WO2023195118A1 - 劣化判別装置および劣化判別方法 - Google Patents

劣化判別装置および劣化判別方法 Download PDF

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WO2023195118A1
WO2023195118A1 PCT/JP2022/017236 JP2022017236W WO2023195118A1 WO 2023195118 A1 WO2023195118 A1 WO 2023195118A1 JP 2022017236 W JP2022017236 W JP 2022017236W WO 2023195118 A1 WO2023195118 A1 WO 2023195118A1
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WO
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temperature
insulating member
degree
deterioration
damage
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Application number
PCT/JP2022/017236
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English (en)
French (fr)
Inventor
和人 皆川
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Priority to PCT/JP2022/017236 priority Critical patent/WO2023195118A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load

Definitions

  • the present disclosure relates to a deterioration determination device and a deterioration determination method.
  • An electric motor includes a rotor having a rotor core and rotor conductors or permanent magnets inserted into slots formed in the rotor core, and a stator coil inserted into a stator core and slots formed in the stator core.
  • a stator having a.
  • the electric motor further includes an insulating member that insulates the stator core and the stator coil. If the insulating member deteriorates, a short circuit inside the motor, a ground fault to the outside of the motor, etc. may occur, so it is preferable to periodically check the degree of deterioration of the insulating member.
  • the electric motor mounted on a railway vehicle is large and attached to a bogie that supports the car body, so maintenance work, including removing the motor from the bogie and disassembling the motor, is complicated. Therefore, it is difficult to frequently remove the electric motor from the cart and remove the insulating member from the motor to check the degree of deterioration of the insulating member. Therefore, it is preferable to determine the degree of deterioration of the insulating member without removing the motor from the truck or disassembling the motor.
  • Patent Document 1 An example of a device for determining the degree of deterioration of an insulating member is disclosed in Patent Document 1.
  • the deterioration diagnosis device disclosed in Patent Document 1 measures the coil temperature of a motor and converts the operating time of the motor at the measured actual temperature into the operating time of the motor at a reference temperature. In detail, assuming that the slope on the Arrhenius plot at the actual temperature is the same as the slope on the Arrhenius plot at the reference temperature, the operating time of the motor at the actual temperature is converted to the operating time of the motor at the reference temperature. be done.
  • the deterioration diagnosis device diagnoses the presence or absence of insulation deterioration of the coil according to a comparison between the converted integrated value of usage time and the life of the coil at a reference temperature.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a deterioration determination device and a deterioration determination method that accurately determine the degree of deterioration of an insulating member covering a conductor.
  • the deterioration determination device of the present disclosure includes a temperature acquisition section, a damage degree determination section, and a determination section.
  • the temperature acquisition unit acquires the temperature of the insulating member covering the conductor.
  • the damage degree determining unit determines the temperature of the insulating member for each target period based on the temperature of the insulating member obtained by the temperature obtaining unit and the relationship between the temperature of the insulating member and the service life indicating the period during which the insulating member can be used.
  • a damage degree indicating the elapsed time within the service life corresponding to the obtained temperature of the insulating member is determined.
  • the determining unit determines the degree of deterioration of the insulating member based on the degree of damage determined for each target period.
  • the deterioration determination device accurately determines the degree of deterioration of the insulating member based on the degree of damage indicating the elapsed time within the service life corresponding to the temperature of the insulating member. It becomes possible to determine the
  • Block diagram of deterioration determination device A diagram showing a hardware configuration of a deterioration determination device according to Embodiment 1.
  • Flowchart showing an example of operation of deterioration degree determination processing performed by the deterioration determination device according to Embodiment 1 A diagram showing an example of the relationship between temperature and service life of an insulating member in Embodiment 1
  • Block diagram of deterioration determination device according to Embodiment 2 Flowchart showing an example of operation of deterioration degree determination processing performed by the deterioration determination device according to Embodiment 2 Block diagram of a first modification of the deterioration determination device according to the embodiment
  • Block diagram of a second modification of the deterioration determination device according to the embodiment A diagram showing a modified example of the hardware configuration of the deterioration determination device according to the embodiment
  • Embodiment 1 An example of a device that includes an insulating member that covers a conductor is an electric motor that is mounted on a railway vehicle and is driven by electric power to generate propulsive force for the railway vehicle.
  • Embodiment 1 describes a deterioration determination device that determines the degree of deterioration of an insulating member included in an electric motor. Determining the degree of deterioration of the insulating member includes determining whether the insulating member has reached the end of its life and determining whether the insulating member is approaching the end of its life.
  • the electric motor 91 that is the target of deterioration determination is, for example, a three-phase induction motor that is driven by receiving three-phase AC power from the power converter 11 and generates the propulsive force of the railway vehicle. .
  • the electric motor 91 includes a rotatably supported shaft, a rotor core, and rotor conductors or permanent magnets inserted into slots formed on the outer peripheral surface of the rotor core. and a stator having a stator core and a stator coil inserted into a slot formed in an inner circumferential surface of the stator core.
  • the electric motor 91 further includes an insulating member that covers the stator coil, which is a conductor. By providing the insulating member, the stator core and the stator coil are insulated, and adjacent stator coils are insulated from each other. By impregnating the stator with an insulating varnish, which is an example of an insulating member, the stator coil is covered with the insulating member.
  • the electric motor 91 is attached to a bogie that supports the body of a railway vehicle.
  • the electric motor 91 receives power from the power converter 11 and operates, the shaft of the electric motor 91 rotates, and the rotational force of the shaft is transmitted to the axle via the joint and the gear system.
  • the axle rotates, wheels attached to both ends of the axle rotate, providing propulsion for the railway vehicle.
  • the power converter 11 that supplies power to the electric motor 91 is mounted on a DC feeding type railway vehicle, for example, and converts DC power supplied from a power source into three-phase AC power and supplies it to load equipment. It is a phase conversion device.
  • the power conversion device 11 includes an input terminal 11a connected to a power source and an input terminal 11b grounded.
  • the power conversion device 11 further includes a power conversion circuit 12 that converts the DC power supplied from the power source into three-phase AC power and supplies the three-phase AC power to the electric motor 91, and a power conversion circuit control that controls the power conversion circuit 12. 13, a voltage detection circuit 14 that measures the phase voltage output from the power conversion circuit 12, and a current detection circuit 15 that measures the phase current output from the power conversion circuit 12.
  • Power converter 11 further includes a reactor L1 and a capacitor C1 that are connected in series between input terminals 11a and 11b.
  • the power conversion device 11 having the above configuration is installed under the floor of the car body of a railway vehicle.
  • the input terminal 11a is electrically connected to a power source, specifically, a current collector that obtains power supplied from a substation via a power supply line, through a contactor, a circuit breaker, etc. (not shown).
  • a current collector that obtains power supplied from a substation via a power supply line, through a contactor, a circuit breaker, etc. (not shown).
  • the current collector is a pantograph that obtains power via an overhead wire, which is an example of a power supply line, or a current collector shoe, which obtains power via a third rail, which is an example of a power supply line.
  • the input terminal 11b is grounded via a grounding ring, a grounding brush, a wheel, etc. (not shown).
  • the power conversion circuit 12 is formed of, for example, an inverter whose effective voltage and frequency of output AC power are variable.
  • the power inverter circuit 12 has a plurality of switching elements, and the switching operation of each switching element is controlled by the power inverter circuit controller 13.
  • Each switching element is made of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a wide bandgap semiconductor made of SiC (Silicon Carbide), GaN (Gallium Nitride), diamond, etc. It is formed by the switching elements used.
  • the power inverter circuit control unit 13 acquires the driving command S1 from a driver's cab (not shown).
  • the operation command S1 indicates a command corresponding to an operation by an operator to a master controller provided in the driver's cab.
  • the driving command S1 indicates any one of a power running command that instructs acceleration of the railway vehicle, a brake command that instructs deceleration of the railway vehicle, and a coasting command that instructs the railway vehicle to run by coasting.
  • a coasting command means a state in which neither a power running command nor a brake command is input.
  • the power conversion circuit control unit 13 generates and outputs a power conversion control signal S2 that controls each switching element of the power conversion circuit 12 according to the operation command S1.
  • the power conversion control signal S2 is, for example, a PWM (Pulse Width Modulation) signal.
  • the voltage detection circuit 14 has a VT (Voltage Transformer) that is electrically connected to a bus bar that electrically connects the power conversion circuit 12 and the electric motor 91, and has a The voltages, specifically, the values of the U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage are measured. The voltage detection circuit 14 sends the measured values of each phase voltage to the deterioration determination device 21 .
  • VT Voltage Transformer
  • the current detection circuit 15 includes an electric circuit between the power conversion circuit 12 and the electric motor 91, for example, a CT (Current Transformer) attached to a bus bar that electrically connects the power conversion circuit 12 and the electric motor 91. It measures the phase currents output by the power conversion circuit 12, specifically, the values of the U-phase current, V-phase current, and W-phase current. Current detection circuit 15 sends measured values of each phase current to power inverter circuit control section 13 and deterioration determination device 21 .
  • CT Current Transformer
  • reactor L1 One end of the reactor L1 is connected to the input terminal 11a.
  • the other end of reactor L1 is connected to the primary terminal of power conversion circuit 12.
  • One end of the capacitor C1 is connected to a connection point between the other end of the reactor L1 and the primary terminal of the power conversion circuit 12.
  • the other end of the capacitor C1 is connected to a connection point between the input terminal 11b and the primary terminal of the power conversion circuit 12.
  • Reactor L1 and capacitor C1 form an LC filter that attenuates harmonic components generated by the switching operation of power conversion circuit 12.
  • the deterioration determination device 21 that determines the degree of deterioration of the insulating member included in the electric motor 91 includes a temperature acquisition unit 22 that acquires the temperature of the insulating member that covers the stator coil included in the electric motor 91, and a temperature acquisition unit 22 that acquires the temperature of the insulating member that covers the stator coil that the electric motor 91 has, and a It includes a damage degree determining section 23 that determines the degree of damage, which is an index indicating the elapsed time within the service life, and a determining section 24 that determines the degree of deterioration of the insulating member based on the degree of damage.
  • the deterioration determination device 21 is provided at an arbitrary position in the railway vehicle, for example, under the floor of the vehicle body.
  • the deterioration determination device 21 having the above configuration performs a process of determining the degree of deterioration of the insulating member for each arbitrarily determined target period, and sends the determination result regarding the degree of deterioration of the insulating member to the output destination device 31.
  • the target period is a time that is sufficiently short compared to the thermal time constant of the conductor covered by the insulating member that is the determination target of the deterioration determination device 21, and is, for example, a time that is 1 second or more and 5 seconds or less. It is.
  • the deterioration determination device 21 determines the degree of deterioration of the insulating member for each target period from the time when the conductor starts to be used.
  • the output destination device 31 is, for example, a display device provided in the driver's cab.
  • the temperature acquisition unit 22 estimates the resistance value of the conductor from the current flowing through the conductor and the potential of the conductor, estimates the temperature of the conductor from the estimated resistance value, and uses the estimated temperature of the conductor as the temperature of the insulating member.
  • the temperature acquisition unit 22 calculates the coil resistance value of the stator coil, which is a conductor, from the measured value of each phase voltage obtained from the voltage detection circuit 14 and the measured value of each phase current obtained from the current detection circuit 15. Calculate. Since the coil resistance value and the temperature of the stator coil have a positive correlation, the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the stator coil from the calculated coil resistance value.
  • the temperature acquisition section 22 outputs the estimated stator coil temperature to the damage degree determination section 23 as the temperature of the insulating member.
  • the damage level determining unit 23 determines, based on the temperature of the insulating member acquired from the temperature acquiring unit 22 and the relationship between the temperature of the insulating member and the service life, the damage level determining unit 23 determines whether the service life period corresponding to the temperature of the insulating member has elapsed. Determine the degree of damage indicating time.
  • the service life is the period during which the insulating member can be used, and changes depending on the temperature of the insulating member. Specifically, the relationship between the temperature and the service life of the insulating member shows that the higher the temperature, the shorter the service life.
  • the relationship between the service life LT and the temperature T (unit: K) of the insulating member is expressed by the Arrhenius equation shown in equation (1) below.
  • A is a frequency factor
  • Ea activation energy
  • R is a gas constant.
  • the damage degree determining unit 23 determines the damage degree, which is the ratio of the target period to the service life LT, which corresponds to the temperature of the insulating member. Specifically, the damage level determining unit 23 uses the value ⁇ /LT obtained by dividing the target period ⁇ by the service life LT as the damage level. The damage level determining unit 23 outputs the value ⁇ /LT obtained by dividing the target period ⁇ by the service life LT to the determining unit 24 as the damage level.
  • the determining unit 24 determines the degree of deterioration of the insulating member based on the degree of damage determined for each target period ⁇ from the start of use of the conductor. Specifically, the determination unit 24 determines the degree of deterioration of the insulating member based on the degree of damage determined for each target period ⁇ , during a determination period that starts from the time when the conductor starts to be used and includes a plurality of target periods ⁇ . . In the first embodiment, the determination unit 24 determines the degree of deterioration of the insulating member based on the cumulative damage degree, which is the cumulative value of the damage degree during the determination period.
  • the determination unit 24 calculates the cumulative degree of damage during the determination period, and determines whether the cumulative degree of damage has reached a threshold value.
  • the threshold value it can be considered that the insulating member has reached the end of its life.
  • the determination unit 24 sets the threshold value to 1, and determines whether the cumulative degree of damage during the determination period has reached the threshold value.
  • the determining unit 24 stores the cumulative damage degree in a storage device (not shown) and sends the determination result to the output destination device 31.
  • the determination period starts when the conductor starts to be used, for example, when a railway vehicle equipped with the electric motor 91 first starts operating, and is started during maintenance work on the insulating members of the electric motor 91, specifically, fixing the insulating varnish. This will continue until maintenance work is performed to re-impregnate the child.
  • the cumulative damage degree stored in the storage device is reset when maintenance work is performed on the insulating member of the electric motor 91 described above.
  • the output destination device 31 that acquires the determination result from the deterioration determination device 21 having the above configuration includes, for example, a display device provided in the driver's cab.
  • the display device acquires the determination result indicating that the insulating member has reached the end of its life from the deterioration determination device 21, the display device displays the acquired determination result on the screen.
  • FIG. 2 shows the hardware configuration of the deterioration determination device 21 having the above configuration.
  • the deterioration determination device 21 includes a processor 61, a memory 62, and an interface 63.
  • Processor 61, memory 62, and interface 63 are connected to each other by bus 60.
  • the functions of each part of the deterioration determination device 21 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are written as programs and stored in memory 62.
  • the processor 61 reads and executes a program stored in the memory 62, the functions of the above-described parts are realized. That is, the memory 62 stores programs for executing the processing of each part of the deterioration determining device 21.
  • the memory 62 is, for example, a nonvolatile or volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory), etc.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read-Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
  • EEPROM Electrical Erasable and Programmable Read-Only Memory
  • the deterioration determination device 21 is connected to the voltage detection circuit 14, the current detection circuit 15, the output destination device 31, etc. via the interface 63.
  • the interface 63 has one or more standard-compliant interface modules depending on the connection destination.
  • the power conversion device 11 shown in FIG. 1 converts the DC power supplied from the power source into three-phase AC power, and supplies the three-phase AC power to the electric motor 91.
  • the electric motor 91 is driven by being supplied with three-phase AC power, and generates propulsive force for the railway vehicle.
  • the power conversion circuit control unit 13 uses the target value of the acceleration of the railway vehicle indicated by the power running command and the measured value of the rotation speed of the electric motor 91 obtained from a speed sensor (not shown). Accordingly, a torque command value ⁇ * , which is a target value of the torque of the electric motor 91, is determined. Then, the power inverter circuit control unit 13 determines the excitation current command value id * and the torque current command value iq * according to the torque command value ⁇ * .
  • the power conversion circuit control unit 13 converts the measured value of the phase current obtained from the current detection circuit 15 from three-phase coordinates to dq rotation coordinates based on the estimated position ⁇ estimated from the measured value of the rotation speed of the electric motor 91. In this way, the excitation current value id and the torque current value iq are determined.
  • the power conversion circuit control unit 13 determines the excitation voltage command value Vd * from the difference between the excitation current value id and the excitation current command value id * , and determines the torque voltage from the difference between the torque current value iq and the torque current command value iq * . Determine the command value Vq * .
  • the power inverter circuit control unit 13 converts the excitation voltage command value Vd * and the torque voltage command value Vq * from dq rotation coordinates to three-phase coordinates based on the estimated position ⁇ , and obtains the U-phase voltage command value Vu * and the V-phase voltage.
  • a command value Vv * and a W-phase voltage command value Vw * are determined.
  • the power inverter circuit control unit 13 controls each switching of the power inverter circuit 12 according to each of the U-phase voltage command value Vu * , the V-phase voltage command value Vv * , and the W-phase voltage command value Vw * and the carrier wave.
  • a power conversion control signal S2 that controls the switching operation of the element is generated and output.
  • each switching element When the power conversion control signal S2 is supplied to the gate signal of each switching element of the power conversion circuit 12, each switching element performs a switching operation. As a result, the power conversion circuit 12 converts the DC power into three-phase AC power, and supplies the three-phase AC power to the motor 91.
  • the electric motor 91 that operates as a generator supplies three-phase AC power to the power conversion device 11.
  • the power conversion device 11 converts three-phase AC power supplied from the electric motor 91 into DC power, and runs near the railway vehicle on which the power conversion device 11 is mounted via a current collector and a power supply line. supply DC power to other railway vehicles.
  • regenerative braking force that decelerates the railway vehicle is generated.
  • the power inverter circuit control unit 13 acquires the measured value of the voltage between the terminals of the capacitor C1 from a voltage sensor (not shown), and A measured value of current is obtained from the current detection circuit 15. Then, the power inverter circuit control unit 13 indicates the target value of the output voltage of the power inverter circuit 12 according to the measured value of the voltage between the terminals of the capacitor C1 and the measured value of the phase current flowing from the motor 91 to the power inverter circuit 12. Determine the voltage command value.
  • the target value of the output voltage of the power conversion circuit 12 is, for example, a voltage range higher than the overhead line voltage, and is a value included in the target voltage range indicating the voltage range in which regenerative braking can be used. Then, the power conversion circuit control unit 13 generates and outputs a power conversion control signal S2 that controls the switching operation of each switching element included in the power conversion circuit 12 according to the voltage command value.
  • each switching element When the power conversion control signal S2 is supplied to the gate signal of each switching element of the power conversion circuit 12, each switching element performs a switching operation. As a result, the power conversion circuit 12 converts the three-phase AC power supplied from the motor 91 into DC power, and charges the capacitor C1 with the DC power.
  • the electric power generated by the electric motor 91 is supplied to and consumed by the other railway vehicle, as described above. , a regenerative braking force is generated that decelerates the railway vehicle.
  • the deterioration determination device 21 Independently from the processing of the power conversion device 11 described above, the deterioration determination device 21 performs processing to determine the degree of deterioration of the insulating member included in the electric motor 91.
  • the temperature acquisition unit 22 calculates the coil resistance value of the motor 91 from the measured value of each phase voltage acquired from the voltage detection circuit 14 and the measured value of each phase current acquired from the current detection circuit 15 (step S11). For example, in a state where a weak current is flowing only in the stator coil, the temperature acquisition unit 22 determines whether the U-phase and V-phase lines are Calculate the voltage between the The temperature acquisition unit 22 uses the following equation (2) to detect the U-phase stator based on the line voltage V uv of the U-phase and V-phase and the measured value I u of the U-phase current acquired from the current detection circuit 15. Calculate the coil resistance value Re of the coil. The temperature acquisition unit 22 stores the calculated coil resistance value in a storage device not shown in FIG.
  • the coil resistance value In order to calculate the coil resistance value using the above equation (2), it is preferable to provide a current supply device that supplies a weak current only to the stator coil. Since the coil resistance value is calculated by flowing a weak current only through the stator coil by the current supply device, it is possible to calculate the coil resistance value even during coasting operation when power is not supplied to the electric motor 91 from the power conversion device 11.
  • the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the insulating member of the electric motor 91 from the coil resistance value calculated in step S11 (step S12). Details of step S12 will be explained below.
  • the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the stator coil, which is a conductor, from the coil resistance value calculated in step S11 and the coil resistance value calculated in the immediately preceding target period ⁇ .
  • the temperature acquisition unit 22 stores the estimated stator coil temperature in a storage device not shown in FIG. In the first embodiment, it is assumed that the temperature of the U-phase stator coil, V-phase stator coil, and W-phase stator coil included in the same electric motor 91 changes in the same way, and the U-phase stator coil calculated in step S11 The temperature of the U-phase stator coil estimated based on the coil resistance value of the coil is used as the temperature of the stator coil of electric motor 91.
  • the temperature T' i of the stator coil in the i-th target period ⁇ i is calculated using the following equation (3).
  • Re i is the coil resistance value in the i-th target period ⁇ i
  • Re i-1 is the coil resistance value in the i-1th target period ⁇ i-1
  • ⁇ is the temperature resistance coefficient.
  • the reciprocal of T' i-1 is the temperature of the stator coil in the i-1th period of interest ⁇ i-1 .
  • i is any natural number.
  • the temperature T 0 of the stator coil may be set to room temperature, for example, 20° C., and Re 0 may be set to the coil resistance value at room temperature.
  • the temperature acquisition unit 22 holds information about the stator coil temperature T' 0 and coil resistance value R 0 in advance.
  • the reciprocal number ⁇ of the temperature resistance coefficient is determined by the members forming the conductor. For example, if the stator coil is made of copper, 235 is used as the value of ⁇ .
  • the temperature acquisition section 22 outputs the temperature T' i of the stator coil estimated as described above to the damage degree determination section 23 as the temperature T i of the insulating member.
  • the damage degree determining unit 23 determines the ratio of the target period ⁇ to the service life LT according to the temperature of the insulating member, according to the temperature of the insulating member estimated by the temperature acquiring unit 22 in step S12. A certain degree of damage is determined (step S13). Details of step S13 will be explained below.
  • the damage level determining unit 23 determines the service life LT of the insulating member according to the temperature of the insulating member estimated by the temperature acquiring unit 22 .
  • the relationship between the temperature T of the insulating member and the service life LT is such that the service life LT becomes shorter as the temperature increases, according to the Arrhenius equation (1).
  • the reciprocal 1/T of the temperature of the insulating member and the logarithmic representation logLT of the service life LT of the insulating member show a positive correlation.
  • the horizontal axis in FIG. 4 is the reciprocal 1/T (unit: 1/K) of the temperature of the insulating member, and the vertical axis in FIG.
  • the damage degree determining unit 23 determines the service life LT i of the insulating member according to the temperature T i of the insulating member in the i-th target period ⁇ i based on the graph shown in FIG. 4 .
  • the damage degree determining unit 23 determines the damage degree which is the ratio of the target period ⁇ to the service life LT according to the temperature of the insulator. Specifically, the damage level determining unit 23 calculates the damage level D i in the i-th target period ⁇ i using the following equation (4). In the following equation (4), ⁇ i indicates the length of the i-th target period ⁇ i . In the first embodiment, ⁇ i is a fixed value TP1.
  • the degree of damage D i in the i-th target period ⁇ i is determined by the elapse of the i-th target period ⁇ i within the service life LT of the insulating member corresponding to the temperature of the insulating member in the i-th target period ⁇ i. , indicates the ratio of the elapsed time to the service life LT.
  • the damage level determining unit 23 outputs the damage level D i calculated as described above to the determining unit 24 .
  • the determining unit 24 determines whether or not the insulating member has deteriorated based on the degree of damage D i calculated in step S13 for each target period ⁇ . In detail, the determination unit 24 calculates the cumulative damage degree as shown in FIG. 3 (step S14).
  • the determining unit 24 determines whether the cumulative damage degree ACC i has reached a threshold value (step S15). If the cumulative damage degree ACC i reaches the threshold value (step S15; Yes), it can be considered that the insulating member has reached the end of its lifespan, so the determination unit 24 determines the determination result indicating that the insulating member has reached the end of its lifespan. is output to the output destination device 31 (step S16). When the process of step S16 is completed, the deterioration determination device 21 repeats the above-described process from step S11.
  • step S15 If the cumulative damage degree ACC i has not reached the threshold value (step S15; No), it can be considered that the insulating member has not reached the end of its life, so the deterioration determination device 21 does not perform the process of step S16. , the above-described process is repeated from step S11.
  • the cumulative damage degree ACC i reaching 1 in other words, the sum of the ratios of the target period ⁇ to the service life LT of the insulating member reaching 1 means that the service life LT of the insulating member has elapsed. do. Therefore, when the threshold value is set to 1, when the cumulative damage degree ACC i reaches the threshold value, it can be considered that the insulating member has reached the end of its life.
  • the cumulative damage degree ACC i is expressed as i ⁇ TP1/LTe1.
  • the ratio of the length from the first target period ⁇ 1 to the i-th target period ⁇ i to the service life LTe1 becomes the cumulative damage degree ACC i .
  • the cumulative damage degree ACC i when the temperature changes from the first target period ⁇ 1 to the i-th target period ⁇ i will be described below.
  • the temperature of the insulating member from the first target period ⁇ 1 to the 50th target period ⁇ 50 is Te1
  • the temperature of the insulating member is Te2.
  • the cumulative damage degree ACC 100 is expressed as 50 ⁇ TP1/LTe1+50 ⁇ TP1/LTe2. Even if the temperature of the insulating member changes as described above, the degree of deterioration of the insulating member can be determined by using the damage degree D i that indicates the elapsed time out of the service life LT of the insulating member depending on the temperature. It becomes possible to discriminate with high accuracy.
  • the determination unit 24 outputs a determination result indicating that the insulating member is nearing the end of its life to the output destination device 31.
  • the output destination device 31 acquires a determination result indicating that the insulating member has reached the end of its lifespan or a determination result indicating that the insulating member is approaching the end of its lifespan from the deterioration determination device 21, and displays the determination result on the screen.
  • maintenance work specifically, maintenance work of re-impregnating the stator of the motor 91 with insulating varnish, is performed.
  • the deterioration determination device 21 determines the degree of damage indicating the elapsed time within the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member, specifically, the degree of damage is determined for each target period ⁇ .
  • the degree of deterioration of the insulating member is determined based on the degree of damage, which is the ratio of the target period ⁇ to the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member. For this reason, we have developed a deterioration determination device that converts the usage time at the actual temperature into the usage time at the reference temperature and determines whether or not the insulating member has deteriorated based on the comparison between the integrated value of the converted usage time and the lifespan at the reference temperature. In comparison, it becomes possible to accurately determine the degree of deterioration of the insulating member covering the conductor.
  • the deterioration determination process in the deterioration determination device 21 is not limited to the above-mentioned example.
  • a deterioration determination device 21 that determines the degree of deterioration of an insulating member by a process different from that in the first embodiment will be described in a second embodiment, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the configuration of the deterioration determining device 21 shown in FIG. 5 is similar to the configuration of the deterioration determining device 21 according to the first embodiment. However, unlike the deterioration determination device 21 according to the first embodiment, the deterioration determination device 21 according to the second embodiment acquires the operation command S1 from the driver's cab, and obtains the U-phase voltage command value Vu from the power inverter circuit control unit 13. * , the V-phase voltage command value Vv * , and the W-phase voltage command value Vw * , and obtain the measured values of each phase current from the current detection circuit 15.
  • the temperature acquisition unit 22 acquires the U-phase voltage command value Vu * , V-phase voltage command value Vv * , and W-phase voltage command value Vw * acquired from the power inverter circuit control unit 13, and each phase current acquired from the current detection circuit 15.
  • the resistance value of the stator coil which is a conductor, is calculated from the measured value.
  • the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the stator coil from the calculated coil resistance value. As in the first embodiment, since the temperature of the stator coil and the temperature of the insulating member covering the stator coil can be considered to match, the temperature acquisition unit 22 outputs the estimated temperature of the stator coil as the temperature of the insulating member. .
  • the damage level determination unit 23 included in the deterioration determination device 21 according to the second embodiment performs a correction to increase the temperature of the insulating member acquired from the temperature acquisition unit 22.
  • the damage degree determining unit 23 multiplies the temperature of the insulating member obtained from the temperature obtaining unit 22 by a coefficient h1, which is a coefficient larger than 1, by the temperature of the insulating member obtained from the temperature obtaining unit 22.
  • the coefficient h1 is, for example, a value corresponding to the maximum value of the temperature of the stator coil when the average value of the temperature of the stator coil is 1, based on data on the temperature distribution of the stator coil.
  • the damage level determining unit 23 determines the length of the service life LT corresponding to the temperature of the insulator based on the temperature of the insulator corrected as described above and the relationship between the temperature of the insulator and the service life LT. , determine the degree of damage indicating the elapsed time. As a result, it becomes possible to determine the degree of damage indicating the elapsed time within the service life LT based on the elapse of the target period ⁇ in accordance with the hot spot, which is a position where the temperature of the stator coil becomes high.
  • the damage degree determining unit 23 determines the damage degree from the corrected temperature of the insulating member and the relationship between the temperature of the insulating member and the service life LT for each target period ⁇ whose length changes according to the operation command S1. .
  • the damage degree determining unit 23 frequently determines the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member during acceleration or deceleration where the temperature of the stator coil of the electric motor 91 may change rapidly, and determines the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member.
  • a degree of damage indicating the elapsed time can be determined.
  • the hardware configuration of the deterioration determination device 21 is similar to the hardware configuration of the deterioration determination device 21 according to the first embodiment. However, unlike the first embodiment, the deterioration determination device 21 connects the current detection circuit 15, the power inverter circuit control unit 13, the output destination device 31, and the in-vehicle device including the master controller installed in the driver's cab via the interface 63. connected to equipment, etc.
  • the process of determining the degree of deterioration performed by the deterioration determining device 21 having the above configuration will be described below.
  • the deterioration determination device 21 starts the process of determining the degree of deterioration shown in FIG. 6 when the railway vehicle on which the electric motor 91 is mounted first starts operating.
  • the processing in steps S11 and S12 is similar to the processing performed by the deterioration determination device 21 shown in FIG. 3.
  • the damage degree determining unit 23 performs a correction to increase the temperature of the insulating member estimated in step S12 (step S21). Then, the damage degree determining unit 23 determines the damage degree, which is the ratio of the target period ⁇ to the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member, according to the temperature of the insulating member corrected in step S21 (step S13). .
  • the processes from subsequent steps S14 to S16 are similar to the processes performed by the deterioration determination device 21 shown in FIG. 3.
  • the deterioration determination device 21 performs a correction to increase the temperature of the insulating member, and then determines the service life LT according to the corrected temperature of the insulating member. Therefore, when there is variation in the temperature of the insulating member, it is possible to determine the degree of deterioration of the insulating member based on the part of the insulating member whose service life LT is shorter because the temperature is higher than other parts. becomes. Furthermore, the deterioration determination device 21 determines the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member more frequently during acceleration or deceleration, where the temperature of the insulating member may change rapidly, than during coasting operation. As a result, the accuracy of determining the degree of deterioration of the insulating member is improved.
  • the object to be determined by the deterioration determining device 21 is not limited to the stator coil of the electric motor 91, but is any insulating member that covers a conductor.
  • FIG. 7 shows a deterioration determination device 21 that determines the degree of deterioration of an insulating member covering a conductor included in the reactor L1.
  • the configuration of the deterioration determination device 21 is the same as in the first and second embodiments.
  • the power conversion device 11 includes a voltage detection circuit 16 that measures the voltage between the terminals of the reactor L1, and a current detection circuit 17 that measures the current flowing through the reactor L1.
  • the voltage detection circuit 16 is connected in parallel to the reactor L1 and measures the value of the voltage between the terminals of the reactor L1. The voltage detection circuit 16 sends the measured value of the voltage between the terminals to the deterioration determination device 21 .
  • the current detection circuit 17 has a Hall element type current sensor attached to a bus bar that electrically connects the reactor L1 and the power conversion circuit 12, and measures the value of the current flowing through the reactor L1.
  • the current detection circuit 15 sends the measured value of the current to the deterioration determination device 21 .
  • the reactor L1 includes a conducting wire and an insulating member covering the conducting wire.
  • the conductive wire covered with an insulating member is wound to form a disk-shaped coil.
  • the temperature acquisition unit 22 determines the coil resistance of the disk-shaped coil that the reactor L1 has based on the measured value of the voltage between the terminals of the reactor L1 obtained from the voltage detection circuit 16 and the measured value of the current flowing through the reactor L1 obtained from the current detection circuit 17. Calculate the value. Specifically, the temperature acquisition unit 22 calculates the coil resistance value by dividing the measured value of the voltage between the terminals of the reactor L1 by the measured value of the current flowing through the reactor L1. Similarly to Embodiments 1 and 2, the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the conducting wire of the disk-shaped coil from the calculated coil resistance value.
  • the temperature acquisition section 22 outputs the estimated temperature of the disk-shaped coil to the damage degree determination section 23 as the temperature of the insulating member.
  • the method of acquiring the temperature of the insulating member by the temperature acquisition unit 22 is not limited to the above-mentioned example.
  • the temperature acquisition unit 22 may output a moving average value of the temperature of the insulating member obtained at different timings as the temperature of the insulating member.
  • the temperature acquisition unit 22 included in the deterioration determination device 21 according to Embodiment 1 uses the measured values of each phase voltage acquired from the voltage detection circuit 14 and the phase currents acquired from the current detection circuit 15 for each target period ⁇ .
  • the temperature of the stator coil, which is a conductor, is estimated from the measured value.
  • the temperature acquisition section 22 calculates a moving average value of the estimated stator coil temperature, and outputs the calculated moving average value to the damage degree determining section 23 as the temperature T i of the insulating member. For example, in the i-th target period ⁇ i , the moving average value T' i_avg of the temperature of the stator coil estimated in the most recent j target periods ⁇ is expressed by the following equation (6).
  • the deterioration determination device 21 starts the process of determining the degree of deterioration shown in FIG. 8 when the railway vehicle on which the electric motor 91 is mounted first starts operating.
  • the process in step S11 is similar to the process performed by the deterioration determination device 21 shown in FIG.
  • the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the stator coil, which is a conductor included in the electric motor 91, from the coil resistance value calculated in step S11, calculates a moving average value of the temperature of the stator coil, and calculates the moving average value of the stator coil temperature.
  • the value is estimated as the temperature of the insulating member and output to the damage degree determining section 23 (step S22).
  • the processes from subsequent steps S13 to S16 are similar to the processes performed by the deterioration determination device 21 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the moving average value of the temperature of the conductor as the temperature of the insulating member, it is possible to reduce the estimated fluctuation in the temperature of the insulating member when the temperature of the conductor fluctuates greatly. As a result, the degree of damage indicating the elapsed time within the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member is suppressed from changing greatly, and the accuracy of determining the degree of deterioration of the insulating member is improved.
  • the temperature acquisition unit 22 receives the U-phase voltage command value Vu * , the V-phase voltage command value Vv * , the W-phase voltage command value Vw * , and the excitation current command value id from the power inverter circuit control unit 13.
  • * and torque current command value iq * are converted from dq rotation coordinates to three-phase coordinates based on the estimated position ⁇ to obtain a U-phase current command value, a V-phase current command value, and a W-phase current command value
  • the coil resistance value may be calculated from each acquired command value. By calculating the coil resistance value from each command value, each detection circuit becomes unnecessary, so it is possible to reduce the calculation load of calculating the resistance value from the detected value.
  • the temperature acquisition unit 22 may acquire the measurement value of at least one temperature sensor that measures the temperature of the conductor, and determine the temperature of the insulating member from the measurement value of the at least one temperature sensor. Specifically, the temperature acquisition unit 22 calculates the average value of the measured values of a plurality of temperature sensors arranged in the longitudinal direction of the stator coil, in other words, in the extending direction of the rotating shaft of the electric motor 91, as the temperature of the insulating member. May be used.
  • the temperature sensor for example, a thermocouple embedded between the stator coils can be used.
  • the temperature acquisition unit 22 calculates the coil resistance values of the U-phase stator coil, V-phase stator coil, and W-phase stator coil that the electric motor 91 has, and calculates the U-phase stator coil resistance value from each coil resistance value.
  • the temperatures of each of the insulating member covering the phase stator coil, the insulating member covering the V-phase stator coil, and the insulating member covering the W-phase stator coil may be estimated.
  • the damage degree determining unit 23 may determine the degree of damage for each of the insulating member covering the U-phase stator coil, the insulating member covering the V-phase stator coil, and the insulating member covering the W-phase stator coil.
  • the determining unit 24 may determine the degree of deterioration of each of the insulating member covering the U-phase stator coil, the insulating member covering the V-phase stator coil, and the insulating member covering the W-phase stator coil.
  • the temperature acquisition unit 22 calculates the coil resistance value using the L-type equivalent circuit of the induction motor, and estimates the temperature of the stator coil from the calculated coil resistance value.
  • the coil resistance value Re u of the U-phase stator coil is expressed by the following equation (8).
  • V pu indicates the phase voltage of the U phase
  • ⁇ indicates the power supply angular frequency
  • L 1u indicates the primary inductance
  • L 2 indicates the secondary inductance
  • p indicates the number of poles of the electric motor 91
  • TM indicates the torque of the electric motor 91.
  • the values at the time of the shipping test may be used as the primary inductance L 1u and the secondary inductance L 2 .
  • the power source angular frequency ⁇ is determined from the power source angular frequency ⁇ based on the excitation current command value Id * , the torque current command value Iq * , and the rotation speed of the electric motor 91. As shown in FIG. 9, the temperature acquisition unit 22 obtains the torque command value ⁇ * , the excitation current command value Id * , the torque current command value Iq * , and the rotation speed of the electric motor 91 from the power conversion circuit control unit 13. Obtain the required power source angular frequency ⁇ . The temperature acquisition unit 22 uses the torque command value ⁇ * as the electric motor torque TM.
  • I u ' in the above equation (8) is a primary conversion current, and is expressed by the following equation (9).
  • I u in the following equation (9) indicates the phase current of the U phase.
  • I mu in the following formula (9) is a no-load current, and is expressed by the following formula (10).
  • r mu in the following formula (10) is a composite excitation resistance, and is expressed by the following formula (11).
  • x mu in the following equation (10) is a composite excitation reactance, and is expressed by the following equation (12).
  • R m represents iron loss resistance
  • L m represents excitation inductance. The values at the time of the shipping test may be used as the iron loss resistance R m and the excitation inductance L m .
  • the temperature acquisition unit 22 also calculates the coil resistance value Rev of the V -phase stator coil and the coil resistance value Re w of the W-phase stator coil in the same manner as the coil resistance value Re u .
  • the temperature acquisition unit 22 calculates the average coil resistance value Re avg from the coil resistance values Re u , Rev , Re w as shown in equation (13) below.
  • the temperature acquisition unit 22 uses the coil resistance values Re u , Rev , and Re w from which the value obtained by subtracting the coil resistance average value Re avg becomes the maximum as the coil resistance value Re. That is, the temperature acquisition unit 22 uses the coil resistance values Re u , Rev , and Re w for which the values of Re u ⁇ Re avg , Rev ⁇ Re avg , and Re w ⁇ Re avg are maximum as the coil resistance value Re.
  • the temperature acquisition unit 22 estimates the temperature of the stator coil from the coil resistance value Re determined as described above.
  • the temperature acquisition unit 22 may calculate the coil resistance value using a T-type equivalent circuit of the induction motor, and estimate the temperature of the stator coil from the calculated coil resistance value.
  • the method of estimating the temperature of the stator coil is not limited to the above example.
  • the temperature acquisition unit 22 uses the primary resistance value Re0 measured during the shipping test instead of Re i-1 , and uses the primary resistance value Re0 measured during the shipping test instead of T' i-1.
  • the temperature T 0 may also be used.
  • the temperature acquisition unit 22 may calculate the temperature T' i of the stator coil using the following equation (14).
  • the length of the target period ⁇ is not limited to the above example, and may change depending on parameters other than the driving command S1. As an example, the length of the target period ⁇ may change depending on the operating status of equipment mounted on the railway vehicle. Specifically, when a plurality of electric motors 91 are mounted on a railway vehicle, the length of the service life LT may change depending on whether or not at least one of the electric motors 91 is abnormal.
  • the damage level determination unit 23 acquires information indicating the presence or absence of an abnormality in each electric motor 91 from an abnormality detector that detects an abnormality in the electric motor 91, and determines the target period when at least one of the electric motors 91 has an abnormality.
  • the damage degree determination unit 23 determines whether the temperature of the stator coil of the electric motor 91 may increase. , it is possible to frequently determine the service life LT corresponding to the temperature of the insulating member, and determine the degree of damage indicating the elapsed time within the service life LT. As a result, it becomes possible to accurately determine the elapsed time of the service life LT based on the elapse of the target period ⁇ .
  • the insulating member to be determined by the deterioration determining device 21 is not limited to varnish.
  • the insulating member may be a resin having insulating properties such as polyimide or polyphenylene sulfide.
  • the deterioration determination device 21 may be implemented as a function of the train information management system. Furthermore, the deterioration determination device 21 may not be mounted on the railway vehicle, but may be provided, for example, in a driving command center.
  • the electric motor 91 may be either a three-phase induction motor or a three-phase synchronous motor. Further, the motor 91 is not limited to a three-phase motor, and may be, for example, a single-phase motor or a DC motor. The electric motor 91 may have an inner rotor or an outer rotor.
  • the deterioration determination device 21 may be realized by a processing circuit 71, as shown in FIG.
  • the processing circuit 71 is connected to the voltage detection circuit 14, the current detection circuit 15, the output destination device 31, etc. via the interface circuit 72.
  • the processing circuit 71 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field Programmable Gate). Array), or a combination of these.
  • Each part of the deterioration determining device 21 may be realized by an individual processing circuit 71, or each part of the deterioration determining device 21 may be realized by a common processing circuit 71.
  • a part of each function of the deterioration determination device 21 may be realized by dedicated hardware, and another part may be realized by software or firmware.
  • the temperature acquisition section 22 is realized by the processing circuit 71 shown in FIG. 10, and the damage degree determination section 23 and the discrimination section 24 are realized by the processor 61 shown in FIG. 2 reading and executing a program stored in the memory 62. may be done.
  • 11 Power conversion device 11a, 11b input terminal, 12 Power conversion circuit, 13 Power conversion circuit control unit, 14, 16 Voltage detection circuit, 15, 17 Current detection circuit, 21 Deterioration determination device, 22 Temperature acquisition unit, 23 Damage degree Determination unit, 24 Discrimination unit, 31 Output destination device, 60 Bus, 61 Processor, 62 Memory, 63 Interface, 71 Processing circuit, 72 Interface circuit, 91 Electric motor, C1 Capacitor, L1 Reactor, S1 Operation command, S2 Power conversion control signal .

Abstract

劣化判別装置（２１）は、温度取得部（２２）と、損傷度決定部（２３）と、判別部（２４）と、を備える。温度取得部（２２）は、導体を覆う絶縁部材の温度を取得する。損傷度決定部（２３）は、対象期間ごとに、絶縁部材の温度および絶縁部材の温度と絶縁部材を使用することができる期間を示す耐用期間との関係から、絶縁部材の温度に対応する耐用期間の内、経過した時間を示す損傷度を決定する。判別部（２４）は、対象期間ごとに決定された損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する。

Description

劣化判別装置および劣化判別方法
　本開示は、劣化判別装置および劣化判別方法に関する。
　電動機は、回転子鉄心および回転子鉄心に形成されるスロットに挿入される回転子導体または永久磁石を有する回転子と、固定子鉄心および固定子鉄心に形成されるスロットに挿入される固定子コイルを有する固定子と、を備える。電動機はさらに、固定子鉄心と固定子コイルとを絶縁する絶縁部材を備える。絶縁部材が劣化すると電動機の内部での短絡、電動機の外部への地絡等が生じる可能性があるため、絶縁部材の劣化の程度を定期的に確認することが好ましい。
　鉄道車両に搭載される電動機は大型であり、車体を支持する台車に取り付けられるため、台車からの電動機の取り外し、電動機の分解等を含む保守作業が繁雑である。このため、頻繁に電動機を台車から取り外し、電動機から絶縁部材を取り外して絶縁部材の劣化の程度を確認することは困難である。そこで、台車からの電動機の取り外しおよび電動機の分解をすることなく、絶縁部材の劣化の程度を判別することが好ましい。絶縁部材の劣化の程度を判別する装置の一例が特許文献１に開示されている。
特開２０１４－２５７５３号公報
　特許文献１に開示される劣化診断装置は、電動機のコイル温度を測定し、測定した実温度での電動機の使用時間を基準温度における電動機の使用時間に換算する。詳細には、実温度でのアレニウスプロット上の傾きと基準温度でのアレニウスプロット上の傾きが同じであるとみなして、実温度での電動機の使用時間が基準温度での電動機の使用時間に換算される。劣化診断装置は、換算した使用時間の積算値と基準温度におけるコイルの寿命との比較に応じてコイルの絶縁劣化の有無を診断する。
　絶縁部材の温度と耐用期間との関係を示すアレニウス式における活性化エネルギーが温度に依存して変化すると、温度によってアレニウスプロット上の傾きが異なる。アレニウスプロット上の傾きが温度に応じて変化すると、使用時間の換算時の誤差も大きくなるため、特許文献１に開示される劣化診断装置の劣化診断の精度が低下する。この課題は、電動機が備える絶縁部材に限られず、種々の導体を覆う絶縁部材の劣化の程度を判別する際に生じる。
　本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、導体を覆う絶縁部材の劣化の程度を精度よく判別する劣化判別装置および劣化判別方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示の劣化判別装置は、温度取得部と、損傷度決定部と、判別部と、を備える。温度取得部は、導体を覆う絶縁部材の温度を取得する。損傷度決定部は、対象期間ごとに、温度取得部で取得された絶縁部材の温度および絶縁部材の温度と絶縁部材を使用することができる期間を示す耐用期間との関係から、温度取得部で取得された絶縁部材の温度に対応する耐用期間の内、経過した時間を示す損傷度を決定する。判別部は、対象期間ごとに決定された損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する。
　本開示に係る劣化判別装置は、絶縁部材の温度に対応する耐用期間の内、経過した時間を示す損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別するため、精度よく絶縁部材の劣化の程度を判別することが可能となる。
実施の形態１に係る劣化判別装置のブロック図 実施の形態１に係る劣化判別装置のハードウェア構成を示す図 実施の形態１に係る劣化判別装置が行う劣化程度判別処理の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１における絶縁部材の温度と耐用期間との関係の一例を示す図 実施の形態２に係る劣化判別装置のブロック図 実施の形態２に係る劣化判別装置が行う劣化程度判別処理の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態に係る劣化判別装置の第１変形例のブロック図 実施の形態に係る劣化判別装置が行う劣化程度判別処理の動作の他の一例を示すフローチャート 実施の形態に係る劣化判別装置の第２変形例のブロック図 実施の形態に係る劣化判別装置のハードウェア構成の変形例を示す図
　以下、本開示の実施の形態に係る劣化判別装置および劣化判別方法について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
　（実施の形態１）
　導体を覆う絶縁部材を備える機器の一例として、鉄道車両に搭載され、電力の供給を受けて駆動されることで鉄道車両の推進力を生じさせる電動機がある。電動機が有する絶縁部材の劣化の程度を判別する劣化判別装置について、実施の形態１で説明する。絶縁部材の劣化の程度の判別とは、絶縁部材が寿命に達しているか否かの判別および絶縁部材が寿命に近づいているか否かの判別を含むものとする。
　図１に示すように、劣化判別の対象である電動機９１は、例えば、電力変換装置１１から三相交流電力の供給を受けて駆動されて鉄道車両の推進力を生じさせる三相誘導電動機である。
　電動機９１の構成の詳細については図示しないが、電動機９１は、回転可能に支持されるシャフトと、回転子鉄心および回転子鉄心の外周面に形成されるスロットに挿入される回転子導体または永久磁石を有する回転子と、固定子鉄心および固定子鉄心の内周面に形成されるスロットに挿入される固定子コイルを有する固定子と、を備える。電動機９１はさらに、導体である固定子コイルを覆う絶縁部材を備える。絶縁部材が設けられることで、固定子鉄心と固定子コイルとが絶縁され、互いに隣接する固定子コイル同士が絶縁される。絶縁部材の一例である絶縁ワニスを固定子に含浸させることで、固定子コイルが絶縁部材で覆われる。
　電動機９１は、鉄道車両の車体を支持する台車に取り付けられる。電動機９１が電力変換装置１１から電力の供給を受けて動作すると、電動機９１のシャフトが回転し、シャフトの回転力が継手および歯車装置を介して、車軸に伝達される。そして、車軸の回転にともなって、車軸の両端に取り付けられる車輪が回転し、鉄道車両の推進力が得られる。
　電動機９１に電力を供給する電力変換装置１１は、例えば、直流き電方式の鉄道車両に搭載され、電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換して負荷機器に供給する直流－三相変換装置である。電力変換装置１１は、電源に接続される入力端子１１ａと、接地される入力端子１１ｂと、を備える。電力変換装置１１はさらに、電源から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を電動機９１に供給する電力変換回路１２と、電力変換回路１２を制御する電力変換回路制御部１３と、電力変換回路１２が出力する相電圧を測定する電圧検出回路１４と、電力変換回路１２が出力する相電流を測定する電流検出回路１５と、を備える。電力変換装置１１はさらに、入力端子１１ａ，１１ｂの間に直列に接続されて設けられているリアクトルＬ１およびコンデンサＣ１を備える。上記構成を有する電力変換装置１１は、鉄道車両の車体の床下に取り付けられる。
　入力端子１１ａは、図示しない接触器、遮断器等を介して、電源、具体的には、変電所から電力供給線を介して供給される電力を取得する集電装置に電気的に接続される。例えば、集電装置は、電力供給線の一例である架線を介して電力を取得するパンタグラフ、または、電力供給線の一例である第三軌条を介して電力を取得する集電靴等である。入力端子１１ｂは、図示しない接地リング、接地ブラシ、車輪等を介して接地される。
　電力変換回路１２は、例えば、出力される交流電力の実効電圧と周波数とが可変であるインバータで形成される。電力変換回路１２は、複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子のスイッチング動作は、電力変換回路制御部１３によって制御される。各スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）またはＳｉＣ（Silicon Carbide：炭化ケイ素）、ＧａＮ（Gallium Nitride：窒化ガリウム）、ダイヤモンド等で形成されるワイドバンドギャップ半導体を用いたスイッチング素子で形成される。
　電力変換回路制御部１３は、図示しない運転台から運転指令Ｓ１を取得する。運転指令Ｓ１は、運転台に設けられたマスターコントローラに対する運転員の操作に応じた指令を示す。具体的には、運転指令Ｓ１は、鉄道車両の加速を指示する力行指令、鉄道車両の減速を指示するブレーキ指令、および鉄道車両の惰性での走行を指示する惰行指令のいずれかを示す。惰行指令は、力行指令およびブレーキ指令のいずれも入力されていない状態を意味する。電力変換回路制御部１３は、運転指令Ｓ１に応じて電力変換回路１２の各スイッチング素子を制御する電力変換制御信号Ｓ２を生成し、出力する。電力変換制御信号Ｓ２は、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号である。
　電圧検出回路１４は、電力変換回路１２と電動機９１とを電気的に接続するバスバーに電気的に接続されるＶＴ（Voltage Transformer：計器用変圧器）を有し、電力変換回路１２が出力する相電圧、具体的には、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、およびＷ相電圧の値を測定する。電圧検出回路１４は、各相電圧の測定値を劣化判別装置２１に送る。
　電流検出回路１５は、電力変換回路１２と電動機９１との間の電気回路、例えば、電力変換回路１２と電動機９１とを電気的に接続するバスバーに取り付けられるＣＴ（Current Transformer：変流器）を有し、電力変換回路１２が出力する相電流、具体的には、Ｕ相電流、Ｖ相電流、およびＷ相電流の値を測定する。電流検出回路１５は、各相電流の測定値を電力変換回路制御部１３および劣化判別装置２１に送る。
　リアクトルＬ１の一端は、入力端子１１ａに接続される。リアクトルＬ１の他端は、電力変換回路１２の一次端子に接続される。コンデンサＣ１の一端は、リアクトルＬ１の他端と電力変換回路１２の一次端子との接続点に接続される。コンデンサＣ１の他端は、入力端子１１ｂと電力変換回路１２の一次端子との接続点に接続される。リアクトルＬ１およびコンデンサＣ１は、電力変換回路１２のスイッチング動作によって生じる高調波成分を減衰させるＬＣフィルタを形成する。
　上述の電動機９１が有する絶縁部材の劣化の程度を判別する劣化判別装置２１は、電動機９１が有する固定子コイルを覆う絶縁部材の温度を取得する温度取得部２２と、温度に応じた絶縁部材の耐用期間の内、経過した時間を示す指標である損傷度を決定する損傷度決定部２３と、損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する判別部２４と、を備える。劣化判別装置２１は、鉄道車両において任意の位置、例えば、車体の床下に設けられる。
　上記構成を有する劣化判別装置２１は、任意に定められた対象期間ごとに絶縁部材の劣化の程度を判別する処理を行って、絶縁部材の劣化の程度についての判別結果を出力先装置３１に送る。対象期間は、劣化判別装置２１の判別対象である絶縁部材が覆っている導体の熱時定数に比べて十分短い時間であって、例えば、１秒以上、かつ、５秒以下の長さの時間である。詳細には、劣化判別装置２１は、導体の使用開始時点から対象期間ごとに絶縁部材の劣化の程度を判別する。出力先装置３１は、例えば、運転台に設けられている表示装置である。
　温度取得部２２は、導体に流れる電流および導体の電位から導体の抵抗値を推定し、推定した抵抗値から導体の温度を推定し、推定した導体の温度を絶縁部材の温度として用いる。実施の形態１では、温度取得部２２は、電圧検出回路１４から取得した各相電圧の測定値および電流検出回路１５から取得した各相電流の測定値から導体である固定子コイルのコイル抵抗値を算出する。コイル抵抗値と固定子コイルの温度とは正の相関関係にあるので、温度取得部２２は、算出したコイル抵抗値から固定子コイルの温度を推定する。
　通電時に発熱する固定子コイルから、固定子コイルを覆っている絶縁部材に熱が伝達され、絶縁部材が固定子コイルと同程度の温度になるまで絶縁部材が暖められる。このため、固定子コイルの温度と絶縁部材の温度は一致するとみなすことができる。温度取得部２２は、推定した固定子コイルの温度を、絶縁部材の温度として損傷度決定部２３に出力する。
　損傷度決定部２３は、対象期間ごとに、温度取得部２２から取得した絶縁部材の温度および絶縁部材の温度と耐用期間との関係から、絶縁部材の温度に対応する耐用期間の内、経過した時間を示す損傷度を決定する。耐用期間は、絶縁部材を使用することができる期間であって、絶縁部材の温度に応じて変化する。詳細には、絶縁部材の温度と耐用期間との関係は、温度が高くなると耐用期間が短くなる関係を示す。耐用期間ＬＴと絶縁部材の温度Ｔ（単位：Ｋ）との関係は、下記（１）式に示すアレニウスの式で表される。下記（１）式において、Ａは頻度因子であり、Ｅａは活性化エネルギー、Ｒは気体定数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　　　・・・（１）
　実施の形態１では、損傷度決定部２３は、絶縁部材の温度に応じた耐用期間ＬＴに対する対象期間の比率である損傷度を決定する。詳細には、損傷度決定部２３は、対象期間τを耐用期間ＬＴで除算して得られる値τ／ＬＴを損傷度として用いる。損傷度決定部２３は、対象期間τを耐用期間ＬＴで除算して得られる値τ／ＬＴを損傷度として判別部２４に出力する。
　判別部２４は、導体の使用開始時点から対象期間τごとに決定された損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する。詳細には、判別部２４は、導体の使用開始時点から始まり、複数の対象期間τを含む判別期間において、対象期間τごとに決定された損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する。実施の形態１では、判別部２４は、判別期間における損傷度の累積値である累積損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する。例えば、判別部２４は、判別期間における累積損傷度を算出し、累積損傷度が閾値に到達したか否かを判別する。判別期間における累積損傷度が閾値に到達すると、絶縁部材が寿命に達しているとみなすことができる。マイナー則によれば、部材の累積損傷度が１に到達すると、部材が寿命に達したとみなすことができる。そこで、判別部２４は、閾値を１と設定し、判別期間における累積損傷度が閾値に到達しているか否かを判別する。判別部２４は、累積損傷度を図示しない記憶装置に記憶し、判別結果を出力先装置３１に送る。
　判別期間は、導体の使用開始時点、例えば、電動機９１が搭載された鉄道車両が最初に運行を開始する際に開始され、電動機９１の絶縁部材の保守作業、具体的には、絶縁ワニスを固定子に再び含浸させる保守作業が行われるまで続く。記憶装置に記憶された累積損傷度は、上述の電動機９１の絶縁部材の保守作業が行われる際にリセットされる。
　上記構成を有する劣化判別装置２１から判別結果を取得する出力先装置３１は、例えば運転台に設けられている表示装置を含む。表示装置は、劣化判別装置２１から絶縁部材が寿命に達していることを示す判別結果を取得すると、取得した判別結果を画面に表示する。
　上記構成を有する劣化判別装置２１のハードウェア構成を図２に示す。劣化判別装置２１は、プロセッサ６１と、メモリ６２と、インターフェース６３と、を備える。プロセッサ６１、メモリ６２、およびインターフェース６３は互いにバス６０で接続されている。劣化判別装置２１の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ６２に格納される。プロセッサ６１が、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上述の各部の機能が実現される。すなわち、メモリ６２には、劣化判別装置２１の各部の処理を実行するためのプログラムが格納される。
　メモリ６２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等を含む。
　劣化判別装置２１は、インターフェース６３を介して、電圧検出回路１４、電流検出回路１５、出力先装置３１等、に接続される。インターフェース６３は、接続先に応じて、１つまたは複数の規格に準拠したインターフェースモジュールを有する。
　上述の電力変換装置１１の動作について以下に説明する。
　運転指令Ｓ１が力行指令を含む場合、図１に示す電力変換装置１１は、電源から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を電動機９１に供給する。電動機９１は、三相交流電力の供給を受けて駆動され、鉄道車両の推進力を生じさせる。
　詳細には、運転指令Ｓ１が力行指令を含む場合、電力変換回路制御部１３は、力行指令が示す鉄道車両の加速度の目標値および図示しない速度センサから取得した電動機９１の回転数の測定値に応じて、電動機９１のトルクの目標値であるトルク指令値τ＊を決定する。そして、電力変換回路制御部１３は、トルク指令値τ＊に応じて励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊を決定する。電力変換回路制御部１３は、電流検出回路１５から取得した相電流の測定値を、電動機９１の回転数の測定値から推定される推定位置θに基づいて三相座標からｄｑ回転座標に変換することで、励磁電流値ｉｄおよびトルク電流値ｉｑを決定する。
　電力変換回路制御部１３は、励磁電流値ｉｄと励磁電流指令値ｉｄ＊との差分から励磁電圧指令値Ｖｄ＊を決定し、トルク電流値ｉｑとトルク電流指令値ｉｑ＊との差分からトルク電圧指令値Ｖｑ＊を決定する。電力変換回路制御部１３は、励磁電圧指令値Ｖｄ＊およびトルク電圧指令値Ｖｑ＊を推定位置θに基づいてｄｑ回転座標から三相座標に変換してＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊を決定する。そして、電力変換回路制御部１３は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊のそれぞれと搬送波とに応じて電力変換回路１２が有する各スイッチング素子のスイッチング動作を制御する電力変換制御信号Ｓ２を生成し、出力する。
　電力変換制御信号Ｓ２が電力変換回路１２の各スイッチング素子のゲート信号に供給されると、各スイッチング素子がスイッチング動作を行う。この結果、電力変換回路１２は、直流電力を三相交流電力に変換し、三相交流電力を電動機９１に供給する。
　運転指令Ｓ１がブレーキ指令を含む場合、発電機として動作する電動機９１は、三相交流電力を電力変換装置１１に供給する。電力変換装置１１は、電動機９１から供給される三相交流電力を直流電力に変換し、集電装置および電力供給線を介して、電力変換装置１１が搭載されている鉄道車両の近隣を走行している他の鉄道車両に直流電力を供給する。電動機９１で生じた三相交流電力を他の鉄道車両に供給して消費することで、鉄道車両を減速させる回生ブレーキ力が生じる。
　詳細には、運転指令Ｓ１がブレーキ指令を含む場合、電力変換回路制御部１３は、図示しない電圧センサからコンデンサＣ１の端子間電圧の測定値を取得し、電動機９１から電力変換回路１２に流れる相電流の測定値を電流検出回路１５から取得する。そして、電力変換回路制御部１３は、コンデンサＣ１の端子間電圧の測定値および電動機９１から電力変換回路１２に流れる相電流の測定値に応じて、電力変換回路１２の出力電圧の目標値を示す電圧指令値を決定する。
　電力変換回路１２の出力電圧の目標値は、例えば、架線電圧より高い電圧範囲であって、回生ブレーキが利用可能となる電圧の範囲を示す目標電圧範囲に含まれる値である。そして、電力変換回路制御部１３は、電圧指令値に応じて電力変換回路１２が有する各スイッチング素子のスイッチング動作を制御する電力変換制御信号Ｓ２を生成し、出力する。
　電力変換制御信号Ｓ２が電力変換回路１２の各スイッチング素子のゲート信号に供給されると、各スイッチング素子がスイッチング動作を行う。この結果、電力変換回路１２は、電動機９１から供給される三相交流電力を直流電力に変換し、直流電力でコンデンサＣ１を充電する。
　電力変換装置１１が搭載されている鉄道車両の近隣に加速中の他の鉄道車両が位置していれば、上述のように、電動機９１で生じた電力が他の鉄道車両に供給されて消費され、鉄道車両を減速させる回生ブレーキ力が生じる。
　上述の電力変換装置１１の処理とは独立して、劣化判別装置２１は、電動機９１が有する絶縁部材の劣化の程度を判別する処理を行う。劣化判別装置２１は、電動機９１が搭載された鉄道車両が最初に運行を開始すると、図３に示す劣化の程度を判別する処理を開始する。例えば、電動機９１が搭載された鉄道車両の運転台に設けられているパンタグラフの上昇スイッチが操作されて、鉄道車両が最初に運行を開始すると、劣化判別装置２１は、図３に示す劣化の程度を判別する処理を開始する。その後、劣化判別装置２１は、鉄道車両の運行中は継続して、対象期間τ＝ＴＰ１ごとに図３に示す劣化の程度を判別する処理を繰り返す。
　温度取得部２２は、電圧検出回路１４から取得した各相電圧の測定値および電流検出回路１５から取得した各相電流の測定値から電動機９１のコイル抵抗値を算出する（ステップＳ１１）。例えば、固定子コイルのみに微弱電流が流れている状態において、温度取得部２２は、電圧検出回路１４から取得したＵ相電圧の測定値およびＶ相電圧の測定値からＵ相とＶ相の線間電圧を算出する。温度取得部２２は、Ｕ相とＶ相の線間電圧Ｖｕｖと電流検出回路１５から取得したＵ相電流の測定値Ｉｕに基づいて、下記（２）式を用いて、Ｕ相固定子コイルのコイル抵抗値Ｒｅを算出する。温度取得部２２は、算出したコイル抵抗値を図１に示さない記憶装置に記憶する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　　・・・（２）
　上記（２）式を用いてコイル抵抗値を算出するためには、固定子コイルのみに微弱電流を供給する電流供給装置が設けられることが好ましい。電流供給装置によって固定子コイルのみに微弱電流を流してコイル抵抗値を算出するため、電力変換装置１１から電動機９１に電力が供給されない惰行運転時にもコイル抵抗値を算出することが可能となる。
　図３に示すように、温度取得部２２は、ステップＳ１１で算出されたコイル抵抗値から、電動機９１の絶縁部材の温度を推定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の詳細について以下に説明する。
　温度取得部２２は、ステップＳ１１で算出されたコイル抵抗値と直前の対象期間τにおいて算出されたコイル抵抗値から導体である固定子コイルの温度を推定する。温度取得部２２は、推定した固定子コイルの温度を図１に示さない記憶装置に記憶する。実施の形態１では、同じ電動機９１に含まれるＵ相固定子コイル、Ｖ相固定子コイル、およびＷ相固定子コイルは同じように温度が変化するとみなし、ステップＳ１１で算出されたＵ相固定子コイルのコイル抵抗値に基づいて推定されたＵ相固定子コイルの温度が、電動機９１の固定子コイルの温度として用いられる。
　例えば、ｉ番目の対象期間τｉにおける固定子コイルの温度Ｔ’ｉは、下記（３）式を用いて算出される。下記（３）式において、Ｒｅｉは、ｉ番目の対象期間τｉにおけるコイル抵抗値、Ｒｅｉ－１は、ｉ－１番目の対象期間τｉ－１におけるコイル抵抗値、βは温度抵抗係数の逆数、Ｔ’ｉ－１は、ｉ－１番目の対象期間τｉ－１における固定子コイルの温度である。ｉは任意の自然数である。ｉ＝１となる最初の対象期間τ１では、固定子コイルの温度Ｔ０を常温、例えば２０℃とし、Ｒｅ０を常温でのコイル抵抗値とすればよい。温度取得部２２は、固定子コイルの温度Ｔ’０およびコイル抵抗値Ｒ０についての情報を予め保持している。温度抵抗係数の逆数βは、導体を形成する部材によって決まる。例えば、固定子コイルが銅で形成されている場合、βの値として、２３５が用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　・・・（３）
　固定子コイルから絶縁部材に熱が伝達され、絶縁部材が固定子コイルと同程度の温度になるまで絶縁部材が暖められる。このため、固定子コイルの温度と固定子コイルを覆う絶縁部材の温度は一致するとみなすことができる。温度取得部２２は、上述のように推定された固定子コイルの温度Ｔ’ｉを絶縁部材の温度Ｔｉとして、損傷度決定部２３に出力する。
　図３に示すように、損傷度決定部２３は、ステップＳ１２において温度取得部２２で推定された絶縁部材の温度に応じて、絶縁部材の温度に応じた耐用期間ＬＴに対する対象期間τの比率である損傷度を決定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の詳細について、以下に説明する。
　損傷度決定部２３は、温度取得部２２で推定された絶縁部材の温度に応じて、絶縁部材の耐用期間ＬＴを決定する。上述のように、絶縁部材の温度Ｔと耐用期間ＬＴとの関係は、上記（１）式のアレニウスの式に従って、温度が高くなると耐用期間ＬＴが短くなる関係を示す。例えば、図４に示すように、絶縁部材の温度の逆数１／Ｔと絶縁部材の耐用期間ＬＴの対数表示ｌｏｇＬＴは、正の相関関係を示す。図４の横軸は、絶縁部材の温度の逆数１／Ｔ（単位：１／Ｋ）であり、図４の縦軸は、耐用期間ＬＴの対数表示ｌｏｇＬＴを示す。図４の例では、絶縁部材の温度の逆数１／Ｔと耐用期間ＬＴの対数表示ｌｏｇＬＴは線形関係を有する。例えば、損傷度決定部２３は、図４に示すグラフに基づいて、ｉ番目の対象期間τｉにおける絶縁部材の温度Ｔｉに応じた絶縁部材の耐用期間ＬＴｉを決定する。
　上述のように絶縁部材の温度に応じた耐用期間ＬＴを決定した後、損傷度決定部２３は、絶縁部材の温度に応じた耐用期間ＬＴに対する対象期間τの比率である損傷度を決定する。詳細には、損傷度決定部２３は、下記（４）式を用いて、ｉ番目の対象期間τｉにおける損傷度Ｄｉを算出する。下記（４）式において、τｉは、ｉ番目の対象期間τｉの長さを示す。実施の形態１において、τｉは、固定値ＴＰ１である。ｉ番目の対象期間τｉにおける損傷度Ｄｉは、ｉ番目の対象期間τｉが経過したことで、ｉ番目の対象期間τｉにおける絶縁部材の温度に対応する絶縁部材の耐用期間ＬＴの内、経過した時間の耐用期間ＬＴに対する比率を示す。損傷度決定部２３は、上述のように算出した損傷度Ｄｉを、判別部２４に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　　　・・・（４）
　判別部２４は、対象期間τごとにステップＳ１３で算出された損傷度Ｄｉに基づいて、絶縁部材の劣化の有無を判別する。詳細には、判別部２４は、図３に示すように、累積損傷度を算出する（ステップＳ１４）。１番目の対象期間τ１からｉ番目の対象期間τｉまでの累積損傷度ＡＣＣｉは、下記（５）式で表される。実施の形態１では、下記（５）式において、τ１＝τ２＝τ３＝・・・＝τｉ＝ＴＰ１である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　　　・・・（５）
　判別部２４は、累積損傷度ＡＣＣｉが閾値に到達しているか否かを判別する（ステップＳ１５）。累積損傷度ＡＣＣｉが閾値に到達した場合は（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、絶縁部材が寿命に達したとみなすことができるため、判別部２４は、絶縁部材が寿命に達したことを示す判別結果を出力先装置３１に出力する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の処理が完了すると、劣化判別装置２１は、ステップＳ１１から上述の処理を繰り返す。
　累積損傷度ＡＣＣｉが閾値に到達していない場合は（ステップＳ１５；Ｎｏ）、絶縁部材は寿命に達していないとみなすことができるため、劣化判別装置２１は、ステップＳ１６の処理を行わずに、ステップＳ１１から上述の処理を繰り返す。
　累積損傷度ＡＣＣｉが１に到達したこと、換言すれば、絶縁部材の耐用期間ＬＴに対する対象期間τの比率の合計が１に到達したことは、絶縁部材の耐用期間ＬＴが経過したことを意味する。このため、閾値を１とすると、累積損傷度ＡＣＣｉが閾値に到達した場合、絶縁部材が寿命に達したとみなすことができる。
　例えば、１番目の対象期間τ１からｉ番目の対象期間τｉまで温度が一定の温度Ｔｅ１である場合、図４に示すように温度Ｔｅ１に対応する耐用期間ＬＴはＬＴｅ１であるため、ＬＴ１＝ＬＴ２＝ＬＴ３＝・・・＝ＬＴｉ＝ＬＴｅ１となる。このため、累積損傷度ＡＣＣｉは、ｉ・ＴＰ１／ＬＴｅ１で表される。換言すれば、耐用期間ＬＴｅ１に対する１番目の対象期間τ１からｉ番目の対象期間τｉまでの長さの比率が累積損傷度ＡＣＣｉとなる。ｉ・ＴＰ１／ＬＴｅ１で表される累積損傷度ＡＣＣｉが閾値に到達した場合、絶縁部材が寿命に達したとみなすことができる。
　１番目の対象期間τ１からｉ番目の対象期間τｉまでに温度が変化した場合の累積損傷度ＡＣＣｉについて以下に説明する。例えば、ｉ＝１００であって、１番目の対象期間τ１から５０番目の対象期間τ５０までにおける絶縁部材の温度がＴｅ１であって、５１番目の対象期間τ５１以降の対象期間τでは、絶縁部材の温度がＴｅ２であるとする。この場合、図４に示すように温度Ｔｅ１，Ｔｅ２にそれぞれ対応する耐用期間ＬＴはＬＴｅ１，ＬＴｅ２であるため、ＬＴ１＝ＬＴ２＝ＬＴ３＝・・・＝ＬＴ５０＝ＬＴｅ１となり、ＬＴ５１＝ＬＴ５２＝・・・＝ＬＴ１００＝ＬＴｅ２となる。このため、累積損傷度ＡＣＣ１００は、５０・ＴＰ１／ＬＴｅ１＋５０・ＴＰ１／ＬＴｅ２で表される。上述のように絶縁部材の温度が変化した場合であっても、温度に応じた絶縁部材の耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度Ｄｉを用いることで、絶縁部材の劣化の程度を精度よく判別することが可能となる。
　閾値を１より小さい値、例えば、０．８とすることで、累積損傷度ＡＣＣｉが閾値に到達した場合、絶縁部材が寿命に近づいているとみなすことができる。この場合、判別部２４は、絶縁部材が寿命に近づいていることを示す判別結果を出力先装置３１に出力する。
　出力先装置３１が、絶縁部材が寿命に達したことを示す判別結果または絶縁部材が寿命に近づいていることを示す判別結果を劣化判別装置２１から取得し、判別結果を画面に表示した場合、保守作業、具体的には、絶縁ワニスを電動機９１の固定子に再含浸させる保守作業が行われることが好ましい。
　以上説明した通り、実施の形態１に係る劣化判別装置２１は、絶縁部材の温度に対応する耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度、具体的には、対象期間τごとに決定される、絶縁部材の温度に応じた耐用期間ＬＴに対する対象期間τの比率である損傷度に基づいて絶縁部材の劣化の程度を判別する。このため、実温度での使用時間を基準温度における使用時間に換算し、換算した使用時間の積算値と基準温度における寿命との比較に応じて絶縁部材の劣化の有無を判別する劣化判別装置と比べて、導体を覆う絶縁部材の劣化の程度を精度よく判別することが可能となる。
　（実施の形態２）
　劣化判別装置２１における劣化判別処理は、上述の例に限られない。実施の形態１と異なる処理で絶縁部材の劣化の程度を判別する劣化判別装置２１について、実施の形態１との差異を中心に実施の形態２で説明する。
　図５に示す劣化判別装置２１の構成は、実施の形態１に係る劣化判別装置２１の構成と同様である。ただし、実施の形態１に係る劣化判別装置２１と異なり、実施の形態２に係る劣化判別装置２１は、運転台から運転指令Ｓ１を取得し、電力変換回路制御部１３からＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊を取得し、電流検出回路１５から各相電流の測定値を取得する。
　温度取得部２２は、電力変換回路制御部１３から取得したＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊および電流検出回路１５から取得した各相電流の測定値から導体である固定子コイルの抵抗値を算出する。温度取得部２２は、算出したコイル抵抗値から固定子コイルの温度を推定する。実施の形態１と同様に、固定子コイルの温度と固定子コイルを覆う絶縁部材の温度は一致するとみなせるため、温度取得部２２は、推定した固定子コイルの温度を絶縁部材の温度として出力する。
　固定子コイルの位置によって、例えば空気に触れる表面積が異なるため、固定子コイルの温度にばらつきが生じることがある。詳細には、固定子コイルにおいて、コイル抵抗値から推定される固定子コイルの温度よりも温度が高くなる位置がある。この結果、固定子コイルを覆う絶縁部材において、温度取得部２２が出力する絶縁部材の温度よりも温度が高くなる位置がある。そこで、実施の形態２に係る劣化判別装置２１が備える損傷度決定部２３は、温度取得部２２から取得した絶縁部材の温度を増大させる補正を行う。
　例えば、損傷度決定部２３は、温度取得部２２から取得した絶縁部材の温度に１より大きい係数である係数ｈ１を温度取得部２２から取得した絶縁部材の温度に乗算する。係数ｈ１は、例えば、固定子コイルの温度分布のデータに基づき、固定子コイルの温度の平均値を１とした場合の固定子コイルの温度の最大値に相当する値である。
　損傷度決定部２３は、対象期間τごとに、上述のように補正された絶縁部材の温度および絶縁部材の温度と耐用期間ＬＴとの関係から、絶縁部材の温度に対応する耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度を決定する。この結果、固定子コイルの温度が高くなる位置であるホットスポットにあわせて、対象期間τの経過によって、耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度を決定することが可能となる。
　損傷度決定部２３は、運転指令Ｓ１に応じて長さが変化する対象期間τごとに、補正された絶縁部材の温度および絶縁部材の温度と耐用期間ＬＴとの関係から、損傷度を決定する。例えば、損傷度決定部２３は、力行時またはブレーキ時、換言すれば、運転指令Ｓ１が力行指令またはブレーキ指令を含むときの対象期間τ＝ＴＰ２を、惰行運転時、換言すれば、運転指令Ｓ１が惰行指令を含むときの対象期間τ＝ＴＰ３より短くする。これにより、損傷度決定部２３は、電動機９１の固定子コイルの温度が急激に変化し得る加速時または減速時に、高い頻度で、絶縁部材の温度に対応する耐用期間ＬＴを決定し、耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度を決定することができる。この結果、対象期間τの経過によって、耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度を精度よく決定することが可能となる。
　劣化判別装置２１のハードウェア構成は、実施の形態１に係る劣化判別装置２１のハードウェア構成と同様である。ただし、実施の形態１と異なり、劣化判別装置２１は、インターフェース６３を介して、電流検出回路１５、電力変換回路制御部１３、出力先装置３１、および運転台に設置されたマスターコントローラを含む車載機器等、に接続される。
　上記構成を有する劣化判別装置２１が行う劣化の程度を判別する処理について以下に説明する。劣化判別装置２１は、電動機９１が搭載された鉄道車両が最初に運行を開始すると、図６に示す劣化の程度を判別する処理を開始する。ステップＳ１１，Ｓ１２の処理は、図３に示す劣化判別装置２１が行う処理と同様である。
　損傷度決定部２３は、ステップＳ１２において推定された絶縁部材の温度を増大させる補正を行う（ステップＳ２１）。そして、損傷度決定部２３は、ステップＳ２１で補正された絶縁部材の温度に応じて、絶縁部材の温度に応じた耐用期間ＬＴに対する対象期間τの比率である損傷度を決定する（ステップＳ１３）。後続のステップＳ１４からＳ１６までの処理は、図３に示す劣化判別装置２１が行う処理と同様である。
　以上説明した通り、実施の形態２に係る劣化判別装置２１は、絶縁部材の温度を増大させる補正を行った上で、補正された絶縁部材の温度に応じて耐用期間ＬＴを決定する。このため、絶縁部材の温度にばらつきがある場合に、絶縁部材の内、他の部分より高温となるために耐用期間ＬＴが短くなる部分を基準として絶縁部材の劣化の程度を判別することが可能となる。また、劣化判別装置２１は、絶縁部材の温度が急激に変化し得る加速時または減速時に、惰行運転時よりも高い頻度で、絶縁部材の温度に対応する耐用期間ＬＴを決定する。この結果、絶縁部材の劣化の程度を判別する精度が向上する。
　本開示は、上述の実施の形態に限られない。上記のハードウェア構成およびフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。
　劣化判別装置２１の判別対象は、電動機９１の固定子コイルに限られず、導体を覆う任意の絶縁部材である。一例として、リアクトルＬ１が有する導体を覆う絶縁部材の劣化の程度を判別する劣化判別装置２１を図７に示す。劣化判別装置２１の構成は、実施の形態１，２と同様である。
　電力変換装置１１は、リアクトルＬ１の端子間電圧を測定する電圧検出回路１６と、リアクトルＬ１を流れる電流を測定する電流検出回路１７と、を備える。
　電圧検出回路１６は、リアクトルＬ１に並列に接続され、リアクトルＬ１の端子間電圧の値を測定する。電圧検出回路１６は、端子間電圧の測定値を劣化判別装置２１に送る。
　電流検出回路１７は、リアクトルＬ１と電力変換回路１２を電気的に接続するバスバーに取り付けられるホール素子型の電流センサを有し、リアクトルＬ１に流れる電流の値を測定する。電流検出回路１５は、電流の測定値を劣化判別装置２１に送る。
　リアクトルＬ１は、導線と、導線を被覆する絶縁部材と、を有する。絶縁部材で被覆された導線は巻き回されて、ディスク型コイルを形成する。
　温度取得部２２は、電圧検出回路１６から取得したリアクトルＬ１の端子間電圧の測定値および電流検出回路１７から取得したリアクトルＬ１を流れる電流の測定値から、リアクトルＬ１が有するディスク型コイルのコイル抵抗値を算出する。詳細には、温度取得部２２は、リアクトルＬ１の端子間電圧の測定値を、リアクトルＬ１を流れる電流の測定値で除算することで、コイル抵抗値を算出する。実施の形態１，２と同様に、温度取得部２２は、算出したコイル抵抗値からディスク型コイルの導線の温度を推定する。
　通電時に発熱するディスク型コイルの導線から、導線を被覆する絶縁部材に熱が伝達され、絶縁部材が導線と同程度の温度になるまで絶縁部材が暖められる。このため、ディスク型コイルの導線と絶縁部材の温度は一致するとみなすことができる。そこで、温度取得部２２は、推定したディスク型コイルの温度を、絶縁部材の温度として損傷度決定部２３に出力する。
　損傷度決定部２３および判別部２４が実施の形態１，２と同様の処理を行うことで、リアクトルＬ１の絶縁部材における劣化の程度を判別することが可能となる。
　温度取得部２２による絶縁部材の温度を取得する方法は、上述の例に限られない。一例として、温度取得部２２は、異なるタイミングで得た絶縁部材の温度の移動平均値を絶縁部材の温度として出力してもよい。例えば、実施の形態１に係る劣化判別装置２１が備える温度取得部２２は、対象期間τごとに、電圧検出回路１４から取得した各相電圧の測定値および電流検出回路１５から取得した各相電流の測定値から導体である固定子コイルの温度を推定する。
　温度取得部２２は、推定した固定子コイルの温度の移動平均値を算出し、算出した移動平均値を絶縁部材の温度Ｔｉとして損傷度決定部２３に出力する。例えば、ｉ番目の対象期間τｉにおいて、直近のｊ個の対象期間τにおいて推定された固定子コイルの温度の移動平均値Ｔ’ｉ＿ａｖｇは、下記（６）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　　　・・・（６）
　温度の移動平均値と実温度との乖離を防止するため、下記（７）式で表される固定子コイルの温度の移動平均値Ｔ’ｉ＿ａｖｇを用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　　　・・・（７）
　この場合、劣化判別装置２１は、電動機９１が搭載された鉄道車両が最初に運行を開始すると、図８に示す劣化の程度を判別する処理を開始する。ステップＳ１１の処理は、図３に示す劣化判別装置２１が行う処理と同様である。温度取得部２２は、ステップＳ１１で算出されたコイル抵抗値から、電動機９１が有する導体である固定子コイルの温度を推定し、固定子コイルの温度の移動平均値を算出し、算出した移動平均値を絶縁部材の温度として推定して損傷度決定部２３に出力する（ステップＳ２２）。後続のステップＳ１３からＳ１６までの処理は、図３に示す実施の形態１に係る劣化判別装置２１が行う処理と同様である。
　導体の温度の移動平均値を絶縁部材の温度として用いることで、導体の温度が大きく変動する場合に、推定される絶縁部材の温度の変動を低減することが可能となる。この結果、絶縁部材の温度に対応する耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度が大きく変動することが抑制され、絶縁部材の劣化の程度を判別する精度が向上する。
　他の一例として、温度取得部２２は、電力変換回路制御部１３から、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊、ならびに励磁電流指令値ｉｄ＊およびトルク電流指令値ｉｑ＊を推定位置θに基づいてｄｑ回転座標から三相座標に変換して得られるＵ相電流指令値、Ｖ相電流指令値、およびＷ相電流指令値を取得し、取得した各指令値からコイル抵抗値を算出してもよい。各指令値からコイル抵抗値を算出することで、各検出回路が不要となるため、検出値から抵抗値を演算する演算負荷を低減することが可能となる。
　他の一例として、温度取得部２２は、導体の温度を測定する少なくとも１つの温度センサの測定値を取得し、少なくとも１つの温度センサの測定値から絶縁部材の温度を決定してもよい。具体的には、温度取得部２２は、固定子コイルの長手方向、換言すれば電動機９１の回転軸の延伸方向に並べて設けられた複数の温度センサの測定値の平均値を絶縁部材の温度として用いてもよい。温度センサとして、例えば、固定子コイルの間に埋め込まれる熱電対を用いることができる。
　他の一例として、温度取得部２２は、電動機９１が有するＵ相固定子コイル、Ｖ相固定子コイル、およびＷ相固定子コイルのそれぞれのコイル抵抗値を算出し、各コイル抵抗値から、Ｕ相固定子コイルを覆う絶縁部材、Ｖ相固定子コイルを覆う絶縁部材、およびＷ相固定子コイルを覆う絶縁部材のそれぞれの温度を推定してもよい。この場合、損傷度決定部２３は、Ｕ相固定子コイルを覆う絶縁部材、Ｖ相固定子コイルを覆う絶縁部材、およびＷ相固定子コイルを覆う絶縁部材のそれぞれについて損傷度を決定すればよい。判別部２４は、Ｕ相固定子コイルを覆う絶縁部材、Ｖ相固定子コイルを覆う絶縁部材、およびＷ相固定子コイルを覆う絶縁部材のそれぞれの劣化の程度を判別すればよい。
　より精度よく絶縁部材の温度を決定するために、温度取得部２２は、誘導電動機のＬ型等価回路を用いて、コイル抵抗値を算出し、算出したコイル抵抗値から固定子コイルの温度を推定してもよい。例えば、Ｕ相固定子コイルのコイル抵抗値Ｒｅｕは、下記（８）式で表される。下記（８）式におけるＶｐｕは、Ｕ相の相電圧を示し、ωは電源角周波数を示し、Ｌ１ｕは一次インダクタンスを示し、Ｌ２は二次インダクタンスを示す。ｐは電動機９１の極数を示し、ＴＭは電動機９１のトルクを示す。一次インダクタンスＬ１ｕおよび二次インダクタンスＬ２として、出荷試験時の値を用いればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　　　・・・（８）
　電源角周波数ωは、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊および電動機９１の回転数に基づいて電源角周波数ωから求められる。温度取得部２２は、図９に示すように、電力変換回路制御部１３から、トルク指令値τ＊、ならびに、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊、および電動機９１の回転数から求められる電源角周波数ωを取得する。温度取得部２２は、トルク指令値τ＊を電動機トルクＴＭとして用いる。
　上記（８）式におけるＩｕ’は、一次換算電流であって、下記（９）式で表される。下記（９）式におけるＩｕは、Ｕ相の相電流を示す。下記（９）式におけるＩｍｕは、無負荷電流であって、下記（１０）式で表される。下記（１０）式におけるｒｍｕは、合成励磁抵抗であって、下記（１１）式で表される。下記（１０）式におけるｘｍｕは、合成励磁リアクタンスであって、下記（１２）式で表される。このとき、誘導電動機のＬ型等価回路のインピーダンスＺは、虚数単位ｊを用いて、Ｚ＝ｒｍｕ＋ｊｘｍｕで表される。下記（１１）および（１２）式におけるＲｍは鉄損抵抗を示し、Ｌｍは励磁インダクタンスを示す。鉄損抵抗Ｒｍおよび励磁インダクタンスＬｍとして、出荷試験時の値を用いればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　　　・・・（９）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　　　・・・（１０）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 　　　・・・（１１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 　　　・・・（１２）
　温度取得部２２は、Ｖ相固定子コイルのコイル抵抗値ＲｅｖおよびＷ相固定子コイルのコイル抵抗値Ｒｅｗについても、コイル抵抗値Ｒｅｕと同様に算出する。温度取得部２２は、下記（１３）式に示すように、コイル抵抗値Ｒｅｕ，Ｒｅｖ，Ｒｅｗから、コイル抵抗平均値Ｒｅａｖｇを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　　　・・・（１３）
　温度取得部２２は、コイル抵抗平均値Ｒｅａｖｇを減算した値が最大となるコイル抵抗値Ｒｅｕ，Ｒｅｖ，Ｒｅｗをコイル抵抗値Ｒｅとして用いる。すなわち、温度取得部２２は、Ｒｅｕ－Ｒｅａｖｇ，Ｒｅｖ－Ｒｅａｖｇ，Ｒｅｗ－Ｒｅａｖｇの値が最大となるコイル抵抗値Ｒｅｕ，Ｒｅｖ，Ｒｅｗをコイル抵抗値Ｒｅとして用いる。温度取得部２２は、上述のように決定したコイル抵抗値Ｒｅから、固定子コイルの温度を推定する。
　温度取得部２２は、誘導電動機のＴ型等価回路を用いて、コイル抵抗値を算出し、算出したコイル抵抗値から固定子コイルの温度を推定してもよい。
　固定子コイルの温度を推定する方法は、上述の例に限られない。一例として、温度取得部２２は、上記（３）式において、Ｒｅｉ－１の代わりに出荷試験時に測定される一次抵抗値Ｒｅ０を用い、Ｔ’ｉ－１の代わりに出荷試験時に測定される温度Ｔ０を用いてもよい。詳細には、温度取得部２２は、下記（１４）式を用いて、固定子コイルの温度Ｔ’ｉを算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 　　　・・・（１４）
　対象期間τの長さは、上述の例に限られず、運転指令Ｓ１以外のパラメータに応じて変化してもよい。一例として、対象期間τの長さは、鉄道車両に搭載される機器の稼働状況に応じて変化してもよい。具体的には、鉄道車両に複数の電動機９１が搭載されている場合に、電動機９１の少なくともいずれかに異常が生じているか否かに応じて耐用期間ＬＴの長さが変化してもよい。例えば、損傷度決定部２３は、電動機９１の異常を検知する異常検知器から各電動機９１の異常の有無を示す情報を取得し、電動機９１の少なくともいずれかに異常が生じている場合の対象期間τ＝ＴＰ４を、電動機９１のいずれにも異常が生じていない場合の対象期間τ＝ＴＰ５より短くすればよい。電動機９１のいずれかに異常が生じると、鉄道車両を目標速度で走行させるためには、他の異常が生じていない電動機９１の出力を増大させる必要がある。このため、他の異常が生じていない電動機９１の温度が上昇する。
　電動機９１の少なくともいずれかに異常が生じているか否かに応じて耐用期間ＬＴの長さが変化することで、損傷度決定部２３は、電動機９１の固定子コイルの温度が増大し得る場合に、高い頻度で、絶縁部材の温度に対応する耐用期間ＬＴを決定し、耐用期間ＬＴの内、経過した時間を示す損傷度を決定することができる。この結果、対象期間τの経過によって、耐用期間ＬＴの内、経過した時間を精度よく決定することが可能となる。
　劣化判別装置２１の判別対象である絶縁部材はワニスに限られない。一例として、絶縁部材は、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等の絶縁性を有する樹脂でもよい。
　劣化判別装置２１は、列車情報管理システムの一機能として実装されてもよい。また、劣化判別装置２１は、鉄道車両に搭載されず、例えば運転指令所に設けられてもよい。
　電動機９１は、三相誘導電動機および三相同期電動機のいずれでもよい。さらに、電動機９１は、三相電動機に限られず、例えば、単相電動機または直流電動機等でもよい。電動機９１は、インナーローターでもアウターローターでもよい。
　劣化判別装置２１は、図１０に示すように、処理回路７１で実現されてもよい。処理回路７１は、インターフェース回路７２を介して、電圧検出回路１４、電流検出回路１５、出力先装置３１等、に接続される。処理回路７１が専用のハードウェアである場合、処理回路７１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものである。劣化判別装置２１の各部がそれぞれ個別の処理回路７１で実現されてもよいし、劣化判別装置２１の各部は共通の処理回路７１で実現されてもよい。
　劣化判別装置２１の各機能の一部が専用のハードウェアで実現され、他の一部がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。例えば、温度取得部２２は図１０に示す処理回路７１で実現され、損傷度決定部２３および判別部２４は図２に示すプロセッサ６１がメモリ６２に格納されたプログラムを読み出して実行することで実現されてもよい。
　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。
　１１　電力変換装置、１１ａ，１１ｂ　入力端子、１２　電力変換回路、１３　電力変換回路制御部、１４，１６　電圧検出回路、１５，１７　電流検出回路、２１　劣化判別装置、２２　温度取得部、２３　損傷度決定部、２４　判別部、３１　出力先装置、６０　バス、６１　プロセッサ、６２　メモリ、６３　インターフェース、７１　処理回路、７２　インターフェース回路、９１　電動機、Ｃ１　コンデンサ、Ｌ１　リアクトル、Ｓ１　運転指令、Ｓ２　電力変換制御信号。

Claims (14)

  1. 　導体を覆う絶縁部材の温度を取得する温度取得部と、
    　対象期間ごとに、前記温度取得部で取得された前記絶縁部材の温度および前記絶縁部材の温度と前記絶縁部材を使用することができる期間を示す耐用期間との関係から、前記温度取得部で取得された前記絶縁部材の温度に対応する前記耐用期間の内、経過した時間を示す損傷度を決定する損傷度決定部と、
    　前記対象期間ごとに決定された前記損傷度に基づいて前記絶縁部材の劣化の程度を判別する判別部と、
    　を備える劣化判別装置。
  2. 　前記判別部は、前記導体の使用開始時点から前記対象期間ごとに決定された前記損傷度に基づいて前記絶縁部材の劣化の程度を判別する、
    　請求項１に記載の劣化判別装置。
  3. 　前記損傷度決定部は、前記温度取得部で取得された前記絶縁部材の温度に応じた前記耐用期間に対する前記対象期間の比率である前記損傷度を決定する、
    　請求項１または２に記載の劣化判別装置。
  4. 　前記判別部は、累積損傷度に基づいて前記絶縁部材の劣化の程度を判別する、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の劣化判別装置。
  5. 　前記絶縁部材の温度と前記耐用期間との関係は、前記温度が高くなると前記耐用期間が短くなる関係を示す、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の劣化判別装置。
  6. 　前記温度取得部は、前記導体の温度を取得し、取得した前記導体の温度を前記絶縁部材の温度として用いる、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の劣化判別装置。
  7. 　前記温度取得部は、前記導体に流れる電流および前記導体の電位から前記導体の抵抗値を推定し、推定した前記抵抗値から前記導体の温度を推定し、推定した前記導体の温度を前記絶縁部材の温度として用いる、
    　請求項６に記載の劣化判別装置。
  8. 　前記温度取得部は、異なるタイミングで得た前記絶縁部材の温度の移動平均値を算出し、前記移動平均値を前記絶縁部材の温度として用いる、
    　請求項６または７に記載の劣化判別装置。
  9. 　前記損傷度決定部は、前記対象期間ごとに、前記温度取得部で取得された前記絶縁部材の温度を増大させる補正を行って、補正を行った前記絶縁部材の温度および前記絶縁部材の温度と前記耐用期間との関係から、前記損傷度を決定する、
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の劣化判別装置。
  10. 　前記温度取得部は、鉄道車両に搭載される機器に用いられる前記導体を覆う前記絶縁部材の温度を取得する、
    　請求項１から９のいずれか１項に記載の劣化判別装置。
  11. 　前記損傷度決定部は、前記鉄道車両の運転指令に応じて長さが変化する前記対象期間ごとに前記損傷度を決定する、
    　請求項１０に記載の劣化判別装置。
  12. 　前記損傷度決定部は、前記機器の稼働状況に応じて長さが変化する前記対象期間ごとに前記損傷度を決定する、
    　請求項１０または１１に記載の劣化判別装置。
  13. 　前記温度取得部は、前記鉄道車両に搭載され、前記鉄道車両の推進力を生じさせる複数の電動機がそれぞれ有する前記導体を覆う前記絶縁部材の温度を取得し、
    　前記損傷度決定部は、前記電動機の異常の有無に応じて長さが変化する前記対象期間ごとに前記損傷度を決定する、
    　請求項１０から１２のいずれか１項に記載の劣化判別装置。
  14. 　導体を覆う絶縁部材の温度を取得し、
    　対象期間ごとに、取得した前記絶縁部材の温度および前記絶縁部材の温度と前記絶縁部材を使用することができる期間を示す耐用期間との関係から、取得した前記絶縁部材の温度に対応する前記耐用期間の内、経過した時間を示す損傷度を決定し、
    　前記対象期間ごとに決定された前記損傷度に基づいて前記絶縁部材の劣化の程度を判別する、
    　劣化判別方法。
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