JPH06230071A

JPH06230071A - インパルス絶縁耐電圧試験装置

Info

Publication number: JPH06230071A
Application number: JP3394193A
Authority: JP
Inventors: Saburo Kojima; 三郎小島; Kazuo Oishi; 和男大石; Tamotsu Kiyohara; 保清原
Original assignee: S S TEKUNAATO KK; SHINTOU DENKI KK; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: S S TEKUNAATO KK; SHINTOU DENKI KK; Eneos Corp
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1994-08-19
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP3215741B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】簡単な構成で被測定物の絶縁耐電圧を非破壊
で確実に検査できるインパルス絶縁耐電圧試験装置を提
供する。【構成】第１のコイル１と、第１のコイル１に所定電
流を流すと共にこれを遮断する給電制御部２と、第１の
コイル１の電流を遮断される端子に一端を接続した第１
の整流素子３と、第１の整流素子３の他端に接続した電
極部４とを備え、第１のコイル１に流れる電流の遮断に
より生じた高圧インパルスを第１の整流素子３、電極部
４を介して被測定物１０に効率良く印加し、被測定物１
０の電気的特性に応じた該印加電圧Ｖの変化の状態を測
定する。また第１のコイル１に代えて昇圧用のトランス
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインパルス絶縁耐電圧試
験装置に関し、更に詳しくは被測定物の絶縁耐電圧を非
破壊で検査するインパルス絶縁耐電圧試験装置に関す
る。例えば磁気ヘッドやモータ巻線は絶縁のため、また
感光ドラムは感光した潜像を保持するため、更に缶詰容
器等は腐食防止のため、夫々に表面や内部が特定の絶縁
体でコーティングされている。しかし、これらのコーテ
ィング面に傷やピンホール等があると絶縁不良、画質劣
化、腐食等の原因となってしまう。そこで、このような
傷やピンホール等の有無の検査を簡便かつ確実に行える
インパルス絶縁耐電圧試験装置の提供が望まれる。

【０００２】

【従来の技術】従来は、交流や直流形の絶縁耐電圧試験
機を使用して被測定物に高電圧を印加し、被測定負荷に
流れる電流値を測定、比較することで絶縁不良を検出し
ていた。しかし、これらの方法では絶縁不良部分にコロ
ナ放電を確実に発生させるには不十分であり、またコロ
ナ放電が発生してもこのような小さな電流は検出できな
かった。また、従来の装置で検出できる程度の電流を流
した場合、これにより絶縁層の欠陥部の破壊が進んでし
まうことが多かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来は絶
縁層の傷やピンホールの存在を確実に検査できる好適な
装置がなかった。本発明の目的は、簡単な構成で被測定
物の絶縁耐電圧を非破壊で確実に検査できるインパルス
絶縁耐電圧試験装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は図１の構成
により解決される。即ち、本発明のインパルス絶縁耐電
圧試験装置は、第１のコイル１と、第１のコイル１に所
定電流を流すと共にこれを遮断する給電制御部２と、第
１のコイル１の電流を遮断される端子に一端を接続した
第１の整流素子３と、第１の整流素子３の他端に接続し
た電極部４とを備え、第１のコイル１に流れる電流の遮
断により生じた高圧インパルスを電極部４を介して被測
定物に印加するように構成したものである。

【０００５】また、上記の課題は図４の構成により解決
される。即ち、本発明のインパルス絶縁耐電圧試験装置
は、トランス８と、トランス８の１次側巻線に所定電流
を流すと共にこれを遮断する給電制御部２と、トランス
８の２次側巻線の一端に一端を接続した第１の整流素子
３と、第１の整流素子３の他端に接続した電極部４とを
備え、トランス８の１次側巻線に流れる電流の遮断によ
り２次側巻線に生じた高圧インパルスを電極部４を介し
て被測定物に印加するように構成したものである。

【０００６】

【作用】図１において、コイル１の自己インダクタンス
をＬ₁、被測定物１０の絶縁抵抗をＲ_S、被測定物１０
により電極４₁，４₂間に生じる静電（浮遊）容量をＣ
_Sとする。給電制御部２によりコイル１に所定電流Ｉ₁
を流し、これを遮断すると、コイル１には高圧が誘起さ
れ、該電流Ｉ₁は今度は整流素子（例えばダイオード）
３を介して被測定物１０の側に流れ込む。被測定物１０
が正常である場合は、絶縁抵抗Ｒ_Sは十分に大きな値を
とるため、この電流は殆ど被測定物１０の容量Ｃ_Sに、Ｉ＝Ｉ₁ｃｏｓ｛ｔ／√（Ｌ₁Ｃ_S）｝（１）の形で流れ込む。これにより容量Ｃ_Sはチャージされ、
印加電圧Ｖは、Ｖ＝√（Ｌ₁／Ｃ_S）Ｉ₁ｓｉｎ｛ｔ／√（Ｌ₁Ｃ_S）｝（２）の形で立ち上がる。そして、本発明では整流素子３を備
える工夫をしているので、高圧Ｖが立ち上がり、最初に
Ｉ＝０になる時間ｔ_p、ｔ_P＝√（Ｌ₁Ｃ_S）×π／２（３）を経過すると、整流素子３はカットオフに転じる。この
ため、容量Ｃ_Sに転化された静電エネルギー（Ｃ
_SＶ₀ ²）／２はコイル１に逆戻りしないから、被測定物
１０には直流の高圧インパルスＶが印加される。この印
加電圧Ｖはｔ_Pの経過時に最大となりその値Ｖ₀は、Ｖ₀＝√（Ｌ₁／Ｃ_S）Ｉ₁ （４）となる。なお、所定電流Ｉ₁の制御を行うことにより、
印加最大電圧Ｖ₀を任意に設定できる。

【０００７】このように、本発明ではコイル１を直接の
高圧発生源とするので、被測定物１０の容量Ｃ_Sに対し
て試験用のエネルギーを高速で無駄なく転化できる。エ
ネルギーが全て転化された時点では、コイル１にはエネ
ルギーが全く残存せず、被測定物１０の容量Ｃ_Sに蓄え
られたエネルギーのみが存在する。このため、絶縁層の
欠陥部にコロナ放電等が発生すると、その影響は例えば
電圧降下の顕著な相違（例えば曲線，）となって現
れる。また転化されるエネルギーは少ないため、欠陥部
で発生する放電熱も微小であり、欠陥部を破壊してしま
うこともない。また、この方法で発生した高圧インパル
ス電圧Ｖは立ち上がりが速いため、絶縁層の欠陥部分に
コロナ放電を確実に発生させることができる。

【０００８】なお、電流Ｉ₁の向きを図１の（Ａ）の如
く示したが、電流Ｉ₁の向きは逆でも良い。この場合は
整流素子３の向きも逆になる。図４の発明は、図１のコ
イル１に代えてトランス８を使用した場合を示してい
る。例えばトランス８の１次側と２次側の巻線比を１対
ｎとすることにより２次側には１次側のｎ倍の高圧Ｖが
得られる。このため、１次側の給電制御部２では高圧対
策が格段に軽減される。

【０００９】好ましくは図５に示すように、給電制御部
２は、給電路を開閉するスイッチング手段２１と、スイ
ッチング手段２１と第１のコイル１又はトランス８の１
次側巻線との間に第１の整流素子３とは逆向きに直列に
設けた第２の整流素子２４と、スイッチング手段２１と
第２の整流素子２４との間に該第２の整流素子２４と同
じ向きに一端を接続した第３の整流素子２５と、第３の
整流素子２５の他端に第１のコイル１又はトランス８の
１次側巻線と並列となるように設けた第２のコイル２６
とを備える。これにより、第１のコイル１又はトランス
８の１次側巻線に流す電流の遮断特性を大幅に改善でき
る。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に従つて本発明による実施例
を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。図２は第１実施例のイ
ンパルス絶縁耐電圧試験装置のブロツク図で、図におい
て１はコイル、２は給電制御部、２１はリレーや半導体
等から成るスイッチング手段、２２は定電流源、３はダ
イオード、４は電極部、４₁，４₂は電極（プロー
ブ）、５はタイミング発生部、６は高圧Ｖの読取部、７
は残留印加電圧Ｖのリセット回路、１０は例えば絶縁層
から成る被測定物である。

【００１１】かかる構成で、給電制御部２の電流遮断に
よりコイル１に発生した高圧Ｖを、電極部４を介して被
測定物１０に印加し、読取部６により高圧Ｖの測定を行
う。以下、動作を説明する。図３は第１実施例のインパ
ルス絶縁耐電圧試験装置の動作タイミングチャートであ
る。タイミング発生部５が給電制御信号ＰＣをＯＮにす
ると、スイッチング手段２１が閉成し、コイル１に流れ
る電流Ｉは速やかに所定値Ｉ₁にまでドライブされる。
次いでタイミング発生部５が給電制御信号ＰＣを例えば
ｔ₁のタイミングにＯＦＦにすると、スイッチング手段
２１が開成して所定電流Ｉ₁は遮断される。

【００１２】そして、この電流遮断によりコイル１に高
圧Ｖが誘起され、これがダイオード３、電極部４を介し
て被測定物１０に印加され、その容量Ｃ_Sを急速にチャ
ージアップする。チャージアップされた印加電圧Ｖはｔ
₂のタイミングで最大となり、被測定物１０が正常なら
最大値Ｖ₀は略｛√（Ｌ₁／Ｃ_S）×Ｉ₁｝に達する。
そして、これ以降はダイオード３がカットオフになるの
で、印加電圧Ｖは振動の無い直流電圧となる。なお、電
流可変形の定電流源２２を使用すれば所定電流Ｉ₁の値
を任意に設定できる。

【００１３】タイミング発生部５は、まずこのｔ₂のタ
イミングにサンプリング信号ＳＰを出力し、これにより
読取部６は最大電圧Ｖ₀を読み取る。その後、被測定物
１０に欠陥が無い場合は、印加電圧Ｖは波形に示すよ
うに比較的緩やかに減少する。タイミング発生部５は更
に所定時間を経過したｔ₃のタイミングにサンプリング
信号ＳＰを出力し、読取部６はその時点の印加電圧Ｖ₃
を読み取る。前記読み取った最大電圧Ｖ₀は印加電圧Ｖ
の最大値の確認に用いることができる。また前記読み取
った最大電圧Ｖ₀及び印加電圧Ｖ₃に基づいて被測定物
１０の絶縁抵抗Ｒ_Sの計算を行う。

【００１４】一方、被測定物１０に欠陥がある場合は、
例えば波形に示すように高圧Ｖが所望の値Ｖ₀にまで
立ち上がらないか、又は波形に示すように放電エネル
ギーによる損失が高圧Ｖの顕著な電圧降下の形で現れ
る。従って、これらを読み取った計測値に基づいて被測
定物１０の欠陥有無を確実に判別することができる。更
に、タイミング発生部５はｔ₄のタイミングでリセット
信号ＲＳを発生し、これによりリセット回路７は残留印
加電圧Ｖをリセットし、もって次の測定に備える。

【００１５】なお、被測定物１０の材質、構造又はその
測定方法によっては電極４₁，４₂間に全く静電容量Ｃ
_Sが生じないか、又は生じても極端に小さい場合が考え
られる。また、電極部４に被測定物１０を負荷していな
いような状態で通電すると、極端な高圧が発生し、危険
である。このため、電極部４に適当な容量の補助（又は
保護用）のコンデンサＣ₁を並列に設けても良い。

【００１６】また、この第１実施例ではスイッチング手
段２１と定電流源２２とを分けて設けたが、これらは一
体して機能を果たすものでも良い。図４は第２実施例の
インパルス絶縁耐電圧試験装置のブロツク図で、図にお
いて２３は定電圧源、８はトランスである。本実施例は
図２のコイル１に代えてトランス８を使用した場合を示
している。例えばトランス８の１次側と２次側の巻線比
を１対ｎとすることにより２次側には１次側のｎ倍の高
圧Ｖ₀が得られる。従って、給電制御部２ではＶ₀／ｎ
の高圧を扱えば良く、該給電制御部２における高圧対策
が格段に軽減される。

【００１７】また本実施例は図２の定電流源２２に代え
て定電圧源２３を使用した場合を示している。この場合
は、トランス８の一次側巻線を定電圧源２３に接続する
と、該巻線から−Ｖ_Dに向けて電流Ｉが、Ｉ＝（Ｖ_D／ｒ）｛１−ｅｘｐ（−ｒｔ／Ｌ₁）｝但し、ｒ：給電路の内部抵抗のモードで流れ、この電流Ｉは例えば時間ｔ＝Ｔ_Wの経
過時に所定値Ｉ₁に達する。そして、このタイミングに
所定電流Ｉ₁を遮断すれば第１実施例の場合と同等の高
圧Ｖが得られる。また、この通電時間Ｔ_Wを制御するこ
とにより、どのような被測定物（容量Ｃ_S）に対しても
適当な高圧Ｖ₀を印加できる。

【００１８】なお、この第２実施例ではスイッチング手
段２１と定電圧源２３とを分けて設けたが、これらは一
体して機能を果たすものでも良い。図５は給電制御部の
他の実施例を説明する図で、図５の（Ａ）は給電制御部
の回路図、図５の（Ｂ）はその動作波形を示す図であ
る。図において、Ｑは例えばＦＥＴから成る半導体スイ
ッチング素子、２４，２５はダイオード、２６はコイル
である。

【００１９】一般に、半導体スイッチング素子には寄生
容量Ｃ_SWが存在するため、例えば図２のスイッチング手
段２１として半導体スイッチング素子をそのまま使用し
たのでは、コイル１に流れる電流Ｉ₁の速い遮断特性が
得られない。しかも、コイル１に蓄えた磁気エネルギー
の一部はこの寄生容量Ｃ_SWにも転化されてしまうので、
被測定物１０の容量Ｃ_Sに高圧Ｖを効率良く転化するこ
とにも限界を生じてしまう。

【００２０】そこで、図５の（Ａ）に示す如くダイオー
ド２４，２５及びコイル２６から成る回路を設け、かつ
コイル２６の自己インダクタンスＬ₂を適当に選ぶこと
により、電流遮断特性を大幅に改善できる。即ち、この
例によればＦＥＴＱがオンしている時はコイル２６にも
寄生容量Ｃ_SWに転化するに十分な磁気エネルギーが蓄え
られる。しかる後、ＦＥＴＱがカットオフすると、コイ
ル２６の自己インダクタンスＬ₂と寄生容量Ｃ_SWとの関
係で発生する高圧は、コイル１と負荷容量Ｃ_Sとの関
係で発生する高圧よりも速くかつ高く立ち上がる。こ
のため、ダイオード２４は高速でカットオフに転じ、こ
れによりコイル１に流れる電流Ｉ₁は高速で遮断され
る。

【００２１】図６は第３実施例のインパルス絶縁耐電圧
試験装置のブロツク図で、図におい９は被測定物１０に
印加する高圧Ｖの極性を切り替えるための切替スイッチ
部（例えば高圧用のリードスイッチ）である。この実施
例のタイミング発生部５は上記に加えてスイッチ制御信
号ＳＣを発生する。即ち、このタイミング発生部５は、
例えば測定の１サイクル毎にスイッチ制御信号ＳＣを反
転させ、これにより被測定物１０に正の高圧インパルス
と負の高圧インパルスとを交互に加える。こうすれば、
電極４₁，４₂間の絶縁体に空間電化層が形成されにく
くなり、低い電圧でもコロナ放電を生じるようなる。ま
た、被測定物１０の物性や形状、構造等の非対称性の中
に隠れているような欠陥でも確実に発見できる。勿論、
極性の反転方法は交互でなくても良い。

【００２２】以上、複数の特徴的な実施例を示したが、
各実施例のいかなる要素を組み合わせても本発明を実現
できる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、極めて
簡単な構成で被測定物に存在する欠陥を効率よく非破壊
で確実に検査できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の原理を説明する図である。

【図２】図２は第１実施例のインパルス絶縁耐電圧試験
装置のブロツク図である。

【図３】図３は第１実施例のインパルス絶縁耐電圧試験
装置の動作タイミングチャートである。

【図４】図４は第２実施例のインパルス絶縁耐電圧試験
装置のブロツク図である。

【図５】図５は給電制御部の他の実施例を説明する図で
ある。

【図６】図６は第３実施例のインパルス絶縁耐電圧試験
装置のブロツク図である。

【符号の説明】

１コイル２給電制御部３整流素子４電極部１０被測定物

フロントページの続き (72)発明者大石和男東京都練馬区富士見台４丁目36番44号株式会社エスエステクナート内 (72)発明者清原保東京都練馬区富士見台４丁目36番44号株式会社エスエステクナート内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のコイル（１）と、第１のコイル（１）に所定電流を流すと共にこれを遮断
する給電制御部（２）と、第１のコイル（１）の電流を遮断される端子に一端を接
続した第１の整流素子（３）と、第１の整流素子（３）の他端に接続した電極部（４）と
を備え、第１のコイル（１）に流れる電流の遮断により生じた高
圧インパルスを電極部（４）を介して被測定物に印加す
るように構成したことを特徴とするインパルス絶縁耐電
圧試験装置。
【請求項２】トランス（８）と、トランス（８）の１次側巻線に所定電流を流すと共にこ
れを遮断する給電制御部（２）と、トランス（８）の２次側巻線の一端に一端を接続した第
１の整流素子（３）と、第１の整流素子（３）の他端に接続した電極部（４）と
を備え、トランス（８）の１次側巻線に流れる電流の遮断により
２次側巻線に生じた高圧インパルスを電極部（４）を介
して被測定物に印加するように構成したことを特徴とす
るインパルス絶縁耐電圧試験装置。
【請求項３】給電制御部（２）は、給電路を開閉するスイッチング手段（２１）と、スイッチング手段（２１）と第１のコイル（１）又はト
ランス（８）の１次側巻線との間に第１の整流素子
（３）とは逆向きに直列に設けた第２の整流素子（２
４）と、スイッチング手段（２１）と第２の整流素子（２４）と
の間に該第２の整流素子（２４）と同じ向きに一端を接
続した第３の整流素子（２５）と、第３の整流素子（２５）の他端に第１のコイル（１）又
はトランス（８）の１次側巻線と並列となるように設け
た第２のコイル（２６）とを備えることを特徴とする請
求項１又は２のインパルス絶縁耐電圧試験装置。