WO2016143218A1 - 電動機の絶縁検査装置および電動機の絶縁検査方法 - Google Patents

電動機の絶縁検査装置および電動機の絶縁検査方法 Download PDF

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WO2016143218A1
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coil
electric motor
winding
core
insulation
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健 開田
岡田　真一
崇夫 釣本
長谷川　覚
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三菱電機株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines

Definitions

  • the present invention relates to an insulation inspection apparatus and insulation inspection method for an electric motor that evaluates the insulation deterioration state of the electric motor using partial discharge.
  • two electrodes are provided in the vicinity of the stator winding in advance, and a pulse having a known charge amount is injected into the winding through this one electrode.
  • a method of detecting a partial discharge signal generated in an insulating portion with the other electrode is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • a method of detecting a partial discharge of a stator winding with a sensor by arranging a sensor composed of a coil and an iron core in the vicinity of the stator winding to be tested and applying a test voltage to the winding of the entire motor.
  • a sensor composed of a coil and an iron core in the vicinity of the stator winding to be tested and applying a test voltage to the winding of the entire motor.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an electric motor insulation inspection device under the condition that no ground-to-ground discharge occurs.
  • An insulation inspection apparatus for an electric motor is an insulation inspection apparatus for an electric motor having a plurality of coils, the core forming a magnetic path with one coil of the electric motor, and a winding wound around a part of the core.
  • An induction coil composed of wires, a power source for applying a voltage to the winding, a sensor installed in the vicinity of one coil or in the vicinity of the winding, and an electrical signal detected by this sensor that has a frequency equal to or lower than a predetermined frequency And a high-pass filter excluding frequency components.
  • the present invention includes an induction coil composed of a core that forms a magnetic path with one coil of an electric motor, a winding wound around a part of the core, and a power source that applies a voltage to the winding. Therefore, the insulation test apparatus for the motor can be obtained under the condition that the discharge between the grounds does not occur.
  • Embodiment 1 of this invention It is a characteristic view which compared the voltage applied to the electric motor in Embodiment 1 of this invention. It is a schematic diagram of the insulation test
  • Embodiment 7 It is a schematic diagram of the induction coil in Embodiment 6 of this invention. It is a schematic diagram of the electric motor in Embodiment 7 of this invention. It is a top view of the insulation test
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a rotationally driven electric motor that is a test object in the first embodiment for carrying out the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric motor. 1 and 2, an electric motor 1 includes an annular stator 2, a rotor 3 that is disposed inside the stator 2 via a minute gap and is rotatable with respect to the stator 2, and a shaft that is integral with the rotor 3. (Rotating shaft) 4.
  • the stator 2 includes a stator core 8 having an annular core back portion 5 and teeth 7 extending radially inward from the core back portion 5 and equally spaced by nine slots 6 in the circumferential direction.
  • 6 is constituted by a stator winding 9 mounted in the inside.
  • FIG. 2 the present embodiment will be described using an electric motor in which the stator winding 9 is wound by concentrated winding.
  • the tooth 7 and the stator winding 9 wound around the tooth 7 constitute one coil 21.
  • the stator winding 9 is omitted.
  • the rotor 3 includes a rotor core 10 and nine permanent magnets (not shown) embedded in the rotor core 10.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an insulation inspection apparatus for an electric motor according to the present embodiment.
  • one coil 21 of the stator 2 obtained by removing the rotor and the shaft from the electric motor to be tested becomes the test object.
  • the potential of the stator core 8 of the stator 2 is not grounded but is electrically floating.
  • the core 22 is disposed between the inner diameter side of the teeth parallel to the axial direction of the coil 21 and the outer diameter side of the core back parallel to the axial direction.
  • the core 22 has a U-shape and is disposed so as to form a tooth and a magnetic path that is a core portion of the coil 21 to be tested.
  • the core 22 includes a gap, and the coil 21 to be tested is disposed in the gap.
  • the core 22 and the inner diameter side of the teeth and the outer diameter side of the core back may be in close contact with each other, or there may be a gap of about several hundred ⁇ m.
  • a winding 23 is wound around a part of the core 22, and the core 22 and the winding 23 constitute an induction coil 24.
  • the stator winding 9 is omitted as in FIG.
  • FIG. 4 is a top view of the electric motor insulation inspection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the electric motor insulation inspection apparatus taken along line AA in FIG.
  • a power source 25 that applies a voltage to the winding 23 is connected to both ends of the winding 23 of the induction coil 24.
  • a sensor 26 is installed in the vicinity of the coil 21 to be tested.
  • the sensor 26 is further connected to a high pass filter 27 that removes a frequency component equal to or lower than a predetermined frequency from the electrical signal detected by the sensor 26.
  • the electric motor insulation inspection apparatus includes the coil 21 to be tested and the core 22 that forms a magnetic path, and the winding coil 23 wound around a part of the core. 24, a power supply 25 for applying a voltage to the winding 23, a sensor 26 installed in the vicinity of the coil 21 to be tested, and an electrical signal detected by the sensor 26 excluding frequency components below a predetermined frequency. And a high-pass filter 27.
  • the operation of the electric motor insulation inspection apparatus in the present embodiment will be described.
  • a voltage is applied from the power source 25 to the winding 23, an induced electromotive force is generated in the coil 21 to be tested.
  • the voltage V 1 of the induced electromotive force generated in the coil 21 is the ratio of the number of turns N 1 of the stator winding 9 of the coil 21 to the number of turns N 2 of the winding 23 of the induction coil 24 and the voltage V applied from the power source 25. 2 is determined.
  • the coil 21 to be tested has a magnetic path connected to the adjacent non-test object coil, and therefore an induced electromotive force is also generated in the non-test object coil by the leakage magnetic flux.
  • the induced electromotive force generated in the adjacent non-test object coil is sufficiently smaller than the induced electromotive force generated in the coil 21 to be tested, insulation diagnosis of only the coil 21 to be tested is possible.
  • the voltage applied to the coil 21 to be tested also decreases due to the leakage magnetic flux, the number of turns N 1 of the stator winding 9, the number of turns N 2 of the winding 23 of the induction coil 24, and the power source 25 as described above. by adjusting the voltage V 2 applied, it is possible to the induced electromotive force voltage generated in the coil 21 to a predetermined value.
  • FIG. 6 is a schematic circuit diagram of the electric motor insulation inspection apparatus according to the present embodiment.
  • each coil of the electric motor 1 including the coil 21 to be tested and the induction coil 24 are shown in an equivalent circuit.
  • a sensor 26 is installed in the vicinity of the coil 21 to be tested.
  • a current transformer can be used as the sensor.
  • the sensor 26 is connected to a high pass filter 27, and an output from the high pass filter 27 is input to an output unit 29 via an amplifier 28.
  • an oscilloscope can be used as the output unit 29.
  • the signal due to the partial discharge detected by the sensor 26 is superimposed with noise and a signal component of the test voltage output from the power supply 25.
  • the frequency component of the signal generated by the partial discharge is a high frequency, and it is generally known that the frequency is 20 to 40 MHz in the air discharge, about 100 MHz in the oil, and about 200 MHz in the solid insulating material. Therefore, it is possible to detect only the partial discharge signal by providing a high-pass filter 27 that removes the frequency component from the signal detected by the sensor 26 by setting the test voltage applied by the power supply 25 to a low frequency of about several tens of kHz, for example.
  • the partial discharge signal is amplified by the amplifier 28 and taken into the output unit 29 such as an oscilloscope, whereby the partial discharge generated between the layers of the stator winding 9 of the coil 21 to be tested can be detected with high accuracy. Further, since the potential of the stator iron core 8 of the stator 2 is electrically grounded without being grounded, the potential difference generated between the stator winding 9 and the stator iron core 8 is suppressed and no ground-to-ground discharge occurs.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting the interlayer insulation under a condition in which a ground-to-ground discharge does not occur can be obtained.
  • the following three locations are inspected as insulation tests for electric motors.
  • the insulation between the coils interphase insulation
  • the insulation between the windings of each coil interlayer insulation
  • each coil And the stator core to be grounded (insulation between the ground).
  • An electric motor driven at medium voltage is required not to generate partial discharge at these three locations during actual driving. If partial discharge occurs at locations other than the inspection target during insulation inspection, the reliability of the product is remarkably high. It may be damaged.
  • FIG. 7 is a drive voltage waveform diagram applied to the above three locations of the electric motor when the inverter is driven.
  • FIG. 7A is an interphase insulation
  • FIG. 7B is a ground-to-ground insulation
  • FIG. 7C is a drive voltage waveform diagram applied to a location corresponding to an interlayer insulation.
  • FIG. 7 when the DC input voltage input to the inverter is U, a surge voltage that is twice as large as the DC input voltage U is generated in the motor by a pulse wave with a steep rise when the inverter is driven. As a result, positive and negative pulses are input at the interphase insulation location, and a maximum voltage of 4 U is applied. A voltage of 3 U at the maximum is applied to the ground-insulated portion by the surge voltage at the rise and fall.
  • the interphase voltage applied to both ends of the winding is distributed.
  • the voltage distributed to each coil is concentrated by about 80% in the coil on the power supply end side from the inverter due to a steep pulse wave driven by the inverter. For this reason, when the coil adjacent to the coil at the power feeding end has a neutral end, a voltage of 3.2 U at the maximum is applied at an interlayer insulating portion between the coils.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram comparing the voltages applied to each insulation location when a voltage of 3.2 U is applied to the interlayer insulation location of the motor.
  • 8A shows phase-to-phase insulation
  • FIG. 8B shows ground-to-ground insulation
  • FIG. 8C shows the maximum voltage applied to a location corresponding to interlayer insulation.
  • the left side of each bar graph shows the voltage by the conventional insulation inspection method
  • the right side shows the voltage by the insulation inspection apparatus shown in this embodiment.
  • the conventional insulation inspection method is an impulse inspection
  • the potential of the stator core is set to the ground potential.
  • the insulation inspection apparatus of the present embodiment even when a voltage of 3.2 U is applied to the interlayer insulation portion in order to simulate the maximum applied voltage during actual driving by inverter driving, An excessive voltage is not applied to the insulation between the ground, and the reliability of the stator after the insulation test is not impaired.
  • the sensor 26 that detects partial discharge is disposed in the vicinity of the coil 21 to be tested, but may be disposed in the vicinity of the winding 23 of the induction coil 24.
  • a partial discharge occurs in the stator winding 9
  • a current corresponding to the partial discharge current due to the partial discharge of the stator winding 9 flows in the winding 23 of the induction coil 24 due to the induced electromotive force. Even partial discharge can be detected.
  • an AC voltage is used as a test voltage applied from a power source.
  • any voltage having another waveform shape may be used as long as an induced electromotive force is generated in a coil to be tested.
  • the voltage may be a half sine waveform, a pulse waveform, an impulse waveform, or the like.
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the motor insulation inspection device that can inspect the insulation between the windings (interlayers) of the stator windings of the motor has been described. However, in the second embodiment, the motor An insulation inspection apparatus for an electric motor capable of inspecting interphase insulation which is insulation between coils will be described.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an electric motor insulation inspection apparatus according to the present embodiment.
  • a first induction coil 24a and a second induction coil 24b are arranged for two coils 21a and 21b, respectively, to be tested for inspecting the correlation insulation.
  • Each induction coil 24a, 24b has the same configuration as the induction coil described in the first embodiment.
  • power sources 25a and 25b for applying voltages are connected to the induction coils 24a and 24b, respectively.
  • a sensor 26 is installed in the vicinity of one of the coils 21a and 21b to be tested, and a high-pass filter 27 that removes a frequency component equal to or lower than a predetermined frequency from the electrical signal detected by the sensor 26 is connected. ing.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting interphase insulation under a condition in which interlayer discharge and ground-to-ground discharge do not occur can be obtained.
  • the winding direction of the winding 23a of the induction coil 24a and the winding of the induction coil 24b is set in reverse, the winding direction of the winding 23a and the winding direction of the winding 23b are the same, and the polarity of the output of the power supply 25a that applies a voltage to each winding is set to 25b.
  • the output polarity may be reversed.
  • the senor is installed in the vicinity of either one of the coils 21a and 21b to be tested. However, as in the first embodiment, in the vicinity of the winding 23a of the induction coil 24a or the induction coil 24b. You may install in the vicinity of the coil
  • Embodiment 3 In the electric motor, a frame may be provided on the outer periphery of the stator for the purpose of protecting the electric motor or as a fixing member. In that case, since the outer peripheral portion of the stator core of the stator is not exposed, the induction coil shown in the first embodiment may not be used.
  • an insulation inspection apparatus for a motor that can be used for an electric motor including a frame will be described.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an insulation inspection apparatus for an electric motor according to the present embodiment.
  • one coil 21 of the stator 2 obtained by removing the rotor and the shaft from the electric motor to be tested becomes the test subject.
  • a frame 30 is disposed in close contact with the outer periphery of the stator core 8 of the stator 2.
  • the core 22 is disposed between the inner diameter side parallel to the axial direction of the coil 21 to be tested and the core back portion 5 of the coil 21.
  • the core 22 has a U-shape with one short leg, and is arranged so as to form a magnetic path with the coil 21 to be tested.
  • the core 22 includes a gap, and the coil 21 to be tested is disposed in the gap.
  • the core 22 and the inner diameter side of the teeth and the core back may be in close contact with each other, or there may be a gap of about several hundred ⁇ m.
  • a winding 23 is wound around a part of the core 22, and the core 22 and the winding 23 constitute an induction coil 24. In FIG. 10, the stator winding 9 is omitted.
  • a power source 25 for applying a voltage to the winding 23 is connected to both ends of the winding 23 of the induction coil 24.
  • a sensor 26 is installed in the vicinity of the coil 21 to be tested.
  • the sensor 26 is further connected to a high pass filter 27 that removes a frequency component equal to or lower than a predetermined frequency from the electrical signal detected by the sensor 26.
  • the operation of the electric motor insulation inspection apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting interlayer insulation under a condition in which a ground-to-ground discharge does not occur is obtained.
  • each of the two induction coils has the same configuration as the induction coil described in the first embodiment.
  • the induction coil of this embodiment may be used.
  • Embodiment 4 In the third embodiment, in the electric motor provided with the frame, an example is shown in which the core of the induction coil is a core disposed between the inner diameter side of the coil 21 to be tested and the core back portion.
  • a motor insulation inspection apparatus having another configuration that can be used for a motor including a frame will be described.
  • FIG. 11 is a top view of the electric motor insulation inspection apparatus showing the present embodiment.
  • one coil 21 of the stator 2 obtained by removing the rotor and the shaft from the electric motor to be tested becomes the test subject.
  • a frame 30 is disposed in close contact with the outer periphery of the stator core 8 of the stator 2.
  • the core 22 is disposed between the inner diameter side parallel to the axial direction of the coil 21 to be tested and the inner diameter side parallel to the axial direction of another coil 31 different from the coil 21.
  • the core 22 has a U-shape, and is arranged so as to form a magnetic path via a coil 31 to be tested and another coil 31.
  • a winding 23 is wound around a part of the core 22, and the core 22 and the winding 23 constitute an induction coil 24.
  • a power source 25 for applying a voltage to the winding 23 is connected to both ends of the winding 23 of the induction coil 24.
  • a sensor 26 is installed in the vicinity of the coil 21 to be tested.
  • the sensor 26 is further connected to a high pass filter 27 that removes a frequency component equal to or lower than a predetermined frequency from the electrical signal detected by the sensor 26.
  • the operation of the motor insulation inspection apparatus configured as described above is the same as the operation of the motor insulation inspection apparatus of the first embodiment.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting interlayer insulation under a condition in which a ground-to-ground discharge does not occur is obtained.
  • Embodiment 5 In the finally assembled electric motor, the induction coil shown in the first embodiment may not be used because the rotor is inserted.
  • an insulation inspection apparatus for an electric motor that can be used for an electric motor including a rotor will be described.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of an insulation inspection apparatus for an electric motor according to the present embodiment.
  • one coil 21 of the stator 2 of the electric motor to be tested is the test target.
  • the core 22 is disposed between the core back portion 5 above the coil 21 to be tested and the core back portion below the coil 21.
  • the core 22 is arranged so as to form a magnetic path with the coil 21 to be tested.
  • the core 22 includes a gap, and the coil 21 to be tested is disposed in the gap.
  • the core 22 and the core back portion 5 may be in close contact with each other, or there may be a gap of about several hundred ⁇ m.
  • a winding 23 is wound around a part of the core 22, and the core 22 and the winding 23 constitute an induction coil 24.
  • the stator winding 9 is omitted.
  • a power source for applying a voltage to the winding 23 is connected to both ends of the winding 23 of the induction coil 24.
  • a sensor is installed in the vicinity of the coil 21 to be tested. Further, a high-pass filter that removes a frequency component equal to or lower than a predetermined frequency from the electrical signal detected by the sensor is connected to the sensor.
  • the operation of the electric motor insulation inspection apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting interlayer insulation under a condition in which a ground-to-ground discharge does not occur is obtained.
  • the motor insulation inspection apparatus configured as described above can be measured even with a motor having a rotor and a shaft, it is also useful as an insulation diagnosis after shipment.
  • the electric motor insulation inspection device that inspects the interphase insulation using the two induction coils described in the first embodiment has been described.
  • the two induction coils of the present embodiment are used.
  • Embodiment 6 In the first embodiment, the motor insulation inspection apparatus in which the stator winding is wound in the concentrated winding has been described. In the sixth embodiment, the motor insulation inspection apparatus in which the stator winding is wound in the distributed winding. Will be explained.
  • FIG. 13 is a schematic view of an electric motor having distributed winding as a stator winding.
  • a distributed winding motor one stator winding 9 is inserted into different slots 6, and a plurality of different stator windings are usually wound around one tooth 7.
  • FIG. 14 is a top view of the electric motor insulation inspection apparatus according to the present embodiment.
  • the stator winding is wound with distributed winding, and the stator winding 9a to be tested is shown in black.
  • FIG. 14 in an electric motor in which stator windings are distributed, four teeth 7a, 7b, 7c located on both sides of two slots into which the stator winding 9a to be tested is inserted. , And 7d and the stator winding 9a constitute one coil 21.
  • This coil 21 is a test object.
  • the potential of the stator core 8 of the stator 2 is not grounded but is electrically floating.
  • a core 22a is disposed between the two teeth 7a and 7b located on both sides of one throttle of the coil 21.
  • the core 22a has a U-shaped cross section, and is arranged so as to form a magnetic path with the teeth 7a and 7b that are core portions of the coil 21 to be tested. Further, a core 22b is arranged between the two teeth 7c and 7d located on both sides of the other throttle of the coil 21. The core 22b also has a U-shaped cross section and is disposed so as to form a magnetic path with the teeth 7c and 7d that are the core portions of the coil 21 to be tested. In other words, a gap is provided between the core 22a and the core 22b, and the coil 21 to be tested is disposed in the gap.
  • a winding 23a is wound around a part of the core 22a, and the core 22a and the winding 23a constitute an induction coil 24a.
  • a winding 23b is wound around a part of the core 22b, and the core 22b and the winding 23b constitute an induction coil 24b.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the induction coils 24a and 24b in the present embodiment.
  • the cores 22 a and 22 b have a U-shaped cross section and are arranged in close contact with each other along the axial direction of the teeth of the stator to be tested.
  • the windings 23a and 23b are partially wound around the cores 22a and 22b.
  • a power source for applying a voltage is connected to the winding of each induction coil.
  • a sensor is installed in the vicinity of the coil to be tested, and a high-pass filter that removes a frequency component of a predetermined frequency or less from an electrical signal detected by the sensor is connected.
  • the induction electromotive force generated in the stator winding 9a In order to apply a necessary voltage to the coil to be tested, it is necessary to configure the induction electromotive force generated in the stator winding 9a to have the same direction of current by each induction coil.
  • the direction of the current of the induced electromotive force can be easily set by the winding direction of the winding of the induction coil or the polarity applied by the power source.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting the interlayer insulation under the condition that the ground-to-ground discharge does not occur is obtained even for the motor having the stator winding wound in the distributed winding. It is done.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of a linearly driven motor that is a test target in the fifth embodiment.
  • An electric motor (linear motor) 41 that is linearly driven includes a slider 42 and a stator 43 that is disposed in parallel to the slider 42 via a minute gap.
  • the slider 42 includes a slider core 46 having a flat core back portion 44 and teeth 45 extending from the core back portion toward the stator 43, and a slider winding 47 wound around the teeth 45.
  • One coil 21 is constituted by the tooth 45 and the slider winding 47 wound around the tooth 45.
  • the stator 43 includes a stator core 48 and permanent magnets 49 embedded in the stator core 48 at equal intervals in a linearly driven direction.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of an electric motor insulation inspection apparatus according to the present embodiment.
  • one coil 21 of the slider 42 of the linear motor to be tested is a test target.
  • the core 22 is disposed between the side of the coil 21 facing the stator 43 and the opposite side.
  • the core 22 has a U-shape and is arranged so as to form a magnetic path with the coil 21 to be tested.
  • a winding 23 is wound around a part of the core 22, and the core 22 and the winding 23 constitute an induction coil 24.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the electric motor insulation inspection apparatus taken along line AA in FIG.
  • a power source 25 that applies a voltage to the winding 23 is connected to both ends of the winding 23 of the induction coil 24.
  • a sensor 26 is installed in the vicinity of the coil 21 to be tested.
  • the sensor 26 is further connected to a high pass filter 27 that removes a frequency component equal to or lower than a predetermined frequency from the electrical signal detected by the sensor 26.
  • the electric motor insulation inspection apparatus includes the coil 21 to be tested and the core 22 that forms a magnetic path, and the winding coil 23 wound around a part of the core. 24, a power supply 25 for applying a voltage to the winding 23, a sensor 26 installed in the vicinity of the coil 21 to be tested, and an electrical signal detected by the sensor 26 excluding frequency components below a predetermined frequency. And a high-pass filter 27.
  • the operation of the linearly driven motor insulation inspection apparatus configured as described above is the same as the operation of the rotation driven motor insulation inspection apparatus of the first embodiment.
  • an electric motor insulation inspection apparatus capable of inspecting the interlayer insulation under a condition in which a ground-to-ground discharge does not occur can be obtained.
  • the first induction coil and the second induction coil are arranged on the coil to be tested and the other coil, respectively, and the interphase insulation that is the insulation between the coils of the motor is provided. It is also possible to inspect.

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Abstract

　複数のコイルを備えた電動機の絶縁検査装置であって、電動機の１つのコイル（２１）と磁路を形成するコア（２２）およびこのコアの一部に巻き回された巻線（２３）で構成された誘導コイル（２４）と、巻線に電圧を印加する電源（２５）と、１つのコイルの近傍または巻線の近傍に設置されるセンサ（２６）と、このセンサで検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ（２７）とを備えたものである。

Description

電動機の絶縁検査装置および電動機の絶縁検査方法
　この発明は、電動機の絶縁劣化状態を部分放電を用いて評価する電動機の絶縁検査装置および絶縁検査方法に関する。
　電動機のコイルの絶縁特性を評価する方法として、コイルの巻線の部分放電を検出する方法が知られている。
　例えば、回転駆動される発電機において、予めステータの巻線近傍に２つの電極を設けておき、既知の電荷量を有するパルスをこの一方の電極を介して巻線に注入し、この巻線の絶縁部に生じた部分放電の信号を他方の電極で検出する方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
　また、試験対象となるステータ巻線の近傍にコイルと鉄心とで構成されたセンサを配置し、電動機全体の巻線に試験電圧を印加することでステータ巻線の部分放電をセンサで検出する方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。
特開平９－２２２４５６号（５－６頁、図６） 特開２０１０－１１７２９８号（４－５頁、図２）
　しかしながら、試験対象となるステータ巻線の近傍にコイルと鉄心とで構成されたセンサを配置し、電動機全体の巻線に試験電圧を印加する方法は、電動機全体の巻線に試験電圧を印加するため、試験対象のステータ巻線以外のステータ巻線と接地されたステータ鉄心との間などで対地間放電が発生した場合には絶縁信頼性が低下し、製品寿命が低下するという問題があった。
　この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、対地間放電が発生しない条件で電動機の絶縁検査装置を得るものである。
　この発明に係る電動機の絶縁検査装置は、複数のコイルを備えた電動機の絶縁検査装置であって、電動機の１つのコイルと磁路を形成するコアおよびこのコアの一部に巻き回された巻線で構成された誘導コイルと、巻線に電圧を印加する電源と、１つのコイルの近傍または巻線の近傍に設置されるセンサと、このセンサで検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタとを備えたものである。
　この発明は、電動機の１つのコイルと磁路を形成するコアおよびこのコアの一部に巻き回された巻線で構成された誘導コイルと、巻線に電圧を印加する電源とを備えているので、対地間放電が発生しない条件で電動機の絶縁検査装置が得られる。
この発明の実施の形態１における電動機の模式図である。 この発明の実施の形態１における電動機の横断面図である。 この発明の実施の形態１を示す電動機の絶縁検査装置の模式図である。 この発明の実施の形態１を示す電動機の絶縁検査装置の上面図である。 この発明の実施の形態１を示す電動機の絶縁検査装置の断面図である。 この発明の実施の形態１を示す電動機の絶縁検査装置の回路模式図である。 この発明の実施の形態１におけるインバータ駆動時の電動機に印加される駆動電圧波形図である。 この発明の実施の形態１における電動機に印加される電圧を比較した特性図である。 この発明の実施の形態２を示す電動機の絶縁検査装置の模式図である。 この発明の実施の形態３を示す電動機の絶縁検査装置の模式図である。 この発明の実施の形態４を示す電動機の絶縁検査装置の上面図である。 この発明の実施の形態５を示す電動機の絶縁検査装置の模式図である。 この発明の実施の形態６における電動機の模式図である。 この発明の実施の形態６における電動機の横断面図である。 この発明の実施の形態６における誘導コイルの模式図である。 この発明の実施の形態７における電動機の模式図である。 この発明の実施の形態７を示す電動機の絶縁検査装置の上面図である。 この発明の実施の形態７を示す電動機の絶縁検査装置の断面図である。
　図１は、この発明を実施するための実施の形態１において、試験対象である回転駆動される電動機の模式図である。また、図２は、電動機の横断面図である。図１および２において、電動機１は、円環状のステータ２と、ステータ２の内側に微小なギャップを介して配置されステータ２に対して回転可能なロータ３と、ロータ３と一体となったシャフト（回転軸）４とで構成されている。
　ステータ２は、円環状のコアバック部５とこのコアバック部５から径方向の内側に延び周方向に９個のスロット６で等間隔に区分けされたティース７とを有するステータ鉄心８、およびスロット６内に装着されたステータ巻線９で構成されている。図２に示すように、本実施の形態においては、ステータ巻線９が集中巻で巻線された電動機を用いて説明する。ステータ巻線が集中巻で巻線された電動機においては、ティース７とそのティース７に巻かれたステータ巻線９とで１つのコイル２１が構成されている。なお、図１において、ステータ巻線９は省略されている。
　ロータ３は、ロータ鉄心１０およびこのロータ鉄心１０に埋め込まれた９個の永久磁石（図示せず）で構成されている。
　図３は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の模式図である。図３において、試験対象となる電動機からロータおよびシャフトを取り除いたステータ２の１つのコイル２１が試験対象となる。なお、ステータ２のステータ鉄心８の電位は、接地されず電気的には浮いた状態とする。このコイル２１の軸方向に平行なティースの内径側と軸方向に平行なコアバックの外径側との間にコア２２が配置される。このコア２２は、Ｕ字状の形状であり、試験対象となるコイル２１のコア部分であるティースと磁路を形成するように配置されている。言い換えると、コア２２はギャップを備えており、そのギャップに試験対象となるコイル２１が配置されている。コア２２とティースの内径側およびコアバックの外径側とは密着されていてもよいし、数百μｍ程度の隙間があってもよい。コア２２の一部には巻線２３が巻き回されており、このコア２２と巻線２３とで誘導コイル２４が構成されている。なお、図３においても、図１と同様にステータ巻線９は省略されている。
　図４は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の上面図である。また、図５は、図４のＡ－Ａ線における電動機の絶縁検査装置の断面図である。図５に示すように、誘導コイル２４の巻線２３の両端には、この巻線２３に電圧を印加する電源２５が接続されている。また、試験対象となるコイル２１の近傍にセンサ２６が設置されている。さらに、センサ２６には、そのセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７が接続されている。
　このように、本実施の形態の電動機の絶縁検査装置は、試験対象となるコイル２１と磁路を形成するコア２２およびこのコアの一部に巻き回された巻線２３で構成された誘導コイル２４と、巻線２３に電圧を印加する電源２５と、試験対象となるコイル２１の近傍に設置されるセンサ２６と、このセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７とで構成されている。
　次に、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の動作について説明する。電源２５から巻線２３に電圧が印加されると、試験対象となるコイル２１に誘導起電力が発生する。コイル２１に発生する誘導起電力の電圧Ｖ１は、コイル２１のステータ巻線９の巻数Ｎ１と、誘導コイル２４の巻線２３の巻数Ｎ２との比および電源２５から印加される電圧Ｖ２で決定される。実際には、試験対象となるコイル２１は、その隣接する試験対象外のコイルとも磁路がつながっているため、漏れ磁束によって試験対象外のコイルにも誘導起電力が発生する。しかしながら、試験対象となるコイル２１に発生する誘導起電力に比べて隣接する試験対象外のコイルに発生する誘導起電力は十分小さいので、試験対象となるコイル２１のみの絶縁診断が可能である。また、漏れ磁束によって、試験対象となるコイル２１に印加される電圧も低下するが、上述のようにステータ巻線９の巻数Ｎ１、誘導コイル２４の巻線２３の巻数Ｎ２、電源２５から印加される電圧Ｖ２を調整することで、コイル２１に発生する誘導起電力の電圧を所定の値とすることが可能である。
　図６は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の回路模式図である。図６において、試験対象となるコイル２１を含めた電動機１の各コイルと、誘導コイル２４とを等価回路で示す。試験対象となるコイル２１の近傍にはセンサ２６が設置されている。センサとしては、例えばカレントトランスを用いることができる。センサ２６はハイパスフィルタ２７に接続されており、このハイパスフィルタ２７からの出力はアンプ２８を介して、出力部２９に入力される。出力部２９としては、例えばオシロスコープなどを用いることができる。
　電源２５から例えば交流の試験電圧が印加されると、試験対象となるコイル２１に誘導起電力が発生する。このとき試験対象となるコイル２１のステータ巻線９の巻線間（層間）に部分放電が発生すると、ステータ巻線９にその部分放電による部分放電電流が流れる。この部分放電は、試験対象となるコイル２１の近傍に設置されたセンサ２６で検出される。
　センサ２６で検出された部分放電による信号には、ノイズや電源２５から出力される試験電圧の信号成分が重畳している。部分放電によって生じる信号の周波数成分は高周波であり、一般的にその周波数は、気中放電で２０～４０ＭＨｚ、油中で約１００ＭＨｚ、固体絶縁材で約２００ＭＨｚであることが知られている。そのため、電源２５で印加する試験電圧を例えば数１０ｋＨｚ程度の低周波とし、センサ２６で検出された信号からその周波数成分を取り除くハイパスフィルタ２７を設けることで部分放電信号のみを検出することができる。また、アンプ２８によって部分放電信号を増幅し、オシロスコープなどの出力部２９に取り込むことで高精度に試験対象となるコイル２１のステータ巻線９の層間に発生した部分放電を検出することができる。また、ステータ２のステータ鉄心８の電位を接地せず電気的には浮いた状態としているので、ステータ巻線９とステータ鉄心８との間で生じる電位差が抑制され対地間放電も発生しない。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、対地間放電が発生しない条件で層間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
　一般に、電動機の絶縁検査として、次に述べる３つの箇所の絶縁性が検査されている。電動機が３相で駆動されている場合のＵ、Ｖ、Ｗ相の各コイルにおいて、各コイル間の絶縁性（相間絶縁）、各コイルの巻線間の絶縁性（層間絶縁）、および各コイルと接地されるステータ鉄心との間の絶縁性（対地間絶縁）である。中電圧で駆動される電動機では実駆動時にこれら３つの箇所で部分放電が発生しないことが求められており、絶縁検査時に検査対象以外の箇所で部分放電が発生すると、製品としての信頼性が著しく損なわれる場合がある。
　図７は、インバータ駆動時の電動機の上記３箇所に印加される駆動電圧波形図である。図７（ａ）は相間絶縁、図７（ｂ）は対地間絶縁、図７（ｃ）は層間絶縁に対応する箇所に印加される駆動電圧波形図である。図７において、インバータに入力される直流入力電圧をＵとすると、インバータ駆動時の立ち上がりが急峻なパルス波によって電動機には直流入力電圧Ｕの最大２倍のサージ電圧が生じる。これにより、相間絶縁箇所では正と負との両極性のパルスが入力され最大で４Ｕの電圧が印加される。対地間絶縁箇所では立ち上がり時と立ち下がり時のサージ電圧によって最大３Ｕの電圧が印加される。層間絶縁箇所では巻線の両終端に印加される相間電圧が分布する。各コイルに分布する電圧はインバータ駆動による立ち上がりの急峻なパルス波によって、インバータからの給電端側のコイルに８割程度集中する。このため、給電端のコイルと隣接するコイルに中性端がある場合は、そのコイル間の層間絶縁箇所では最大３．２Ｕの電圧が印加される。
　図８は、電動機の層間絶縁箇所に３．２Ｕの電圧を印加する場合の各絶縁箇所に印加される電圧を比較した特性図である。図８（ａ）は相間絶縁、図８（ｂ）は対地間絶縁、図８（ｃ）は層間絶縁に対応する箇所に印加される最大の電圧を示している。図８において、各棒グラフの左側は従来の絶縁検査方法による電圧、右側は本実施の形態で示した絶縁検査装置による電圧を示している。ここで、従来の絶縁検査方法とは、インパルス検査のことであり、ステータ鉄心の電位は接地電位に設定されている。
　インバータ駆動による実駆動時には、図８の説明からわかるように、相間絶縁箇所で最大４Ｕ、対地間絶縁箇所で最大３Ｕ、層間絶縁箇所で最大３．２Ｕの電圧が印加される。この条件を模擬するために、従来の絶縁検査方法の場合、層間絶縁箇所に３．２Ｕの電圧を印加すると、相間絶縁箇所には最大４Ｕの電圧が発生する。また、対地間絶縁箇所にも最大４Ｕの電圧が発生する。これは、従来の絶縁検査方法では、各コイルに対して個別に試験電圧を印加できないためである。インバータ駆動による実駆動時では対地間絶縁箇所には最大３Ｕの電圧が印加されるが、従来の絶縁検査方法では最大４Ｕの電圧が印加される。このため、層間絶縁の試験時に対地間絶縁でも放電が発生し、２つの絶縁個所で放電が発生するため判別が困難となる。また、絶縁試験時に発生した放電によって絶縁劣化が生じ電動機の信頼性が著しく損なわれる恐れがある。
　一方、本実施の形態の絶縁検査装置を用いた場合、層間絶縁箇所に３．２Ｕの電圧を印加すると、相間絶縁箇所には最大３．２Ｕの電圧が、対地間絶縁箇所には最大１．５Ｕの電圧が発生する。これは、本実施の形態の絶縁検査装置では、各コイルに対して個別に試験電圧を印加できること、テータ鉄心の電位を接地電位とはせずに電気的に浮いた状態に設定していることに起因する。
　このように、本実施の形態の絶縁検査装置によれば、インバータ駆動による実駆動時の最大印加電圧を模擬するために層間絶縁箇所に３．２Ｕの電圧を印加した場合でも、相間絶縁箇所や対地間絶縁箇所に過大な電圧が印加されず、絶縁検査後のステータの信頼性が損なわれることもない。
　なお、本実施の形態においては、部分放電を検出するセンサ２６を試験対象となるコイル２１の近傍に配置したが、誘導コイル２４の巻線２３の近傍に配置してもよい。ステータ巻線９で部分放電が発生した場合、誘導起電力で誘導コイル２４の巻線２３にもステータ巻線９の部分放電による部分放電電流に対応した電流が流れるため、この電流をセンサで検知しても部分放電を検出することができる。
　また、本実施の形態では電源から印加する試験電圧に交流電圧を用いたが、試験対象となるコイルに誘導起電力が発生する試験電圧であれば、他の波形形状の電圧であってもよい。例えば、半正弦波形、パルス波形、インパルス波形などの電圧であってもよい。
実施の形態２．
　実施の形態１においては、電動機のステータ巻線の巻線間（層間）の絶縁性である層間絶縁を検査することができる電動機の絶縁検査装置を説明したが、実施の形態２では、電動機のコイル間の絶縁性である相間絶縁を検査することができる電動機の絶縁検査装置を説明する。
　図９は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の模式図である。図９において、相関絶縁を検査するための試験対象となる２つのコイル２１ａおよびコイル２１ｂに対して、それぞれ第１誘導コイル２４ａおよび第２誘導コイル２４ｂが配置されている。それぞれの誘導コイル２４ａ、２４ｂは、それぞれ実施の形態１で説明した誘導コイルと同様の構成である。また、図示はしていないが、それぞれ誘導コイル２４ａ、２４ｂには、それぞれ電圧を印加する電源２５ａ、２５ｂが接続されている。さらに、試験対象となるコイル２１ａ、２１ｂのどちらか一方の近傍にセンサ２６が設置されており、このセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７が接続されている。ただし、相関絶縁を検査するためには、試験対象となる２つのコイル２１ａとコイル２１ｂとは逆極性の電圧を印加する必要がある。そのため、誘導コイル２４ａの巻線２３ａの巻線方向と誘導コイル２４ｂの巻線２３ｂの巻線方向とは逆に設定されている。
　次に、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の動作について説明する。電源２５ａ、２５ｂから巻線２３ａ、２３ｂにそれぞれ電圧が印加されると、試験対象となるコイル２１ａ、２１ｂにそれぞれ誘導起電力が発生する。上述のように、試験対象となる２つのコイル２１ａとコイル２１ｂとには逆極性の電圧が印加されるので、コイル２１ａおよびコイル２１ｂのそれぞれの巻線間（層間）に印加される電圧よりも、コイル２１ａとコイル２１ｂとの間（相間）に印加される電圧の方が高くなる。したがって、層間に部分放電が発生する前に、相間での部分放電を検出することができる。
　電源２５ａ、２５ｂから試験電圧が印加されると、試験対象となる２つのコイル２１ａおよびコイル２１ｂに誘導起電力が発生する。このときコイル２１ａのステータ巻線とコイル２１ｂのステータ巻線との間（相間）に部分放電が発生すると、それぞれのステータ巻線にその部分放電による部分放電電流が流れる。この部分放電は、試験対象となるコイル２１ａ、２１ｂのどちらか一方の近傍に設置されたセンサ２６で検出される。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、層間放電および対地間放電が発生しない条件で相間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
　なお、本実施の形態においては、試験対象となる２つのコイル２１ａとコイル２１ｂとは逆極性の電圧を印加するために、誘導コイル２４ａの巻線２３ａの巻線方向と誘導コイル２４ｂの巻線２３ｂの巻線方向とを逆に設定したが、巻線２３ａの巻線方向と巻線２３ｂの巻線方向とを同じとし、それぞれの巻線に電圧を印加する電源２５ａの出力の極性と２５ｂの出力の極性とを逆極性としてもよい。
　また、本実施の形態では、センサを試験対象となるコイル２１ａ、２１ｂのどちらか一方の近傍に設置したが、実施の形態１と同様に、誘導コイル２４ａの巻線２３ａの近傍または誘導コイル２４ｂの巻線２３ｂの近傍に設置してもよい。
実施の形態３．
　電動機では、電動機の保護の目的や固定部材としてステータの外周にフレームを備える場合がある。その場合、ステータのステータ鉄心の外周部は露出していないので、実施の形態１で示した誘導コイルが使えない場合がある。実施の形態３では、フレームを備えた電動機に用いることができる電動機の絶縁検査装置を説明する。
　図１０は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の模式図である。図１０において、試験対象となる電動機からロータおよびシャフトを取り除いたステータ２の１つのコイル２１が試験対象となる。ステータ２のステータ鉄心８の外周にはフレーム３０が密着して配置されている。試験対象となるコイル２１の軸方向に平行な内径側とコイル２１のコアバック部５との間にコア２２が配置される。このコア２２は、一方の足が短いＵ字状の形状であり、試験対象となるコイル２１と磁路を形成するように配置されている。言い換えると、コア２２はギャップを備えており、そのギャップに試験対象となるコイル２１が配置されている。コア２２とティースの内径側およびコアバックとは密着されていてもよいし、数百μｍ程度の隙間があってもよい。コア２２の一部には巻線２３が巻き回されており、このコア２２と巻線２３とで誘導コイル２４が構成されている。なお、図１０において、ステータ巻線９は省略されている。
　図示はしていないが実施の形態１と同様に、誘導コイル２４の巻線２３の両端にはこの巻線２３に電圧を印加する電源２５が接続されている。また、試験対象となるコイル２１の近傍にセンサ２６が設置されている。さらに、センサ２６には、そのセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７が接続されている。また、本実施の形態の電動機の絶縁検査装置の動作は、実施の形態１と同様である。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、実施の形態１と同様に、対地間放電が発生しない条件で層間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
　なお、実施の形態２で説明した２つの誘導コイルを用いて相間絶縁を検査する電動機の絶縁検査装置において、２つの誘導コイルはそれぞれ実施の形態１で説明した誘導コイルと同様の構成としたが、本実施の形態の誘導コイルを用いてもよい。
実施の形態４．
　実施の形態３では、フレームを備えた電動機において、誘導コイルのコアを試験対象となるコイル２１の内径側とコアバック部との間に配置されたコアを用いた例を示した。実施の形態４では、フレームを備えた電動機に用いることができる別の構成の電動機の絶縁検査装置を説明する。
　図１１は、本実施の形態を示す電動機の絶縁検査装置の上面図である。図１１において、試験対象となる電動機からロータおよびシャフトを取り除いたステータ２の１つのコイル２１が試験対象となる。ステータ２のステータ鉄心８の外周にはフレーム３０が密着して配置されている。試験対象となるコイル２１の軸方向に平行な内径側とコイル２１とは別のコイル３１の軸方向に平行な内径側との間にコア２２が配置される。このコア２２はＵ字状の形状であり、試験対象となるコイル２１と別のコイル３１を経由して磁路を形成するように配置されている。コア２２の一部には巻線２３が巻き回されており、このコア２２と巻線２３とで誘導コイル２４が構成されている。
　図示はしていないが実施の形態１と同様に、誘導コイル２４の巻線２３の両端にはこの巻線２３に電圧を印加する電源２５が接続されている。また、試験対象となるコイル２１の近傍にセンサ２６が設置されている。さらに、センサ２６には、そのセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７が接続されている。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置の動作については、実施の形態１の電動機の絶縁検査装置の動作と同様である。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、実施の形態１と同様に、対地間放電が発生しない条件で層間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
実施の形態５．
　最終的に組み立てられた電動機では、ロータが挿入されているため実施の形態１で示した誘導コイルが使えない場合がある。実施の形態５では、ロータを備えた電動機に用いることができる電動機の絶縁検査装置を説明する。
　図１２は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の模式図である。図１２において、試験対象となる電動機のステータ２の１つのコイル２１が試験対象となる。試験対象となるコイル２１の上方側のコアバック部５とコイル２１の下方側のコアバック部との間にコア２２が配置される。このコア２２は、試験対象となるコイル２１と磁路を形成するように配置されている。言い換えると、コア２２はギャップを備えており、そのギャップに試験対象となるコイル２１が配置されている。コア２２とコアバック部５とは密着されていてもよいし、数百μｍ程度の隙間があってもよい。コア２２の一部には巻線２３が巻き回されており、このコア２２と巻線２３とで誘導コイル２４が構成されている。なお、図１２において、ステータ巻線９は省略されている。
　図示はしていないが実施の形態１と同様に、誘導コイル２４の巻線２３の両端にはこの巻線２３に電圧を印加する電源が接続されている。また、試験対象となるコイル２１の近傍にセンサが設置されている。さらに、センサには、そのセンサで検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタが接続されている。また、本実施の形態の電動機の絶縁検査装置の動作は、実施の形態１と同様である。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、実施の形態１と同様に、対地間放電が発生しない条件で層間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
　さらに、このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、ロータおよびシャフトを備えた電動機においても測定が可能であるため、出荷後の絶縁診断としても有用である。
　また、実施の形態２においては、実施の形態１で説明した誘導コイルを２つ用いて相間絶縁を検査する電動機の絶縁検査装置を説明したが、本実施の形態の誘導コイルを２つ用いて、実施の形態２と同様に、相間絶縁を検査する電動機の絶縁検査装置を構成することも可能である。
実施の形態６．
　実施の形態１においては、ステータ巻線が集中巻で巻線された電動機の絶縁検査装置を説明したが、実施の形態６では、ステータ巻線が分布巻で巻線された電動機の絶縁検査装置を説明する。
　図１３は、ステータ巻線が分布巻の電動機の概略図である。分布巻の電動機では、１つのステータ巻線９が異なるスロット６に挿入され、通常１つのティース７に複数の異なるステータ巻線が巻かれている。
　図１４は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の上面図である。図１４において、ステータ巻線は分布巻で巻かれており、試験対象のステータ巻線９ａは黒色に塗りつぶして示している。図１４に示すように、ステータ巻線が分布巻で巻線された電動機においては、試験対象となるステータ巻線９ａが挿入された２つのスロットの両側に位置する４つのティース７ａ、７ｂ、７ｃ、および７ｄとステータ巻線９ａとで１つのコイル２１が構成されている。このコイル２１が試験対象となる。なお、ステータ２のステータ鉄心８の電位は、接地されず電気的には浮いた状態とする。このコイル２１の１つのスロットルの両側に位置する２つティース７ａと７ｂとの間にコア２２ａが配置される。このコア２２ａは、断面がＵ字状の形状であり、試験対象となるコイル２１のコア部分であるティース７ａ、７ｂと磁路を形成するように配置されている。また、このコイル２１の他のスロットルの両側に位置する２つティース７ｃと７ｄとの間にコア２２ｂが配置される。このコア２２ｂも、断面がＵ字状の形状であり、試験対象となるコイル２１のコア部分であるティース７ｃ、７ｄと磁路を形成するように配置されている。言い換えると、コア２２ａとコア２２ｂとの間にはギャップを備えており、そのギャップに試験対象となるコイル２１が配置されている。コア２２ａの一部には巻線２３ａが巻き回されており、このコア２２ａと巻線２３ａとで誘導コイル２４ａが構成されている。同様に、コア２２ｂの一部には巻線２３ｂが巻き回されており、このコア２２ｂと巻線２３ｂとで誘導コイル２４ｂが構成されている。
　図１５は、本実施の形態における誘導コイル２４ａ、２４ｂの模式図である。図１５に示すように、コア２２ａ、２２ｂは、断面がＵ字状で試験対象のステータのティースの軸方向に沿って密着または隙間を介して配置されている。巻線２３ａ、２３ｂは、このコア２２ａ、２２ｂの一部巻き回されている。なお、図示はしていないが、それぞれの誘導コイルの巻線には、電圧を印加する電源が接続されている。さらに、試験対象となるコイルの近傍にセンサが設置されており、このセンサで検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタが接続されている。試験対象となるコイルに必要な電圧を印加するために、それぞれの誘導コイルによってステータ巻線９ａに発生する誘導起電力の電流の向きが同じになるように構成する必要がある。誘導起電力の電流の向きは、誘導コイルの巻線の巻線方向または電源の印加する極性で容易に設定することが可能である。
　次に、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の動作について説明する。電源からそれぞれの誘導コイル２４ａ、２４ｂの巻線に電圧が印加されると、試験対象となるコイル２１にそれぞれ誘導起電力が発生する。上述のように、試験対象となるコイル２１には、それぞれの誘導コイルによって発生する誘導起電力の総和となる起電力が誘起される。このため、同一のスロットに挿入される試験対象以外のステータ巻線よりも高い電圧を試験対象のステータ巻線に印加することが可能となる。したがって、試験対象となるコイルの層間で部分放電が発生する。試験対象となるコイルで部分放電が発生すると、それぞれのステータ巻線にその部分放電電流が流れる。この部分放電は、試験対象となるコイルの近傍に設置されたセンサで検出される。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、ステータ巻線が分布巻で巻線された電動機に対しても対地間放電が発生しない条件で層間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
実施の形態７．
　図１６は、実施の形態５において、試験対象である直線駆動される電動機の模式図である。直線駆動される電動機（リニアモータ）４１は、スライダ４２と、このスライダ４２に平行に微小なギャップを介して配置されステータ４３とで構成されている。スライダ４２は、平板状のコアバック部４４とこのコアバック部からステータ４３側に延びるティース４５とを有するスライダ鉄心４６、およびティース４５に巻き回されたスライダ巻線４７とで構成されている。ティース４５とそのティース４５に巻かれたスライダ巻線４７とで１つのコイル２１が構成されている。
　ステータ４３は、ステータ鉄心４８と、直線駆動される方向に等間隔でステータ鉄心４８に埋め込まれた永久磁石４９とで構成されている。
　図１７は、本実施の形態における電動機の絶縁検査装置の模式図である。図１７において、試験対象となるリニアモータのスライダ４２の１つのコイル２１が試験対象となる。なお、スライダ鉄心４６の電位は、接地されず電気的には浮いた状態とする。このコイル２１のステータ４３に対向する側とその反対側との間にコア２２が配置される。このコア２２は、Ｕ字状の形状であり、試験対象となるコイル２１と磁路を形成するように配置されている。コア２２の一部には巻線２３が巻き回されており、このコア２２と巻線２３とで誘導コイル２４が構成されている。
　図１８は、図１７のＡ－Ａ線における電動機の絶縁検査装置の断面図である。図１８に示すように、誘導コイル２４の巻線２３の両端には、この巻線２３に電圧を印加する電源２５が接続されている。また、試験対象となるコイル２１の近傍にセンサ２６が設置されている。さらに、センサ２６には、そのセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７が接続されている。
　このように、本実施の形態の電動機の絶縁検査装置は、試験対象となるコイル２１と磁路を形成するコア２２およびこのコアの一部に巻き回された巻線２３で構成された誘導コイル２４と、巻線２３に電圧を印加する電源２５と、試験対象となるコイル２１の近傍に設置されるセンサ２６と、このセンサ２６で検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタ２７とで構成されている。
　このように構成された直線駆動される電動機の絶縁検査装置の動作については、実施の形態１の回転駆動される電動機の絶縁検査装置の動作と同様である。
　このように構成された電動機の絶縁検査装置においては、対地間放電が発生しない条件で層間絶縁を検査できる電動機の絶縁検査装置が得られる。
　なお、実施の形態２で説明したように、試験対象となるコイルおよび他のコイルとにそれぞれ第１誘導コイルおよび第２誘導コイルを配置して、電動機のコイル間の絶縁性である相間絶縁を検査することも可能である。
１　電動機１、　２　ステータ、　３　ロータ、　４　シャフト（回転軸）
５　コアバック部、　６　スロット、
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ　ティース
８　ステータ鉄心９、９ａ　ステータ巻線、　１０　ロータ鉄心
２１、２１ａ、２１ｂ　コイル、　２２　コア
２３、２３ａ、２３ｂ　巻線
２４、２４ａ、２４ｂ　誘導コイル、　２５、２５ａ、２５ｂ　電源
２６　センサ、　２７　ハイパスフィルタ、　２８　アンプ
２９　出力部、　３０　フレーム、　４１　電動機（リニアモータ）
４２　スライダ、　４３　ステータ、　４４　コアバック部
４５　ティース、　４６　スライダ鉄心、　４７　スライダ巻線
４８　ステータ鉄心、　４９　永久磁石

Claims (7)

  1. 複数のコイルを備えた電動機の絶縁検査装置であって、
    前記電動機の１つのコイルと磁路を形成するコアおよびこのコアの一部に巻き回された巻線で構成された誘導コイルと、
    前記巻線に電圧を印加する電源と、
    前記１つのコイルの近傍または前記巻線の近傍に設置されるセンサと、
    このセンサで検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタと
    を備えた電動機の絶縁検査装置。
  2. 前記コアは、ギャップを備えており、このギャップに前記電動機の１つのコイルが配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動機の絶縁検査装置。
  3. 前記コアのギャップは、前記電動機の１つのコイルの内周部と外周部との間、または前記電動機の１つのコイルの内周部とコアバック部との間で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電動機の絶縁検査装置。
  4. 前記コアは、前記電動機の１つのコイルの内周部と前記電動機の１つのコイル以外のコイルの内周部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の絶縁検査装置。
  5. 複数のコイルを備えた電動機の絶縁検査装置であって、
    前記電動機の１つのコイルと磁路を形成する第１コアおよびこの第１コアの一部に巻き回された第１巻線で構成された第１誘導コイルと、
    前記電動機の１つのコイルに隣接するコイルと磁路を形成する第２コアおよびこの第２コアの一部に巻き回された第２巻線で構成された第２誘導コイルと、
    前記第１巻線および第２巻線にそれぞれに電圧を印加する２つの電源と、
    前記１つのコイルの近傍または前記第１巻線の近傍に設置されるセンサと、
    このセンサで検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くハイパスフィルタと
    を備えた電動機の絶縁検査装置。
  6. 前記所定の周波数は、前記電源が前記巻線に印加する交流電圧の周波数より高いことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電動機の絶縁検査装置。
  7. 電動機の１つのコイルと磁路を形成する誘導コイルに電圧を印加するステップと、
    前記１つのコイルに発生する放電に起因する電気信号を検出するステップと、
    前記検出された電気信号から所定の周波数以下の周波数成分を除くステップと
    を備えた電動機の絶縁検査方法。
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