WO2021039501A1 - 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置 - Google Patents

絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置 Download PDF

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withstand voltage
insulating material
pair
voltage
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光祐 和田
金子　政秀
良三 野々垣
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デンカ株式会社
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    • 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
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    • G01R31/16—Construction of testing vessels; Electrodes therefor

Definitions

  • This disclosure relates to a method for evaluating withstand voltage characteristics of an insulating material and a device for measuring withstand voltage characteristics.
  • Patent Document 1 includes a method and a test apparatus for testing withstand voltage characteristics by having two electrodes for sandwiching an insulating material and a spring for pressing the electrodes and applying a voltage between the two electrodes. It is disclosed (see Patent Document 1).
  • burrs when an insulating material is attached to an aluminum die-cast device, if burrs remain on the device or if foreign matter is present at the mounting location, the burrs or foreign matter (hereinafter referred to as "burrs") are used.
  • the pressure may be concentrated and interfere in a narrow area of the insulation, affecting the withstand voltage characteristics of the insulation.
  • conventional test methods and test devices have not been able to measure and evaluate the withstand voltage characteristics when burrs and the like interfere with the insulating material.
  • the purpose of this disclosure is to solve the above problems, and the withstand voltage of the insulating material can be evaluated assuming the situation where the pressure due to burrs or the like is concentrated in a narrow range of the insulating material and interferes with each other. It is an object of the present invention to provide a characteristic evaluation method and a withstand voltage characteristic measuring device.
  • One aspect of the present disclosure is a method for evaluating the withstand voltage characteristics of an insulating material, in which the insulating material is sandwiched between a pair of electrodes and locally pressed to form a thin portion of the insulating material between the electrodes.
  • This is a withstand voltage characteristic evaluation method in which a voltage is applied between electrodes to evaluate the withstand voltage characteristics of an insulating material. Pressing locally means that the pressing force is concentrated in a narrow area of the insulating material.
  • the insulating material is sandwiched between a pair of electrodes and locally pressed to form a thin portion of the insulating material between the pair of electrodes, thereby receiving interference from burrs and the like. You can make a pseudo part. Further, by applying a voltage between the pair of electrodes, it is possible to confirm the presence or absence of dielectric breakdown in this thin portion. As a result, according to one aspect of the present disclosure, it is possible to evaluate the withstand voltage characteristics assuming a situation in which burrs and the like locally interfere with the insulating material.
  • At least one of the pair of electrodes has a tip portion, and the tip portion may be pierced into the insulating material to form a thin portion between the tip portion and the other electrode.
  • the tip portion By piercing the tip of the insulating material, the insulating material can be intentionally scratched to form a thin portion, and the withstand voltage characteristics in that state can be evaluated.
  • a foreign matter is arranged between at least one electrode and the insulating material, and the foreign matter and the insulating material are sandwiched between the pair of electrodes, whereby a thin portion is formed between the foreign matter and the other electrode. May be formed.
  • the withstand voltage characteristics of the insulating material may be evaluated by applying a voltage between the electrodes while changing the thickness of the thin portion of the insulating material.
  • the thickness of the thin portion can be changed by changing the piercing depth of the tip portion or changing the size of the foreign matter. Then, the thickness at which dielectric breakdown occurs can be evaluated by appropriately applying a voltage while changing the thickness of the thin portion.
  • the withstand voltage characteristics of the insulating material may be evaluated while changing the voltage applied between the electrodes. By changing the voltage applied between the electrodes, it is possible to evaluate the voltage at which dielectric breakdown occurs.
  • the withstand voltage characteristics of the insulating material may be evaluated while changing both the thickness of the thin portion of the insulating material and the voltage applied between the electrodes.
  • the withstand voltage characteristics of the insulating material By evaluating the withstand voltage characteristics of the insulating material while changing both the thickness of the thin portion and the voltage applied between the electrodes, the causal relationship between the thickness of the thin portion and the voltage applied between the electrodes and dielectric breakdown. Can be evaluated.
  • the withstand voltage characteristic measuring device includes an electrode-to-electrode distance adjusting unit capable of adjusting the distance between the pair of electrodes by moving the pair of electrodes in opposite directions and sandwiching the insulating material, and the pair of electrodes. It is provided with a voltage application unit for applying a voltage to the electrode and an index value measuring unit for measuring an index value for evaluating the presence or absence of dielectric breakdown of the insulating material.
  • the insulating material can be locally pressed to form a thin portion by adjusting the distance between the pair of electrodes with the distance adjusting unit between the electrodes while sandwiching the insulating material. Further, by applying a voltage between the pair of electrodes by the voltage applying portion, it is possible to confirm the presence or absence of dielectric breakdown in this thin portion. As a result, according to one aspect of the present disclosure, it is possible to evaluate the withstand voltage characteristics assuming a situation in which burrs and the like locally interfere with the insulating material.
  • the tip portion may be pierced into the insulating material to form a thin portion between the tip portion and the other electrode. As a result, it is possible to evaluate the withstand voltage characteristics in a state where the insulating material is intentionally scratched to form a thin portion.
  • the voltage applying unit may be able to change the voltage applied between the pair of electrodes. By changing the voltage applied between the electrodes, it is possible to evaluate the voltage at which dielectric breakdown occurs.
  • the pair of electrodes are arranged so as to face each other in the vertical direction, and the pair includes an elevating portion that holds at least one of the electrodes and a pillar portion that supports the elevating portion so as to be able to move up and down.
  • the distance adjusting part is basically fixed to the elevating part, supports the shaft part extending in the vertical direction and the shaft part so as to be movable in the vertical direction, and can adjust the amount of movement of the shaft part in the vertical direction. It may include a structural part. By adjusting the amount of movement of the shaft portion in the vertical direction by the basic structure portion, the elevating portion can be raised and lowered to easily adjust the distance between the pair of electrodes.
  • a deformation example of the electrode is shown, (a) is a side view showing a first deformation example, (b) is a side view showing a second deformation example, and (c) is a third deformation example. It is a side view which shows an example, and the figure (d) is a side view which shows the 4th modification.
  • a deformation example of the electrode is shown, (a) is a side view showing a fifth deformation example, and (b) is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. It is a side view of the withstand voltage characteristic measuring apparatus which concerns on other embodiment. It is an enlarged view which shows typically the relationship between the insulating material installed in the withstand voltage characteristic measuring apparatus which concerns on another embodiment, and an electrode.
  • the withstand voltage characteristic measuring device 1 is a device that measures an index value for evaluating the presence or absence of dielectric breakdown of an electrical insulating material.
  • the withstand voltage characteristic of the insulating material can be evaluated based on the index value measured by the withstand voltage characteristic measuring device 1.
  • the index value is, for example, a voltage value, a current value, a resistance value, or the like, and may be a composite value thereof.
  • the withstand voltage characteristic broadly includes properties related to withstand voltage (also referred to as dielectric strength). Therefore, not only the withstand voltage but also the correlation between the withstand voltage and the thickness of the insulating material and the insulation resistance are included.
  • the withstand voltage characteristic measuring device 1 includes a pair of electrodes 3 and 4 arranged opposite to each other, and at least one electrode (for example, an electrode 3) of the pair of electrodes 3 and 4.
  • the withstand voltage characteristic measuring device 1 includes an elevating part 10 that moves the electrodes 3 and 4 in the opposite direction D, a micrometer 6 that moves the elevating part 10 and holds a pair of electrodes 3 and 4 at a predetermined distance. It has.
  • An insulating sheet W (an example of an insulating material) to be measured is arranged between the pair of electrodes 3 and 4.
  • the micrometer 6 is an example of a distance adjusting unit between electrodes.
  • the pair of electrodes 3 and 4 according to the present embodiment are arranged in the vertical direction (for example, the vertical direction), which is an example of the facing direction D.
  • the lower electrode 4 is fixed at a fixed position, and the upper electrode 3 can move in the vertical direction.
  • the facing direction D means a direction in which the pair of electrodes 3 and 4 are relatively close to each other and separated from each other. Therefore, the pair of electrodes 3 and 4 are not limited to the vertical direction, and may be arranged in the horizontal direction (for example, the horizontal direction). Further, the pair of electrodes 3 and 4 may be arranged in an oblique direction inclined from the vertical direction or the lateral direction. Further, in the present embodiment, the embodiment in which the upper electrode 3 is movable will be described as an example, but the lower electrode 4 may be movable, and both the electrode 3 and the electrode 4 are in opposite directions. It may be movable to D.
  • the lower electrode (hereinafter referred to as "fixed electrode") 4 has a flat plate shape.
  • the fixed electrode 4 is fixed to the tips of a plurality of pedestal portions 8, and the pedestal portion 8 is erected from the base plate 7.
  • the pedestal portion 8 or the base plate 7 that supports the fixed electrode 4 has electrical insulation.
  • the insulating sheet W to be measured is placed on the surface opposite to the pedestal portion 8.
  • the shape and thickness of the insulating sheet W can be appropriately selected.
  • the thickness of the insulating sheet W according to the present embodiment may be, for example, 0.1 mm or more. Further, the thickness of the insulating sheet W may be 5 mm or less, and may be a thin insulating sheet W of 1 mm or less. Further, the insulating sheet W may be a flexible insulating sheet. Examples of the flexible insulating sheet include a resin sheet.
  • the resin sheet may be either a resin sheet made of a thermosetting resin or a resin sheet made of a thermoplastic resin. Further, the resin sheet may be filled with a filler.
  • Examples of the filler include inorganic particles, and examples of the inorganic particles include carbides, nitrides, oxides, hydroxides, and carbon-based materials.
  • An example of a resin sheet is a heat radiating sheet containing boron nitride.
  • a plurality of holes Wa are formed in the insulating sheet W.
  • a plurality of female screws 4a corresponding to a plurality of holes Wa of the insulating sheet W are formed on the fixed electrode 4 in contact with the insulating sheet W.
  • a metal (conductive) bolt 9 is screwed into the female screw 4a of the fixed electrode 4 from below, and the shaft portion of the bolt 9 protruding from the fixed electrode 4 is passed through the hole Wa of the insulating sheet W to pass the insulating sheet.
  • Position W is
  • the upper electrode (hereinafter referred to as "movable electrode") 3 is held by the elevating part 10.
  • the movable electrode 3 (see FIG. 3) is formed from a cylindrical grip portion 31 that has been subjected to anti-slip processing, a needle portion 32 that protrudes from one end portion of the grip portion 31, and the other end portion of the grip portion 31. It includes a protruding connection shaft portion 33.
  • the tip of the needle portion 32 is an acute-angled tip portion 32a.
  • a male screw is provided on the connecting shaft portion 33.
  • the movable electrode 3 may have a shape that can locally press the insulating sheet W. Pressing locally means that the pressing force is concentrated in a narrow range of the insulating sheet W. That is, locally pressing means pressing only a part of the insulating sheet W in contact with the entire surface, not the entire surface. For example, it means that the contact is pressed in a range of about 5 mm 2 , and it may be 2 mm 2 or less, 0.5 mm 2 or less, or 0.1 mm 2 or less.
  • the movable electrode 3 can be used in various forms.
  • the tip of the columnar body portion 34 has an enlarged diameter, and the movable electrode 3A provided with a conical tip portion 32b at the tip thereof. It may be.
  • the tip of the columnar body portion 34 has an enlarged diameter, and a plurality of tip portions 32d are provided along the circumference of the tip.
  • the tip of the columnar body portion 34 has an enlarged diameter, the tip has a tapered diameter, and a plurality of tip portions. It may be a movable electrode 3D provided with 32e.
  • the tip portions 32b, 32d and 32e have a point-like pointed shape, but for example, FIGS. 5A and 5B are shown.
  • a movable electrode 3E provided with a linear tip portion 32f such as a blade may be used.
  • the elevating portion 10 includes a plurality of guide pillars 11 (pillar portions) erected from the base plate 7, an elevating plate 5 capable of elevating along the guide pillars 11, and an elevating plate 5. It is provided with a support plate 12 that moves up and down.
  • a fixing plate 14 fixed to the guide pillar 11 is arranged above the elevating area (movable area) of the elevating plate 5.
  • the fixing plate 14 and the elevating plate 5 are connected by an elastic body 15, for example, a coil spring, which supports the elevating plate 5.
  • the movable electrode 3 is arranged so that the tip portion 32a (see FIGS. 2 and 3) of the needle portion 32 faces downward and the connecting shaft portion 33 faces upward, and the connecting shaft portion 33 is screwed into the support plate 12. And fixed.
  • the support plate 12 is fixed to the elevating plate 5 via a rod member 13 having electrical insulation.
  • the elevating plate 5 is attached to the guide pillar 11 so as to be elevated via the bearing portion 51.
  • the micrometer 6 includes a micrometer head 6a (basic structure portion) fixed to the fixing plate 14 and a spindle 6b (shaft portion) extending in the vertical direction through the fixing plate 14.
  • the lower end of the spindle 6b is fixed to the elevating plate 5, and the upper portion is housed in the micrometer head 6a.
  • the micrometer head 6a supports the spindle 6b so as to be movable in the vertical direction by a screw mechanism, and the amount of movement of the spindle 6b in the vertical direction can be adjusted by rotating the micrometer head 6a.
  • the withstand voltage characteristic measuring device 1 includes a voltage application measuring unit 20.
  • the voltage application measuring unit 20 measures a voltage application function of applying a voltage between the fixed electrode 4 and the movable electrode 3 (between the pair of electrodes 3 and 4) and an index value for evaluating the presence or absence of dielectric breakdown of the insulating material. It is equipped with an index value measurement function.
  • the index value is, for example, a voltage value or resistance value between the pair of electrodes 3 and 4, a current value flowing between the pair of electrodes 3 and 4, and the like. By confirming this index value, it is confirmed whether or not there is an energized state between the pair of electrodes 3 and 4.
  • the energized state means a state in which dielectric breakdown has occurred.
  • the voltage up to the limit where dielectric breakdown occurs is the "withstand voltage". Further, by measuring the resistance value between the pair of electrodes 3 and 4, it is possible to evaluate the resistance value (insulation resistance) between the pair of electrodes 3 and 4 which should not be electrically connected.
  • the inspection circuit of the voltage application measuring unit 20 is a high voltage output circuit.
  • the voltage application measuring unit 20 a commercially available withstand voltage test device, insulation resistance test device, or the like can be appropriately used.
  • the voltage application measuring unit 20 includes a power supply, a control board for applying a desired voltage, and the like as a voltage application function (an example of the voltage application unit). It also has an ammeter, voltmeter, etc. as an index value measurement function (an example of an index value measurement unit).
  • the high voltage output circuit of the voltage application measuring unit 20 is connected to a bolt 9 connecting the insulating sheet W and the fixed electrode 4 so as to be energized, and is attached to a support plate 12 to which the movable electrode 3 is fixed. It is connected to a metal (energable) bolt 12a so that it can be energized.
  • the insulating sheet W is installed between the movable electrode 3 and the fixed electrode 4 of the withstand voltage characteristic measuring device 1 (between the pair of electrodes 3 and 4) (insulating material installation step).
  • the insulating sheet W is placed on the fixing electrode 4, and the bolt 9 is screwed and fixed.
  • a predetermined voltage is applied between the pair of electrodes 3 and 4, and it is confirmed that dielectric breakdown does not occur in a state where the movable electrode 3 does not interfere with the insulating sheet W (initial confirmation step).
  • withstand voltage characteristic evaluation step for example, the following three evaluation methods can be carried out. Each method will be described in detail.
  • the movable electrode 3 is lowered stepwise to pierce the insulating sheet W with the tip portion 32a of the movable electrode 3.
  • the distance from the tip 32a of the movable electrode 3 to the fixed electrode 4 is a thin portion of the insulating sheet W (hereinafter referred to as “thin portion d”) (see FIG. 2), and the thinner the portion, the more the stage progresses.
  • the thickness of d becomes thin.
  • a constant high voltage is applied, and the energization state is confirmed to confirm the presence or absence of dielectric breakdown.
  • the thickness of the thin portion d at that stage is evaluated as the limit thickness at which dielectric breakdown occurs. It should be noted that the thickness at the limit where dielectric breakdown occurs (an example of withstand voltage characteristics) may be evaluated by continuously changing the thin portion d while a constant voltage is applied.
  • the tip portion 32a of the movable electrode 3 is pierced into the insulating sheet W, and the movable electrode 3 is further lowered until the thickness of the thin portion d reaches a predetermined depth as a reference. In this state, the thickness of the thin portion d is not changed, and the magnitude of the applied voltage is changed stepwise.
  • the third evaluation method is a method in which the first evaluation method and the second evaluation method are combined. Specifically, the thin portion d is changed stepwise, and at each step, a plurality of different voltages are applied, and the energization state is confirmed to confirm the presence or absence of dielectric breakdown. According to this third evaluation method, it is possible to evaluate the correlation (an example of withstand voltage characteristics) between the thickness of the thin portion d that causes dielectric breakdown and the voltage applied between the pair of electrodes 3 and 4.
  • the withstand voltage characteristic measuring device 1A according to the second embodiment has the same elements and structures as the withstand voltage characteristic measuring device 1 according to the first embodiment. Therefore, in the following description, the differences will be mainly described, and common elements and structures are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • the movable electrode 30 is integrally or indirectly fixed to, for example, the support plate 12.
  • the movable electrode 30 can energize the support plate 12.
  • the movable electrode 30 includes a contact surface 30a (see FIG. 7) capable of contacting the insulating sheet W on a wide surface of at least 10 cm 2 or more.
  • a constant voltage is applied to energize the device while sandwiching foreign matter F having a different shape and size in stages.
  • the withstand voltage characteristic evaluation method similar to the above-mentioned first evaluation method can be carried out.
  • the same withstand voltage characteristic evaluation method as the above-mentioned second evaluation method can be carried out. ..
  • the actions and effects of the above-mentioned withstanding voltage characteristic measuring devices 1, 1A and the withstanding voltage characteristic evaluation method will be described.
  • the insulating sheet W insulating material
  • metal foreign matter is mixed in the mounting location or burrs or the like remain during manufacturing
  • the insulating property of the insulating sheet W is affected. Given, it can sometimes cause poor insulation.
  • the thickness of the insulating material is increased in order to avoid defective insulation, it is disadvantageous for compactification. Therefore, it is not preferable to easily increase the thickness of the insulating material to ensure the insulating property.
  • the insulating sheet W is sandwiched between the movable electrodes 3 and 30 and the fixed electrode 4 and locally pressed to press the movable electrode 3,
  • a portion that is interfered with by burrs or the like can be simulated.
  • by applying a voltage between the movable electrodes 3 and 30 and the fixed electrode 4 it is possible to confirm the presence or absence of dielectric breakdown in the thin portion d.
  • the withstand voltage characteristic evaluation method can be evaluated assuming a situation in which burrs and the like locally interfere with the insulating sheet W. As a result, it becomes possible to quantitatively evaluate the withstand voltage characteristics of the insulating sheet W in a state of being affected by burrs and foreign substances without mounting the insulating sheet W on the actual machine.
  • the thin insulating sheet W can also be evaluated. Further, when the insulating sheet W is flexible, there is a tendency that the insulating sheet W is damaged and energized, or the thickness of the insulating sheet W is locally reduced due to deformation, resulting in deterioration of the insulating property. .. According to the evaluation method and the evaluation device of the present embodiment, the flexible insulating sheet W can be evaluated.
  • the thin portion d is formed by piercing the tip portion 32a of the movable electrode 3 into the insulating sheet W. That is, the insulating sheet W can be intentionally scratched to form the thin portion d, and the withstand voltage characteristic in that state can be evaluated.
  • the withstand voltage characteristic measuring device 1 since it is easy to appropriately adjust the depth at which the tip portion 32a of the movable electrode 3 is pierced into the insulating sheet W, it is easy to quantitatively evaluate the withstand voltage characteristic.
  • the foreign matter F and the insulating sheet W are sandwiched between the movable electrode 30 and the fixed electrode 4, so that the foreign matter F and the fixed electrode 4 are thinly formed.
  • Part d is formed. That is, the thin portion d can be formed by locally pressing the insulating sheet W with the foreign matter F, and the withstand voltage characteristic in that state can be evaluated.
  • the thin portion d is formed by using the foreign matter F. In this way, if the shape, dimensions, and the like of a foreign matter that can actually be generated can be specified, it becomes easy to appropriately evaluate the influence of the foreign matter on the withstand voltage characteristics.
  • the thickness of the thin portion d can be changed by changing the piercing depth of the tip portion 32a or changing the size of the foreign matter F. Then, the thickness at which dielectric breakdown occurs can be evaluated by appropriately applying a voltage while changing the thickness of the thin portion d.
  • the withstand voltage characteristic of the insulating material is evaluated while changing the voltage applied between the movable electrodes 3 and 30 and the fixed electrode 4. As a result, it is possible to evaluate the voltage at which dielectric breakdown occurs while changing the voltage applied between the movable electrodes 3 and 30 and the fixed electrode 4.
  • the withstand voltage characteristic of the insulating sheet W is evaluated while changing both the thickness of the thin portion d and the voltage applied between the movable electrodes 3 and 30 and the fixed electrode 4. be able to. As a result, the causal relationship between the thin portion d and the applied voltage and dielectric breakdown can be evaluated.
  • the amount of movement of the spindle 6b in the vertical direction can be adjusted by operating the micrometer head 6a (basic structure portion) of the micrometer 6. Then, by adjusting the amount of movement of the spindle 6b in the vertical direction, the elevating plate 5 can be moved up and down to easily adjust the distance between the movable electrodes 3 and 30 and the fixed electrode 4. As a result, the thickness of the thin portion d can be easily adjusted.
  • the present disclosure is not limited to these embodiments.
  • this withstanding voltage characteristic evaluation method can be carried out by using an apparatus other than the withstanding voltage characteristic measuring devices 1 and 1A according to each of the above embodiments.
  • the withstand voltage characteristic measuring devices 1 and 1A according to each embodiment include a voltage application measuring unit 20 having both a voltage applying function (voltage applying unit) and an index value measuring function (index value measuring unit). There is.
  • this voltage application function and the index value measurement function can be carried out by a separate independent device.
  • the withstand voltage characteristic evaluation method was carried out using the device corresponding to the withstand voltage characteristic measurement device according to the first embodiment described above.
  • the insulating material an insulating sheet having a thickness of 0.2 mm (an insulating sheet composed of a silicone resin composition containing 60% by volume of boron nitride) was used.
  • the first evaluation method First, the first evaluation method will be described. Specifically, the initial state was the state before the movable electrode interfered with the insulating sheet, and in this state, a voltage of DC 1.2 kV was applied for 60 seconds. The voltage was applied about 5 times (n1 to n5) under the same conditions, and the case where the energization was not confirmed was evaluated as OK, and the case where the energization was confirmed and evaluated as dielectric breakdown was evaluated as NG. In the initial state, everything from n1 to n5 was OK.
  • the movable electrode was pierced into the insulating sheet to make the thickness of the thin portion 0.19 mm, and a voltage of DC 1.2 kV was applied for 60 seconds in the same manner as above.
  • the voltage was applied about 5 times (n1 to n5) under the same conditions, and the case where the energization was not confirmed was evaluated as OK, and the case where the energization was confirmed and evaluated as dielectric breakdown was evaluated as NG. In the initial state, everything from n1 to n5 was OK.
  • the thickness of the thin portion was changed so as to be gradually reduced, and a voltage was applied about 5 times (n1 to n5) under the same conditions to evaluate the presence or absence of dielectric breakdown.
  • the thickness of the thin portion was gradually reduced by 0.01 mm, and at each stage, a voltage was applied about 5 times (n1 to n5) under the same conditions to evaluate the presence or absence of dielectric breakdown. (See Table 1). As a result, it was confirmed that dielectric breakdown occurs when the thickness of the thin portion is 0.01 mm.
  • an insulating sheet having low resistance to burrs and the like (an insulating sheet composed of a silicone resin composition containing 70% by volume of alumina) was subjected to the first evaluation method.
  • Dielectric breakdown occurred at 0.06 mm. That is, the dielectric breakdown of the insulating sheet having low resistance to burrs and the like occurred in a state where the thickness of the thin portion was larger than that of the insulating sheet composed of the silicone resin composition containing 60% by volume of boron nitride. ..
  • the resistance to burrs and the like could be properly evaluated by the first evaluation method.
  • the thickness of the thin portion was set to 0.07 mm, and in this state, the applied voltage was boosted from 0 kV until dielectric breakdown occurred. In this case, energization was measured at 9.5 kV, and it was confirmed that dielectric breakdown occurred (see Table 2).
  • an insulating sheet similar to the insulating sheet used in the first evaluation method an insulating sheet composed of a silicone resin composition containing 60% by volume of boron nitride was used.
  • the second evaluation method was also carried out for an insulating sheet having low resistance to burrs and the like (an insulating sheet composed of a silicone resin composition containing 70% by volume of alumina).
  • an insulating sheet with low resistance to burrs the thickness of the thin part is 0.07 mm, and when the applied voltage is boosted from 0 kV until dielectric breakdown occurs, energization is measured at a voltage lower than 9.5 kV. , It was confirmed that dielectric breakdown occurs.
  • the third evaluation method Similar to the first evaluation method described above, the thickness of the thin portion is adjusted to be gradually reduced by 0.01 mm from the initial state, and further, in each step, the applied voltage is changed from 0 kV until dielectric breakdown occurs. The pressure was increased (see Table 3).
  • the third evaluation method it was possible to evaluate the thickness of the thin portion and the correlation between the applied voltage and dielectric breakdown.

Abstract

絶縁材の耐電圧特性評価方法であって、前記絶縁材を一対の電極で挟んで局所的に押圧し、前記電極間に前記絶縁材の厚みの薄い部分を形成し、前記電極間に電圧をかけて前記絶縁材の耐電圧特性を評価する、絶縁材の耐電圧特性評価方法。

Description

絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置
　本開示は、絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置に関する。
　絶縁材の一般的な耐電圧特性試験が知られている（JIS C2110）。また、特許文献１には、絶縁材を挟み込む二つの電極と、この電極を押えるばねとを有し、この二つの電極間に電圧を印加することで耐電圧特性を試験する方法及び試験装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２０００－９７８９号公報
　例えば、アルミダイカスト製の機器に絶縁材を装着した際、機器等にバリが残っていたり、装着箇所に異物が存在したりすると、そのバリや異物等（以下、「バリ等」と称する）による押圧が絶縁材の狭い範囲に集中して干渉し、絶縁材の耐電圧特性に影響を与える可能性がある。しかしながら、従来の試験方法や試験装置では、バリ等が絶縁材に干渉した場合の耐電圧特性を測定し、また評価することができなかった。
　本開示は、以上の課題を解決することを目的としており、バリ等による押圧が絶縁材の狭い範囲に集中して干渉した状況を想定しての耐電圧特性を評価し得る絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置を提供することにある。
　本開示の一側面は、絶縁材の耐電圧特性評価方法であって、絶縁材を一対の電極で挟んで局所的に押圧し、その電極間に絶縁材の厚みの薄い部分を形成し、その電極間に電圧を印加して絶縁材の耐電圧特性を評価する耐電圧特性評価方法である。局所的に押圧するとは、押圧力が、絶縁材の狭い範囲に集中することを意味する。
　本開示の一側面によれば、絶縁材を一対の電極で挟んで局所的に押圧し、一対の電極間に絶縁材の厚みの薄い部分を形成することで、バリ等から干渉を受けている部分を疑似的に作ることができる。更に、一対の電極間に電圧を印加することにより、この厚みの薄い部分での絶縁破壊の有無を確認することができる。その結果、本開示の一側面によれば、バリ等が絶縁材に局所的に干渉した状況を想定しての耐電圧特性を評価できる。
　また、一対の電極のうち、少なくとも一方の電極は尖端部を有し、尖端部を絶縁材に突き刺すことによって、尖端部と他方の電極との間に厚みの薄い部分を形成してもよい。尖端部を絶縁材に突き刺すことによって絶縁材に意図的に傷を付けて厚みの薄い部分を形成でき、その状態での耐電圧特性を評価できる。
　また、一対の電極のうち、少なくとも一方の電極と絶縁材との間に異物を配置し、一対の電極によって異物及び絶縁材を挟むことによって、異物と他方の電極との間に厚みの薄い部分を形成してもよい。電極そのものではなく、異物によって絶縁材を局所的に押圧することによって絶縁材の厚みの薄い部分を形成でき、その状態での耐電圧特性を評価できる。
　また、絶縁材の厚みの薄い部分の厚みを変えながら電極間に電圧を印加して絶縁材の耐電圧特性を評価してもよい。例えば、尖端部の突き刺し深さを変えたり、異物の大きさを変えたりすることで厚みの薄い部分の厚みを変えることができる。そして、厚みの薄い部分の厚みを変えながら適宜に電圧を印加することにより、絶縁破壊が生じる厚みを評価することができる。
　また、電極間に印加する電圧を変えながら絶縁材の耐電圧特性を評価してもよい。電極間に印加する電圧を変えることで、絶縁破壊が生じる電圧を評価することができる。
　また、絶縁材の厚みの薄い部分の厚み及び電極間に印加する電圧の双方を変えながら絶縁材の耐電圧特性を評価してもよい。厚みの薄い部分の厚み及び電極間に印加する電圧の双方を変えながら絶縁材の耐電圧特性を評価することで、厚みの薄い部分の厚み及び電極間に印加する電圧と絶縁破壊との因果関係を評価することができる。
　また、本開示の一側面は、絶縁材の耐電圧特性を評価するための耐電圧特性測定装置である。耐電圧特性測定装置は、一対の電極と、一対の電極を対向方向に移動させ、絶縁材を挟んだ状態で一対の電極間の距離を調整可能な電極間距離調整部と、一対の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、絶縁材の絶縁破壊の有無を評価するための指標値を測定する指標値測定部と、を備えている。
　本開示の一側面では、絶縁材を挟んだ状態で一対の電極間の距離を電極間距離調整部によって調整することで絶縁材を局所的に押圧して厚みの薄い部分を形成できる。更に、電圧印加部によって一対の電極間に電圧を印加することにより、この厚みの薄い部分での絶縁破壊の有無を確認することができる。その結果、本開示の一側面によれば、バリ等が絶縁材に局所的に干渉した状況を想定しての耐電圧特性を評価できる。
　また、一対の電極のうち、少なくとも一方の電極に設けられると共に、他方の電極に向けて配置された尖端部を更に備えていてもよい。電極間距離調整部によって一対の電極間の距離を調整することにより、尖端部を絶縁材に突き刺して尖端部と他方の電極との間に厚みの薄い部分を形成できる。その結果、絶縁材に意図的に傷を付けて厚みの薄い部分を形成した状態での耐電圧特性を評価できる。
　また、電圧印加部は、一対の電極間に印加する電圧を変化させることができてもよい。電極間に印加する電圧を変えることで、絶縁破壊が生じる電圧を評価することができる。
　また、一対の電極は上下方向に対向して配置されており、一対の電極のうち、少なくとも一方の電極を保持する昇降部と、昇降部を昇降可能に支持する柱部と、を備え、電極間距離調整部は、昇降部に固定されると共に、上下方向に延在する軸部と、軸部を上下方向に移動可能に支持すると共に、軸部の上下方向の移動量を調整可能な基本構造部と、を備えていてもよい。基本構造部によって軸部の上下方向の移動量を調整することにより、昇降部を昇降させて一対の電極間の距離を簡単に調整することができる。
　本開示によれば、バリ等が絶縁材に局所的に干渉した状況を想定しての耐電圧特性を評価することができる。
本開示の実施形態に係る耐電圧特性測定装置の側面図である。 実施形態に係る耐電圧特性測定装置に設置された絶縁材と電極との関係を模式的に示す拡大図である。 電極の側面を示す拡大図である。 電極の変形例を示し、（ａ）図は第１の変形例を示す側面図であり、（ｂ）図は第２の変形例を示す側面図であり、（ｃ）図は第３の変形例を示す側面図であり、（ｄ）図は第４の変形例を示す側面図である。 電極の変形例を示し、（ａ）図は第５の変形例を示す側面図であり、（ｂ）図は（ａ）図のｂ－ｂ線に沿った断面図である。 他の実施形態に係る耐電圧特性測定装置の側面図である。 他の実施形態に係る耐電圧特性測定装置に設置された絶縁材と電極との関係を模式的に示す拡大図である。
　以下、図面を参照しつつ本開示に係る耐電圧特性測定装置及び耐電圧特性評価方法の実施形態について詳細に説明する。
　まず、図１及び図２を参照して、実施形態に係る耐電圧特性測定装置１について説明する。耐電圧特性測定装置１は、電気的な絶縁材の絶縁破壊の有無を評価するための指標値を測定する装置である。耐電圧特性測定装置１で測定された指標値に基づいて、絶縁材の耐電圧特性を評価することができる。ここで、この指標値とは、例えば、電圧値、電流値、または抵抗値などであり、それらの複合値であっても良い。また、耐電圧特性とは、耐電圧（絶縁耐力ともいう）に関係する性質を広く含む。従って、耐電圧のみならず、耐電圧と絶縁材の厚みとの相関関係や絶縁抵抗なども含まれる。
　耐電圧特性測定装置１は、対向して配置された一対の電極３、４と、一対の電極３，４の少なくとも一方の電極（例えば、電極３）と、を備えている。耐電圧特性測定装置１は、電極３、４同士の対向方向Ｄに移動させる昇降部１０と、昇降部１０を移動させて一対の電極３、４間を所定距離で保持するマイクロメーター６と、を備えている。一対の電極３、４同士の間には、測定対象となる絶縁シートＷ（絶縁材の一例）が配置されている。マイクロメーター６は、電極間距離調整部の一例である。
　本実施形態に係る一対の電極３、４は、対向方向Ｄの一例である上下方向（例えば、鉛直方向）に配置されている。そして、下方の電極４は定位置に固定されており、上方の電極３は上下方向に移動可能である。ここで、対向方向Ｄとは、一対の電極３、４が相対的に接近、離間する方向を意味している。従って、一対の電極３、４は、上下方向に限定されず、横方向（例えば、水平方向）に配置されていてもよい。また、一対の電極３、４は、上下方向や横方向から傾いた斜め方向に配置されていてもよい。また、本実施形態では、上方の電極３が移動可能である態様を例に説明するが、下方の電極４が移動可能であっても良く、また、電極３と電極４との両方が対向方向Ｄに移動可能であっても良い。
　下方の電極（以下、「固定電極」と称する）４は平板状である。固定電極４は、複数の脚柱部８の先端に固定され、脚柱部８はベースプレート７から立設されている。固定電極４を支持する脚柱部８あるいはベースプレート７は電気的な絶縁性を有する。固定電極４の両方の表面のうち、脚柱部８とは反対側となる表面に測定対象となる絶縁シートＷが載置される。
　絶縁シートＷの形状や厚み等は適宜に選択できる。本実施形態に係る絶縁シートＷの厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上であってもよい。また、絶縁シートＷの厚みは５ｍｍ以下であってもよく、更に１ｍｍ以下の薄い絶縁シートＷであってもよい。また、絶縁シートＷは、柔軟性がある絶縁シートでもよい。柔軟性のある絶縁シートとしては、樹脂シートが挙げられる。樹脂シートは、熱硬化性樹脂から構成される樹脂シート、熱可塑性樹脂から構成される樹脂シートのいずれでもよい。また、樹脂シートにはフィラーが充填されていてもよい。フィラーとしては、無機粒子などが挙げられ、無機粒子としては、例えば、炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物、炭素系材料などが挙げられる。樹脂シートの一例として窒化ホウ素を含む放熱シートが挙げられる。
　絶縁シートＷには、複数の孔Ｗａが形成されている。絶縁シートＷに当接する固定電極４には、絶縁シートＷの複数の孔Ｗａに対応した複数の雌ネジ４ａが形成されている。固定電極４の雌ネジ４ａには、下方から金属製（導電性）のボルト９が螺合し、固定電極４から突き出たボルト９の軸部が絶縁シートＷの孔Ｗａに通されて絶縁シートＷを位置決めする。
　上方の電極（以下、「可動電極」と称する）３は、昇降部１０によって保持されている。可動電極３（図３参照）は、滑り止め加工が施された円柱状の摘み部３１と、摘み部３１の一方の端部から突出した針部３２と、摘み部３１の他方の端部から突出した接続軸部３３とを備えている。針部３２の先端は、鋭角状に尖った尖端部３２ａである。接続軸部３３には雄ネジが設けられている。
　可動電極３は、絶縁シートＷを局所的に押圧できる形状であれば良い。局所的に押圧するとは、押圧力が、絶縁シートＷの狭い範囲に集中することを意味する。つまり、局所的に押圧するとは、絶縁シートＷの全面ではなく、一部分のみに当接して押圧することを意味する。例えば、５ｍｍ２程度の範囲で当接して押圧することを意味し、２ｍｍ２以下であっても良く、０．５ｍｍ２以下であっても良く、０．１ｍｍ２以下であっても良い。
　可動電極３は、様々な形態を使用することができる。例えば、図４の（ａ）図に示されるように、第１の変形例として、円柱状の胴体部３４の先端が拡径し、その先端に円錐状の尖端部３２ｂを設けた可動電極３Ａであってもよい。また、図４の（ｂ）図に示されるように、第２の変形例として、円柱状の胴体部３４の先端が拡径し、胴体部３４の先端に凸曲面３２ｃが設けられた可動電極３Ｂであってもよい。また、図４の（ｃ）図に示されるように、第３の変形例として、円柱状の胴体部３４の先端が拡径し、その先端の円周に沿って複数の尖端部３２ｄが設けられた可動電極３Ｃであってもよい。また、図４の（ｄ）図に示されるように、第４の変形例として、円柱状の胴体部３４の先端が拡径し、その先端がテーパ状に縮径し、更に複数の尖端部３２ｅが設けられた可動電極３Ｄであってもよい。
　また、本実施形態及び上記の変形例１、３、４では、尖端部３２ｂ、３２ｄ、３２ｅは点状に尖った形状であったが、例えば、図５の（ａ）図及び（ｂ）図に示されるように、第５の変形例として、刃物のような線状の尖端部３２ｆを備えた可動電極３Ｅであってもよい。
　図１に示されるように、昇降部１０は、ベースプレート７から立設された複数のガイド柱１１（柱部）と、ガイド柱１１に沿って昇降可能な昇降プレート５と、昇降プレート５と一緒に昇降する支持プレート１２と、を備えている。昇降プレート５の昇降領域（可動領域）よりも上方には、ガイド柱１１に固定された固定プレート１４が配置されている。固定プレート１４と昇降プレート５とは、昇降プレート５の引き上げを支援する弾性体１５、例えばコイルバネによって接続されている。
　可動電極３は、針部３２の尖端部３２ａ（図２、図３参照）が下方を向き、接続軸部３３が上方を向くように配置され、接続軸部３３は、支持プレート１２に螺合して固定されている。支持プレート１２は、電気的な絶縁性を有するロッド部材１３を介して昇降プレート５に固定されている。昇降プレート５は、軸受け部５１を介してガイド柱１１に対して昇降可能に取り付けられている。
　マイクロメーター６は、固定プレート１４に固定されたマイクロメーターヘッド６ａ（基本構造部）と、固定プレート１４を貫通して上下方向に延在するスピンドル６ｂ（軸部）と、を備えている。スピンドル６ｂの下端部は昇降プレート５に固定され、上部はマイクロメーターヘッド６ａ内に収容されている。マイクロメーターヘッド６ａは、ネジ機構によってスピンドル６ｂを上下方向に移動可能に支持すると共に、マイクロメーターヘッド６ａを回転することでスピンドル６ｂの上下方向の移動量を調整可能である。
　耐電圧特性測定装置１は、電圧印加測定部２０を備えている。電圧印加測定部２０は、固定電極４及び可動電極３間（一対の電極３、４間）に電圧を印加する電圧印加機能と、絶縁材の絶縁破壊の有無を評価するための指標値を測定する指標値測定機能とを備えている。この指標値とは、例えば、一対の電極３、４間の電圧値や抵抗値、一対の電極３、４間を流れる電流値等である。この指標値を確認することで、一対の電極３、４間での通電状態の有無が確認される。通電状態は絶縁破壊が生じている状態を意味している。絶縁破壊が生じる限界までの電圧は「耐電圧」である。また、一対の電極３、４間の抵抗値を測定することにより、電気的に接続されていないはずの一対の電極３、４間の抵抗値（絶縁抵抗）を評価することができる。
　耐電圧特性を評価するために、絶縁シートＷには高電圧を印加する必要があり、したがって電圧印加測定部２０の検査回路は高電圧出力回路である。電圧印加測定部２０としては、市販の耐電圧試験装置や絶縁抵抗検査装置等を適宜に利用することができる。例えば、電圧印加測定部２０は、電圧印加機能（電圧印加部の一例）として電源、所望の電圧を印加するための制御基板等を備えている。また、指標値測定機能（指標値測定部の一例）として電流計や電圧計等を備えている。
　電圧印加測定部２０の高電圧出力回路は、絶縁シートＷと固定電極４とを接続するボルト９に通電可能に接続されており、また、可動電極３が固定された支持プレート１２に取り付けられた金属製（通電可能）のボルト１２ａに通電可能に接続されている。
　次に、本実施形態に係る耐電圧特性評価方法を説明する。まず、耐電圧特性測定装置１の可動電極３と固定電極４との間（一対の電極３、４間）に絶縁シートＷを設置する（絶縁材設置工程）。本実施形態においては、絶縁シートＷを固定電極４上に載置し、ボルト９を螺合して固定する。次に、一対の電極３、４間に所定の電圧を印加し、可動電極３が絶縁シートＷに干渉していない状態で絶縁破壊が生じていないことを確認する（初期確認工程）。
　次に、耐電圧特性評価工程を実施する。耐電圧特性評価工程として、例えば、以下の三つの評価方法を実施することができる。各方法について詳しく説明する。
　第１の評価方法では、可動電極３を段階的に下降させて絶縁シートＷに可動電極３の尖端部３２ａを突き刺す。可動電極３の尖端部３２ａから固定電極４までの距離は、絶縁シートＷの厚みの薄い部分（以下、「薄厚部ｄ」と称する）（図２参照）であり、段階が進むほど、薄厚部ｄの厚みは薄くなる。各段階において、それぞれ一定の高電圧を印加し、通電状態を確認して絶縁破壊の有無を確認する。絶縁破壊が生じた場合には、その段階での薄厚部ｄの厚みを、絶縁破壊が生じる限界の厚みとして評価する。なお、一定の電圧を印加した状態で薄厚部ｄを連続的に変化させて絶縁破壊が生じる限界の厚み（耐電圧特性の一例）を評価してもよい。
　第２の評価方法では、絶縁シートＷに可動電極３の尖端部３２ａを突き刺し、更に、薄厚部ｄの厚みが基準となる所定の深さとなるまで、可動電極３を下降させる。この状態で、薄厚部ｄの厚みは変えず、印加する電圧の大きさを段階的に変えていく。各段階において、通電状態を確認して絶縁破壊の有無を確認する。絶縁破壊が生じた場合には、その段階での電圧を耐電圧（耐電圧特性の一例）として評価する。なお、印加する電圧を連続的に変化させて耐電圧を評価するようにしてもよい。
　第３の評価方法は、第１の評価方法と第２の評価方法とを複合させた方法である。具体的には、薄厚部ｄを段階的に変更し、更に、各段階において、複数の異なる電圧を印加し、通電状態を確認して絶縁破壊の有無を確認する。この第３の評価方法によれば、絶縁破壊を生じさせる薄厚部ｄの厚みと一対の電極３、４間に印加する電圧との相関関係（耐電圧特性の一例）を評価することができる。
　次に、図６及び図７を参照し、第２の実施形態に係る耐電圧特性測定装置１Ａ及び耐電圧特性評価方法について説明する。なお、第２の実施形態に係る耐電圧特性測定装置１Ａは、第１の実施形態に係る耐電圧特性測定装置１と同様の要素や構造を備えている。従って、以下の説明では、相違点を中心に説明し、共通する要素や構造については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　可動電極３０は、例えば支持プレート１２に一体、または間接的に固定されている。可動電極３０は支持プレート１２に通電可能である。可動電極３０は、少なくとも１０ｃｍ２以上の広い面で絶縁シートＷに当接可能な当接面３０ａ（図７参照）を備えている。本実施形態に係る耐電圧特性測定装置１Ａを用いて薄厚部ｄを形成する場合、まずは可動電極３０と絶縁シートＷとの間に導電性を有する異物Ｆを配置する。そして、可動電極３０と固定電極４とによって異物Ｆ及び絶縁シートＷを挟み、その結果として異物Ｆと固定電極４との間に薄厚部ｄを形成する。
　第２の実施形態に係る耐電圧特性測定装置１Ａを用いて耐電圧特性評価方法を実施する場合、段階的に異なる形状や大きさの異物Ｆを挟みながら、一定の電圧を印加して通電状態を確認することで、上述の第１の評価方法と同様の耐電圧特性評価方法を実施できる。また、一定の大きさの異物Ｆを挟んだ状態で、印加する電圧の大きさを変えながら通電状態を確認することで、上述の第２の評価方法と同様の耐電圧特性評価方法を実施できる。また、段階的に異なる形状や大きさの異物Ｆを挟みながら、さらに各段階において印加する電圧の大きさを変えながら通電状態を確認することで上述の第３の評価方法と同様の耐電圧特性評価方法を実施できる。なお、上記の各段階は連続的な実施でも良い。
　次に、上述の耐電圧特性測定装置１、１Ａ及び耐電圧特性評価方法の作用、効果について説明する。例えば、実機に絶縁シートＷ（絶縁材）を装着して使用する際、装着箇所に金属異物の混入があったり、製造時のバリ等が残っていたりすると、絶縁シートＷの絶縁性に影響を与え、時に、絶縁不良を生じさせる可能性がある。しかしながら、絶縁不良を避けるために絶縁材の厚みを厚くするとコンパクト化に不利に働くため、安易に絶縁材を厚くして絶縁性を担保することは好ましくない。
　これに対し、耐電圧特性測定装置１、１Ａを使用した耐電圧特性評価方法によれば、絶縁シートＷを可動電極３、３０及び固定電極４で挟んで局所的に押圧し、可動電極３、３０と固定電極４との間に絶縁シートＷの薄厚部ｄを形成することで、バリ等から干渉を受けている部分を疑似的に作ることができる。更に、可動電極３、３０と固定電極４との間に電圧を印加することにより、この薄厚部ｄでの絶縁破壊の有無を確認することができる。つまり、この耐電圧特性評価方法によれば、バリ等が絶縁シートＷに局所的に干渉した状況を想定しての耐電圧特性を評価できる。その結果、絶縁シートＷを実機に装着することなく、バリや異物の影響を受けた状態での絶縁シートＷの耐電圧特性を定量的に評価できるようになる。
　また、厚みが１ｍｍ以下の薄い絶縁シートＷの場合には、バリ等による問題、例えば、絶縁シートＷが損傷して通電する等の問題が生じやすい。本実施形態の評価方法や評価装置によれば、薄い絶縁シートＷも評価できる。また、絶縁シートＷに柔軟性がある場合には、絶縁シートＷが損傷して通電したり、絶縁シートＷの厚みが変形により局所的に小さくなったりして絶縁性が低下する問題が生じやすい。本実施形態の評価方法や評価装置によれば、柔軟性がある絶縁シートＷを評価できる。
　また、上述の第１の実施形態に係る耐電圧特性測定装置１では、可動電極３の尖端部３２ａを絶縁シートＷに突き刺すことによって薄厚部ｄを形成している。つまり、絶縁シートＷに意図的に傷を付けて薄厚部ｄを形成でき、その状態での耐電圧特性を評価できる。特に、耐電圧特性測定装置１では、可動電極３の尖端部３２ａを絶縁シートＷに突き刺す深さを適宜に調整し易いので、耐電圧特性の定量的な評価を行い易い。
　また、上述の第２の実施形態に係る耐電圧特性測定装置１Ａでは、可動電極３０と固定電極４とで異物Ｆ及び絶縁シートＷを挟むことによって、異物Ｆと固定電極４との間に薄厚部ｄを形成している。つまり、異物Ｆによって絶縁シートＷを局所的に押圧することによって薄厚部ｄを形成でき、その状態での耐電圧特性を評価できる。特に、耐電圧特性測定装置１Ａでは、異物Ｆを用いて薄厚部ｄを形成している。このように、実際に発生し得る異物の形状や寸法等を特定できるのであれば、その異物による耐電圧特性への影響を適切に評価し易くなる。
　また、上記の第１の評価方法によれば、尖端部３２ａの突き刺し深さを変えたり、異物Ｆの大きさを変えたりすることで薄厚部ｄの厚みを変えることができる。そして、薄厚部ｄの厚みを変えながら適宜に電圧を印加することにより、絶縁破壊が生じる厚みを評価することができる。
　また、上記の第２の評価方法によれば、可動電極３、３０と固定電極４との間に印加する電圧を変えながら絶縁材の耐電圧特性を評価している。その結果、可動電極３、３０と固定電極４との間に印加する電圧を変えながら絶縁破壊が生じる電圧を評価することができる。
　また、上記の第３の評価方法によれば、薄厚部ｄの厚み及び可動電極３、３０と固定電極４との間に印加する電圧の双方を変えながら絶縁シートＷの耐電圧特性を評価することができる。その結果、薄厚部ｄ及び印加する電圧と絶縁破壊との因果関係を評価することができる。
　また、上述の各実施形態に係る耐電圧特性測定装置１、１Ａでは、マイクロメーター６のマイクロメーターヘッド６ａ（基本構造部）を操作してスピンドル６ｂの上下方向の移動量を調整可能である。そして、スピンドル６ｂの上下方向の移動量を調整することにより、昇降プレート５を昇降させて可動電極３、３０と固定電極４との間の距離を簡単に調整することができる。その結果、薄厚部ｄの厚みを容易に調整できる。
　以上、各実施形態に基づいて、耐電圧特性測定装置及び耐電圧評価方法を説明したが、本開示は、これらの実施形態のみには限定されない。例えば、この耐電圧特性評価方法は、上記の各実施形態に係る耐電圧特性測定装置１、１Ａ以外の装置を用いて実施することも可能である。また、各実施形態に係る耐電圧特性測定装置１、１Ａは、電圧印加機能（電圧印加部）と指標値測定機能（指標値測定部）との両方を備えた電圧印加測定部２０を備えている。しかしながら、この電圧印加機能と指標値測定機能とは別の独立した装置によって実施させることもできる。
　以下、実施例により本開示をより詳細に説明するが、本開示はこれらの例に限定されるものではない。本実施例では、上述の第１の実施形態に係る耐電圧特性測定装置に対応する装置を使用して耐電圧特性評価方法を実施した。絶縁材としては、０．２ｍｍの厚みの絶縁シート（窒化ホウ素６０体積％を含むシリコーン樹脂組成物から構成される絶縁シート）を使用した。
（第１の評価方法）
　まず、第１の評価方法について説明する。具体的には、可動電極が絶縁シートに干渉する前の状態を初期状態とし、この状態で、ＤＣ１．２ｋＶの電圧を６０秒間印加した。同じ条件で５回（ｎ１～ｎ５）ほど電圧を印加し、通電が確認されない場合をＯＫ、通電が確認されて絶縁破壊と評価された場合をＮＧとして評価した。初期状態では、ｎ１～ｎ５まで全てＯＫであった。
　次に、可動電極を絶縁シートに突き刺し、薄厚部の厚みを０．１９ｍｍにし、上記同様にＤＣ１．２ｋＶの電圧を６０秒間印加した。同じ条件で５回（ｎ１～ｎ５）ほど電圧を印加し、通電が確認されない場合をＯＫ、通電が確認されて絶縁破壊と評価された場合をＮＧとして評価した。初期状態では、ｎ１～ｎ５まで全てＯＫであった。
　同様に、薄厚部の厚みが段階的に小さくなるように変え、それぞれ同じ条件で５回（ｎ１～ｎ５）ほど電圧を印加し、絶縁破壊の有無を評価した。具体的には、薄厚部の厚みが段階的に０．０１ｍｍずつ小さくなるようにし、各段階において、それぞれ同じ条件で５回（ｎ１～ｎ５）ほど電圧を印加し、絶縁破壊の有無を評価した（表１参照）。その結果、薄厚部の厚みが０．０１ｍｍの場合に、絶縁破壊が生じることが確認された。
　なお、表１には示されていないが、バリ等に対する耐性が低い絶縁シート（アルミナを７０体積％含むシリコーン樹脂組成物から構成される絶縁シート）について、第１の評価方法を実施したところ、０．０６ｍｍで絶縁破壊が生じた。つまり、窒化ホウ素６０体積％を含むシリコーン樹脂組成物から構成される絶縁シートよりも、バリ等に対する耐性が低い絶縁シートの方が、薄厚部の厚みが大きい状態で絶縁破壊が生じたことになる。その結果、上記第１の評価方法でバリ等に対する耐性が適正に評価できていることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（第２の評価方法）
　次に第２の評価方法について説明する。薄厚部の厚みを０．０７ｍｍとし、この状態で、印加する電圧を０ｋＶから絶縁破壊が生じるまで昇圧した。この場合、９．５ｋＶで通電が測定され、絶縁破壊が生じることが確認された（表２参照）。なお、この評価において、第１の評価方法で用いた絶縁シートと同様の絶縁シート（窒化ホウ素６０体積％を含むシリコーン樹脂組成物から構成される絶縁シート）を用いた。
　また、表２には示されていないが、バリ等に対する耐性が低い絶縁シート（アルミナを７０体積％含むシリコーン樹脂組成物から構成される絶縁シート）についても第２の評価方法を実施した。バリ等に対する耐性が低い絶縁シートでは、薄厚部の厚みを０．０７ｍｍとし、この状態で、印加する電圧を０ｋＶから絶縁破壊が生じるまで昇圧した場合、９．５ｋＶより低い電圧で通電が測定され、絶縁破壊が生じることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（第３の評価方法）
　次に第３の評価方法について説明する。上述の第１の評価方法と同様に、初期状態から薄厚部の厚みが段階的に０．０１ｍｍずつ小さくなるように調整し、更に、各段階において、印加する電圧を０ｋＶから絶縁破壊が生じるまで昇圧した（表３参照）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　この第３の評価方法では、所望の耐電圧特性を有する電圧を１０ｋＶとして評価したところ、少なくとも薄厚部の厚みが０．０８ｍｍになるまでは、所望の耐電圧特性を有することが確認された。更に、薄厚部の厚みが０．０７ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は９．５ｋＶであった。薄厚部の厚みが０．０６ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は７．１ｋＶであった。薄厚部の厚みが０．０５ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は６．９ｋＶであった。薄厚部の厚みが０．０４ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は６．３ｋＶであった。薄厚部の厚みが０．０３ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は５．５ｋＶであった。薄厚部の厚みが０．０２ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は５．６ｋＶであった。薄厚部の厚みが０．０１ｍｍの場合は、絶縁破壊が生じる電圧は２．８ｋＶであった。つまり、第３の評価方法により、薄厚部の厚み及び印加する電圧と絶縁破壊との相関関係を評価することができた。
　１、１Ａ…耐電圧特性測定装置、３…可動電極、３２ａ…尖端部、４…固定電極、６…マイクロメーター（電極間距離調整部）、６ａ…マイクロメーターヘッド（基本構造部）、６ｂ…スピンドル（軸部）、１０…昇降部、１１…ガイド部（柱部）、２０…電圧印加測定部（電圧印加部、指標値測定部）、ｄ…薄厚部、Ｆ…異物、Ｄ…対向方向、Ｗ…絶縁シート（絶縁材）。

Claims (10)

  1. 　絶縁材の耐電圧特性評価方法であって、
    　前記絶縁材を一対の電極で挟んで局所的に押圧し、
    　前記電極間に前記絶縁材の厚みの薄い部分を形成し、
    　前記電極間に電圧をかけて前記絶縁材の耐電圧特性を評価する、絶縁材の耐電圧特性評価方法。
  2. 　前記一対の電極のうち、少なくとも一方の前記電極は尖端部を有し、
    　前記尖端部を前記絶縁材に突き刺すことによって、前記尖端部と他方の前記電極との間に前記厚みの薄い部分を形成する請求項１記載の耐電圧特性評価方法。
  3. 　前記一対の電極のうち、少なくとも一方の前記電極と前記絶縁材との間に異物を配置し、
    　前記一対の電極によって前記異物及び前記絶縁材を挟むことによって、前記異物と他方の前記電極との間に前記厚みの薄い部分を形成する請求項１記載の耐電圧特性評価方法。
  4. 　前記厚みの薄い部分の厚みを変えながら前記電極間に電圧を印加して前記絶縁材の耐電圧特性を評価する請求項１～３のいずれか一項記載の耐電圧特性評価方法。
  5. 　前記電極間に印加する電圧を変えながら前記絶縁材の耐電圧特性を評価する請求項１～３記載のいずれか一項記載の耐電圧特性評価方法。
  6. 　前記厚みの薄い部分の厚み及び前記電極間に印加する電圧の双方を変えながら前記絶縁材の耐電圧特性を評価する請求項１～３記載のいずれか一項記載の耐電圧特性評価方法。
  7. 　絶縁材の耐電圧特性を評価するための耐電圧特性測定装置であって、
    　一対の電極と、
    　前記一対の電極を対向方向に移動させ、前記絶縁材を挟んだ状態で前記一対の電極間の距離を調整可能な電極間距離調整部と、
    　前記一対の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、
    　前記絶縁材の絶縁破壊の有無を評価するための指標値を測定する指標値測定部と、を備えた耐電圧特性測定装置。
  8. 　前記一対の電極のうち、少なくとも一方の前記電極に設けられると共に、他方の前記電極に向けて配置された尖端部を更に備えている、請求項７記載の耐電圧特性測定装置。
  9. 　前記電圧印加部は、前記一対の電極間に印加する電圧を変化させることができる、請求項７記載の耐電圧特性測定装置。
  10. 　前記一対の電極は上下方向に対向して配置されており、
    　前記一対の電極のうち、少なくとも一方の前記電極を保持する昇降部と、
    　前記昇降部を昇降可能に支持する柱部と、を備え、
    　前記電極間距離調整部は、
    　前記昇降部に固定されると共に、上下方向に延在する軸部と、
    　前記軸部を上下方向に移動可能に支持すると共に、前記軸部の上下方向の移動量を調整可能な基本構造部と、を備えている、請求項７～９のいずれか一項記載の耐電圧特性測定装置。
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