JP2015075470A - 絶縁状態判定装置及び絶縁状態判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1電圧V1と第2電圧V2とをコイルに印加し、第1放電電荷量P1と第2放電電荷量P2とを検出し、第1電圧V1と第1放電電荷量P1と第2電圧V2と第2放電電荷量P2との関係に基づいて絶縁被膜の吸湿度を判定する吸湿度判定処理と、試験電圧Vtをコイルに印加し、当該試験電圧Vtを印加した場合の放電電荷量である試験放電電荷量Ptを検出し、試験電圧Vtと試験放電電荷量Poとの関係に基づいて絶縁被膜の絶縁良否を判定する良否判定処理と、吸湿度判定処理により判定された吸湿度に応じて、良否判定処理における試験電圧Vtと試験放電電荷量Ptとの関係を調整する調整処理と、を実行する。
【選択図】図7
Description
しかし、特許文献1の図3及び図4に示すように、試験電圧(例えば電圧Vs)を印加したときに生じる放電電荷量は絶縁被膜の吸湿度により異なるため、絶縁被膜の絶縁性能が良いコイルであったとしても、絶縁被膜の吸湿度が高いことにより「不良」と判定されるおそれがある。
そこで、特許文献1の絶縁状態判定装置では、温度上昇手段にて絶縁被膜の温度を上昇させて、絶縁被膜の吸湿度を抑えた状態で絶縁被膜の絶縁性能の判定を行うことで、コイルの絶縁被膜の吸湿度に起因する判定のばらつきを抑制している。
前記制御部が、前記電源部を制御して、少なくとも第1電圧と、当該第1電圧より高い第2電圧とを前記コイルに印加し、前記第1電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第1放電電荷量と、前記第2電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第2放電電荷量とを、前記検出部により検出し、前記第1電圧と前記第1放電電荷量と前記第2電圧と前記第2放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の吸湿度を判定する吸湿度判定処理と、前記電源部を制御して試験電圧を前記コイルに印加し、当該試験電圧を印加した場合の前記放電電荷量である試験放電電荷量を前記検出部により検出し、前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の絶縁良否を判定する良否判定処理と、前記吸湿度判定処理により判定された吸湿度に応じて、前記良否判定処理における前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係を調整する調整処理と、を実行する点にある。
従って、この特徴構成によれば、絶縁被膜の湿度や温度を管理する必要がなく、コイルの絶縁被膜の吸湿度に起因する判定のばらつきを抑制することができる。
また、この構成によれば、検出した放電開始電圧を試験電圧とし、試験放電電荷量が放電開始判定電荷量となるようにしている。そのため、絶縁被膜の吸湿度を判定した後に、改めて試験電圧を印加する必要がなく、絶縁被膜の絶縁良否の判定に要する時間をその分だけ短縮することができる。
そして、絶縁被膜の吸湿度に応じて放電開始電圧を調整することにより試験電圧と試験放電電荷量との関係を調整する調整処理を行い、調整後の放電開始電圧に基づいて良否判定処理を行うので、絶縁被膜の吸湿度による影響を補正して、絶縁被膜の絶縁良否の判定を適切に行うことができる。
また、試験電圧と試験放電電荷量との関係の調整として、試験放電電荷量を絶縁被膜の吸湿度に応じた調整後放電電荷量に調整しているため、絶縁被膜の吸湿度に応じた調整後放電電荷量に基づいて、絶縁被膜の絶縁良否を判定できる。
少なくとも第1電圧と、当該第1電圧より高い第2電圧とを前記コイルに印加し、前記第1電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第1放電電荷量と、前記第2電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第2放電電荷量とを検出し、前記第1電圧と前記第1放電電荷量と前記第2電圧と前記第2放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の吸湿度を判定する吸湿度判定ステップと、試験電圧を前記コイルに印加し、当該試験電圧を印加した場合の前記放電電荷量である試験放電電荷量を検出し、前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の絶縁良否を判定する良否判定ステップと、前記吸湿度判定ステップにより判定された吸湿度に応じて、前記良否判定ステップにおける前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係を調整する調整ステップと、を実行する点にある。
従って、この特徴構成によれば、絶縁被膜の湿度や温度を管理する必要がなく、コイルの絶縁被膜の吸湿度に起因する判定のばらつきを抑制することができる。
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る絶縁状態判定装置1のシステム構成を示すブロック図である。図2は、コイル3と切換器5との間の電気的接続を示す図である。
これらの図に示すように、本実施形態では、絶縁状態判定装置1は、回転電機の電機子2(本例ではステータ)を構成するコイル3(本例ではステータコイル)を判定の対象としている。ここで、コイル3は、U相、V相、及びW相の3相のコイルが組み合わされて構成されている。コイル3を構成する導体線は、表面に絶縁被膜が形成されている。この絶縁被膜は、例えば、ポリエステルイミドやポリエステル等の絶縁被膜塗料の塗布・焼き付け等により形成されるエナメル被膜である。なお、本願において「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
以下、コイル3の互いに隣接する導体線の間に生じる放電電荷量については、単に放電電荷量と称する。
図1に示すように、絶縁状態判定装置1は、切換器5、部分放電測定器6、制御部7、入力操作部8、及び出力部9を備えている。絶縁状態判定装置1の部分放電測定器6には、コイル3に電圧を印加する電源部11(本例では交流電源)と、放電電荷量を検出する検出部12と、が備えられている。制御部7は、電源部11を制御して、検出部12により検出された放電電荷量に基づいて絶縁被膜の絶縁性能を判定するための処理を実行する。
制御部7は、以上のような絶縁状態判定装置1の各部の動作を統括的に制御するための装置である。本例では、この制御部7は、コンピュータ等の演算処理装置と、当該演算処理装置により実行可能に実装されたソフトウェアとの組み合わせにより構成されている。
制御部7は、吸湿度判定処理と良否判定処理と調整処理とを実行する。
吸湿度判定処理は、電源部11を制御して、放電開始電圧Vo(第1電圧V1)と、当該放電開始電圧Voより高い設定放電電圧Ve(第2電圧V2)とをコイル3に印加し、放電開始電圧Voを印加した場合の放電電荷量である放電開始判定電荷量Po(第1放電電荷量P1)と、設定放電電圧Veを印加した場合の放電電荷量である設定放電電荷量Pe(第2放電電荷量P2)とを、検出部12により検出する。
ここで、第2電圧V2としての設定放電電圧Veは、吸湿度判定処理のための高い方のコイル印加電圧であり、第1電圧V1としての放電開始電圧Voよりも十分に高い電圧に設定する。例えば、設定放電電圧Veは、放電電荷量が最も少なくなる条件の下で、放電開始判定電荷量Poよりも十分に大きい(例えば2倍以上の)放電電荷量の放電が生じる電圧に設定すると好適である。なお、放電電荷量が最も少なくなる条件としては、例えば、絶縁被膜の吸湿度が想定される範囲内で最も低く(例えば吸湿度40%)、絶縁被膜の形成状態が極めて良好であるという条件などが想定される。
θ=(Pe−Po)/(Ve−Vo)・・・(1)
図4に示す例では、絶縁被膜の吸湿度がM3%の場合、実変化率θは変化率θ3となり、絶縁被膜の吸湿度がM2%の場合、実変化率θは変化率θ2となり、絶縁被膜の吸湿度がM1%の場合、実変化率θは変化率θ1となる。
Vo’=Vo+a(H−40)・・・(2)
ここで、Hは、吸湿度判定処理により判定された吸湿度であり、aは定数である。
つまり、例えば、絶縁被膜の絶縁状態が適正なコイル3における絶縁被膜の吸湿度が60%である場合は、Vo’=Vo+a(60−40)となり、放電開始電圧Voは、この計算式に基づいて調整後放電開始電圧Vo’に調整される。
ここで、定数aは、絶縁被膜の絶縁状態が適正な複数の導体線を用いて、放電開始電圧Voと吸湿度との関係を予め実験的に求め、それを統計処理した結果に基づいて、予め設定されている。
本実施形態では、良否判定処理では、調整後放電開始電圧Vo’が、予め設定された良否判定しきい値としての良否判定電圧Vs未満である場合に、絶縁被膜の絶縁良否を不良と判定する。一方、調整後放電開始電圧Vo’が、良否判定電圧Vs以上である場合に、絶縁被膜の絶縁良否を良と判定する。ちなみに、図7に示す例では、調整後放電開始電圧Vo’が、予め設定された良否判定電圧Vs以上であるため、絶縁被膜の絶縁良否は良と判定される。ここでは、良否判定電圧Vsは、絶縁被膜の絶縁状態が適正範囲の下限にあり、絶縁被膜の吸湿度が基準状態(ここでは40%)であるコイル3の放電開始電圧Voに相当する値となるように設定する。これにより、絶縁被膜の絶縁状態が適正範囲内にあるコイル3の絶縁良否を適切に良と判定することができる。
まず、コイル3に印加する電圧を次第に増加させて、放電電荷量が予め設定された放電開始判定電荷量Poになったときの電圧である放電開始電圧Voを検出する(ステップ♯01)。次に、設定放電電圧Veをコイル3に印加して、その設定放電電圧Veを印加したときの放電電荷量である設定放電電荷量Peを検出する(ステップ♯02)。
そして、放電開始電圧Voと吸湿度とに基づいて、放電開始電圧Voを吸湿度に応じた調整後放電開始電圧Vo’に調整する(ステップ#04)。次に、調整後放電開始電圧Vo’と良否判定電圧Vsとを比較して(ステップ#05)、調整後放電開始電圧Vo’が良否判定電圧Vs未満の場合は、絶縁被膜の絶縁良否を「不良」と判定し(ステップ#06)、調整後放電開始電圧Vo’が良否判定電圧Vs以上の場合は、絶縁被膜の絶縁良否を「良」と判定する(ステップ#07)。
次に、本発明の第二の実施形態について、図9〜図12を用いて説明する。本実施形態では、吸湿度判定処理、良否判定処理、及び調整処理の処理内容が、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る吸湿度判定処理、良否判定処理、及び調整処理の処理内容について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
制御部7は、吸湿度判定処理と良否判定処理と調整処理とを実行する。
吸湿度判定処理は、電源部11を制御して、第1電圧V1と、当該第1電圧V1より高い第2電圧V2とをコイル3に印加し、第1電圧V1を印加した場合の放電電荷量である第1放電電荷量P1と、第2電圧V2を印加した場合の放電電荷量である第2放電電荷量P2とを、検出部12により検出する。
なお、図9の例では、絶縁被膜の吸湿度が60%の場合の第1放電電荷量P1及び第2放電電荷量P2のみを縦軸上に示している。
θ=(P2−P1)/(V2−V1)・・・(3)
図10に示す例では、絶縁被膜の吸湿度がM3%の場合、実変化率θは変化率θ3となり、絶縁被膜の吸湿度がM2%の場合、実変化率θは変化率θ2となり、絶縁被膜の吸湿度がM1%の場合、実変化率θは変化率θ1となる。
ここで、判定変化率は、絶縁被膜の吸湿度として想定される範囲の上限から下限までの中間域の吸湿度に対応する変化率に設定すると好適である。本実施形態では、絶縁被膜の吸湿度として30%から95%程度の範囲が想定されるため、一例として、吸湿度60%に対応する変化率に設定する場合を例として説明する。
一方、調整処理では、吸湿度判定処理において絶縁被膜の吸湿度が低いと判定された場合には、試験放電電荷量Ptの調整は行わない。すなわち、調整後放電電荷量Pt’を試験放電電荷量Ptとする。
ここで、試験電圧Vtは、第1電圧V1以上であって第2電圧V2以下の電圧に設定する。上記のとおり、第1電圧V1及び第2電圧V2は、コイル3に印加する電圧の変化に対する放電電荷量の変化率が大きくなる電圧範囲を含むように設定しているので、試験電圧Vtをこのように設定することにより、電圧に対する放電電荷量の分解能を高くすることができる。よって、試験放電電荷量Ptに基づく良否判定処理を適切に行うことができる。
まず、第1電圧V1をコイル3に印加して第1放電電荷量P1を検出し、第2電圧V2をコイル3に印加して第2放電電荷量P2を検出する(ステップ#11)。
次に、第1電圧V1と第2電圧V2との差及び第1放電電荷量P1と第2放電電荷量P2との差から実変化率θを求める(ステップ#12)。また、コイル3に試験電圧Vtを印加して試験放電電荷量Ptを検出する(ステップ#13)。
次に、その調整後放電電荷量Pt’と良否判定電荷量Psとを比較して(ステップ#16)、調整後放電電荷量Pt’が良否判定電荷量Ps以上の場合は、絶縁被膜の絶縁良否を「不良」と判定し(ステップ#17)、調整後放電電荷量Pt’が良否判定電荷量Ps未満の場合は、絶縁被膜の絶縁良否を「良」と判定する(ステップ#18)。
次に、本発明の第三の実施形態について、図13〜図16を用いて説明する。本実施形態では、吸湿度判定処理、良否判定処理、及び調整処理の処理内容が、上記第一の実施形態や第ニの実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る吸湿度判定処理、良否判定処理、及び調整処理の処理内容について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
制御部7は、吸湿度判定処理と良否判定処理と調整処理とを実行する。
吸湿度判定処理では、電源部11を制御して、第1電圧V1と、当該第1電圧V1より高い第2電圧V2とをコイル3に印加し、第1電圧V1を印加した場合の放電電荷量である第1放電電荷量P1と、第2電圧V2を印加した場合の放電電荷量である第2放電電荷量P2とを、検出部12により検出する。
Vt’=Vt+a(H−40)・・・(4)
ここで、Hは、吸湿度判定処理により判定された吸湿度であり、aは定数である。
つまり、例えば、絶縁被膜の絶縁状態が適正なコイル3における絶縁被膜の吸湿度が60%である場合は、Vt’=Vt+a(60−40)となり、試験電圧Vtは、この計算式に基づいて調整後試験電圧Vt’に調整される。
ここで、定数aは、絶縁被膜の絶縁状態が適正な複数の導体線を用いて、試験電圧Vtと吸湿度との関係を予め実験的に求め、それを統計処理した結果に基づいて、予め設定されている。
本実施形態では、良否判定処理では、試験放電電荷量Ptが、予め設定された良否判定しきい値としての良否判定電荷量Ps以上である場合に、絶縁被膜の絶縁良否を不良と判定する。一方、試験放電電荷量Ptが、予め設定された良否判定電荷量Ps未満である場合に、絶縁被膜の絶縁良否を良と判定する。ちなみに、図15に示す例では、調整後試験電圧Vt’をコイル3に印加した場合の試験放電電荷量Ptが、予め設定された良否判定電荷量Ps未満であるため、絶縁被膜の絶縁良否は良と判定される。ここでは、良否判定電荷量Psは、絶縁被膜の絶縁状態が適正範囲の下限にあり、絶縁被膜の吸湿度が基準状態(ここでは40%)であるコイル3における試験電圧Vtに対する放電電荷量(例えば放電開始判定電荷量Po)に相当する値となるように設定する。これにより、絶縁被膜の絶縁状態が適正範囲内にあるコイル3の絶縁良否を適切に良と判定することができる。
まず、第1電圧V1をコイル3に印加して第1放電電荷量P1を検出し、第2電圧V2をコイル3に印加して第2放電電荷量P2を検出する(ステップ#21)。
次に、第1電圧V1と第2電圧V2との差及び第1放電電荷量P1と第2放電電荷量P2との差から実変化率θを求め、さらに、実変化率θに基づいて、絶縁被膜の吸湿度を判定する(ステップ#22)。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
これに対して、吸湿度判定処理において、実変化率θと、コイル3に印加する電圧の変化に対する放電電荷量の変化率と絶縁被膜の吸湿度との予め規定された関係規則と、に基づいて、絶縁被膜の吸湿度を判定する構成としてもよい。ここで、関係規則としては、例えば図5に示した関係テーブルと同様のテーブルを用いることができる。
この場合、調整処理では、吸湿度判定処理により判定された絶縁被膜の吸湿度に応じて異なる補正量により、試験放電電荷量Ptを調整する構成とするとよい。この際、例えば、試験対象のコイル3に対して試験電圧Vtを印加したときに検出される試験放電電荷量Ptを、絶縁被膜の吸湿度が予め定めた基準状態(例えば、絶縁被膜の吸湿度が40%)である場合の試験放電電荷量Pt’に相当する値となるように調整する構成とするとよい。
3 :コイル
7 :制御部
11 :電源部
12 :検出部
V1 :第1電圧
V2 :第2電圧
Vt :試験電圧
Vt’:調整後試験電圧
Vo :放電開始電圧
Vo’:調整後放電開始電圧
Vs :良否判定しきい値(良否判定電圧)
P1 :第1放電電荷量
P2 :第2放電電荷量
Pt :試験放電電荷量
Pt’:調整後放電電荷量
Po :放電開始判定電荷量
Ps :良否判定しきい値(良否判定電荷量)
Claims (7)
- 表面に絶縁被膜が形成された導体線により構成されたコイルに電圧を印加する電源部と、
前記電源部からの電圧の印加によって互いに隣接する前記導体線の間に生じる放電による放電電荷量を検出する検出部と、
前記電源部を制御して、前記検出部により検出された放電電荷量に基づいて前記絶縁被膜の絶縁性能を判定するための処理を実行する制御部と、を備える絶縁状態判定装置であって、
前記制御部が、
前記電源部を制御して、少なくとも第1電圧と、当該第1電圧より高い第2電圧とを前記コイルに印加し、前記第1電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第1放電電荷量と、前記第2電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第2放電電荷量とを、前記検出部により検出し、前記第1電圧と前記第1放電電荷量と前記第2電圧と前記第2放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の吸湿度を判定する吸湿度判定処理と、
前記電源部を制御して試験電圧を前記コイルに印加し、当該試験電圧を印加した場合の前記放電電荷量である試験放電電荷量を前記検出部により検出し、前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の絶縁良否を判定する良否判定処理と、
前記吸湿度判定処理により判定された吸湿度に応じて、前記良否判定処理における前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係を調整する調整処理と、
を実行する絶縁状態判定装置。 - 前記制御部は、前記吸湿度判定処理において、前記第1電圧と前記第2電圧との差及び前記第1放電電荷量と前記第2放電電荷量との差から求められる前記放電電荷量の変化率である実変化率に基づいて、前記絶縁被膜の吸湿度を判定する請求項1に記載の絶縁状態判定装置。
- 前記制御部は、前記吸湿度判定処理において、前記コイルに印加する電圧の変化に対する前記放電電荷量の変化率と前記絶縁被膜の吸湿度との予め規定された関係規則と、前記実変化率と、に基づいて前記絶縁被膜の吸湿度を判定する請求項2に記載の絶縁状態判定装置。
- 前記制御部は、
前記吸湿度判定処理及び前記良否判定処理において、前記コイルに印加する電圧を次第に増加させて、前記放電電荷量が予め設定された放電開始判定電荷量になったときの電圧である放電開始電圧を検出すると共に、前記放電開始電圧を前記第1電圧及び前記試験電圧として、前記第1放電電荷量及び前記試験放電電荷量が前記放電開始判定電荷量となるようにし、
前記調整処理において、前記絶縁被膜の吸湿度に応じて前記放電開始電圧を調整して、調整後放電開始電圧を求め、
前記良否判定処理において、前記調整後放電開始電圧が、予め設定された良否判定しきい値未満である場合に、前記絶縁被膜の絶縁が不良であると判定する請求項1から3のいずれか一項に記載の絶縁状態判定装置。 - 前記制御部は、
前記良否判定処理において、前記第1電圧以上であって前記第2電圧以下の電圧に前記試験電圧を設定し、
前記調整処理において、前記絶縁被膜の吸湿度に応じて前記試験放電電荷量を調整して、調整後放電電荷量を求め、
前記良否判定処理において、前記調整後放電電荷量が、予め設定された良否判定しきい値以上である場合に、前記絶縁被膜の絶縁が不良であると判定する請求項1から3のいずれか一項に記載の絶縁状態判定装置。 - 前記制御部は、
前記調整処理において、前記絶縁被膜の吸湿度に応じて前記試験電圧を調整して、調整後試験電圧を求め、
前記良否判定処理において、前記調整後試験電圧を前記コイルに印加した場合の前記試験放電電荷量が、予め設定された良否判定しきい値以上である場合に、前記絶縁被膜の絶縁が不良であると判定する請求項1から3のいずれか一項に記載の絶縁状態判定装置。 - 表面に絶縁被膜が形成された導体線により構成されたコイルに電圧を印加し、
当該電圧の印加によって互いに隣接する前記導体線の間に生じる放電による放電電荷量を検出し、
この検出された放電電荷量に基づいて前記絶縁被膜の絶縁性能を判定する絶縁状態判定方法であって、
少なくとも第1電圧と、当該第1電圧より高い第2電圧とを前記コイルに印加し、前記第1電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第1放電電荷量と、前記第2電圧を印加した場合の前記放電電荷量である第2放電電荷量とを検出し、前記第1電圧と前記第1放電電荷量と前記第2電圧と前記第2放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の吸湿度を判定する吸湿度判定ステップと、
試験電圧を前記コイルに印加し、当該試験電圧を印加した場合の前記放電電荷量である試験放電電荷量を検出し、前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係に基づいて前記絶縁被膜の絶縁良否を判定する良否判定ステップと、
前記吸湿度判定ステップにより判定された吸湿度に応じて、前記良否判定ステップにおける前記試験電圧と前記試験放電電荷量との関係を調整する調整ステップと、
を実行する絶縁状態判定方法。
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