(57)【要約】【課題】簡易的に絶縁寿命特性を評価可能とする。【解決手段】絶縁寿命試験方法は、無機材である主絶縁層と有機材である高分子化合物層とを積層させた積層体と、積層体にそれぞれの先端が間隔を有するように挿入された印加側電極および接地側電極とを有する絶縁試験体を準備し、試験装置を構成する準備ステップ（Ｓ０２）と、積層体に主絶縁層に沿った方向に電圧を印加する電圧印加ステップ（Ｓ０３）とを有する。また、準備ステップ（Ｓ０２）では、内部状態が観察可能な程度に積層された積層体を用い、電圧印加ステップの後に、絶縁試験体における電気トリーの進展状況を観察する観察ステップをさらに有することでもよい。【選択図】図１
2020041804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材である主絶縁層と有機材である高分子化合物層とを積層させた積層体と、前記積層体にそれぞれの先端が間隔を有するように挿入された印加側電極および接地側電極と、を有する絶縁試験体を準備し、試験装置を構成する準備ステップと、
前記積層体に前記主絶縁層に沿った方向に電圧を印加する電圧印加ステップと、
を有することを特徴とする絶縁寿命試験方法。
【請求項２】
前記準備ステップでは、内部状態が観察可能な程度に積層された積層体を用い、
前記電圧印加ステップの後に、前記絶縁試験体における電気トリーの進展状況を観察する観察ステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁寿命試験方法。
【請求項３】
前記観察は、光学的な方法あるいはＸ線を用いた方法によるものであることを特徴とする請求項２に記載の絶縁寿命試験方法。
【請求項４】
前記絶縁試験体は、複数準備され、前記絶縁試験体のそれぞれについての前記準備ステップと前記電圧印加ステップとを有し、
それぞれの結果に基づいて、絶縁破壊時間と破壊確率の関係を整理する結果整理ステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の絶縁寿命試験方法。
【請求項５】
前記準備ステップの前に、試験対象絶縁材料を選択する試験対象材料選択ステップをさらに有し、
前記結果整理ステップの後に、候補材料を選択する候補材料選択ステップをさらに有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の絶縁寿命試験方法。
【請求項６】
無機材である少なくとも１つの主絶縁層と有機材である少なくとも一つの高分子化合物層とを積層させた積層体と、
前記主絶縁層が広がる面に平行に１つの高分子化合物層の第１の端部に挿入された印加側電極と、
前記高分子化合物層の前記第１の端部と反対側の第２の端部側から挿入されその一方の端部が前記先端部との間に所定の間隔をあけて挿入された接地側電極と、
を備え、
前記積層体は、外部から内部状態の観察が可能な程度の厚みとなるように積層されていることを特徴とする絶縁試験体。
【請求項７】
前記観察は、光学的な方法あるいはＸ線を用いた方法によるものであることを特徴とする請求項６に記載の絶縁試験体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁寿命試験方法および絶縁試験体に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機では、その絶縁寿命を評価するため実機コイルあるいはそれと同等の模擬コイルを作製し評価を行うのが一般的である(文献１参照)。実機コイルを使用した絶縁寿命の評価では、長期の課電時間が必要で結果を得るまでに、たとえば５０００時間程度の時間がかかる。また、コイルの作製時に欠陥を含むため、破壊までの時間に大きくばらつきがあり評価のためには一定数のサンプルが必要である。そのため、使用材料の変更や新たな絶縁材料の開発などで、多種材料の絶縁寿命を評価することは大きなコスト、労力を伴う。このような理由から、最終的に実機に適用する段階の評価は実機コイルで行い、その前に候補となる材料をスクリーニングするような段階では簡易的にその絶縁寿命特性を評価できる方法が望まれるが、開発はなされていない。
【０００３】
絶縁寿命特性を評価するには実機コイルと同等の絶縁劣化状態を模擬する必要がある。回転電機の絶縁は、素線絶縁と素線間の絶縁(ターン間絶縁)、無機物であるマイカをテープ状にしたマイカテープを素線同士の周囲に巻きつけた主絶縁，主絶縁周囲からコイルエンドの電界緩和の目的で巻かれる半導電層と電界緩和層で主に構成される。最終的に、たとえば真空加圧システムの場合は、これらを含浸樹脂により含浸／硬化することにより完成される。ここでは、主絶縁の絶縁寿命について考える。主絶縁の絶縁劣化は、素線絶縁やターン絶縁近傍や、絶縁層内の微小空隙（ボイド）のような電界が集中する箇所や欠陥から部分放電が発生し、それにより電気トリーと呼ばれる空孔が発生する。発生した電気トリーが進展し，最終的に絶縁破壊に至る。コイル主絶縁において電気トリーは、マイカテープの層間（エポキシ樹脂が含浸されている部分）を進展していくとされる（文献２参照）。すなわちこのマイカテープ間を電気トリーが進展していく劣化状態を模擬するサンプルを作製できれば、実機コイルを使用した主絶縁の絶縁寿命評価を簡易的かつ短時間に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１５６５５９号公報
【特許文献２】実開昭６３−２１４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、実機コイルを用いた絶縁寿命特性の評価は時間、コストがかかり、多種の材料から適切な材料をスクリーニングするような場合には適さず、簡易的に評価することができる方法が求められる。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易的に絶縁寿命特性を評価可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明に係る絶縁寿命試験方法は、無機材である主絶縁層と有機材である高分子化合物層とを積層させた積層体と、前記積層体にそれぞれの先端が間隔を有するように挿入された印加側電極および接地側電極と、を有する絶縁試験体を準備し、試験装置を構成する準備ステップと、前記積層体に前記主絶縁層に沿った方向に電圧を印加する電圧印加ステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る絶縁試験体は、無機材である少なくとも１つの主絶縁層と有機材である少なくとも一つの高分子化合物層とを積層させた積層体と、前記主絶縁層が広がる面に平行に１つの高分子化合物層の第１の端部に挿入された印加側電極と、前記高分子化合物層の前記第１の端部と反対側の第２の端部側から挿入されその一方の端部が前記先端部との間に所定の間隔をあけて挿入された接地側電極と、を備え、前記積層体は、外部から内部状態の観察が可能な程度の厚みとなるように積層されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易的に絶縁寿命特性を評価可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子の端部近傍の部分的斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子巻線の積層導体の構成を示す横断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての主絶縁テープの構成を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子巻線の主絶縁の構成を示す部分縦断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図７のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法により得られた特性曲線の例を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図１２のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る絶縁寿命試験方法および絶縁試験体について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。絶縁寿命試験は、絶縁試験体に電圧が印加された状況における電気トリーの進展およびこれによる絶縁試験体の絶縁破壊を再現させるものである。また、その特性に基づいて望ましい絶縁材料を選択する。
【００１３】
絶縁寿命試験方法においては、まず、試験対象絶縁材料を選択する（ステップＳ０１）。すなわち、実機における使用を検討している絶縁材料、あるいは、使用を予定しているがその絶縁特性を詳細に把握しようとする絶縁材料を選択する。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子の端部近傍の部分的斜視図である。固定子１０は、図示しない回転子のロータシャフトの回転軸方向に積層された複数の電磁鋼板１１ａを有する固定子鉄心１１と、複数の固定子巻線１２を備える。
【００１５】
固定子巻線１２は、束ねられた複数の導体１３ａ（図３）を有する積層導体１３と、その周囲に主絶縁テープ２０が巻回された主絶縁１７と、主絶縁１７の外側に施された電界緩和層１８と、さらにその外側に施された半導電層１９を有する。
【００１６】
固定子鉄心１１の径方向内側には、周方向に互いに間隔をおいて軸方向に貫通する複数の固定子スロット１１ｂが形成されている。上述のように外側に絶縁処理を施された積層導体１３は、それぞれの固定子スロット１１ｂ内を軸方向に貫通する。同一の固定子スロット１１ｂ内に収納され径方向に互いに隣接する２つの積層導体１３の間は、スペーサ１６により互いの間隙が保持されている。
【００１７】
また、それぞれの固定子スロット１１ｂの積層導体１３の径方向内側には、くさび１５が設けられ、積層導体１３が、固定子鉄心１１の径方向内側表面から突出するのを防止している。くさび１５の径方向内側、径方向に互いに隣接する固定子巻線１２の間、および径方向内側の固定子巻線１２の径方向内側には、間隙調整および絶縁処理部分の保護のためのスペーサ１６が設けられている。
【００１８】
図３は、固定子巻線の積層導体の構成を示す横断面図である。積層導体１３においては、７つの導体１３ａが径方向に積層され、これが周方向に２列に並んでいる。導体１３ａ同士の間の絶縁のために、それぞれの導体１３ａには、外側にターン絶縁１４が施されている。なお、積層導体１３を構成する導体１３ａの数は、１４個に限らず、他の個数でもよい。
【００１９】
積層導体１３の外側には、複数層の主絶縁１７が施されている。図３では、５層の主絶縁１７が施されている場合を例にとって示しているが、これに限定されない。たとえば、１層でもよいし、５回以上の複数層でもよい。層数は、絶縁部分に加わる電位差、主絶縁１７の絶縁テープの耐電圧性能等により設定することでよい。
【００２０】
図４は、主絶縁テープの構成を示す縦断面図である。主絶縁テープ２０は、互いに対向する主絶縁層２１と繊維強化部２２、およびこれらを結合させる接合用高分子重合体２３を有する。
【００２１】
主絶縁層２１は、基本的に絶縁機能を担う部分である。また、繊維強化部２２は、主絶縁層２１に沿って主絶縁層２１を支持することにより主絶縁テープ２０としての強度を確保する機能を有する部分である。接合用高分子重合体２３は、繊維強化部２２に浸透し、繊維強化部２２と主絶縁層２１とを接合させる。
【００２２】
ここで、主絶縁層２１の材質は、たとえば、無焼成マイカあるいは焼成マイカなどの粉末をペーパ状にした無機材である。また、繊維強化部２２の材料は、たとえば、ガラス繊維などであり、通常は、網目状に編み込まれている。また、接合用高分子重合体２３は、たとえば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、あるいはシリコン樹脂などの有機材である。
【００２３】
主絶縁層２１の厚みは、たとえば１００μｍ程度である。また、繊維強化部２２の厚みは、これより薄くたとえば３０μｍ程度である。図４において、主絶縁テープ２０の構成部分として繊維強化部２２、接合用高分子重合体２３および主絶縁層２１を図示したが、接合用高分子重合体２３については、繊維強化部２２に浸み込むとともに、主絶縁層２１と繊維強化部２２を接合する役割を有する。このため、接合用高分子重合体２３のみの部分の厚みは殆どなく、主絶縁層２１と繊維強化部２２は通常は互いに殆ど接している状態である。
【００２４】
主絶縁テープ２０は、主絶縁層２１側を絶縁対象物側、繊維強化部２２を外側にして巻回される。
【００２５】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の対象である絶縁物を使用する例としての固定子巻線の主絶縁の構成を示す部分縦断面図である。図５では、積層導体１３を構成する１つの導体１３ａの表面近傍の一部のみを示している。導体１３ａの表面には、ターン絶縁１４が施されている。
【００２６】
ターン絶縁１４の外側に主絶縁１７が施されている。具体的には、主絶縁１７は、ターン絶縁１４が施された導体１３ａの表面に、主絶縁テープ２０を巻回し、さらに、高分子重合体を含浸させることにより形成される。
【００２７】
図５では、ハーフラップ方式で２回巻回した場合を例にとって示している。すなわち、１回目の巻回と２回目の巻回のそれぞれにおいて、テープの幅の半分ずつ重複させながら巻回している。言い換えれば、テープの幅の半分ずつずらしながら、図の白抜き矢印の方向に巻回箇所を移動させながら巻回している。このため、それぞれの巻回において、主絶縁層２１は、幅方向に半分ずつ重なっている。
【００２８】
主絶縁１７の厚み方向に、主絶縁層２１の内外には、含浸後高分子重合体部２５が形成されている。含浸後高分子重合体部２５は、図５では図示を省略している繊維強化部２２の内部および外側に存在した接合用高分子重合体２３と、含浸工程で外部から浸入した高分子重合体とが混合して形成される。
【００２９】
図５の矢印曲線Ｔは、電気トリーの進展状態を模擬的に表示している。図５で示すように、電気トリーは、主絶縁層２１を貫通せずに、主絶縁層２１の外側、すなわち、含浸後高分子重合体部２５の中を、主絶縁層２１に沿って進展する。なお、繊維強化部２２はたとえば網目構造であり電気トリーの進展を妨げない部分であり、電気トリーの進展の上では、編み目構造内を含めて存在する含浸後高分子重合体部２５が重要なため、前述のように繊維強化部２２の図示を省略している。
【００３０】
巨視的には、電界の方向は主絶縁１７の厚み方向であるが、たとえば図５のＡ部に示すように、微視的には、主絶縁層２１に沿った方向にも電界の成分が存在し、電気トリーは主絶縁層２１に沿って進展する。
【００３１】
次に、絶縁試験体１００（図６）を準備し、試験装置１５０（図８）を構成する（ステップＳ０２）。
【００３２】
図６は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図７のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図であり、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【００３３】
絶縁試験体１００は、積層体１１０、接地側電極１２０、印加側電極１３０を有する。
【００３４】
積層体１１０は、平面的に拡がった複数の主絶縁層１１１および複数の高分子化合物層１１２を有する。複数の主絶縁層１１１は、互いに平行に積層されている。複数の高分子化合物層１１２は、積層されている主絶縁層１１１の間に配されている。
【００３５】
なお、主絶縁テープ２０の一部を同一形状に切り出したものを複数枚互いに重ねて、高分子化合物を含浸させることにより、積層体１１０を形成してもよい。この場合は、高分子化合物により満たされた繊維強化部２２が主絶縁層１１１の間に配され、これが高分子化合物層１１２となる。
【００３６】
なお、図６および図７に示すように、長方形の主絶縁層１１１が積層されることにより、積層体１１０の外形は直方体であるが、これに限定されない。すなわち、積層される主絶縁層１１１の形状は、長方形以外のたとえば楕円や他の多角形であってもよい。
【００３７】
接地側電極１２０は、積層体１１０の端部に取り付けられており、すべての主絶縁層１１１および高分子化合物層１１２は、その一部が接地側電極１２０に接することになる。
【００３８】
印加側電極１３０は、長く延びた平板状の金属で、先端１３１が鋭角に尖っている。印加側電極１３０は、複数の高分子化合物層１１２のいずれかの層に、尖った先端１３１を先にして主絶縁層１１１が広がる面に平行に挿入されている。なお、印加側電極１３０は、積層体１１０を形成する際に、予め互いに隣接する主絶縁層１１１の間に挟みこまれていてもよい。
【００３９】
印加側電極１３０の先端１３１と、接地側電極１２０との間の間隔Ｄは、所定の値となるように管理される。
【００４０】
なお、以上は、尖った先端１３１を有する印加側電極１３０の場合を例にとって示したが、これには限定されない。たとえば、先端が曲面状、あるいは、平面状の電極の場合であってもよい。
【００４１】
図８は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す縦断面図である。試験装置１５０は、３つの絶縁試験体１００、接続導体１５１、１５２、および電源１５３を有する。
【００４２】
３つの絶縁試験体１００は、互いに並列に配されている。接地側電極１２０は、互いに接続導体１５１により電気的に接続され、接続導体１５１は、接地されている。また、印加側電極１３０は、互いに接続導体１５２により電気的に接続されており、接続導体１５２は、電源１５３に接続されている。
【００４３】
絶縁試験体１００は、図８では３個の場合を例にとって示しているがこれに限定されない。所定の経過時間における電気トリーの観察をするために、破壊調査をする上で必要な個数、あるいは、比較対象とする高分子化合物層１１２の種類に応じて必要となる個数等を勘案して個数を設定すればよい。あるいは、試験装置１５０を複数準備してもよい。この場合、電源１５３を共用してもよい。
【００４４】
次に、電極間に所定の電圧を印加し、主絶縁層１１１に沿った方向、すなわち、主絶縁層１１１の広がる面に平行な方向に電界を形成する（ステップＳ０３）。電圧は、たとえば、固定子巻線１２と接地間の電圧としの高圧の交流電圧である。直流機器用の評価では直流電圧、またインバータ駆動回転機の場合には、繰り返しインパルス電圧を印加するなど、電圧波形は、適宜選定される。
【００４５】
以上のような構成で、印加側電極１３０に電圧を印加することにより、印加側電極１３０の先端１３１から接地側電極１２０の方向への電界が生じ、印加側電極１３０の先端１３１で電気トリーが生ずると、間隔Ｄ（図７）を有する領域において、電気トリーの進展が再現される。
【００４６】
したがって、絶縁試験体１００における電気トリーの進展は、図５に示す主絶縁１７において互いに隣接する主絶縁層２１に挟まれたＡ部での電気トリーの進展を模擬したものとなる。電気トリーは最終的に電極に到達し、絶縁破壊がおきるが、この破壊までの時間を計測する事で材料のスクリーニングを行える。
【００４７】
次に、接地側電極１２０を取り外して、接地側電極１２０に接する側の積層体１１０の端面を定期的に確認する（ステップＳ０４）。この際、端面を電気トリーが貫通しているか否かを判定する（ステップＳ０５）。端面を電気トリーが貫通していないと判定された場合（ステップＳ０５  ＮＯ）には、接地側電極１２０を再び取り付けて、ステップＳ０４およびステップＳ０５を繰り返す。
【００４８】
端面を電気トリーが貫通したと判定された場合（ステップＳ０５  ＹＥＳ）には、電気トリーが貫通した絶縁試験体１００を取り出し、電気トリーの詳細を調査する（ステップＳ０６）。
【００４９】
次に、すべての絶縁試験体１００の調査を終了したか否かを判定する（ステップＳ０７）。すべての絶縁試験体１００の調査を終了したと判定されなかった場合（ステップＳ０７  ＮＯ）には、ステップＳ０３ないしステップＳ０７を繰り返す。
【００５０】
すべての絶縁試験体１００の調査を終了したと判定された場合（ステップＳ０７  ＹＥＳ）には、絶縁破壊時間と絶縁確率の関係を整理する（ステップＳ０８）。
【００５１】
なお、上述のステップのうち、ステップＳ０４ないしステップＳ０６は、必須ではない。すなわち、電気トリーが貫通すると、接続導体１５１と接続導体１５２との間の絶縁が破壊される。試験装置１５０では、図示していないが、電圧計および電流計により状態を監視、記録している。また、絶縁破壊による短絡時には、図示していないが電源１５３では自動的にブレーカ等の保護装置が動作する。このため、絶縁が破壊された時点は、自動的に記録され、確認することができる。絶縁破壊されれば、どの積層体１１０で発生したかを、電気的にチェックし、その部分のみ、試験装置１５０から取り外せばよい。このような手順でも、後述する特性曲線を作成することができる。
【００５２】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁寿命試験方法により得られた特性曲線の例を示すグラフである。横軸は、絶縁破壊時間（ｈｏｕｒ）、縦軸は、破壊確率（％）である。印加側電極１３０の先端１３１と接地側電極１２０との間の間隔Ｄは３ｍｍであり、印加電圧は、１２ｋＶｒｍｓである。
【００５３】
黒ぬりの丸印は、高分子化合物層１１２がナノフィラーを含まない場合、白塗りのひし形は、高分子化合物層１１２が１０ｗｔ％のナノフィラーを含む場合、また、黒塗りの四角は、高分子化合物層１１２が５ｗｔ％のナノフィラー子を含む場合のデータを示す。また、実線Ａは、高分子化合物層１１２がナノフィラーを含まない場合、破線Ｂは、高分子化合物層１１２が１０ｗｔ％のナノフィラーを含む場合、また、一点差線Ｃは、高分子化合物層１１２が５ｗｔ％のナノフィラーを含む場合の、それぞれの試験結果に基づく特性曲線（ワイブルＶ−ｔ曲線）を示す。
【００５４】
つぎに、予定したすべての絶縁材料の調査を終了したか否かを判定する（ステップＳ０９）。予定したすべての絶縁材料の調査を終了したと判定されなかった場合（ステップＳ０９  ＮＯ）には、ステップＳ０１ないしステップＳ０９を繰り返す。
【００５５】
予定したすべての絶縁材料の調査を終了したと判定された場合（ステップＳ０９  ＹＥＳ）には、候補絶縁材料を選択する（ステップＳ１０）。
【００５６】
図９に示した結果の場合には、高分子化合物層１１２が５ｗｔ％のナノフィラーを含む場合が、絶縁破壊時間がもっとも長く、絶縁性能がよいと判断され、５ｗｔ％のナノフィラーを含む高分子化合物層１１２が選択されることになる。
【００５７】
本実施形態に係る絶縁寿命試験方法および絶縁試験体によれば、前述のように、実際の主絶縁１７の体系において、マクロな電界の方向に沿っていない図５のＡ部に示すような、主絶縁層２１の拡がる方向に挟まれ電界強度の相対的に弱い箇所に対応する部分、すなわち、絶縁試験体１００における主絶縁層１１１に沿った方向に電界を形成することから、電気トリーの進展をより加速できる試験となっている。このため、実際の主絶縁１７の体系を模擬した試験に比べて、主絶縁弱点部分である図５のＡ部を模擬した部分に短時間で電気トリーを再現することができる。
【００５８】
このように、ごく短時間で主絶縁を誘発する電気トリーを再現できることから、複数の絶縁材料の中から候補材料を選定できる。すなわちスクリーニングを簡易的に実施することができる。その上で、選定された、あるいは絞り込まれた候補材料について本格的な試験、すなわち実機コイルあるいはそれと同等の模擬コイルを作製実施すればよく、試験準備、試験の実施、および材料選定における検討等における負担を大幅に軽減することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態に係る絶縁寿命試験方法および絶縁試験体によれば、簡易的に絶縁寿命特性が評価可能となる。
【００６０】
［第２の実施形態］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る絶縁寿命試験方法の手順を示すフロー図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形であり、第１の実施形態におけるステップＳ０２において用いる絶縁試験体１００および試験装置１５０に変えて、絶縁試験体２００（図１１）および試験装置２５０（図１３）を用いるステップＳ２２を有する点、および、第１の実施形態におけるステップＳ０４に代えてステップＳ２４を有する点、および第１の実施形態におけるステップＳ０５に代えてステップＳ２５を有する点が異なる。これら以外は、第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００６１】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る絶縁試験体の構成を示す図１２のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面図である。絶縁試験体２００は、積層体２１０、接地側電極２２０、および印加側電極２３０を有する。
【００６２】
積層体２１０は、平面的に拡がった主絶縁層２１１および高分子化合物層２１２を有する。主絶縁層２１１は、２層でもよい。また、主絶縁テープ２０の一部を同一形状に切り出したものを２枚、あるいは３枚以上互いに重ねて、高分子化合物を含浸させることにより、積層体２１０を形成してもよい。
【００６３】
また、第１の実施形態と同様に、主絶縁層２１１の形状は、長方形以外の形状であってもよい。
【００６４】
接地側電極２２０は、長く延びた平板状で、主絶縁層２１１の拡がる面に平行に、高分子化合物層２１２の端部から高分子化合物層２１２の内部に挿入されている。
【００６５】
印加側電極２３０は、長く延びた平板状で、先端２３１が鋭角に尖っている。印加側電極２３０は、接地側電極２２０が挿入されている高分子化合物層１１２に、尖った先端２３１を先にして、主絶縁層２１１が広がる面に平行に挿入されている。
【００６６】
印加側電極２３０と接地側電極２２０は、たとえば、アルミニウムなどの金属箔を用いることができる。
【００６７】
なお、印加側電極２３０は、尖った先端２３１を有する場合を例にとって示したが、これには限定されない。たとえば、先端が曲面状、あるいは、平面状の電極の場合であってもよい。
【００６８】
印加側電極２３０と接地側電極２２０は、同一方向に一列に並ぶように配され、印加側電極２３０の先端２３１と接地側電極２２０の端部との間隔Ｄ（図７）は、所定の値となるように管理される。
【００６９】
積層体２１０においては、主絶縁層２１１の積層数を制限している。これにより、後述するように、積層体２１０を光、あるいはＸ線が透過して、高分子化合物層２１２内に形成された電気トリーを外部から観察可能としている。
【００７０】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る絶縁寿命試験方法に用いる試験装置の構成を示す斜視図である。試験装置２５０は、絶縁試験体２００、電源２５３、光源２５４、および光学顕微鏡２５５を有する。
【００７１】
絶縁試験体２００の印加側電極２３０は、接続導体２５２を介して電源２５３に接続されている。電源２５３は、たとえば、固定子巻線１２と接地間の電圧として高圧の交流電圧である繰り返しインパルス電圧を印加可能な電源である。また、接地側電極２２０は、接続導体２５１を介して接地されている。
【００７２】
光源２５４は、特に、印加側電極２３０の先端２３１と接地側電極２２０の端部との間の領域を、積層体２１０の厚み方向に光を照射させる。
【００７３】
光学顕微鏡２５５は、光源２５４から照射された光の透過を受けて、印加側電極２３０の先端２３１と接地側電極２２０の端部との間の領域に焦点を当て、この領域に生じた電気トリーの進展の状況を、外部から観察するものである。
【００７４】
以上のような絶縁試験体２００および試験装置２５０を準備するステップが、ステップＳ２２に対応し、観察のステップは、ステップＳ２４に対応する。
【００７５】
また、電気トリーの貫通は、第１の実施形態の場合は、高分子化合物層１１２の接地側電極１２０に接する端部までの貫通であるが、本第２の実施形態においては、電気トリーが、印加側電極２３０の先端２３１から接地側電極２２０までの間に設定された任意の距離にまで至った場合を、電気トリーが貫通した場合と呼ぶこととし、この判定のステップが、ステップＳ２５に対応する。
【００７６】
なお、上記で説明した光学的な方法に代えてＸ線を用いる方法によることでもよい。この場合は、光源および光学顕微鏡に代えてに代えて、Ｘ線発生装置およびＸ線イメージインテンシファイアを用いて、同様に、外部から電気トリーの進展状況を観察することができる。
【００７７】
以上のように、本第２の実施形態においては、電気トリーの進展状況を外部から観察することができる。この結果、従来は主絶縁そのものが不透明で光学顕微鏡では観察が不可能であり、また実機模擬コイルはＸ線不透過のため観察が不可能であった、電気トリーの発生の状況、分岐の仕方、進展の速度などの進展の様相を把握し、材料の選別を行うことができる。
【００７８】
また、たとえば、高分子化合物層２１２内にナノフィラーが存在する場合には、電気トリーの様相に基づいて、ナノフィラーによる効果を確認することができる。
【００７９】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を、たとえば真空加圧含浸システムの場合を例にとって説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【００８０】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態、例えばプリプレグ絶縁システムなど他の絶縁システムでも実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００８１】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１０…固定子、１１…固定子鉄心、１１ａ…電磁鋼板、１１ｂ…固定子スロット、１２…固定子巻線、１３…積層導体、１３ａ…導体、１４…ターン絶縁、１５…くさび、１６…スペーサ、１７…主絶縁、１８…電界緩和層、１９…半導電層、２０…主絶縁テープ、２１…主絶縁層、２２…繊維強化部、２３…接合用高分子重合体、２５…含浸後高分子重合体部、１００…絶縁試験体、１１０…積層体、１１１…主絶縁層、１１２…高分子化合物層、１２０…接地側電極、１３０…印加側電極、１３１…先端、１５０…試験装置、１５１、１５２…接続導体、１５３…電源、２００…絶縁試験体、２１０…積層体、２１１…主絶縁層、２１２…高分子化合物層、２２０…接地側電極、２３０…印加側電極、２３１…先端、２５０…試験装置、２５１、２５２…接続導体、２５３…電源、２５４…光源、２５５…光学顕微鏡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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