JP2020041804A - Insulation life test method and insulation test body - Google Patents

Insulation life test method and insulation test body Download PDF

Info

Publication number
JP2020041804A
JP2020041804A JP2018166763A JP2018166763A JP2020041804A JP 2020041804 A JP2020041804 A JP 2020041804A JP 2018166763 A JP2018166763 A JP 2018166763A JP 2018166763 A JP2018166763 A JP 2018166763A JP 2020041804 A JP2020041804 A JP 2020041804A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulation
test
side electrode
polymer compound
laminated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018166763A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
哲夫 吉満
Tetsuo Yoshimitsu
哲夫 吉満
隆央 中村
Takao Nakamura
隆央 中村
宏光 平井
Hiromitsu Hirai
宏光 平井
今井 隆浩
Takahiro Imai
隆浩 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority to JP2018166763A priority Critical patent/JP2020041804A/en
Priority to CN201910840127.7A priority patent/CN110879336B/en
Publication of JP2020041804A publication Critical patent/JP2020041804A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1218Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using optical methods; using charged particle, e.g. electron, beams or X-rays

Abstract

To enable an insulation life property to be simply evaluated.SOLUTION: An insulation life test method comprises: a preparation step (S02) of preparing an insulation test body which has a stack obtained by stacking a main insulation layer of an inorganic material and a polymer compound layer of an organic material and has an application side electrode and a ground side electrode which are inserted into the stack such that respective ends of the electrodes are spaced apart from each other, and constituting a test device; and a voltage application step (S03) of applying a voltage to the stack in a direction along the main insulation layer. In the preparation step (S02), the stack stacked to an extent capable of observing the inner state is used. The insulation life test method may further comprise an observation step of observing a situation of progression of an electrical tree in the insulation test body after the voltage application step.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、絶縁寿命試験方法および絶縁試験体に関する。   The present invention relates to an insulation life test method and an insulation test body.

回転電機では、その絶縁寿命を評価するため実機コイルあるいはそれと同等の模擬コイルを作製し評価を行うのが一般的である(文献1参照)。実機コイルを使用した絶縁寿命の評価では、長期の課電時間が必要で結果を得るまでに、たとえば5000時間程度の時間がかかる。また、コイルの作製時に欠陥を含むため、破壊までの時間に大きくばらつきがあり評価のためには一定数のサンプルが必要である。そのため、使用材料の変更や新たな絶縁材料の開発などで、多種材料の絶縁寿命を評価することは大きなコスト、労力を伴う。このような理由から、最終的に実機に適用する段階の評価は実機コイルで行い、その前に候補となる材料をスクリーニングするような段階では簡易的にその絶縁寿命特性を評価できる方法が望まれるが、開発はなされていない。   In general, in order to evaluate the insulation life of a rotating electric machine, an actual coil or a simulated coil equivalent thereto is manufactured and evaluated (see Document 1). In the evaluation of the insulation life using an actual coil, a long power application time is required, and it takes, for example, about 5000 hours to obtain a result. In addition, since a defect is included in the production of the coil, the time until destruction varies greatly, and a certain number of samples are required for evaluation. For this reason, evaluating the insulation life of various materials by changing the material used or developing a new insulating material involves a large cost and labor. For this reason, a method is desired in which the evaluation of the stage finally applied to the actual machine is performed using the actual machine coil, and the insulation life characteristics can be easily evaluated in the stage of screening candidate materials before that. However, it has not been developed.

絶縁寿命特性を評価するには実機コイルと同等の絶縁劣化状態を模擬する必要がある。回転電機の絶縁は、素線絶縁と素線間の絶縁(ターン間絶縁)、無機物であるマイカをテープ状にしたマイカテープを素線同士の周囲に巻きつけた主絶縁,主絶縁周囲からコイルエンドの電界緩和の目的で巻かれる半導電層と電界緩和層で主に構成される。最終的に、たとえば真空加圧システムの場合は、これらを含浸樹脂により含浸/硬化することにより完成される。ここでは、主絶縁の絶縁寿命について考える。主絶縁の絶縁劣化は、素線絶縁やターン絶縁近傍や、絶縁層内の微小空隙(ボイド)のような電界が集中する箇所や欠陥から部分放電が発生し、それにより電気トリーと呼ばれる空孔が発生する。発生した電気トリーが進展し,最終的に絶縁破壊に至る。コイル主絶縁において電気トリーは、マイカテープの層間(エポキシ樹脂が含浸されている部分)を進展していくとされる(文献2参照)。すなわちこのマイカテープ間を電気トリーが進展していく劣化状態を模擬するサンプルを作製できれば、実機コイルを使用した主絶縁の絶縁寿命評価を簡易的かつ短時間に行うことができる。   In order to evaluate the insulation life characteristics, it is necessary to simulate the state of insulation deterioration equivalent to that of the actual coil. The insulation of the rotating electrical machine is made of wire insulation and insulation between wires (inter-turn insulation), mica tape made of inorganic mica in a tape shape, main insulation wound around wires, and coil from the main insulation. It is mainly composed of a semiconductive layer wound for the purpose of relaxing the electric field at the end and an electric field relaxing layer. Finally, for example, in the case of a vacuum pressurization system, these are completed by impregnating / curing them with an impregnating resin. Here, the insulation life of the main insulation is considered. Deterioration of insulation of the main insulation is caused by partial discharges generated from the vicinity of wire insulation or turn insulation, or from places where electric fields are concentrated or defects, such as minute voids (voids) in the insulating layer. Occurs. The generated electrical tree progresses, eventually leading to dielectric breakdown. In the coil main insulation, the electrical tree is said to extend between the layers of the mica tape (the portion impregnated with the epoxy resin) (see Document 2). That is, if a sample that simulates the deterioration state in which the electrical tree develops between the mica tapes can be manufactured, the insulation life evaluation of the main insulation using the actual coil can be performed simply and in a short time.

実開昭63−156559号公報JP-A-63-156559 実開昭63−21472号公報JP-A-63-21472

上記したように、実機コイルを用いた絶縁寿命特性の評価は時間、コストがかかり、多種の材料から適切な材料をスクリーニングするような場合には適さず、簡易的に評価することができる方法が求められる。   As described above, the evaluation of the insulation life characteristics using the actual coil is time-consuming and costly, and is not suitable for screening an appropriate material from various types of materials. Desired.

そこで、本発明は、簡易的に絶縁寿命特性を評価可能とすることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to make it possible to easily evaluate the insulation life characteristics.

上述の目的を達成するため、本発明に係る絶縁寿命試験方法は、無機材である主絶縁層と有機材である高分子化合物層とを積層させた積層体と、前記積層体にそれぞれの先端が間隔を有するように挿入された印加側電極および接地側電極と、を有する絶縁試験体を準備し、試験装置を構成する準備ステップと、前記積層体に前記主絶縁層に沿った方向に電圧を印加する電圧印加ステップと、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, an insulation life test method according to the present invention includes a laminate in which a main insulating layer made of an inorganic material and a polymer compound layer made of an organic material are laminated, Preparing an insulation test body having an application-side electrode and a ground-side electrode inserted so as to have an interval, a preparation step of configuring a test apparatus, and applying a voltage to the laminate in a direction along the main insulation layer. And applying a voltage.

また、本発明に係る絶縁試験体は、無機材である少なくとも1つの主絶縁層と有機材である少なくとも一つの高分子化合物層とを積層させた積層体と、前記主絶縁層が広がる面に平行に1つの高分子化合物層の第1の端部に挿入された印加側電極と、前記高分子化合物層の前記第1の端部と反対側の第2の端部側から挿入されその一方の端部が前記先端部との間に所定の間隔をあけて挿入された接地側電極と、を備え、前記積層体は、外部から内部状態の観察が可能な程度の厚みとなるように積層されていることを特徴とする。   In addition, the insulation test body according to the present invention has a laminate in which at least one main insulating layer made of an inorganic material and at least one polymer compound layer made of an organic material are laminated, and a surface where the main insulating layer spreads. An application-side electrode inserted in parallel at the first end of one polymer compound layer, and one of the application-side electrodes inserted from the second end of the polymer compound layer opposite to the first end And a ground-side electrode inserted at a predetermined interval between the end portion and the tip end portion, and the laminated body is laminated so that the internal state can be observed from the outside. It is characterized by having been done.

本発明によれば、簡易的に絶縁寿命特性を評価可能とする。   According to the present invention, the insulation life characteristics can be easily evaluated.

本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。It is a flow figure showing the procedure of the insulation life test method concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子の端部近傍の部分的斜視図である。It is a partial perspective view near the end of the stator as an example using an insulator which is an object of an insulation life test method concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子巻線の積層導体の構成を示す横断面図である。1 is a cross-sectional view showing a configuration of a laminated conductor of a stator winding as an example using an insulator which is an object of an insulation life test method according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての主絶縁テープの構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the composition of the main insulating tape as an example using the insulator used for the insulation life test method concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子巻線の主絶縁の構成を示す部分縦断面図である。FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view showing a configuration of main insulation of a stator winding as an example using an insulator which is an object of an insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図7のVI−VI線矢視断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 7 illustrating a configuration of the insulation test piece according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図6のVII−VII線矢視断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 6 illustrating a configuration of an insulation test piece according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the composition of the test device used for the insulation life test method concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法により得られた特性曲線の例を示すグラフである。5 is a graph showing an example of a characteristic curve obtained by the insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。It is a flow figure showing the procedure of the insulation life test method concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図12のXI−XI線矢視断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG. 12 illustrating a configuration of an insulation test piece according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図11のXII−XII線矢視断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII of FIG. 11 illustrating a configuration of an insulation test piece according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the composition of the test device used for the insulation life test method concerning a 2nd embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る絶縁寿命試験方法および絶縁試験体について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。   Hereinafter, an insulation life test method and an insulation test body according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。絶縁寿命試験は、絶縁試験体に電圧が印加された状況における電気トリーの進展およびこれによる絶縁試験体の絶縁破壊を再現させるものである。また、その特性に基づいて望ましい絶縁材料を選択する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a flowchart showing the procedure of the insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. The insulation life test reproduces the progress of the electrical tree in a situation where a voltage is applied to the insulation test specimen and reproduces the dielectric breakdown of the insulation test specimen. Also, a desirable insulating material is selected based on the characteristics.

絶縁寿命試験方法においては、まず、試験対象絶縁材料を選択する(ステップS01)。すなわち、実機における使用を検討している絶縁材料、あるいは、使用を予定しているがその絶縁特性を詳細に把握しようとする絶縁材料を選択する。   In the insulation life test method, first, an insulation material to be tested is selected (step S01). That is, an insulating material which is being considered for use in an actual machine or an insulating material which is to be used but whose insulating characteristics are to be grasped in detail is selected.

図2は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子の端部近傍の部分的斜視図である。固定子10は、図示しない回転子のロータシャフトの回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板11aを有する固定子鉄心11と、複数の固定子巻線12を備える。   FIG. 2 is a partial perspective view of the vicinity of an end of a stator as an example using an insulator which is an object of the insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. The stator 10 includes a stator core 11 having a plurality of electromagnetic steel plates 11a stacked in the rotation axis direction of a rotor shaft of a rotor (not shown), and a plurality of stator windings 12.

固定子巻線12は、束ねられた複数の導体13a(図3)を有する積層導体13と、その周囲に主絶縁テープ20が巻回された主絶縁17と、主絶縁17の外側に施された電界緩和層18と、さらにその外側に施された半導電層19を有する。   The stator winding 12 is provided on a laminated conductor 13 having a plurality of bundled conductors 13 a (FIG. 3), a main insulation 17 around which a main insulation tape 20 is wound, and an outside of the main insulation 17. And a semiconductive layer 19 provided on the outside thereof.

固定子鉄心11の径方向内側には、周方向に互いに間隔をおいて軸方向に貫通する複数の固定子スロット11bが形成されている。上述のように外側に絶縁処理を施された積層導体13は、それぞれの固定子スロット11b内を軸方向に貫通する。同一の固定子スロット11b内に収納され径方向に互いに隣接する2つの積層導体13の間は、スペーサ16により互いの間隙が保持されている。   A plurality of stator slots 11b are formed radially inward of the stator core 11 so as to penetrate in the axial direction at intervals in the circumferential direction. As described above, the laminated conductor 13 subjected to the insulation treatment on the outside penetrates through the inside of each stator slot 11b in the axial direction. A spacer 16 holds a gap between two laminated conductors 13 housed in the same stator slot 11b and radially adjacent to each other.

また、それぞれの固定子スロット11bの積層導体13の径方向内側には、くさび15が設けられ、積層導体13が、固定子鉄心11の径方向内側表面から突出するのを防止している。くさび15の径方向内側、径方向に互いに隣接する固定子巻線12の間、および径方向内側の固定子巻線12の径方向内側には、間隙調整および絶縁処理部分の保護のためのスペーサ16が設けられている。   Further, a wedge 15 is provided radially inside the laminated conductor 13 of each stator slot 11b to prevent the laminated conductor 13 from protruding from the radially inner surface of the stator core 11. Spacers are provided radially inside the wedges 15, between the stator windings 12 radially adjacent to each other, and radially inside the stator windings 12 radially inward, for gap adjustment and protection of the insulating portion. 16 are provided.

図3は、固定子巻線の積層導体の構成を示す横断面図である。積層導体13においては、7つの導体13aが径方向に積層され、これが周方向に2列に並んでいる。導体13a同士の間の絶縁のために、それぞれの導体13aには、外側にターン絶縁14が施されている。なお、積層導体13を構成する導体13aの数は、14個に限らず、他の個数でもよい。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the laminated conductor of the stator winding. In the laminated conductor 13, seven conductors 13a are laminated in the radial direction, and are arranged in two rows in the circumferential direction. For insulation between the conductors 13a, each conductor 13a is provided with a turn insulation 14 on the outside. The number of the conductors 13a constituting the laminated conductor 13 is not limited to 14, and may be another number.

積層導体13の外側には、複数層の主絶縁17が施されている。図3では、5層の主絶縁17が施されている場合を例にとって示しているが、これに限定されない。たとえば、1層でもよいし、5回以上の複数層でもよい。層数は、絶縁部分に加わる電位差、主絶縁17の絶縁テープの耐電圧性能等により設定することでよい。   A plurality of layers of main insulation 17 are provided outside the laminated conductor 13. FIG. 3 shows an example in which five layers of main insulation 17 are provided, but the present invention is not limited to this. For example, one layer may be used, or a plurality of layers five or more times may be used. The number of layers may be set based on the potential difference applied to the insulating portion, the withstand voltage performance of the insulating tape of the main insulation 17, and the like.

図4は、主絶縁テープの構成を示す縦断面図である。主絶縁テープ20は、互いに対向する主絶縁層21と繊維強化部22、およびこれらを結合させる接合用高分子重合体23を有する。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the main insulating tape. The main insulating tape 20 has a main insulating layer 21 and a fiber reinforced portion 22 facing each other, and a high-molecular polymer 23 for joining them.

主絶縁層21は、基本的に絶縁機能を担う部分である。また、繊維強化部22は、主絶縁層21に沿って主絶縁層21を支持することにより主絶縁テープ20としての強度を確保する機能を有する部分である。接合用高分子重合体23は、繊維強化部22に浸透し、繊維強化部22と主絶縁層21とを接合させる。   The main insulating layer 21 is a portion that basically has an insulating function. Further, the fiber reinforced portion 22 is a portion having a function of securing the strength as the main insulating tape 20 by supporting the main insulating layer 21 along the main insulating layer 21. The bonding high polymer 23 penetrates into the fiber reinforced portion 22 and bonds the fiber reinforced portion 22 to the main insulating layer 21.

ここで、主絶縁層21の材質は、たとえば、無焼成マイカあるいは焼成マイカなどの粉末をペーパ状にした無機材である。また、繊維強化部22の材料は、たとえば、ガラス繊維などであり、通常は、網目状に編み込まれている。また、接合用高分子重合体23は、たとえば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、あるいはシリコン樹脂などの有機材である。   Here, the material of the main insulating layer 21 is, for example, an inorganic material obtained by making powder such as unfired mica or fired mica into a paper shape. The material of the fiber reinforced portion 22 is, for example, glass fiber, and is usually woven in a mesh shape. Further, the bonding high polymer 23 is an organic material such as an epoxy resin, a polyester resin, or a silicon resin.

主絶縁層21の厚みは、たとえば100μm程度である。また、繊維強化部22の厚みは、これより薄くたとえば30μm程度である。図4において、主絶縁テープ20の構成部分として繊維強化部22、接合用高分子重合体23および主絶縁層21を図示したが、接合用高分子重合体23については、繊維強化部22に浸み込むとともに、主絶縁層21と繊維強化部22を接合する役割を有する。このため、接合用高分子重合体23のみの部分の厚みは殆どなく、主絶縁層21と繊維強化部22は通常は互いに殆ど接している状態である。   The thickness of main insulating layer 21 is, for example, about 100 μm. The thickness of the fiber reinforced portion 22 is thinner, for example, about 30 μm. In FIG. 4, the fiber reinforced portion 22, the bonding polymer 23 and the main insulating layer 21 are illustrated as constituent parts of the main insulating tape 20, but the bonding polymer 23 is immersed in the fiber reinforced portion 22. In addition, it has a role of joining the main insulating layer 21 and the fiber reinforced portion 22. For this reason, the thickness of only the portion of the joining high-molecular polymer 23 is scarcely present, and the main insulating layer 21 and the fiber reinforced portion 22 are usually almost in contact with each other.

主絶縁テープ20は、主絶縁層21側を絶縁対象物側、繊維強化部22を外側にして巻回される。   The main insulating tape 20 is wound with the main insulating layer 21 side facing the object to be insulated and the fiber reinforced portion 22 facing outward.

図5は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子巻線の主絶縁の構成を示す部分縦断面図である。図5では、積層導体13を構成する1つの導体13aの表面近傍の一部のみを示している。導体13aの表面には、ターン絶縁14が施されている。   FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view showing a configuration of main insulation of a stator winding as an example using an insulator which is an object of the insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows only a part of the vicinity of the surface of one conductor 13a constituting the laminated conductor 13. Turn insulation 14 is provided on the surface of the conductor 13a.

ターン絶縁14の外側に主絶縁17が施されている。具体的には、主絶縁17は、ターン絶縁14が施された導体13aの表面に、主絶縁テープ20を巻回し、さらに、高分子重合体を含浸させることにより形成される。   A main insulation 17 is provided outside the turn insulation 14. Specifically, the main insulation 17 is formed by winding the main insulation tape 20 around the surface of the conductor 13a on which the turn insulation 14 has been applied, and further impregnating the conductor 13a with a polymer.

図5では、ハーフラップ方式で2回巻回した場合を例にとって示している。すなわち、1回目の巻回と2回目の巻回のそれぞれにおいて、テープの幅の半分ずつ重複させながら巻回している。言い換えれば、テープの幅の半分ずつずらしながら、図の白抜き矢印の方向に巻回箇所を移動させながら巻回している。このため、それぞれの巻回において、主絶縁層21は、幅方向に半分ずつ重なっている。   FIG. 5 shows an example in which winding is performed twice by the half-wrap method. That is, in each of the first winding and the second winding, the tape is wound while overlapping by half the width of the tape. In other words, winding is performed while moving the winding portion in the direction of the white arrow in the figure while shifting the tape by half the width of the tape. Therefore, in each winding, the main insulating layer 21 overlaps by half in the width direction.

主絶縁17の厚み方向に、主絶縁層21の内外には、含浸後高分子重合体部25が形成されている。含浸後高分子重合体部25は、図5では図示を省略している繊維強化部22の内部および外側に存在した接合用高分子重合体23と、含浸工程で外部から浸入した高分子重合体とが混合して形成される。   In the thickness direction of the main insulation 17, inside and outside of the main insulation layer 21, a polymer section 25 after impregnation is formed. The polymer section 25 after impregnation is composed of the polymer section 23 for bonding existing inside and outside the fiber reinforced section 22 (not shown in FIG. 5) and the polymer section that has entered from the outside in the impregnation step. Are formed as a mixture.

図5の矢印曲線Tは、電気トリーの進展状態を模擬的に表示している。図5で示すように、電気トリーは、主絶縁層21を貫通せずに、主絶縁層21の外側、すなわち、含浸後高分子重合体部25の中を、主絶縁層21に沿って進展する。なお、繊維強化部22はたとえば網目構造であり電気トリーの進展を妨げない部分であり、電気トリーの進展の上では、編み目構造内を含めて存在する含浸後高分子重合体部25が重要なため、前述のように繊維強化部22の図示を省略している。   An arrow curve T in FIG. 5 simulates the progress of the electric tree. As shown in FIG. 5, the electric tree does not penetrate the main insulating layer 21, but extends along the main insulating layer 21 outside the main insulating layer 21, that is, inside the polymer section 25 after impregnation. I do. The fiber reinforced portion 22 has, for example, a mesh structure and is a portion that does not hinder the progress of the electric tree. In the progress of the electric tree, the post-impregnated high-molecular polymer portion 25 including the inside of the stitch structure is important. Therefore, the illustration of the fiber reinforced portion 22 is omitted as described above.

巨視的には、電界の方向は主絶縁17の厚み方向であるが、たとえば図5のA部に示すように、微視的には、主絶縁層21に沿った方向にも電界の成分が存在し、電気トリーは主絶縁層21に沿って進展する。   Macroscopically, the direction of the electric field is the thickness direction of the main insulation 17, but, for example, as shown in part A of FIG. Present, the electrical tree extends along the main insulating layer 21.

次に、絶縁試験体100(図6)を準備し、試験装置150(図8)を構成する(ステップS02)。   Next, the insulation test body 100 (FIG. 6) is prepared, and the test apparatus 150 (FIG. 8) is configured (Step S02).

図6は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図7のVI−VI線矢視断面図であり、図7は、図6のVII−VII線矢視断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 7 showing a configuration of the insulation test body according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. It is.

絶縁試験体100は、積層体110、接地側電極120、印加側電極130を有する。   The insulation test body 100 has a laminate 110, a ground electrode 120, and an application electrode 130.

積層体110は、平面的に拡がった複数の主絶縁層111および複数の高分子化合物層112を有する。複数の主絶縁層111は、互いに平行に積層されている。複数の高分子化合物層112は、積層されている主絶縁層111の間に配されている。   The stacked body 110 has a plurality of main insulating layers 111 and a plurality of polymer compound layers 112 which spread in a plane. The plurality of main insulating layers 111 are stacked in parallel with each other. The plurality of polymer compound layers 112 are provided between the stacked main insulating layers 111.

なお、主絶縁テープ20の一部を同一形状に切り出したものを複数枚互いに重ねて、高分子化合物を含浸させることにより、積層体110を形成してもよい。この場合は、高分子化合物により満たされた繊維強化部22が主絶縁層111の間に配され、これが高分子化合物層112となる。   The laminate 110 may be formed by stacking a plurality of pieces of the main insulating tape 20 cut into the same shape and impregnating them with a polymer compound. In this case, the fiber reinforced portion 22 filled with the polymer compound is disposed between the main insulating layers 111, and this becomes the polymer compound layer 112.

なお、図6および図7に示すように、長方形の主絶縁層111が積層されることにより、積層体110の外形は直方体であるが、これに限定されない。すなわち、積層される主絶縁層111の形状は、長方形以外のたとえば楕円や他の多角形であってもよい。   As shown in FIGS. 6 and 7, the outer shape of the stacked body 110 is a rectangular parallelepiped by stacking the rectangular main insulating layers 111; however, the present invention is not limited to this. That is, the shape of the main insulating layer 111 to be laminated may be an ellipse or another polygon other than a rectangle, for example.

接地側電極120は、積層体110の端部に取り付けられており、すべての主絶縁層111および高分子化合物層112は、その一部が接地側電極120に接することになる。   The ground electrode 120 is attached to the end of the multilayer body 110, and all of the main insulating layer 111 and the polymer compound layer 112 are partially in contact with the ground electrode 120.

印加側電極130は、長く延びた平板状の金属で、先端131が鋭角に尖っている。印加側電極130は、複数の高分子化合物層112のいずれかの層に、尖った先端131を先にして主絶縁層111が広がる面に平行に挿入されている。なお、印加側電極130は、積層体110を形成する際に、予め互いに隣接する主絶縁層111の間に挟みこまれていてもよい。   The application-side electrode 130 is a long and flat metal plate, and the tip 131 is sharply pointed. The application-side electrode 130 is inserted into any one of the plurality of polymer compound layers 112 in parallel with the plane where the main insulating layer 111 spreads, with the sharp tip 131 first. Note that the application-side electrode 130 may be previously sandwiched between the adjacent main insulating layers 111 when the stacked body 110 is formed.

印加側電極130の先端131と、接地側電極120との間の間隔Dは、所定の値となるように管理される。   The distance D between the tip 131 of the application-side electrode 130 and the ground-side electrode 120 is managed to have a predetermined value.

なお、以上は、尖った先端131を有する印加側電極130の場合を例にとって示したが、これには限定されない。たとえば、先端が曲面状、あるいは、平面状の電極の場合であってもよい。   In the above, the case of the application-side electrode 130 having the sharp tip 131 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the tip may be a curved or flat electrode.

図8は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す縦断面図である。試験装置150は、3つの絶縁試験体100、接続導体151、152、および電源153を有する。   FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a test apparatus used for the insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. The test apparatus 150 has three insulation test pieces 100, connection conductors 151 and 152, and a power supply 153.

3つの絶縁試験体100は、互いに並列に配されている。接地側電極120は、互いに接続導体151により電気的に接続され、接続導体151は、接地されている。また、印加側電極130は、互いに接続導体152により電気的に接続されており、接続導体152は、電源153に接続されている。   The three insulation test pieces 100 are arranged in parallel with each other. The ground electrodes 120 are electrically connected to each other by a connection conductor 151, and the connection conductor 151 is grounded. The application-side electrodes 130 are electrically connected to each other by a connection conductor 152, and the connection conductor 152 is connected to a power supply 153.

絶縁試験体100は、図8では3個の場合を例にとって示しているがこれに限定されない。所定の経過時間における電気トリーの観察をするために、破壊調査をする上で必要な個数、あるいは、比較対象とする高分子化合物層112の種類に応じて必要となる個数等を勘案して個数を設定すればよい。あるいは、試験装置150を複数準備してもよい。この場合、電源153を共用してもよい。   FIG. 8 shows an example of three insulation test pieces 100, but the present invention is not limited to this. In order to observe the electrical tree at a predetermined elapsed time, the number is required in consideration of the number required for conducting a destructive investigation or the number required according to the type of the polymer compound layer 112 to be compared. Should be set. Alternatively, a plurality of test devices 150 may be prepared. In this case, the power supply 153 may be shared.

次に、電極間に所定の電圧を印加し、主絶縁層111に沿った方向、すなわち、主絶縁層111の広がる面に平行な方向に電界を形成する(ステップS03)。電圧は、たとえば、固定子巻線12と接地間の電圧としの高圧の交流電圧である。直流機器用の評価では直流電圧、またインバータ駆動回転機の場合には、繰り返しインパルス電圧を印加するなど、電圧波形は、適宜選定される。   Next, a predetermined voltage is applied between the electrodes, and an electric field is formed in a direction along the main insulating layer 111, that is, in a direction parallel to a surface where the main insulating layer 111 spreads (step S03). The voltage is, for example, a high AC voltage as a voltage between the stator winding 12 and the ground. In the evaluation for DC equipment, a voltage waveform is appropriately selected, such as applying a DC voltage or, in the case of an inverter driven rotating machine, repeatedly applying an impulse voltage.

以上のような構成で、印加側電極130に電圧を印加することにより、印加側電極130の先端131から接地側電極120の方向への電界が生じ、印加側電極130の先端131で電気トリーが生ずると、間隔D(図7)を有する領域において、電気トリーの進展が再現される。   With the above configuration, by applying a voltage to the application-side electrode 130, an electric field is generated from the tip 131 of the application-side electrode 130 toward the ground-side electrode 120, and an electric tree is formed at the tip 131 of the application-side electrode 130. When this occurs, the development of the electrical tree is reproduced in the region having the spacing D (FIG. 7).

したがって、絶縁試験体100における電気トリーの進展は、図5に示す主絶縁17において互いに隣接する主絶縁層21に挟まれたA部での電気トリーの進展を模擬したものとなる。電気トリーは最終的に電極に到達し、絶縁破壊がおきるが、この破壊までの時間を計測する事で材料のスクリーニングを行える。   Therefore, the development of the electrical tree in the insulation test body 100 simulates the development of the electrical tree in the portion A sandwiched between the adjacent main insulating layers 21 in the main insulation 17 shown in FIG. The electric tree finally reaches the electrode and causes dielectric breakdown. By measuring the time until this breakdown, the material can be screened.

次に、接地側電極120を取り外して、接地側電極120に接する側の積層体110の端面を定期的に確認する(ステップS04)。この際、端面を電気トリーが貫通しているか否かを判定する(ステップS05)。端面を電気トリーが貫通していないと判定された場合(ステップS05 NO)には、接地側電極120を再び取り付けて、ステップS04およびステップS05を繰り返す。   Next, the ground-side electrode 120 is removed, and the end face of the laminate 110 on the side in contact with the ground-side electrode 120 is periodically checked (step S04). At this time, it is determined whether the electric tree has penetrated the end face (step S05). If it is determined that the electric tree has not penetrated the end face (step S05 NO), the ground electrode 120 is attached again, and steps S04 and S05 are repeated.

端面を電気トリーが貫通したと判定された場合(ステップS05 YES)には、電気トリーが貫通した絶縁試験体100を取り出し、電気トリーの詳細を調査する(ステップS06)。   When it is determined that the electric tree has penetrated the end face (step S05 YES), the insulation test body 100 that has penetrated the electric tree is taken out, and the details of the electric tree are examined (step S06).

次に、すべての絶縁試験体100の調査を終了したか否かを判定する(ステップS07)。すべての絶縁試験体100の調査を終了したと判定されなかった場合(ステップS07 NO)には、ステップS03ないしステップS07を繰り返す。   Next, it is determined whether the inspection of all the insulation test pieces 100 has been completed (step S07). If it is not determined that the inspection of all the insulation test pieces 100 has been completed (NO in step S07), steps S03 to S07 are repeated.

すべての絶縁試験体100の調査を終了したと判定された場合(ステップS07 YES)には、絶縁破壊時間と絶縁確率の関係を整理する(ステップS08)。   When it is determined that the inspection of all the insulation test pieces 100 has been completed (step S07 YES), the relationship between the insulation breakdown time and the insulation probability is arranged (step S08).

なお、上述のステップのうち、ステップS04ないしステップS06は、必須ではない。すなわち、電気トリーが貫通すると、接続導体151と接続導体152との間の絶縁が破壊される。試験装置150では、図示していないが、電圧計および電流計により状態を監視、記録している。また、絶縁破壊による短絡時には、図示していないが電源153では自動的にブレーカ等の保護装置が動作する。このため、絶縁が破壊された時点は、自動的に記録され、確認することができる。絶縁破壊されれば、どの積層体110で発生したかを、電気的にチェックし、その部分のみ、試験装置150から取り外せばよい。このような手順でも、後述する特性曲線を作成することができる。   Steps S04 to S06 among the above steps are not essential. That is, when the electric tree penetrates, the insulation between the connection conductor 151 and the connection conductor 152 is broken. In the test apparatus 150, although not shown, the state is monitored and recorded by a voltmeter and an ammeter. When a short circuit occurs due to dielectric breakdown, the power supply 153 automatically operates a protection device such as a breaker (not shown). Therefore, the point at which the insulation is broken can be automatically recorded and confirmed. If the dielectric breakdown occurs, it is only necessary to electrically check which of the stacked bodies 110 has caused the breakdown, and remove only that portion from the test apparatus 150. Even with such a procedure, a characteristic curve described later can be created.

図9は、本発明の第1の実施形態に係る絶縁寿命試験方法により得られた特性曲線の例を示すグラフである。横軸は、絶縁破壊時間(hour)、縦軸は、破壊確率(%)である。印加側電極130の先端131と接地側電極120との間の間隔Dは3mmであり、印加電圧は、12kVrmsである。   FIG. 9 is a graph showing an example of a characteristic curve obtained by the insulation life test method according to the first embodiment of the present invention. The horizontal axis represents the dielectric breakdown time (hour), and the vertical axis represents the probability of breakdown (%). The distance D between the tip 131 of the application-side electrode 130 and the ground-side electrode 120 is 3 mm, and the applied voltage is 12 kVrms.

黒ぬりの丸印は、高分子化合物層112がナノフィラーを含まない場合、白塗りのひし形は、高分子化合物層112が10wt%のナノフィラーを含む場合、また、黒塗りの四角は、高分子化合物層112が5wt%のナノフィラー子を含む場合のデータを示す。また、実線Aは、高分子化合物層112がナノフィラーを含まない場合、破線Bは、高分子化合物層112が10wt%のナノフィラーを含む場合、また、一点差線Cは、高分子化合物層112が5wt%のナノフィラーを含む場合の、それぞれの試験結果に基づく特性曲線(ワイブルV−t曲線)を示す。   Black circles indicate that the polymer compound layer 112 does not contain nanofillers, white diamonds indicate that the polymer compound layer 112 contains 10 wt% nanofillers, and black squares indicate high marks. The data in the case where the molecular compound layer 112 contains 5 wt% of nanofillers is shown. The solid line A indicates the case where the polymer compound layer 112 does not include the nanofiller, the broken line B indicates the case where the polymer compound layer 112 includes 10 wt% of the nanofiller, and the dashed line C indicates the case where the polymer compound layer 112 does not include the nanofiller. 11 shows characteristic curves (Weibull Vt curves) based on the respective test results when 112 contains 5 wt% of a nanofiller.

つぎに、予定したすべての絶縁材料の調査を終了したか否かを判定する(ステップS09)。予定したすべての絶縁材料の調査を終了したと判定されなかった場合(ステップS09 NO)には、ステップS01ないしステップS09を繰り返す。   Next, it is determined whether the investigation of all the scheduled insulating materials has been completed (step S09). If it is not determined that the investigation of all the scheduled insulating materials has been completed (NO in step S09), steps S01 to S09 are repeated.

予定したすべての絶縁材料の調査を終了したと判定された場合(ステップS09 YES)には、候補絶縁材料を選択する(ステップS10)。   If it is determined that the investigation of all the scheduled insulating materials has been completed (step S09: YES), a candidate insulating material is selected (step S10).

図9に示した結果の場合には、高分子化合物層112が5wt%のナノフィラーを含む場合が、絶縁破壊時間がもっとも長く、絶縁性能がよいと判断され、5wt%のナノフィラーを含む高分子化合物層112が選択されることになる。   In the case of the results shown in FIG. 9, when the polymer compound layer 112 contains 5 wt% of the nanofiller, the dielectric breakdown time is the longest and the insulation performance is determined to be good. The molecular compound layer 112 will be selected.

本実施形態に係る絶縁寿命試験方法および絶縁試験体によれば、前述のように、実際の主絶縁17の体系において、マクロな電界の方向に沿っていない図5のA部に示すような、主絶縁層21の拡がる方向に挟まれ電界強度の相対的に弱い箇所に対応する部分、すなわち、絶縁試験体100における主絶縁層111に沿った方向に電界を形成することから、電気トリーの進展をより加速できる試験となっている。このため、実際の主絶縁17の体系を模擬した試験に比べて、主絶縁弱点部分である図5のA部を模擬した部分に短時間で電気トリーを再現することができる。   According to the insulation life test method and the insulation test specimen according to the present embodiment, as described above, in the actual system of the main insulation 17, as shown in part A of FIG. Since an electric field is formed in a portion corresponding to a portion where the electric field strength is relatively weak, that is, in a direction along the main insulating layer 111 in the insulating test body 100, the electric tree progresses. It is a test that can accelerate more. For this reason, the electrical tree can be reproduced in a shorter time in a portion simulating the portion A of FIG. 5 which is a weak portion of the main insulation as compared with a test simulating the actual system of the main insulation 17.

このように、ごく短時間で主絶縁を誘発する電気トリーを再現できることから、複数の絶縁材料の中から候補材料を選定できる。すなわちスクリーニングを簡易的に実施することができる。その上で、選定された、あるいは絞り込まれた候補材料について本格的な試験、すなわち実機コイルあるいはそれと同等の模擬コイルを作製実施すればよく、試験準備、試験の実施、および材料選定における検討等における負担を大幅に軽減することができる。   As described above, since the electrical tree that induces main insulation can be reproduced in a very short time, a candidate material can be selected from a plurality of insulating materials. That is, screening can be easily performed. Then, a full-scale test of the selected or narrowed down candidate materials may be performed, that is, an actual coil or a simulated coil equivalent to the actual coil may be prepared and executed. The burden can be greatly reduced.

以上のように、本実施形態に係る絶縁寿命試験方法および絶縁試験体によれば、簡易的に絶縁寿命特性が評価可能となる。   As described above, according to the insulation life test method and the insulation test body according to the present embodiment, the insulation life characteristics can be easily evaluated.

[第2の実施形態]
図10は、本発明の第2の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形であり、第1の実施形態におけるステップS02において用いる絶縁試験体100および試験装置150に変えて、絶縁試験体200(図11)および試験装置250(図13)を用いるステップS22を有する点、および、第1の実施形態におけるステップS04に代えてステップS24を有する点、および第1の実施形態におけるステップS05に代えてステップS25を有する点が異なる。これら以外は、第1の実施形態と同様である。以下、第1の実施形態と異なる点について説明する。
[Second embodiment]
FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the insulation life test method according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment. Instead of the insulation test body 100 and the test apparatus 150 used in step S02 in the first embodiment, the insulation test body 200 (FIG. 11) and the test apparatus 250 ( 13) in that step S22 using FIG. 13), step S24 in place of step S04 in the first embodiment, and step S25 in place of step S05 in the first embodiment are different. Except for these, it is the same as the first embodiment. Hereinafter, points different from the first embodiment will be described.

図11は、本発明の第2の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図12のXI−XI線矢視断面図であり、図12は、図11のXII−XII線矢視断面図である。絶縁試験体200は、積層体210、接地側電極220、および印加側電極230を有する。   FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG. 12 showing a configuration of the insulation test body according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. It is. The insulation test body 200 has a laminate 210, a ground electrode 220, and an application electrode 230.

積層体210は、平面的に拡がった主絶縁層211および高分子化合物層212を有する。主絶縁層211は、2層でもよい。また、主絶縁テープ20の一部を同一形状に切り出したものを2枚、あるいは3枚以上互いに重ねて、高分子化合物を含浸させることにより、積層体210を形成してもよい。   The stacked body 210 includes a main insulating layer 211 and a polymer compound layer 212 which are spread two-dimensionally. The main insulating layer 211 may have two layers. Alternatively, two or three or more pieces of the main insulating tape 20 cut out into the same shape may be stacked on each other and impregnated with a polymer compound to form the laminate 210.

また、第1の実施形態と同様に、主絶縁層211の形状は、長方形以外の形状であってもよい。   Further, as in the first embodiment, the shape of the main insulating layer 211 may be a shape other than a rectangle.

接地側電極220は、長く延びた平板状で、主絶縁層211の拡がる面に平行に、高分子化合物層212の端部から高分子化合物層212の内部に挿入されている。   The ground-side electrode 220 has a long plate shape, and is inserted into the polymer compound layer 212 from an end of the polymer compound layer 212 in parallel with a plane where the main insulating layer 211 extends.

印加側電極230は、長く延びた平板状で、先端231が鋭角に尖っている。印加側電極230は、接地側電極220が挿入されている高分子化合物層112に、尖った先端231を先にして、主絶縁層211が広がる面に平行に挿入されている。   The application side electrode 230 has a long plate shape and a tip 231 is sharply pointed. The application-side electrode 230 is inserted into the polymer compound layer 112 in which the ground-side electrode 220 is inserted, with the sharp tip 231 first, in parallel with the plane where the main insulating layer 211 extends.

印加側電極230と接地側電極220は、たとえば、アルミニウムなどの金属箔を用いることができる。   For the application-side electrode 230 and the ground-side electrode 220, for example, a metal foil such as aluminum can be used.

なお、印加側電極230は、尖った先端231を有する場合を例にとって示したが、これには限定されない。たとえば、先端が曲面状、あるいは、平面状の電極の場合であってもよい。   In addition, although the case where the application-side electrode 230 has the sharp tip 231 is shown as an example, the invention is not limited to this. For example, the tip may be a curved or flat electrode.

印加側電極230と接地側電極220は、同一方向に一列に並ぶように配され、印加側電極230の先端231と接地側電極220の端部との間隔D(図7)は、所定の値となるように管理される。   The application-side electrode 230 and the ground-side electrode 220 are arranged in a line in the same direction, and a distance D (FIG. 7) between the tip 231 of the application-side electrode 230 and the end of the ground-side electrode 220 is a predetermined value. It is managed to be.

積層体210においては、主絶縁層211の積層数を制限している。これにより、後述するように、積層体210を光、あるいはX線が透過して、高分子化合物層212内に形成された電気トリーを外部から観察可能としている。   In the stacked body 210, the number of stacked main insulating layers 211 is limited. As a result, as described later, light or X-rays pass through the stacked body 210, and the electric tree formed in the polymer compound layer 212 can be observed from the outside.

図13は、本発明の第2の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す斜視図である。試験装置250は、絶縁試験体200、電源253、光源254、および光学顕微鏡255を有する。   FIG. 13 is a perspective view illustrating a configuration of a test apparatus used in the insulation life test method according to the second embodiment of the present invention. The test apparatus 250 includes an insulation test body 200, a power supply 253, a light source 254, and an optical microscope 255.

絶縁試験体200の印加側電極230は、接続導体252を介して電源253に接続されている。電源253は、たとえば、固定子巻線12と接地間の電圧として高圧の交流電圧である繰り返しインパルス電圧を印加可能な電源である。また、接地側電極220は、接続導体251を介して接地されている。   The application-side electrode 230 of the insulation test body 200 is connected to a power supply 253 via a connection conductor 252. The power supply 253 is, for example, a power supply capable of applying a repetitive impulse voltage that is a high AC voltage as a voltage between the stator winding 12 and the ground. The ground electrode 220 is grounded via the connection conductor 251.

光源254は、特に、印加側電極230の先端231と接地側電極220の端部との間の領域を、積層体210の厚み方向に光を照射させる。   In particular, the light source 254 irradiates light in the thickness direction of the multilayer body 210 to a region between the tip 231 of the application-side electrode 230 and the end of the ground-side electrode 220.

光学顕微鏡255は、光源254から照射された光の透過を受けて、印加側電極230の先端231と接地側電極220の端部との間の領域に焦点を当て、この領域に生じた電気トリーの進展の状況を、外部から観察するものである。   The optical microscope 255 receives the transmission of the light emitted from the light source 254, focuses on an area between the tip 231 of the application-side electrode 230 and the end of the ground-side electrode 220, and generates an electric tree generated in this area. Is to observe the progress of the development from outside.

以上のような絶縁試験体200および試験装置250を準備するステップが、ステップS22に対応し、観察のステップは、ステップS24に対応する。   The step of preparing the insulation test body 200 and the test apparatus 250 as described above corresponds to step S22, and the step of observing corresponds to step S24.

また、電気トリーの貫通は、第1の実施形態の場合は、高分子化合物層112の接地側電極120に接する端部までの貫通であるが、本第2の実施形態においては、電気トリーが、印加側電極230の先端231から接地側電極220までの間に設定された任意の距離にまで至った場合を、電気トリーが貫通した場合と呼ぶこととし、この判定のステップが、ステップS25に対応する。   In the first embodiment, the electric tree penetrates to the end of the polymer compound layer 112 that contacts the ground electrode 120. However, in the second embodiment, the electric tree is penetrated. The case where an arbitrary distance set between the tip 231 of the application-side electrode 230 and the ground-side electrode 220 has been reached is referred to as a case where the electrical tree has penetrated, and this determination step is performed in step S25. Corresponding.

なお、上記で説明した光学的な方法に代えてX線を用いる方法によることでもよい。この場合は、光源および光学顕微鏡に代えてに代えて、X線発生装置およびX線イメージインテンシファイアを用いて、同様に、外部から電気トリーの進展状況を観察することができる。   Note that a method using X-rays may be used instead of the optical method described above. In this case, an X-ray generator and an X-ray image intensifier can be used instead of the light source and the optical microscope to similarly observe the progress of the electric tree from the outside.

以上のように、本第2の実施形態においては、電気トリーの進展状況を外部から観察することができる。この結果、従来は主絶縁そのものが不透明で光学顕微鏡では観察が不可能であり、また実機模擬コイルはX線不透過のため観察が不可能であった、電気トリーの発生の状況、分岐の仕方、進展の速度などの進展の様相を把握し、材料の選別を行うことができる。   As described above, in the second embodiment, the progress of the electric tree can be externally observed. As a result, in the past, the main insulation itself was opaque and could not be observed with an optical microscope, and the actual simulated coil could not be observed due to opacity of X-rays. It is possible to grasp the aspect of progress, such as the speed of progress, and to sort materials.

また、たとえば、高分子化合物層212内にナノフィラーが存在する場合には、電気トリーの様相に基づいて、ナノフィラーによる効果を確認することができる。   Further, for example, when a nanofiller is present in the polymer compound layer 212, the effect of the nanofiller can be confirmed based on the aspect of the electrical tree.

[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を、たとえば真空加圧含浸システムの場合を例にとって説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
[Other Embodiments]
As described above, the embodiment of the present invention has been described by taking the case of a vacuum pressure impregnation system as an example. However, the embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention.

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態、例えばプリプレグ絶縁システムなど他の絶縁システムでも実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。   Furthermore, these embodiments can be implemented in other various forms, for example, other insulation systems such as a prepreg insulation system, and various omissions, replacements, and changes are made without departing from the gist of the invention. be able to.

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and equivalents thereof.

10…固定子、11…固定子鉄心、11a…電磁鋼板、11b…固定子スロット、12…固定子巻線、13…積層導体、13a…導体、14…ターン絶縁、15…くさび、16…スペーサ、17…主絶縁、18…電界緩和層、19…半導電層、20…主絶縁テープ、21…主絶縁層、22…繊維強化部、23…接合用高分子重合体、25…含浸後高分子重合体部、100…絶縁試験体、110…積層体、111…主絶縁層、112…高分子化合物層、120…接地側電極、130…印加側電極、131…先端、150…試験装置、151、152…接続導体、153…電源、200…絶縁試験体、210…積層体、211…主絶縁層、212…高分子化合物層、220…接地側電極、230…印加側電極、231…先端、250…試験装置、251、252…接続導体、253…電源、254…光源、255…光学顕微鏡   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Stator, 11 ... Stator iron core, 11a ... Electromagnetic steel plate, 11b ... Stator slot, 12 ... Stator winding, 13 ... Laminated conductor, 13a ... Conductor, 14 ... Turn insulation, 15 ... Wedge, 16 ... Spacer , 17: Main insulation, 18: Electric field relaxation layer, 19: Semiconductive layer, 20: Main insulation tape, 21: Main insulation layer, 22: Fiber reinforced portion, 23: High molecular polymer for bonding, 25: High after impregnation Molecular polymer part, 100: insulation test body, 110: laminate, 111: main insulating layer, 112: polymer compound layer, 120: ground electrode, 130: application electrode, 131: tip, 150: test device, 151, 152: connection conductor, 153: power supply, 200: insulation test piece, 210: laminated body, 211: main insulation layer, 212: polymer compound layer, 220: ground electrode, 230: application electrode, 231 tip , 250 ... test equipment, 51,252 ... connecting conductor, 253 ... power supply, 254 ... light source, 255 ... optical microscope

Claims (7)

無機材である主絶縁層と有機材である高分子化合物層とを積層させた積層体と、前記積層体にそれぞれの先端が間隔を有するように挿入された印加側電極および接地側電極と、を有する絶縁試験体を準備し、試験装置を構成する準備ステップと、
前記積層体に前記主絶縁層に沿った方向に電圧を印加する電圧印加ステップと、
を有することを特徴とする絶縁寿命試験方法。
A laminated body in which a main insulating layer that is an inorganic material and a polymer compound layer that is an organic material are laminated, and an application-side electrode and a ground-side electrode that are each inserted into the laminate so that each end has an interval, Preparing an insulation test body having, and preparing a test apparatus,
A voltage applying step of applying a voltage to the laminate in a direction along the main insulating layer;
An insulation life test method comprising:
前記準備ステップでは、内部状態が観察可能な程度に積層された積層体を用い、
前記電圧印加ステップの後に、前記絶縁試験体における電気トリーの進展状況を観察する観察ステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁寿命試験方法。
In the preparatory step, using a laminated body laminated to the extent that the internal state can be observed,
After the voltage applying step, further comprising an observation step of observing the progress of the electrical tree in the insulating test body,
The method according to claim 1, wherein:
前記観察は、光学的な方法あるいはX線を用いた方法によるものであることを特徴とする請求項2に記載の絶縁寿命試験方法。   The method according to claim 2, wherein the observation is performed by an optical method or a method using X-rays. 前記絶縁試験体は、複数準備され、前記絶縁試験体のそれぞれについての前記準備ステップと前記電圧印加ステップとを有し、
それぞれの結果に基づいて、絶縁破壊時間と破壊確率の関係を整理する結果整理ステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の絶縁寿命試験方法。
The insulation test body is prepared in a plurality, comprising the preparation step and the voltage application step for each of the insulation test body,
Based on the respective results, the method further includes a result arranging step of arranging the relationship between the breakdown time and the breakdown probability.
The insulation life test method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記準備ステップの前に、試験対象絶縁材料を選択する試験対象材料選択ステップをさらに有し、
前記結果整理ステップの後に、候補材料を選択する候補材料選択ステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項4に記載の絶縁寿命試験方法。
Prior to the preparing step, further comprising a test target material selection step of selecting a test target insulating material,
After the result organizing step, further comprising a candidate material selecting step of selecting a candidate material,
The insulation life test method according to claim 4, wherein:
無機材である少なくとも1つの主絶縁層と有機材である少なくとも一つの高分子化合物層とを積層させた積層体と、
前記主絶縁層が広がる面に平行に1つの高分子化合物層の第1の端部に挿入された印加側電極と、
前記高分子化合物層の前記第1の端部と反対側の第2の端部側から挿入されその一方の端部が前記先端部との間に所定の間隔をあけて挿入された接地側電極と、
を備え、
前記積層体は、外部から内部状態の観察が可能な程度の厚みとなるように積層されていることを特徴とする絶縁試験体。
A laminate in which at least one main insulating layer that is an inorganic material and at least one polymer compound layer that is an organic material are laminated;
An application-side electrode inserted at a first end of one polymer compound layer in parallel with a plane where the main insulating layer spreads;
A ground-side electrode that is inserted from a second end side of the polymer compound layer opposite to the first end and one end of which is inserted at a predetermined interval from the end. When,
With
An insulation test body, wherein the laminate is laminated so as to have a thickness such that an internal state can be observed from the outside.
前記観察は、光学的な方法あるいはX線を用いた方法によるものであることを特徴とする請求項6に記載の絶縁試験体。   The insulation test body according to claim 6, wherein the observation is performed by an optical method or a method using X-rays.
JP2018166763A 2018-09-06 2018-09-06 Insulation life test method and insulation test body Pending JP2020041804A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018166763A JP2020041804A (en) 2018-09-06 2018-09-06 Insulation life test method and insulation test body
CN201910840127.7A CN110879336B (en) 2018-09-06 2019-09-06 Insulation life test method and insulation test body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018166763A JP2020041804A (en) 2018-09-06 2018-09-06 Insulation life test method and insulation test body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020041804A true JP2020041804A (en) 2020-03-19

Family

ID=69727820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018166763A Pending JP2020041804A (en) 2018-09-06 2018-09-06 Insulation life test method and insulation test body

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020041804A (en)
CN (1) CN110879336B (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08285921A (en) * 1995-04-11 1996-11-01 Fujikura Ltd Characteristic evaluation method of insulating material
JPH11242017A (en) * 1997-12-22 1999-09-07 Chubu Electric Power Co Inc Method for quantitatively evaluating result of dielectric breakdown test of rubber/plastic insulation cable
WO2015040656A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 Water-tree resistance evaluation method, insulation design method, and rotary electric machine
CN104965162A (en) * 2015-07-01 2015-10-07 西安交通大学 Real-time microscopic observation test system for electrical tree characteristics in solid insulation under DC voltage
WO2018002970A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 東芝三菱電機産業システム株式会社 Method for producing insulating structure, insulating structure, and rotating electrical machine
WO2018003951A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-04 日立化成株式会社 Coil for rotary electric machine, method for producing coil for rotary electric machine, mica tape, cured product of mica tape, and insulating article

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6787884B2 (en) * 2002-05-30 2004-09-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Circuit component, circuit component package, circuit component built-in module, circuit component package production and circuit component built-in module production
JP4726654B2 (en) * 2006-02-28 2011-07-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 Insulation drive motor insulation evaluation method, design method using the method, inspection method, diagnosis method, and apparatus thereof
DE102006041127B3 (en) * 2006-09-01 2008-03-06 Peter Osypka Stiftung Stiftung des bürgerlichen Rechts Device for the examination or monitoring of plants
JP4959596B2 (en) * 2008-02-07 2012-06-27 セイコーインスツル株式会社 Insulating film evaluation method and measurement circuit
CN103472363B (en) * 2012-06-06 2016-01-27 宝山钢铁股份有限公司 Twisted polyethylene cable residual life assessment method
JP6160284B2 (en) * 2013-06-17 2017-07-12 日立金属株式会社 Insulation life estimation method and insulation life estimation apparatus
CN103983902B (en) * 2014-04-18 2016-05-25 西安交通大学 The method of the crosslinked polyetylene insulated voltage tolerance index of a kind of definite ac cable
CN104502808B (en) * 2014-11-20 2018-08-17 平高集团有限公司 The long-term charging test method of direct current, system and electrode loading method, device
CN104880656A (en) * 2015-06-17 2015-09-02 哈尔滨理工大学 Electrode device used for electric tree initiation experiment and sample manufacturing method
CN108431615B (en) * 2015-12-21 2020-12-18 东芝三菱电机产业系统株式会社 Electric tree testing method and component set for setting electrode
CN105676092B (en) * 2016-03-29 2018-11-16 中国石油大学(北京) Electric substation's power cable insulation level monitoring method and system
CN205786911U (en) * 2016-05-30 2016-12-07 南方电网科学研究院有限责任公司 Insulant electric branch under tensile stress effect causes assay device
CN106054037A (en) * 2016-06-13 2016-10-26 哈尔滨理工大学 Electrical tree observation device with heating and partial discharge monitoring functions
CN206292345U (en) * 2016-11-17 2017-06-30 国网江西省电力公司吉安供电分公司 Insulator Withstand test device
CN106771765A (en) * 2017-01-05 2017-05-31 华北电力大学(保定) A kind of multidimensional parameter appraisal procedure of operating composite insulator degree of aging
CN108181558B (en) * 2017-12-30 2020-11-27 广东电网有限责任公司广州供电局 Cable insulation layer electrical aging test method and test device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08285921A (en) * 1995-04-11 1996-11-01 Fujikura Ltd Characteristic evaluation method of insulating material
JPH11242017A (en) * 1997-12-22 1999-09-07 Chubu Electric Power Co Inc Method for quantitatively evaluating result of dielectric breakdown test of rubber/plastic insulation cable
WO2015040656A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 Water-tree resistance evaluation method, insulation design method, and rotary electric machine
CN104965162A (en) * 2015-07-01 2015-10-07 西安交通大学 Real-time microscopic observation test system for electrical tree characteristics in solid insulation under DC voltage
WO2018003951A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-04 日立化成株式会社 Coil for rotary electric machine, method for producing coil for rotary electric machine, mica tape, cured product of mica tape, and insulating article
WO2018002970A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 東芝三菱電機産業システム株式会社 Method for producing insulating structure, insulating structure, and rotating electrical machine

Also Published As

Publication number Publication date
CN110879336B (en) 2022-03-25
CN110879336A (en) 2020-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brütsch et al. Insulation failure mechanisms of power generators
Farahani et al. Behavior of machine insulation systems subjected to accelerated thermal aging test
Istad et al. A review of results from thermal cycling tests of hydrogenerator stator windings
Tanaka et al. Prediction of residual breakdown electrical field strength of epoxy-mica paper insulation systems for the stator winding of large generators
JP2020041804A (en) Insulation life test method and insulation test body
Grubelnik et al. Un-impregnated vpi tape testing and effects on dielectric performance of VPI insulation systems
Indarto et al. Influence of different adhesives on partial discharge in power transformer winding cylinder insulation
Andreev et al. Choosing expert evaluations of diagnostic tests of electric insulation for high-voltage electric machines
Kim et al. Assessment of Insulation Deterioration in Stator Windings of High Voltage Motor
Saxén et al. A micro-computed tomography investigation of the breakdown paths in mica/epoxy machine insulation
Bruetsch et al. High voltage insulation failure mechanisms
Chen Parameters influencing the dielectric loss of new winding insulation of electric machines
Aakre et al. AC breakdown voltage of 50-year-old service aged hydro power generator stator bars
Vogelsang et al. Effect of electrical tree propagation on breakdown in mica insulations
US10928347B2 (en) Electrical tree test method, electrode structure, and electrode setting assembly
Kimura Multistress aging of machine insulation systems
Omranipour et al. Performance of calcined and uncalcined VPI mica tapes for high voltage AC stator winding insulation
David et al. Investigation on the low frequency dielectric response of ground-wall insulation of rotating machine windings
Dymond et al. The effect of surge testing on the voltage endurance life of stator coils
Soltani et al. The impact of humidity on partial discharge activity of large rotating machines
Gaxiola et al. Electrical insulation testing for ITER fusion tokamak
da Silva et al. Facts and Artifacts from IEEE 1310-2012
Linde et al. Partial discharge behavior of epoxy-mica insulation system under superimposed AC and DC voltage stress
Prasad et al. PD Measurement of Rotating Machine for Condition Monitoring
Stranges et al. Large-Motor High-Voltage Insulation Systems Testing: Qualification and Acceptance for the Petrochemical Industry

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211004

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220208