JP6839663B2 - ３次元表面電位分布計測システム - Google Patents

Description

本発明は、測定対象の表面電位分布を計測するための３次元表面電位分布計測システムに関する。

インバータにより電動機等の回転電機を駆動させるインバータ駆動システムが開発され普及してきている。このインバータ駆動システムにおいて、インバータは、スイッチング動作により直流電圧をパルス電圧に変換し、そのパルス電圧を、ケーブルを介して回転電機に供給する。回転電機は、このパルス電圧により駆動される。

直列コイルを用いたシステム、例えば回転電機コイルにおいて、含浸後の実機コイル表面の電圧分担の測定は、各コイル間の端子を導体で取り出しての測定ができないため、非接触による測定でなければならない。また、従来の非接触表面電位計による測定では、高周波域の電圧信号取得が困難であった。

特開２０１３−１１３６３７号公報

ここで、起動時の直列コイルの電圧分布に注目すると、直列コイルにおける長手方向の電圧の伝搬に比べて、給電ラインの電圧の立ち上がりが十分に遅い場合は、コイルにおける各導体の電圧分担率は、ほぼ均一である。一方、直列コイルにおける長手方向の電圧の伝搬に比べて、給電ラインの電圧の立ち上がりが速い場合は、給電ラインに最も近い上流側のコイルにおいては、当該コイルの入口側の電圧の上昇に比べて、当該コイルの出口側の電圧の追従が相対的に遅く、まだ十分に上昇していないという状態となり、過渡的に当該コイルにかかる電位差が大きくなる。すなわち、過渡的に当該コイルの電圧の分担率が大きくなる。

特に、インバータ駆動システムによるインバータパルス電圧は、立ち上がりが速いため、給電ラインに近い部分の電圧分担率が大きくなる。このため、過電圧対策が必要となる。過電圧対策をとるにあたって、インバータパルス電圧の印加時の過渡的な電圧分布の測定が重要となっている。

表面電位を計測する場合、通常、表面電位計が用いられる。たとえば、電界緩和システムにプローブを接触または接近させて、表面電位計で計測される表面電位を用いて電流電圧特性を推定する技術が知られている。しかし、インバータパルス電圧は、ｋＨｚオーダー以上の高周波成分を有している。この場合、表面電位計は、上述の高周波成分に追従できない。

高周波成分に追従する表面電位計測手段として、ポッケルス結晶を用いる方法が知られている（特許文献１）。

一方、直列コイルを用いたシステム、例えば回転電機コイルにおいて、含浸後の実機コイル表面の電圧分担の測定を行う場合、各固定子コイル導体の接続部付近は形状が３次元的に変化しており、絶縁材の外側を一律に移動する方法では、測定対象との距離が変化するため、場所によって条件が異なってしまい同一の校正曲線が使用できないという課題があった。

そこで本発明は、直列コイルを用いたシステムにおいて、高周波成分を含む電圧を印加する試験において、含浸後の実機コイル表面の電圧分担の測定を可能とすることを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、回転電機の固定子コイル導体についてその接続部以外の箇所を測定対象として３次元的に形状が変化する前記固定子コイル導体の径方向外側、径方向内側および軸方向外側からその表面電位を計測する３次元表面電位分布計測システムであって、レーザ光を出射するレーザ光源と、第１の端面および第２の端面を有し前記第１の端面と前記第２の端面間の電位差の変化により屈折率が変化するポッケルス効果を有し、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が入射する側に前記第１の端面を、前記測定対象側に前記第２の端面を向けるように配され前記レーザ光の伝搬方向に沿って長手方向に延びたポッケルス結晶と、前記第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、前記レーザ光源と、前記ポッケルス結晶と、前記ミラーと、前記光検出器との互いの相対的位置関係を維持しながら、前記レーザ光源と、前記ポッケルス結晶と、前記ミラーと、前記光検出器を保持する筐体と、前記筐体を３次元的に移動駆動可能な３次元移動駆動装置と、前記３次元移動駆動装置を制御する駆動制御部と、を備え、前記筐体は、前記ポッケルス結晶と一体で移動し、前記ポッケルス結晶と前記測定対象の表面との間のギャップを計測するギャップセンサを有し、前記ギャップセンサが出力するギャップ信号は、前記駆動制御部に入力され、前記駆動制御部は、前記ギャップセンサからの信号をフィードバック信号として、この信号値が所定のギャップ値となるように前記３次元移動駆動装置を制御し、前記３次元移動駆動装置は、前記固定子鉄心の径方向の中心軸位置に外部から静止固定された中心軸と、前記中心軸に取り付けられて周方向の位置および軸方向の位置を変更する周軸方向駆動部と、前記周軸方向駆動部に取り付けられて径方向の位置を変更する径方向駆動部と、前記径方向駆動部に取り付けられて前記ポッケルス結晶の方向を変更する方向変換用回転駆動部と、を有する、ことを特徴とする。

本発明によれば、直列コイルを用いたシステムにおいて、高周波成分を含む電圧を印加する試験において、含浸後の実機コイル表面の電圧分担の測定が可能となる。

実施形態に係る３次元表面電位分布計測システムの構成を示す側面図である。 実施形態に係る３次元表面電位分布計測システムの計測装置の構成を示す縦断面図である。 回転電機の固定子巻線の構成例を示す回路図である。 回転電機の固定子巻線の接続の例を示す周方向の一部の展開図である。 回転電機の固定子巻線の電位分布の測定の要件を説明するための斜視図である。 回転電機の固定子巻線の電位分布の測定時の３次元移動駆動装置の第１の状態を示す側面図である。 回転電機の固定子巻線の電位分布の測定時の３次元移動駆動装置の第２の状態を示す側面図である。 回転電機の固定子巻線の電位分布の測定時の３次元移動駆動装置の第３の状態を示す側面図である。 回転電機の固定子巻線の電位の測定結果の例を示すグラフである。 回転電機の固定子巻線の電位の測定結果によるピーク値の分布の例を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係る３次元表面電位分布計測システムについて説明する。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。

図１は、実施形態に係る３次元表面電位分布計測システムの構成を示す側面図である。３次元表面電位分布計測システム１００は、計測装置７０（図２）、３次元移動駆動装置３０、および駆動制御部５０を有する。

図２は、計測装置の構成を示す縦断面図である。計測装置７０は、計測装置本体１０および演算装置２０を有する。

計測装置本体１０は、ポッケルス結晶１１、レーザ光源１３、誘電体ミラー（以下、ミラーと称する）１４、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称する）１５、光検出器１６、波長板１７、およびこれらを保持する筐体３１を有する。また、計測装置本体１０は、ギャップセンサ４０を有している。ギャップセンサ４０は、ポッケルス結晶１１が測定対象５と接触するのを防止する目的で設けられており、ポッケルス結晶１１と測定対象５との間の間隔を測定し、駆動制御部５０に出力する。

ポッケルス結晶１１は、長く延びた結晶であり、第１の端面１１ａおよび第２の端面１１ｂを有する。第１の端面１１ａから第２の端面１１ｂに行くにつれて断面積が線形的に小さくなるような形状である。本実施形態では、ポッケルス結晶１１は、軸方向に垂直な断面の形状は正方形であり、Ｘ方向に沿って正方形の辺の長さが直線的に減少する。

また、軸方向に延びたポッケルス結晶１１の４つの側面のうち対向する２つの側面は軸方向に平行な面であり、残る２つの面は軸方向に対して傾斜している。なお、これには限定されず、軸方向に断面積（横断面）が変化するように、少なくとも１つの側面は軸方向に対して傾斜しており、残る側面は軸方向に平行な面であればよい。

今、図２のように、ポッケルス結晶１１の長手方向をｘ方向、測定対象に対して走査する方向をｙ方向、これに垂直な方向（図の紙面の手前方向）をｚ方向とする。

ポッケルス結晶１１は、「結晶点群￣４３ｍ（４バー３エム）もしくは結晶点群２３」に属する圧電性のある等方性結晶であり、ポッケルス効果を発生させる。なお、「￣４３ｍ（４バー３エム）」の「４バー」の「バー」の部分「￣」は、４の上に記載されるべき記号であるが、表記できないため、前記のように表示している。

ポッケルス効果とは、誘電体の等方性結晶が電場に置かれたとき、あるいは電圧をかけられたときに複屈折性を示す現象である。すなわち、ポッケルス結晶１１は、かかった電圧に依存して屈折率が変化するものである。この結果として光強度が変化する。ポッケルス結晶１１としては、ＢＧＯ（たとえばＢｉ_１２ＧｅＯ_２０）結晶などが例示される。

ポッケルス結晶１１は、結晶方位と入射光の伝搬方向との成す向きにより、外部電場の光の伝搬方向と平行もしくは垂直な成分に対して感度を持たせることができる。前者は縦型変調、後者は横型変調と呼ばれる。

「結晶点群￣４３ｍ（４バー３エム）もしくは結晶点群２３」に属するポッケルス結晶は縦型変調配置が行える結晶であり、縦型変調配置とした場合、光強度は、外部電場の光路に平行な成分の積分値、即ち電圧に比例して変化する。

ポッケルス結晶１１は、レーザ光が入射する側に第１の端面１１ａを向けるように配され、測定時には、測定対象５側に第２の端面１１ｂを向けるように配される。

レーザ光源１３は、第１の端面１１ａからポッケルス結晶１１の長手方向（ｘ方向）に、レーザ光を出射する。そのレーザ光は、その波長がたとえば５３２．０ｎｍであり、最大出力が１０ｍＷであり、口径が０．３４ｍｍである。ここではレーザ光の波長を、５３２．０ｎｍとしているが、ポッケルス結晶１１内や光学部品内を大きく減衰することなく伝搬できればこれと異なる波長でもよい。

レーザ光は直線偏光であり、その直線偏光の偏波面は、入射方向（ｘ方向）および測定対象５に対する走査方向（ｙ方向）に垂直な方向（ｚ方向）に対して平行である。

ＰＢＳ１５は、上記直線偏光だけを通過させる。ＰＢＳ１５は、レーザ光源１３から出射されたレーザ光を入射方向（ｘ方向）に向かって通過させる。波長板１７は、後述するように、検出光強度Ｐｏｕｔを表す余弦関数の位相に関わる要素である。

ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａは接地されているか、または、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａは電源装置により０［Ｖ］になっている。

ＰＢＳ１５からのレーザ光は、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａに入射され、ポッケルス結晶１１中を進行して第２の端面１１ｂに到達する。

測定状態では、ミラー１４の表面が接しているポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂは、測定対象５の周囲の電磁場の影響を受けて電圧が印加された状態になっている。

ミラー１４の裏面は、測定対象５に対して所定距離だけ離れて設けられる。この所定距離は、測定対象５の表面の樹脂の凹凸の程度、空間分解能等を考慮して設定される。

ミラー１４は、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂに密着するように設けられており、ポッケルス結晶１１内を進行して第２の端面１１ｂに到達したレーザ光を、ｘ方向の反対側に向かうように反射させる。

ミラー１４により反射されたレーザ光の光強度は、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとの間の電位差である出力電圧Ｖに対応する。

ＰＢＳ１５は、ミラー１４により反射されたレーザ光を受け入れて、それまでの進行方向から９０度異なる方向（ｙ方向の反対方向）に曲げる。

光検出器１６は、高周波パルス成分に追従する帯域を有している。その光検出器１６は、ＰＢＳ１５に対して長手方向ｙ（本実施形態では長手方向ｙのマイナス方向）に配置されている。光検出器１６にはＰＢＳ１５で方向を転換したレーザ光が入射する。光検出器１６は、そのレーザ光の光強度として、検出光強度Ｐｏｕｔを検出する。波長板１７は、後述するように、検出光強度Ｐｏｕｔを表す余弦関数の位相に関わる要素である。

検出光強度Ｐｏｕｔは、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとの間の電位差である出力電圧Ｖに対応する。その検出光強度Ｐｏｕｔは、出力電圧Ｖの余弦関数として次の式のように表される。
Ｐｏｕｔ＝（Ｐｉｎ／２）×｛１−ｃｏｓ（π（Ｖ／Ｖπ）−θ０）｝

上記余弦関数において、Ｐｉｎはポッケルス結晶１１の入射光強度であり、Ｖπは半波長電圧であり、θ０は波長板１７によって与える位相差（任意）である。本実施形態では、検出光強度Ｐｏｕｔにより、上記余弦関数の逆関数からポッケルス結晶１１の出力電圧Ｖを求めている。

ポッケルス結晶１１は、たとえば１００ｍｍ長と比較的長い結晶を用いているため、ポッケルス結晶１１を近づけることによる誘電体表面の電界分布の乱れは小さい。そのため、ポッケルス結晶１１の出力電圧Ｖは、測定対象５の表面電位に比例する。

演算装置２０は、光検出器１６および出力装置２５に接続されたコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０ａと記憶装置２４とを備えている。

記憶装置２４にはコンピュータプログラムが格納され、ＣＰＵ２０ａは、記憶装置２４からコンピュータプログラムを読み出して、そのコンピュータプログラムを実行する。出力装置２５としては表示装置や印刷装置が例示される。

演算装置２０は、ＣＰＵ２０ａの機能ブロックとして、演算部２１と、電圧校正データベース２２と、表面電位測定データベース２３とを有している。また演算装置２０は、出力装置２５と接続され、出力装置２５に演算結果を出力する。

次に、本実施形態に係る３次元表面電位分布計測システム１００の計測装置７０の動作について説明する。

計測装置７０は、試験前に後述の電圧校正処理を行い、その後の試験時に後述の表面電位測定処理を行う。演算部２１は、電圧校正処理により電圧校正データベース２２を構築し、表面電位測定処理において電圧校正データベース２２を参照する。演算部２１には、たとえば試験者の入力操作により電圧校正処理または表面電位測定処理が設定される。

図１に示すように、３次元移動駆動装置３０は、方向変換用回転駆動部３２、径方向駆動部３３、周軸方向駆動部３４、中心軸３７、中心軸支持部３８ａ、３８ｂを有する。

中心軸３７は、両端を中心軸支持部３８ａ、３８ｂに支持、固定されている。周軸方向駆動部３４は、中心軸３７に取り付けられて周方向に回転可能であり、かつ、中心軸３７に沿って軸方向に移動可能である。径方向駆動部３３は、周軸方向駆動部３４に固定支持されており、周軸方向駆動部３４の動作により、周方向角度および軸方向位置が決定される。

方向変換用回転駆動部３２は、軸方向アーム３６を介して、径方向駆動部３３により支持されている。径方向駆動部３３は、軸方向アーム３６の支持部を径方向に移動可能に構成されている。たとえば、ラックアンドピニオンなどを用いることにより可能である。方向変換用回転駆動部３２は、計測装置本体１０を保持する筐体３１を、回転駆動部アーム３５を介して支持する。

駆動制御部５０は、測定対象５の目的とする部位が指定されると、計測装置本体１０のポッケルス結晶１１が十分なギャップを有してその部位に対向するような位置および姿勢に３次元移動駆動装置３０がなるように、３次元移動駆動装置３０の各部の現状位置からの変化動作を演算する。駆動制御部５０は、この結果を、３次元移動駆動装置３０の各部に対して、動作指令として順次出力する。

ポッケルス結晶１１が測定対象５の目的とする部位に対向する位置に到達したら、駆動制御部５０は、ギャップセンサ４０からの信号をフィードバック信号として、この信号値が所定のギャップ値となるように３次元移動駆動装置３０を制御する。所定の値は、測定装置本体１０での測定の感度、測定対象５の表面状態等を勘案して、設定される。

以上のように構成された３次元移動駆動装置３０によって、計測装置本体１０は、３次元的に移動可能である。

次に、３次元表面電位分布計測システム１００を、回転電機の固定子１（図５）の固定子コイル導体３（図５）の表面電位分布の測定に用いる場合について説明する。

図３は、回転電機の固定子巻線の構成例を示す回路図である。３相の固定子コイル導体３のＵ相のコイル入口部Ｐ_０およびＶ相のコイル入口部Ｑ_０間に高周波試験電圧あるいはパルス電圧を印加する場合の、Ｕ相の固定子コイル導体３の電位分布を測定する。今、Ｕ相が、直列に接続されている４つのコイルｕ_１、ｕ_２、ｕ_３、およびｕ_４で構成されている場合、それぞれに掛かる電位差Δ_１、Δ_２、Δ_３、およびΔ_４を測定する。

各コイルは、固定子鉄心２（図５）に形成されたスロット２ａ内に収納されている。このため、電位の測定は、コイル入口部Ｐ_０、コイル間Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４において測定する必要がある。

図４は、回転電機の固定子巻線の接続の例を示す周方向の一部の展開図である。図４では、Ｕ相コイルのうち、コイルｕ_１、ｕ_２、およびｕ_３を示している。この中では、固定子鉄心２の軸方向外側の部分であるコイル入口部Ｐ_０、コイル間Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３が、表面電位測定箇所となる。

コイルｕ_１とコイルｕ_２は接続部４ａで接続されている。コイルｕ_２とコイルｕ_３は接続部４ｂで接続されている。また、コイルｕ_３とコイルｕ_４は接続部４ｃで接続されている。

接続部４ａ、４ｂおよび４ｃは、２本の固定子コイル導体３が重なっており、その周囲を樹脂で含浸された絶縁被覆が巻かれている。各接続部での固定子コイル導体の重なり具合は、場所によって異なるため、表面電位の測定箇所としては適切ではない。

このため、各位置で、表面電位の測定に適切な方向に、計測装置本体１０の位置および姿勢を設定する必要がある。

図５は、回転電機の固定子巻線の電位分布の測定の要件を説明するための斜視図である。図５に示すように、固定子コイル導体３の固定子鉄心２のスロット２ａから外にある部分のうち、接続部４以外の部分について、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂを、固定子コイル導体３の絶縁された表面から所定の距離だけ離した状態で測定する必要がある。

このために、３次元表面電位分布計測システム１００の計測装置本体１０は、軸方向外側（マイナスＺ軸方向）から軸方向内側に向かった方向、径方向内側から外側に向かった方向、および径方向外側から内側に向かった方向のいずれからも、測定対象５である固定子コイル導体３に対向できるようにする必要がある。

図６は、回転電機の固定子巻線の電位分布の測定時の３次元移動駆動装置の第１の状態を示す側面図である。方向変換用回転駆動部３２は、回転駆動部アーム３５と軸方向アーム３６とが直線状となるような回転位置をとる。また、径方向駆動部３３は、軸方向アーム３６の位置を固定子コイル導体３の径方向位置に合わせた径方向位置にとる。また、周軸方向駆動部３４は、軸方向位置を、適切な位置に設定する。この結果、計測装置本体１０の位置は、固定子コイル導体３の軸方向外側から測定可能な位置となる。

図７は、回転電機の固定子巻線の電位分布の測定時の３次元移動駆動装置の第２の状態を示す側面図である。方向変換用回転駆動部３２は、軸方向アーム３６が軸方向に平行に、また回転駆動部アーム３５が軸中心方向に向かうような回転位置をとる。また、径方向駆動部３３は、軸方向アーム３６の位置を固定子コイル導体３の径方向位置より外側になるような径方向位置にとる。また、周軸方向駆動部３４は、軸方向位置を、適切な位置に設定する。この結果、計測装置本体１０の位置は、固定子コイル導体３の軸方向外側から測定可能な位置となる。

図８は、回転電機の固定子巻線の電位分布の測定時の３次元移動駆動装置の第３の状態を示す側面図である。方向変換用回転駆動部３２は、軸方向アーム３６が軸方向に平行に、また回転駆動部アーム３５が軸中心方向から外側に向かうような回転位置をとる。径方向駆動部３３により軸方向アーム３６の位置を、また、周軸方向駆動部３４により軸方向位置を、それぞれ適切な位置に設定することによって、計測装置本体１０の位置は、固定子コイル導体３の軸方向内側から測定可能な位置となる。

図９は、回転電機の固定子巻線の電位の測定結果の例を示すグラフである。横軸は、時間、縦軸は、測定対象箇所それぞれの箇所において測定した電位である。試験用のパルス電圧を印加した時点を０として、それぞれの試験結果の時間軸を揃えている。

図１０は、回転電機の固定子巻線の電位の測定結果によるピーク値の分布の例を示すグラフである。横軸は測定対象箇所であるＰ_０、Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４の各位置である。縦軸は、図９におけるそれぞれの測定対象箇所での測定結果のピーク値である。このようにして、試験において試験電圧を印加した場合の各測定対象箇所での電位分布、すなわち、測定対象における電位分布を測定することができる。

以上のように、直列コイルを用いたシステムにおいて、高周波成分を含む電圧を印加する試験において、含浸後の実機コイル表面の電圧分担の測定が可能となる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施され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。

例えば、実施形態では、含浸タイプの直列コイルの場合の例を説明したが、これに限定されない。例えば、あらかじめ樹脂を含む絶縁テープを巻き回し形成されるプリプレグタイプの直列コイルにも同様に適用できる。

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。

１…固定子、２…固定子鉄心、２ａ…スロット、３…固定子コイル導体、４、４ａ、４ｂ、４ｃ…接続部、５…測定対象、１０…計測装置本体、１１…ポッケルス結晶、１１ａ…第１の端面、１１ｂ…第２の端面、１３…レーザ光源、１４…ミラー、１５…ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）、１６…光検出器、１７…波長板、２０…演算装置、２０ａ…ＣＰＵ、２１…演算部、２２…電圧校正データベース、２３…表面電位測定データベース、２４…記憶装置、２５…出力装置、３０…３次元移動駆動装置、３１…筐体、３２…方向変換用回転駆動部、３３…径方向駆動部、３４…周軸方向駆動部、３５…回転駆動部アーム、３６…軸方向アーム、３７…中心軸、３８ａ、３８ｂ…中心軸支持部、４０…ギャップセンサ、５０…駆動制御部、７０…計測装置、１００…３次元表面電位分布計測システム

Claims (3)

1. 回転電機の固定子コイル導体についてその接続部以外の箇所を測定対象として３次元的に形状が変化する前記固定子コイル導体の径方向外側、径方向内側および軸方向外側からその表面電位を計測する３次元表面電位分布計測システムであって、
   レーザ光を出射するレーザ光源と、
   第１の端面および第２の端面を有し前記第１の端面と前記第２の端面間の電位差の変化により屈折率が変化するポッケルス効果を有し、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が入射する側に前記第１の端面を、前記測定対象側に前記第２の端面を向けるように配され前記レーザ光の伝搬方向に沿って長手方向に延びたポッケルス結晶と、
   前記第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、
   インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、
   前記レーザ光源と、前記ポッケルス結晶と、前記ミラーと、前記光検出器との互いの相対的位置関係を維持しながら、前記レーザ光源と、前記ポッケルス結晶と、前記ミラーと、前記光検出器を保持する筐体と、
   前記筐体を３次元的に移動駆動可能な３次元移動駆動装置と、
   前記３次元移動駆動装置を制御する駆動制御部と、
   を備え、
   前記筐体は、前記ポッケルス結晶と一体で移動し、前記ポッケルス結晶と前記測定対象の表面との間のギャップを計測するギャップセンサを有し、前記ギャップセンサが出力するギャップ信号は、前記駆動制御部に入力され、
   前記駆動制御部は、前記ギャップセンサからの信号をフィードバック信号として、この信号値が所定のギャップ値となるように前記３次元移動駆動装置を制御し、
   前記３次元移動駆動装置は、
   固定子鉄心の径方向の中心軸位置に外部から静止固定された中心軸と、
   前記中心軸に取り付けられて周方向の位置および軸方向の位置を変更する周軸方向駆動部と、
   前記周軸方向駆動部に取り付けられて径方向の位置を変更する径方向駆動部と、
   前記径方向駆動部に取り付けられて前記ポッケルス結晶の方向を変更する方向変換用回転駆動部と、
   を有する、
   ことを特徴とする３次元表面電位分布計測システム。
2. 前記ポッケルス結晶は、前記第１の端面から前記第２の端面に向かって次第に細くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の３次元表面電位分布計測システム。
3. 前記ポッケルス結晶は、ＢＧＯ結晶であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の３次元表面電位分布計測システム。

Images