのコイル数の増加にともない、負ピーク比Ｐｒｎが低下する。例えば、図２に示した回転電機巻線１のコイル数では、高圧端子側コイルには巻線端子間電圧Ｅｓの約６分の１の電圧しかかからない。
そこで、高圧端子側コイル２に十分な電圧を印加するには、巻線端子間電圧Ｅｓの振動周波数ｆｓｒを、回転電機巻線１の共振周波数ｆｔより大きくする必要がある。

図６は、比較の絶縁欠陥検査装置を用いて、潜在的な絶縁欠陥を有する回転電機巻線に連続してインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化および検出された放電信号Ｓｄを示す図である。
図６に示すように、１回目のインパルス電圧の印加による、第１のコイル電圧正ピークＰｃｐで、放電が発生しているが、それ以降のインパルス電圧の印加では、放電は発生しない。すなわち、放電信号Ｓｄは、１回目のインパルスにおける第１のコイル電圧正ピークＰｃｐでしか検出されない。

比較の絶縁欠陥検査装置３００は、１回目のインパルスにおける第１のコイル電圧正ピークＰｃｐでしか、放電信号Ｓｄを測定することができず、放電信号Ｓｄを取り逃す可能性が高い。すなわち、放電有無の判定に誤差を生じ易く、高圧端子側コイル２の潜在的な絶縁欠陥を検出する精度が低い。
また、連続してインパルス電圧を印加した場合でも、各インパルスにおける、第１のコイル電圧負ピークＰｃｎはかなり小さく、高圧端子側コイル２に加わる負ピークの電圧は、非常に小さい。

比較の絶縁欠陥検査装置３００が、１回目のインパルスにおける第１のコイル電圧正ピークＰｃｐでしか、放電を発生させることができない原因は、単極性電圧下において絶縁物間で放電が発生すると、絶縁物表面が帯電し、次の放電発生が抑制されるためである。
高圧端子側コイル２に、放電を連続的に発生させるには、さらに高い電圧を印加するか、逆極性の電圧を印加することが必要である。

絶縁欠陥検査装置において、インパルス電圧を大きくすると、試験対象部に複数回の放電を発生させることはできるが、試験対象部位以外、例えば対地間でも放電が発生する。この場合、試験対象部の放電かその他の部分の放電かを区別しがたく、高圧端子側コイルにおける絶縁欠陥存在の有無を判断できない。また、インパルス電圧を高くすると、試験対象部位以外に絶縁上の損傷を与える可能性も生じる。
また、両極性インパルス電源を用い逆極性の電圧を印加することにより、試験対象部に複数回の放電を発生させることはできるが、両極性インパルス電源は高価である。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００の特性について説明する。
図７は、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化を示す図である。
図７の例は、図２の比較の絶縁欠陥検査装置３００での試験に用いられたのと同じ回転電機巻線１を、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００に用いた場合を示している。この例では、絶縁欠陥検査装置１００の可変高周波リアクトル６のインダクタンスを１ｍＨに設定している。

図７に示すように、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００の場合も、単極インパルス電源３からの電圧印加により、巻線端子間電圧Ｅｓは、第１の端子間電圧正ピークＰｓｐを示した後、単極インパルス電源３と可変高周波リアクトル６と回転電機巻線１とのインピーダンスで決まる共振周波数ｆｓｔで振動しながら減衰する。この周波数は、比較の絶縁欠陥検査装置３００の場合に比べて高くなっている。
そして、巻線端子間電圧Ｅｓにおける第１の端子間電圧負ピークＰｓｎも、かなり大きい値である。

また、高圧端子側コイル電圧Ｅｃも、第１のコイル電圧正ピークＰｃｐを示した後、所定の周波数ｆｃｔで減衰する。この周波数も、比較の絶縁欠陥検査装置３００の場合に比べて高くなっている。
また、高圧端子側コイル電圧Ｅｃにおける、第１のコイル電圧負ピークＰｃｎは、比較の絶縁欠陥検査装置３００の場合とは異なり大きく、高圧端子側コイル２に大きな負ピークの電圧が加わる。すなわち、負ピーク比Ｐｒｎが、比較の絶縁欠陥検査装置３００の場合より、大きくなっている。

図８は、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機巻線に単発のインパルス電圧を印加した場合の、絶縁欠陥検査装置の高周波リアクトルのインダクタンスと、負ピーク比Ｐｒｎとの関係を示す図である。
図８に示すように、可変高周波リアクトル６のインダクタンスが小さくなると、負ピーク比Ｐｒｎが大きくなり、特定のインダクタンス以下では、負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和し、一定となる。

可変高周波リアクトル６のインダクタンスが小さくしていくと、負ピーク比Ｐｒｎが大きくなるのは、巻線端子間電圧Ｅｓの、単極インパルス電源３と可変高周波リアクトル６と回転電機巻線１とのインピーダンスで決まる共振周波数ｆｓｔが、回転電機巻線１の共振周波数ｆｔより、十分に高くなることにより、高圧端子側コイル２が、大きい第１の端子間電圧負ピークＰｓｎを有する巻線端子間電圧Ｅｓのかなりの部分を、分担するためである。

しかし、単極インパルス電源３から印加されるインパルス電圧の周波数を極端に高くすると、高電圧が印加される時間が非常に短くなり、放電が発生するのに必要な放電の起点となる初期電子が、存在しなくなることがあり、放電発生確率が低下する。
すなわち、負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和する領域まで、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを小さくすると、部分放電の発生確率が低下する。

そのため、可変高周波リアクトル６のインダクタンスは、負ピーク比Ｐｒｎを飽和領域に入る直前のインダクタンス値であることが好ましい。このように可変高周波リアクトル６のインダクタンス値を設定すると、高圧端子側コイル２に十分に大きな第１のコイル電圧負ピークＰｃｎを発生できるとともに、部分放電の発生確率を低下させることがない。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置の動作機構を説明する。
単極インパルス電源３が、回転電機巻線１に放電を発生させない程度のインパルス電圧を印加する。この時、可変高周波リアクトル６のインダクタンスが、高周波リアクトル制御装置７からの信号により、所定の値に設定される。
高周波リアクトル制御装置７が、インパルス電圧が印加されたことにより発生した第１の端子間電圧負ピークＰｓｎと第１のコイル電圧負ピークＰｃｎとを計測するとともに、負ピーク比Ｐｒｎを算出する。

また、高周波リアクトル制御装置７が、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、１度、負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和するまで小さくした後、負ピーク比Ｐｒｎが、その飽和値Ｂより数％低い値、例えば、０．９７Ｂ〜０．９３Ｂとなるように、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを調節する。
可変高周波リアクトル６のインダクタンスが、上記の所望の値に調節されると、単極インパルス電源３が、回転電機巻線１へ試験検査用のインパルス電圧を印加して、部分放電検出センサ８で測定された信号により、部分放電判定装置９が部分放電検出の有無を判定する。

図９は、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用いて、潜在的な絶縁欠陥を有する回転電機巻線に連続してインパルス電圧を印加した場合の、巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの経時変化および検出された放電信号Ｓｄを示す図である。
図９に示すように、各インパルス電圧の印加において、第１のコイル電圧正ピークＰｃｐと第１のコイル電圧負ピークＰｃｎとで放電が発生し、放電信号Ｓｄが検出される。
これは、本実施の絶縁欠陥検査装置１００が、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを制御することにより、各インパルスの印加において、第１のコイル電圧負ピークＰｃｎを大きくできるためである。

また、２回目以降のインパルス電圧の印加においても、第１のコイル電圧正ピークＰｃｐと第１のコイル電圧負ピークＰｃｎとで放電が発生し、放電信号Ｓｄが検出されるのは、１回目のインパルス電圧の印加で発生した大きい第１のコイル電圧負ピークＰｃｎが、１回目のインパルス電圧の印加で発生した第１のコイル電圧正ピークＰｃｐに起因する放電によるコイル絶縁体の帯電を消滅させ、放電発生が抑制されるのを防止するためである。２回目以降のインパルス電圧の印加においても、同様な機構により、コイル絶縁体の帯電を防止し、各インパルス電圧の印加において、継続的に放電を発生させる。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００に用いられる部分放電検出センサ８は、高周波ＣＴや高周波アンテナが好ましい。そして、商用周波数の交流電圧の印加時に比べ、時間変化の早いインパルス電圧の印加時は、１００ＭＨｚ以下のノイズ強度が高いので、部分放電の測定時にはこのノイズ周波数帯域をフィルタで遮断し、ノイズ周波数よりも高い周波数の部分放電信号を検出することが好ましい。
例えば、フィルタは、部分放電検出センサ８と部分放電判定装置９とを接続する配線８ａに設ける。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置を用いて、回転電機の回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を検査する方法について説明する。
図１０は、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置を用い、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を検査する手順を示す工程図である。

図１０に示すように、本実施の形態の回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法では、以下の工程が、順番に実施される。
第１の工程は、回転電機巻線１に、単極インパルス電源３から導出された、部分放電検出センサ８が配設されている第１の電源配線３ａと、第２の電源配線３ｂとを接続し、第１の電源配線３ａが接続された一相の回転電機巻線における高圧端子側コイル２の巻終わり側に、高周波リアクトル制御装置７の第３の配線７ｃを接続する。

第２の工程は、回転電機巻線１に、単極インパルス電源３から、放電が発生しない程度のインパルス電圧を印加する。
第３の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを低減して、負ピーク比Ｐｒｎを増加させる。
第４の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和するインダクタンス（飽和点インダクタンスと記す）に調節する。

第５の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、飽和点インダクタンスから増加させ、負ピーク比Ｐｒｎを、その飽和値から数％低い値となるインダクタンス（試験インダクタンスと記す）に調節する。
第６の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、試験インダクタンスに設定して、回転電機巻線１に、単極インパルス電源３から試験電圧を印加し、部分放電が部分放電検出センサ８により検出されたか否かを部分放電判定装置９により判定する。
第７の工程は、回転電機巻線１の判定後に、回転電機巻線１への電圧印加が停止され、検査を終了する。

そして、部分放電判定装置９の判定により、部分放電が検出されれば、回転電機巻線の高圧端子側コイルに絶縁欠陥があると判定し、この回転電機巻線が設けられた回転電機を不合格品とし、部分放電が検出されなければ、回転電機巻線の高圧端子側コイルに絶縁欠陥が無いと判定し、この回転電機巻線が設けられた回転電機を合格品とする。
本実施の形態の絶縁欠陥検査方法は、高周波リアクトル制御装置７に入力される巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの信号により、高周波リアクトル制御装置７が可変高周波リアクトル６のインダクタンスを制御するので、第３〜第５の工程は、自動で行うことができる。

本実施の形態の絶縁欠陥検査方法では、試験時に、回転電機巻線１における高圧端子側コイル巻線２の巻始め巻終わり間の電圧を計測するための計測端子を、巻線の途中に設ける必要がある。しかし、出荷試験時の回転電機において、回転電機巻線１に計測端子を設けることができない場合は、第１から第５の工程を、計測端子を設けることが可能な回転電機巻線単体について実施し、まず、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを試験インダクタンスに調節する。
そして、可変高周波リアクトル６のインダクタンスが試験インダクタンスに調節された絶縁欠陥検査装置の、第１，第２の電源配線３ａ，３ｂを、回転電機の回転電機巻線の端子に接続し、第６と第７との工程を実施する。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００は、単極インパルス電源３の第１，第２の電源配線３ａ，３ｂに、インダクタンスを変えることができる可変高周波リアクトル６が接続されている。そこで、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを変えて、単極インパルス電圧印加後の巻線端子間電圧Ｅｓの振動周波数ｆｓｔを、回転電機巻線１の共振周波数ｆｔより、十分に高くすることにより、高圧端子側コイル２に巻線端子間電圧Ｅｓのかなりの部分をかけることができる。

例えば、第１のコイル電圧負ピークＰｃｎと第１の端子間電圧負ピークＰｓｎとの比である負ピーク比Ｐｒｎを、０．７〜０．８にできる。すなわち、高圧端子側コイル電圧Ｅｃにおける第１のコイル電圧負ピークＰｃｎを、第１の端子間電圧負ピークＰｓｎの７０〜８０％程度に大きくできる。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００は、高圧端子側コイル電圧Ｅｃにおける第１のコイル電圧負ピークＰｃｎを十分に大きくできるので、潜在的な絶縁欠陥を有する高圧端子側コイル２での、放電回数を多くでき、放電検出センサ８が放電を多少取り逃しても問題にはならず、潜在的な絶縁欠陥の検出を確実に行うことができる。

また、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００は、高圧端子側コイル２での放電回数を多くするのに、回転電機巻線１に、必要以上に高い電圧を印加する必要がないので、試験対象部位以外での放電の発生がなく、この面からも、絶縁欠陥の検出を確実に行える。また、試験対象部位以外で絶縁上の損傷を生じることもない。

また、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置１００は、試験に用いられる印加電圧が、インパルス電圧であるので、インバータ駆動回転電機における、インパルス電圧に起因して発生する絶縁不良モードを検出できる。
また、回転電機巻線にインパルス電圧を印加する電源が、単極インパルス電源であるとともに、部分放電を検出する部分放電検出センサが１個であり、装置コストを低くできる。

本実施の形態では、絶縁欠陥検査装置で、コイルが１相あたり４個の回転電機巻線の回転電機を検査することを例示したが、これに限定されず、１相あたり複数個のコイルでなる回転電機巻線を有する回転電機の検査にも用いることができる。
また、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置は、ＥＶ用モータ、サーボモータ等、全ての回転電機の絶縁検査に適用可能である。

また、本実施の形態では、単極インパルス電源の第１の電源配線３ａを、回転電機巻線における一相の巻線の反中性点側の端子に接続し、アースに接続された第２の電源配線３ｂを回転電機巻線の他の二相の巻線における反中性点側の各端子に接続して検査することを例示したが、第１の電源配線３ａを、回転電機巻線のＵＶＷ相の各端子に一括して接続し、アースに接続された第２の電源配線を回転電機巻線の中性点に接続して検査することができる。

実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。
図１１に示すように、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置２００は、単極インパルス電源３と、手動でインダクタンスを変えることができる手動可変高周波リアクトル１６と、部分放電検出センサ８と、部分放電判定装置９とを備えている。
そして、単極インパルス電源３と回転電機巻線１１との接続、手動可変高周波リアクトル１６と単極インパルス電源３との接続、部分放電判定装置９と部分放電検出センサ８との接続、部分放電検出センサ８の第１の電源配線３ａの外部配線部への配設は、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置１００と同様である。
本実施の形態でも、部分放電検出センサ８は、高周波ＣＴや高周波アンテナが好ましく、１００ＭＨｚ以下のノイズ周波数帯域を遮断するフィルタを用いることが好ましい。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置２００は、図３に示された、インパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの関係が分かっている回転電機巻線を有する回転電機（Ｔｕ−Ｅｃ特性判明回転電機と記す）に用いられるものである。
次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置２００を用いて、Ｔｕ−Ｅｃ特性判明回転電機の回転電機巻線１１における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥を検査する方法について説明する。
検査は、以下の第１〜第６の工程を順番に実施して行われる。

第１の工程は、回転電機巻線１１のＴｕ−Ｅｃ関係から、高圧端子側コイル電圧Ｅｃが、その飽和値から数％小さくなるインパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕｓを求め、この立ち上がり時間Ｔｕｓの逆数で表される印加時のインパルス電圧の周波数（適正インパルス電圧の周波数と記す）ｆｉｓを求める。
第２の工程は、回転電機巻線１１に、単極インパルス電源３から導出された、部分放電検出センサ８が配設されている第１の電源配線３ａと、第２の電源配線３ｂとを接続する。

第３の工程は、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と回転電機巻線１１とから成る系の共振周波数ｆｓｍを、インピーダンスメータで測定して求める。
第４の工程は、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と回転電機巻線１１とから成る系の共振周波数ｆｓｍが、適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じになるように、手動可変高周波リアクトル１６のインダクタンスを調節する。

第５の工程は、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と回転電機巻線１１とから成る系の共振周波数ｆｓｍを適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じにした状態で、回転電機巻線１１に、単極インパルス電源３から試験電圧を印加し、部分放電が部分放電検出センサ８により検出されたか否かを部分放電判定装置９により判定する。
第６の工程は、回転電機巻線１１の判定後に、回転電機巻線１１への電圧印加が停止され、検査を終了する。

本実施の形態の絶縁欠陥検査方法では、第３の工程で、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と回転電機巻線１１とから成る系の共振周波数ｆｓｍを、インピーダンスメータで測定して求めているが、共振周波数ｆｓｍに対する単極インパルス電源３のインピーダンスの寄与が小さいので、単極インパルス電源３のインピーダンスを無視して、回転電機巻線１１のインダクタンスＬ１と、回転電機巻線１１のキャパシタンスＣと、手動可変高周波リアクトル１６のインダクタンスＬ２を用いて、下記の式から求めても良い。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置２００は、手動でインダクタンスを変えることができる手動可変高周波リアクトル１６を備えており、手動可変高周波リアクトル１６のインダクタンス値を変えることにより、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と回転電機巻線１１とから成る系の共振周波数ｆｓｍを調節し、高圧端子側コイル電圧Ｅｃが、その飽和値から数％小さくなるように設定することができる。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置２００も、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置１００と同様に、高圧端子側コイル電圧Ｅｃにおける第１のコイル電圧負ピークＰｃｎを十分に大きくできるので、潜在的な絶縁欠陥の検出を確実に行うことができ、試験対象部位以外での放電発生や回転電機巻線の絶縁劣化を防止でき、装置コストの低減も可能である。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。
図１２に示すように、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００は、可変高周波リアクトル６と第１の電源配線３ａとの接続を切入する、すなわち、可変高周波リアクトル６と絶縁欠陥検査装置４００の試験回路とを、接続したり切断したりする切り離しスイッチ１２と、回転電機巻線１にインパルス電圧を印加し、切り離しスイッチ１２を切にした後の巻線端子間電圧Ｅｓの経時変化から回転電機巻線１のインダクタンスの良否を判定するインダクタンス良否判定装置１３とを備えている以外、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置１００と同様である。

そして、インダクタンス良否判定装置１３は、第１，第２の電源配線３ａ，３ｂに接続され、巻線端子間電圧が入力される。
また、切り離しスイッチ１２には、印加電圧が数ｋＶになることがあり、過電圧がかかることも予想されるので、印加電圧の２倍程度の耐電圧を有するスイッチが使用される。

図１３は、インダクタンス良否判定装置の構成を示すブロック図である。
図１３に示すように、インダクタンス良否判定装置１３は、巻線端子間電圧の経時変化データを記憶する記憶部１７と、回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する判定部１８と、図示しないが、切り離しスイッチ１２を切にして、可変高周波リアクトル６と第１の電源配線３ａとの接続を切った時に、入力されている巻線端子間電圧の経時変化を記憶部１７に記憶する動作を行わせるスイッチ回路とを備えている。

また、記憶部１７は、正常な回転電機巻線の巻線端子間電圧（基準巻線端子間電圧と記す）Ｅｓｃの経時変化データを記憶する基準データ記憶部１７ａと、検査する回転電機巻線の巻線端子間電圧（検査巻線端子間電圧と記す）Ｅｓｍの経時変化データを記憶する検査データ記憶部１７ｂとを備えている。
そして、インダクタンス良否判定装置１３に入力された巻線端子間電圧Ｅｓを、必要に応じて、基準データ記憶部１７ａに記憶させるか、検査データ記憶部１７ｂに記憶させるかを選択する切換スイッチ回路も備えている。

また、判定部１８は、検査データ記憶部１７ｂのデータと基準データ記憶部１７ａのデータとから、検査巻線端子間電圧Ｅｓｍと基準巻線端子間電圧Ｅｓｃとの電圧の差分（ＥｓｍとＥｓｃとの電圧の差分と記す）の経時変化を求める演算部１８ａと、演算部１８ａのデータから、回転電機巻線のインダクタンスの良否を判段する判段部１８ｂと、判断部１８ｂからの信号でインダクタンスの良否の有無を知らせる警告部１８ｃとを備えている。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００が、回転電機巻線の潜在的な絶縁欠陥に加え、インダクタンス不良も検出できる機構を説明する。
最初に、従来の回転電機巻線のインダクタンス不良を検出する方式を説明する。
一般的に、回転電機巻線にインパルス電圧を印加すると、巻線端子間電圧Ｅｓは、下記の式から求められる回転電機巻線共振周波数ｆｔで振動しながら減衰する。下記の式において、Ｌ１は回転電機巻線のインダクタンスであり、Ｃは回転電機巻線のキャパシタンスである。すなわち、インダクタンスＬ１が小さい回転電機巻線ほど、巻線端子間電圧Ｅｓの振動周波数が高くなる。

図１４は、回転電機巻線にインパルス電圧を印加した時の巻線端子間電圧の経時変化曲線を示す図である。
図１４に示すように、巻線端子間電圧は、上記、回転電機巻線のインダクタンスＬ１と回転電機巻線共振周波数ｆｔとの関係式に基づき、所定の周波数で振動しながら減衰する。図１４において、Ａは、正常回転電機巻線の巻線端子間電圧の経時変化曲線（正常巻線端子間電圧の経時変化曲線と記す）であり、Ｂは、インダクタンスが正常回転電機巻線の半分である不良回転電機巻線の巻線端子間電圧の経時変化曲線（不良巻線端子間電圧の経時変化曲線と記す）である。
図１４から、不良巻線端子間電圧の経時変化曲線Ｂの周波数ｆｂが、正常巻線端子間電圧の経時変化曲線Ａの周波数ｆａより、高くなっているのがわかる。

図１５は、不良巻線端子間電圧の経時変化曲線と正常巻線端子間電圧の経時変化曲線とから求めた電圧の差分の経時変化曲線を示す図である。
不良巻線端子間電圧の経時変化曲線Ｂの周波数ｆｂと正常巻線端子間電圧の経時変化曲線Ａの周波数ｆａが異なるので、図１５に示すように、不良巻線端子間電圧の経時変化曲線Ｂと正常巻線端子間電圧の経時変化曲線Ａとに、電圧の差分が発生している。
すなわち、従来の回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する装置では、検査する回転電機巻線の巻線端子間電圧の経時変化データを、基準となる正常回転電機巻線の巻線端子間電圧の経時変化データと比較して、電圧の差分をとることにより、検査する回転電機巻線の良否を判定している。

しかし、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置１００では、検査する回転電機巻線１のインダクタンスより、十分に小さいインダクタンスを有する可変高周波リアクトル６が、検査する回転電機巻線１と並列に接続されており、回転電機巻線１と可変高周波リアクトル６との合成インダクタンスは、可変高周波リアクトル６のインダクタンスで決まる。
すなわち、回転電機巻線１にインパルス電圧を印加した時の、巻線端子間電圧の経時変化の周波数は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスが支配的であり、回転電機巻線１のインダクタンスの寄与が小さい。

すなわち、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置１００では、インパルス電圧を印加した時の巻線端子間電圧の経時変化の周波数は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスで決まるので、回転電機巻線１のインダクタンスが正常値から変化しても、周波数の変化が小さく、上記、従来の回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する方法を、そのまま用いた場合、回転電機巻線のインダクタンス不良を検出する精度が低い。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００では、切り離しスイッチ１２を備えており、切り離しスイッチ１２を切にすることにより、回転電機巻線１と並列に接続されている可変高周波リアクトル６を、電気的に切り離し、回転電機巻線１にインパルス電圧を印加した時の巻線端子間電圧の経時変化の周波数を、回転電機巻線１のインピーダンスで決まる周波数にすることができる。

また、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００では、インダクタンス良否判定装置１３に、第１，第２の電源配線３ａ，３ｂを介して、巻線端子間電圧が入力できるようになっている。そして、入力された巻線端子間電圧は、切り離しスイッチ１２が切の時に、インダクタンス良否判定装置１３の記憶部１７に記憶できるようになっている。すなわち、回転電機巻線１のインピーダンスで決まる周波数の巻線端子間電圧の経時変化のデータを記憶できる。

図１６は、インパルス電圧を印加後の可変高周波リアクトルの切り離し時間と、電圧の差分との関係を示す図である。
図１６における縦軸は、可変高周波リアクトルを接続時の電圧の差分に対する比較値である。
また、可変高周波リアクトルの切り離しは、可変高周波リアクトルに流れる電流が０の時に行うので、電圧振動中の正あるいは負のピークで切り離すようになっている。

図１６に示すように、電圧の差分は、可変高周波リアクトルが接続されていない時が、最も大きく、可変高周波リアクトルの切り離し時間が、巻線端子間電圧Ｅｓにおける第１の負ピーク、第２の正ピークの順になるにつれて、小さくなっている。しかし、第２の正ピークでの可変高周波リアクトルの切り離しであっても、電圧の差分は大きく、回転電機巻線のインダクタンス不良を精度良く検出できる。すなわち、インパルス電圧を印加後の第２の正ピーク、つまり、１サイクル目のピーク、での可変高周波リアクトルの切り離しであっても、回転電機巻線のインダクタンス不良を精度良く検出できる。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００における、インダクタンス良否判定装置１３の動作機構を説明する。
まず、記憶部１７における基準データ記憶部１７ａは、あらかじめ、正常なインダクタンスを有する基準回転電機巻線に絶縁欠陥検査装置４００をセットし、インパルス電圧を印加した後、巻線端子間電圧が第２の正ピークとなった時点で切り離しスイッチ１２を切にした場合の、基準巻線端子間電圧Ｅｓｃの経時変化データを記憶する。
次に、記憶部１７における検査データ記憶部１７ｂは、検査する回転電機巻線に絶縁欠陥検査装置４００をセットし、インパルス電圧を印加した後、巻線端子間電圧が第２の正ピークとなった時点で切り離しスイッチ１２を切にした場合の、検査巻線端子間電圧Ｅｓｍの経時変化データを記憶する。

次に、判定部１８における演算部１８ａは、基準データ記憶部１７ａから基準巻線端子間電圧Ｅｓｃの経時変化のデータが入力され、検査データ記憶部１７ｂから検査巻線端子間電圧Ｅｓｍの経時変化のデータが入力され、ＥｓｍとＥｓｃとの差分の経時変化を算出する。
次に、判定部１８における判断部１８ｂは、演算部１８ａからＥｓｍとＥｓｃとの差分の経時変化データが入力され、回転電機巻線のインダクタンスの良否を判段する。
次に、判定部１８における警告部１８ｃは、判断部１８ｂからの信号により、回転電機巻線のインダクタンスの良否を知らせる。
警告部１８ｃの良否を知らせる手段は、例えば、表示装置で示したり、警告音で知らせることが挙げられる。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００を用いて、回転電機の回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥と回転電機巻線のインダクタンス不良とを検査する方法について説明する。
図１７は、実施の形態３の絶縁欠陥検査装置を用い、回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥と回転電機巻線のインダクタンス不良とを検査する手順を示す工程図である。

図１７に示すように、本実施の形態の回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法では、以下の工程が、順番に実施される。
第１の工程は、絶縁欠陥検査装置４００に、基準回転電機巻線をセットし、切り離しスイッチ１２を入にした状態で、単極インパルス電源３から試験電圧を印加した後、巻線端子間電圧の１サイクル目のピークで切り離しスイッチ１２を切にして、切り離しスイッチ１２を切にした後の基準巻線端子間電圧Ｅｓｃの経時変化データを、インダクタンス良否判定装置１３に記憶させる。

第２の工程は、絶縁欠陥検査装置４００に、検査する回転電機巻線をセットし、切り離しスイッチ１２を入にした状態で、検査する回転電機巻線に、単極インパルス電源３から、放電が発生しない程度のインパルス電圧を印加する。
第３の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを低減して、負ピーク比Ｐｒｎを増加させる。
第４の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和するインダクタンスである飽和点インダクタンスに調節する。

第５の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、飽和点インダクタンスから増加させ、負ピーク比Ｐｒｎを、その飽和値から数％低い値となるインダクタンスである試験インダクタンスに調節する。
第６の工程は、可変高周波リアクトル６のインダクタンスを、試験インダクタンスに設定して、検査する回転電機巻線に、単極インパルス電源３から試験電圧を印加した後、巻線端子間電圧の１サイクル目のピークで切り離しスイッチ１２を切にする。

第７の工程は、部分放電が部分放電検出センサ８により検出されたか否かを部分放電判定装置９により判定するとともに、切り離しスイッチ１２を切にした後の検査巻線端子間電圧Ｅｓｍの経時変化データをインダクタンス良否判定装置１３に記憶させ、このデータと、あらかじめ記憶された基準巻線端子間電圧Ｅｓｃの経時変化データとの電圧の差分を求め、この電圧の差分のデータから、検査する回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する。
第８の工程は、検査する回転電機巻線の判定後に、検査する回転電機巻線への電圧印加が停止され、検査を終了する。

そして、部分放電判定装置９およびインダクタンス良否判定装置１３により、回転電機巻線の高圧端子側コイルに絶縁欠陥がなく、回転電機巻線にインダクタンス不良がないと判定されれば、この回転電機巻線が設けられた回転電機を合格品とする。
本実施の形態の絶縁欠陥検査方法でも、高周波リアクトル制御装置７に入力される巻線端子間電圧Ｅｓと高圧端子側コイル電圧Ｅｃとの信号により、高周波リアクトル制御装置７が可変高周波リアクトル６のインダクタンスを制御するので、第３〜第５の工程は、自動で行うことができる。

また、本実施の形態の回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法における、絶縁欠陥検査装置への回転電機巻線のセットは、具体的には、回転電機巻線に、単極インパルス電源３から導出された、部分放電検出センサ８が配設されている第１の電源配線３ａと、第２の電源配線３ｂとを接続し、第１の電源配線３ａが接続された一相の回転電機巻線における高圧端子側コイル２の巻終わり側に、高周波リアクトル制御装置７の第３の配線７ｃを接続することである。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００は、可変高周波リアクトル６が回転電機巻線１と並列に接続された状態で、回転電機巻線１にインパルス電圧を印加し、切り離しスイッチ１２により、巻線端子間電圧Ｅｓの１サイクル目のピークで、可変高周波リアクトル６を切り離すので、巻線端子間電圧Ｅｓの第１の負ピークまでの周波数は高く、第１の正ピークと第１の負ピークとに対応した高いピークの高圧端子側コイル電圧Ｅｃが高圧端子側コイル２に加わり、実施の形態１の絶縁欠陥検査装置１００と同様な効果を有する。

さらに、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００は、巻線端子間電圧Ｅｓの１サイクル目のピーク以後は、回転電機巻線１と並列に接続された可変高周波リアクトル６が、切り離された状態となるので、巻線端子間電圧Ｅｓの周波数が、回転電機巻線１のインダクタンスに対応したものとなり、この巻線端子間電圧Ｅｓの経時変化データを正常なインダクタンスを有する基準回転電機巻線の、同様な時間範囲の巻線端子間電圧Ｅｓの経時変化データと比較することにより、回転電機巻線１のインダクタンス不良を検出できる。
本実施の形態の絶縁欠陥検査装置４００は、１回のインパルス電圧の印加で、回転電機巻線の潜在的な絶縁欠陥の検出に加え、回転電機巻線のインダクタンス不良も検出できる。すなわち、短い試験時間で回転電機巻線の信頼性検査を行うことができる。

実施の形態４．
図１８は、本発明の実施の形態４に係わる回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置のブロック図である。
図１８に示すように、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置５００は、実施の形態２の絶縁欠陥検査装置２００に、実施の形態３の絶縁欠陥検査装置４００に用いられた、切り離しスイッチ１２とインダクタンス良否判定装置１３とを設けたものである。

次に、本実施の形態の絶縁欠陥検査装置５００を用いて、回転電機の回転電機巻線における高圧端子側コイルの潜在的な絶縁欠陥と回転電機巻線のインダクタンス不良とを検査する方法について説明する。
検査は、以下の工程を順番に実施して行われる。

第１の工程は、絶縁欠陥検査装置に、基準回転電機巻線をセットし、切り離しスイッチ１２を入にした状態で、単極インパルス電源３から試験電圧を印加した後、巻線端子間電圧の１サイクル目のピークで切り離しスイッチ１２を切にして、切り離しスイッチ１２を切にした後の基準巻線端子間電圧Ｅｓｃの経時変化データを、インダクタンス良否判定装置１３に記憶させる。

第２の工程は、検査する回転電機巻線のＴｕ−Ｅｃ関係から、高圧端子側コイル電圧Ｅｃが、その飽和値から数％小さくなるインパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕｓを求め、この立ち上がり時間Ｔｕｓの逆数で表される印加時のインパルス電圧の周波数である適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓを求める。
第３の工程は、絶縁欠陥検査装置に、検査する回転電機巻線をセットし、切り離しスイッチ１２を入にした状態で、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と回転電機巻線１１とから成る系の共振周波数ｆｓｍを、インピーダンスメータで測定して求める。

第４の工程は、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と検査する回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍが、適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じになるように、手動可変高周波リアクトル１６のインダクタンスを調節する。
第５の工程は、単極インパルス電源３と手動可変高周波リアクトル１６と検査する回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍを適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じにした状態で、検査する回転電機巻線に、単極インパルス電源３から試験電圧を印加した後、巻線端子間電圧Ｅｓｍの１サイクル目のピークで切り離しスイッチ１２を切にする。

第６の工程は、部分放電が部分放電検出センサ８により検出されたか否かを部分放電判定装置９により判定するとともに、切り離しスイッチ１２を切にした後の検査巻線端子間電圧Ｅｓｍの経時変化データをインダクタンス良否判定装置１３に記憶させ、このデータと、あらかじめ記憶された基準巻線端子間電圧Ｅｓｃの経時変化データとの電圧の差分を求め、この電圧の差分のデータから、検査する回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する。
第７の工程は、検査する回転電機巻線の判定後に、検査する回転電機巻線への電圧印加が停止され、検査を終了する。

本実施の形態の絶縁欠陥検査装置５００は、実施の形態２の絶縁欠陥検査装置２００に、実施の形態３で用いられた、切り離しスイッチ１２とインダクタンス良否判定装置１３とを設けたものであり、実施の形態３と同様に、切り離しスイッチ１２とインダクタンス良否判定装置１３との動作により、１回のインパルス電圧の印加で、回転電機巻線の潜在的な絶縁欠陥の検出に加え、回転電機巻線のインダクタンス不良も検出できる。

本発明に係わる絶縁欠陥検査装置は、回転電機巻線の潜在的な絶縁欠陥の検出を確実に行うことができるので、長期信頼性が要求されるインバータ駆動回転電機の出荷試験に用いられる。

１ 回転電機巻線、２ 高圧端子側コイル、３ 単極インパルス電源、
３ａ 第１の電源配線、３ｂ 第２の電源配線、６ 可変高周波リアクトル、
７ 高周波リアクトル制御装置、７ａ 第１の配線、７ｂ 第２の配線、
７ｃ 第３の配線、７ｄ 第４の配線、８ 部分放電検出センサ、
９ 部分放電判定装置、９ａ 配線、１１ 回転電機巻線、１２ 切り離しスイッチ、
１３ インダクタンス良否判定装置、１６ 手動可変高周波リアクトル、
１７ 記憶部、１７ａ 基準データ記憶部、１７ｂ 検査データ記憶部、
１８ 判定部、１８ａ 演算部、１８ｂ 判段部、１８ｃ 警告部、
１００，２００，３００，４００，５００ 絶縁欠陥検査装置。

Claims (13)

1. 回転電機巻線にインパルス電圧を印加する単極インパルス電源と、上記単極インパルス電源から導出された、第１の電源配線と第２の電源配線と、上記第１の電源配線と上記第２の電源配線とに接続され、上記単極インパルス電源に対して電気的に並列になるように配設された高周波リアクトルと、上記第１の電源配線の外部配線部に配設された部分放電検出センサと、上記部分放電検出センサに接続された部分放電判定装置とを備えており、
   上記第１の電源配線が、上記回転電機巻線の一端に接続する配線であり、上記第２の電源配線が、アースに接続されるとともに、上記回転電機巻線の他端に接続する配線であり、上記高周波リアクトルが、そのインダクタンスを変えることができる可変高周波リアクトルである回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
2. 上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを制御する高周波リアクトル制御装置を備えており、
   上記高周波リアクトル制御装置には、第１の電源配線に接続した第１の配線と、第２の電源配線に接続した第２の配線と、上記第１の配線が接続される回転電機巻線の高圧端子側コイルの巻終わり側に接続する第３の配線と、上記可変高周波リアクトルに接続した第４の配線とが設けられており、
   上記高周波リアクトル制御装置が、上記第１の配線と上記第２の配線とで、単極インパルス電圧により発生する上記回転電機巻線の端子間電圧である巻線端子間電圧を計測し、上記第１の配線と上記第３の配線とで、単極インパルス電圧により発生する高圧端子側コイルの巻始め巻終わり間電圧である高圧端子側コイル電圧を計測し、上記第４の配線で上記巻線端子間電圧と上記高圧端子側コイル電圧との計測データに基づき、上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを制御する信号を上記可変高周波リアクトルに入力することを特徴とする請求項１に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
3. 上記可変高周波リアクトルが、そのインダクタンスを手動で変える手動可変高周波リアクトルであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
4. 上記部分放電検出センサに、高周波ＣＴまたは高周波アンテナが用いられ、上記部分放電検出センサと部分放電判定装置とを接続する配線に１００ＭＨｚ以下のノイズ周波数帯域を遮断するフィルタを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
5. 請求項２に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置が用いられ、
   回転電機巻線に、単極インパルス電源から導出された、部分放電検出センサが配設されている第１の電源配線と、第２の電源配線とを接続し、上記第１の電源配線が接続された一相の回転電機巻線における高圧端子側コイルの巻終わり側に、高周波リアクトル制御装置の第３の配線を接続する第１の工程と、
   上記回転電機巻線に、上記単極インパルス電源から、放電が発生しない程度のインパルス電圧を印加する第２の工程と、
   可変高周波リアクトルのインダクタンスを低減して、負ピーク比Ｐｒｎを増加させる第３の工程と、
   上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを、上記負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和するインダクタンスである飽和点インダクタンスに調節する第４の工程と、
   上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを、上記飽和点インダクタンスから増加させ、上記負ピーク比Ｐｒｎを、その飽和値から数％低い値となるインダクタンスである試験インダクタンスに調節する第５の工程と、
   上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを、上記試験インダクタンスに設定して、上記回転電機巻線に、上記単極インパルス電源から試験電圧を印加し、上記部分放電が部分放電検出センサにより検出されたか否かを部分放電判定装置により判定する第６の工程と、
   上記回転電機巻線の合否判定後に、上記回転電機巻線への電圧印加を停止し、検査を終了する第７の工程とを備え、
   上記第１から第７の工程を順番に行うことを特徴とする回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法。
6. 請求項３に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置が用いられ、
   回転電機巻線のＴｕ−Ｅｃ関係から、高圧端子側コイル電圧Ｅｃが、その飽和値から数％小さくなるインパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕｓを求め、この立ち上がり時間Ｔｕｓの逆数で表される印加時のインパルス電圧の周波数である適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓを求める第１の工程と、
   上記回転電機巻線に、単極インパルス電源から導出された、部分放電検出センサが配設されている第１の電源配線と、第２の電源配線とを接続する第２の工程と、
   上記単極インパルス電源と手動可変高周波リアクトルと上記回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍを、インピーダンスメータで測定して求める第３の工程と、
   上記単極インパルス電源と上記手動可変高周波リアクトルと上記回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍが、上記適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じになるように、上記手動可変高周波リアクトルのインダクタンスを調節する第４の工程と、
   上記単極インパルス電源と上記手動可変高周波リアクトルと上記回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍを上記適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じにした状態で、上記回転電機巻線に、上記単極インパルス電源から試験電圧を印加し、部分放電が部分放電検出センサにより検出されたか否かを部分放電判定装置により判定する第５の工程と、
   上記回転電機巻線の合否判定後に、上記回転電機巻線への電圧印加が停止され、検査を終了する第６の工程とを備え、
   上記第１から第６の工程を順番に行うことを特徴とする回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法。
7. 上記第３の工程が、単極インパルス電源と手動可変高周波リアクトルと回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍを、上記回転電機巻線のインダクタンスＬ１と、上記回転電機巻線のキャパシタンスＣと、上記手動可変高周波リアクトルのインダクタンスＬ２を用いて、下記の式から計算で求めることであることを特徴とする請求項６に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法。
   

   
8. 上記可変高周波リアクトルと絶縁欠陥検査装置の試験回路とを、接続したり切断したりする切り離しスイッチと、回転電機巻線にインパルス電圧を印加し、上記切り離しスイッチを切にした後の巻線端子間電圧の経時変化から上記回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定するインダクタンス良否判定装置とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
9. 上記手動可変高周波リアクトルと絶縁欠陥検査装置の試験回路とを、接続したり切断したりする切り離しスイッチと、回転電機巻線にインパルス電圧を印加し、上記切り離しスイッチを切にした後の巻線端子間電圧の経時変化から上記回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定するインダクタンス良否判定装置とを備えていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
10. 上記インダクタンス良否判定装置が、巻線端子間電圧の経時変化データを記憶する記憶部と、回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する判定部とを備えており、
    上記記憶部が、正常な回転電機巻線の基準巻線端子間電圧の経時変化データを記憶する基準データ記憶部と、検査する回転電機巻線の検査巻線端子間電圧の経時変化データを記憶する検査データ記憶部とを有し、
    上記判定部が、上記検査データ記憶部のデータと上記基準データ記憶部のデータとから、上記検査巻線端子間電圧と上記基準巻線端子間電圧との電圧の差分の経時変化を求める演算部と、上記演算部のデータから、上記回転電機巻線のインダクタンスの良否を判段する判段部と、上記判断部からの信号で上記回転電機巻線のインダクタンスの良否を知らせる警告部とを有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置。
11. 請求項８に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置が用いられ、
    上記絶縁欠陥検査装置に、基準回転電機巻線をセットし、切り離しスイッチを入にした状態で、単極インパルス電源から試験電圧を印加した後、上記切り離しスイッチを切にして、上記切り離しスイッチを切にした後の基準巻線端子間電圧の経時変化データを、インダクタンス良否判定装置に記憶させる第１の工程と、
    上記絶縁欠陥検査装置に、検査する回転電機巻線をセットし、上記切り離しスイッチを入にした状態で、上記検査する回転電機巻線に、上記単極インパルス電源から、放電が発生しない程度のインパルス電圧を印加する第２の工程と、
    可変高周波リアクトルのインダクタンスを低減して、負ピーク比Ｐｒｎを増加させる第３の工程と、
    上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを、上記負ピーク比Ｐｒｎの増加が飽和するインダクタンスである飽和点インダクタンスに調節する第４の工程と、
    上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを、上記飽和点インダクタンスから増加させ、上記負ピーク比Ｐｒｎを、その飽和値から数％低い値となるインダクタンスである試験インダクタンスに調節する第５の工程と、
    上記可変高周波リアクトルのインダクタンスを、上記試験インダクタンスに設定して、上記検査する回転電機巻線に、上記単極インパルス電源から試験電圧を印加した後、上記切り離しスイッチを切にする第６の工程と、
    部分放電が部分放電検出センサにより検出されたか否かを部分放電判定装置により判定するとともに、上記切り離しスイッチを切にした後の検査巻線端子間電圧の経時変化データを上記インダクタンス良否判定装置に記憶させ、このデータと、あらかじめ記憶された上記基準巻線端子間電圧の経時変化データとの電圧の差分を求め、上記検査する回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する第７の工程と、
    上記検査する回転電機巻線の判定後に、上記検査する回転電機巻線への電圧印加が停止され、検査を終了する第８の工程とを備え、
    上記第１から第８の工程を順番に行うことを特徴とする回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法。
12. 請求項９に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査装置が用いられ、
    上記絶縁欠陥検査装置に、基準回転電機巻線をセットし、切り離しスイッチを入にした状態で、単極インパルス電源から試験電圧を印加した後、上記切り離しスイッチを切にして、上記切り離しスイッチを切にした後の基準巻線端子間電圧の経時変化データを、インダクタンス良否判定装置に記憶させる第１の工程と、
    検査する回転電機巻線のＴｕ−Ｅｃ関係から、高圧端子側コイル電圧Ｅｃが、その飽和値から数％小さくなるインパルス電圧の立ち上がり時間Ｔｕｓを求め、この立ち上がり時間Ｔｕｓの逆数で表される印加時のインパルス電圧の周波数である適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓを求める第２の工程と、
    上記絶縁欠陥検査装置に、上記検査する回転電機巻線をセットし、上記切り離しスイッチを入にした状態で、上記単極インパルス電源と手動可変高周波リアクトルと上記検査する回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍを、インピーダンスメータで測定して求める第３の工程と
    上記単極インパルス電源と上記手動可変高周波リアクトルと上記検査する回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍが、上記適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じになるように、上記手動可変高周波リアクトルのインダクタンスを調節する第４の工程と、
    上記単極インパルス電源と上記手動可変高周波リアクトルと上記検査する回転電機巻線とから成る系の共振周波数ｆｓｍを上記適正インパルス電圧の周波数ｆｉｓと同じにした状態で、上記検査する回転電機巻線に、上記単極インパルス電源から試験電圧を印加した後、上記切り離しスイッチを切にする第５の工程と、
    部分放電が部分放電検出センサにより検出されたか否かを部分放電判定装置により判定するとともに、上記切り離しスイッチを切にした後の検査巻線端子間電圧の経時変化データを上記インダクタンス良否判定装置に記憶させ、このデータと、あらかじめ記憶された上記基準巻線端子間電圧の経時変化データとの電圧の差分を求め、上記検査する回転電機巻線のインダクタンスの良否を判定する第６の工程と、
    上記検査する回転電機巻線の判定後に、上記検査する回転電機巻線への電圧印加が停止され、検査を終了する第７の工程とを備え、
    上記第１から第７の工程を順番に行うことを特徴とする回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法。
13. 上記検査する回転電機巻線に、単極インパルス電源から試験電圧を印加した後、巻線端子間電圧の１サイクル目のピークで、切り離しスイッチを切にすることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の回転電機巻線の絶縁欠陥検査方法。

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