(57)【要約】【課題】被試験物の不良箇所を正確に表示できる試験装置を提供する。【解決手段】試験装置１は、プローブ１２を備えるＥＭＣノイズスキャナ１０と、被試験コイル９に高電圧インパルスを連続で印加するインパルス巻線試験機２０と、インパルス巻線試験機２０を制御する制御ボックス３０と、プローブ１２が検出した部分放電信号にスペクトル解析処理を施すスペクトルアナライザ４０と、スペクトル解析結果に基づいて、被試験コイル９の部分放電箇所を表示する計測コントローラ５０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験物にインパルス電圧を印加して前記被試験物の部分放電箇所を表示する試験装置であって、
前記被試験物の部分放電信号を検出するプローブと、前記プローブを前記被試験物の試験位置に順次移動させる移動部とを備えるスキャナ装置と、
前記被試験物に前記インパルス電圧を連続で印加し、前記インパルス電圧の印加に同期してトリガ信号を出力するインパルス試験装置と、
前記インパルス試験装置に前記インパルス電圧を連続で印加させる制御を行う制御装置と、
前記トリガ信号に同期して、前記プローブが検出した部分放電信号にスペクトル解析処理を施すことで前記試験位置毎のスペクトル解析結果を求めるスペクトル解析装置と、
前記試験位置毎のスペクトル解析結果に基づいて、前記被試験物の部分放電箇所を表示し、前記プローブを次の前記試験位置に移動させる指令を前記スキャナ装置に出力し、前記次の試験位置に移動したプローブを介して、前記インパルス電圧を連続で印加させる指令を前記制御装置に出力する部分放電箇所表示装置と、
を備え、
前記スキャナ装置は、前記部分放電箇所表示装置からの指令に応じて、前記プローブを前記次の試験位置に移動させ、
前記インパルス試験装置は、前記部分放電箇所表示装置からの指令に応じて、前記被試験物に前記インパルス電圧を連続で印加することを特徴とする試験装置。
【請求項２】
前記部分放電箇所表示装置は、前記スキャナ装置に載置された前記被試験物の撮影画像と、前記試験位置毎のスペクトル解析結果とを対応付けて表示することを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記被試験物は、巻線であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験物にインパルス電圧を印加して被試験物の部分放電箇所を表示する試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、巻線（コイル）の良否を特定するために、巻線にインパルス電圧を印加するインパルス巻線試験機が提案されている（特許文献１参照）。また、このインパルス電圧により巻線が発生させる磁気を検出する部分放電可視化用スキャナも提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５３７７２１号公報
【特許文献２】特許第５５７４４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来技術では、インパルス巻線試験機と部分放電可視化用スキャナとが同期していないため、巻線の不良箇所（放電箇所）を正確に特定するのが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、被試験物の不良箇所を正確に表示できる試験装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題に鑑みて、本発明に係る試験装置は、被試験物にインパルス電圧を印加して被試験物の部分放電箇所を表示する試験装置であって、被試験物の部分放電信号を検出するプローブと、プローブを被試験物の試験位置に移動させる移動部とを備えるスキャナ装置と、被試験物にインパルス電圧を連続で印加し、インパルス電圧の印加に同期してトリガ信号を出力するインパルス試験装置と、インパルス試験装置にインパルス電圧を連続で印加させる制御を行う制御装置と、トリガ信号に同期して、プローブが検出した部分放電信号にスペクトル解析処理を施すことで試験位置毎のスペクトル解析結果を求めるスペクトル解析装置と、試験位置毎のスペクトル解析結果に基づいて、被試験物の部分放電箇所を表示し、プローブを次の試験位置に移動させる指令をスキャナ装置に出力し、次の試験位置に移動したプローブを介して、インパルス電圧を連続で印加させる指令を制御装置に出力する部分放電箇所表示装置と、を備える構成とした。
【０００７】
かかる構成によれば、スキャナ装置は、部分放電箇所表示装置からの指令に応じて、プローブを次の試験位置に移動させ、インパルス試験装置は、部分放電箇所表示装置からの指令に応じて、被試験物にインパルス電圧を印加する。
このように、試験装置では、スキャナ装置とインパルス試験装置とが同期しているので、所望の試験位置でスペクトル解析処理を施すことが可能となり、被試験物の不良箇所を正確に表示することができる。
【０００８】
また、本発明に係る試験装置は、スキャナ装置に載置された被試験物の撮影画像と、試験位置毎のスペクトル解析結果とを対応付けて表示することが好ましい。
かかる構成によれば、被試験物の試験者が、被試験物の不良箇所を容易に特定することができる。
【０００９】
また、本発明に係る試験装置は、被試験物が、巻線であることが好ましい。
かかる構成によれば、巻線の不良箇所を正確に表示することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本発明によれば、試験装置では、スキャナ装置とインパルス試験装置とが同期しているので、所望の試験位置でスペクトル解析処理を施すことが可能となり、被試験物の不良箇所を正確に表示することができる。これにより、被試験物の試験者が、被試験物の不良箇所を容易に特定できるので、被試験物の試験効率と品質の向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る試験装置の外観図である。
【図２】実施形態に係る試験装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態において、載置台に載置された被試験コイルを示す説明図である。
【図４】実施形態に係る試験装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る試験装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】実施形態において、スペクトル解析結果の表示方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態において、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
【００１３】
［試験装置の構成］
図１及び図２を参照し、本実施形態に係る試験装置１の構成について説明する。
試験装置１は、被試験コイル（被試験物）９に高電圧インパルス（インパルス電圧）を印加し、被試験コイル９の部分放電箇所を表示するものである。図１及び図２に示すように、試験装置１は、ＥＭＣノイズスキャナ（スキャナ装置）１０と、インパルス巻線試験機（インパルス試験装置）２０と、制御ボックス（制御装置）３０と、スペクトルアナライザ（スペクトル解析装置）４０と、計測コントローラ（部分放電箇所表示装置）５０と、防護カバー６０と、カメラ７０とを備える。また、試験装置１の各装置は、ラック８０に収容されている。
なお、図１では、図面を見やすくするため、ラック８０を一点鎖線で図示し、防護カバー６０を破線で図示した。
【００１４】
ＥＭＣノイズスキャナ１０は、被試験コイル９を載置する載置台１１と、被試験コイル９の部分放電信号を検出するプローブ１２と、プローブ１２を被試験コイル９の試験位置に移動させる移動部１３とを備えるものである。
【００１５】
載置台１１は、図３に示すように、被試験コイル９を載置するのに十分な広さを有するステージである。
プローブ１２は、例えば、シールディドループコイル構造の磁気センサが先端に取り付けられた磁界プローブである。このプローブ１２は、電界成分の検出が非常に少ないので部分放電による微小電流の検出に最適である。また、プローブ１２は、部分放電箇所を特定するために、微小領域（例えば、直径５ｍｍの円形領域）での分解能を有してもよい。そして、プローブ１２は、検出した部分放電信号をスペクトルアナライザ４０に出力する。この部分放電信号は、被試験コイル９の部分放電に応じて発生する高周波信号である。
移動部１３は、把持したプローブ１２を水平方向、垂直方向及び奥行方向の３軸方向に移動させるものである。本実施形態では、移動部１３は、後記する計測コントローラ５０からのプローブ移動指令に従って、プローブ１２を所定の試験位置に移動させる。
【００１６】
ここで、被試験コイル９の試験位置は、被試験コイル９を上側から見て、被試験コイル９が内接する正方形状の試験領域を分割し、分割した各微小領域の中心位置とする。例えば、試験領域が縦横２００ｍｍ、微小領域が５ｍｍ間隔の場合、試験位置が縦横に４０箇所ずつ、合計１６００箇所となる。この被試験コイル９の試験位置は、試験装置１を用いて被試験コイル９を試験する者（被試験コイル９の試験者）が、試験開始までに予め設定しておくこととする。
【００１７】
なお、ＥＭＣノイズスキャナ１０の一例は、下記の参考文献１及び参考文献２に記載されているため、これ以上の説明を省略する。
参考文献１：特許第５５７４４８２号公報
参考文献２：ＥＭＣノイズスキャナ「ＷＭ７３００」の製品パンフレット、森田テック株式会社、［平成３０年９月２７日検索］、インターネット〈URL：http://www.morita-tech.co.jp/pdf/WM7300-jp.pdf〉
【００１８】
インパルス巻線試験機２０は、後記する制御ボックス３０の制御に従って、被試験コイル９に高電圧インパルスを連続で印加するものである。図３に示すように、インパルス巻線試験機２０は、被試験コイル９に端子（クリップ）２１を接続し、この端子２１を介して、被試験コイル９に高電圧インパルスを連続して印加する。例えば、インパルス巻線試験機２０は、５０ナノ秒間連続する高電圧インパルスを、５０ミリ秒間隔で印加する（図５参照）。さらに、インパルス巻線試験機２０は、高電圧インパルスの印加に同期して、後記するスペクトルアナライザ４０にトリガ信号を出力する。
【００１９】
なお、インパルス巻線試験機２０の一例は、下記の参考文献３及び参考文献４に記載されているため、これ以上の説明を省略する。
参考文献３：特許第５５３７７２１号公報
参考文献４：インパルス巻線試験機ＤＷＸシリーズの製品紹介、株式会社電子制御国際、［平成３０年９月２７日検索］、インターネット〈URL：http://www.ecginc.co.jp/coil01.html〉
【００２０】
制御ボックス３０は、後記する計測コントローラ５０からの高電圧インパルス連続印加指令に従って、インパルス巻線試験機２０に高電圧インパルスを連続で印加させる制御を行うものである。この他、制御ボックス３０は、試験装置１の各装置間で入出力を行うＩ／Ｏインタフェースとしての役割も有する。
【００２１】
スペクトルアナライザ４０は、インパルス巻線試験機２０から入力されたトリガ信号に同期して、プローブ１２が検出した部分放電信号にスペクトル解析処理を施すことで、試験位置毎のスペクトル解析結果を求めるものである。
例えば、スペクトルアナライザ４０は、インパルス巻線試験機２０からトリガ信号が入力されたタイミングで、プローブ１２が検出した部分放電信号を捕捉（キャプチャ）する。そして、スペクトルアナライザ４０は、捕捉した部分放電信号にフーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）等のスペクトル解析処理を施し、そのスペクトル解析結果を得る。
その後、スペクトルアナライザ４０は、試験位置毎のスペクトル解析結果を計測コントローラ５０に出力する。このスペクトル解析結果は、被試験コイル９に設定した各試験位置の部分放電強度の強弱を表す。
【００２２】
計測コントローラ５０は、ディスプレイ等を備えた一般的なノート型パーソナルコンピュータに解析専用のソフトウェアをインストールしたものである。
この計測コントローラ５０は、スペクトルアナライザ４０からスペクトル解析結果が入力されると、プローブ移動指令をＥＭＣノイズスキャナ１０に出力し、高電圧インパルス連続印加指令を制御ボックス３０に出力する。つまり、計測コントローラ５０が、制御ボックス３０のＩ／Ｏを制御し、インパルス巻線試験機２０に高電圧インパルスを連続で印加させる。
なお、プローブ移動指令とは、プローブ１２を次の試験位置に移動させる指令のことである。また、高電圧インパルス連続印加指令とは、次の試験位置に移動したプローブ１２を介して、高電圧インパルスを連続で印加させる指令のことである。
【００２３】
続いて、計測コントローラ５０は、全試験位置の試験終了後、スペクトル解析結果に基づいて、被試験コイル９の部分放電箇所を表示する。つまり、計測コントローラ５０は、スペクトルアナライザ４０からのスペクトル解析結果を参照し、各試験位置の部分放電強度を表示する。
【００２４】
防護カバー６０は、ＥＭＣノイズスキャナ１０の側面及び上面を覆う透明カバーを有し、内部にＥＭＣノイズスキャナ１０を収容するものである。また、防護カバー６０は、内部の載置台１１に被試験コイル９を載置できるように、開閉及び施錠の可能なシャッタを正面に有する。試験開始前、防護カバー６０は、被試験コイル９の試験者によりシャッタが施錠されると、計測コントローラ５０にインターロック施錠を出力する。試験終了後、防護カバー６０は、被試験コイル９の試験者によりシャッタが解錠されると、計測コントローラ５０にインターロック解錠を出力する。
なお、インターロック施錠とは、シャッタが施錠されて試験を開始する通知のことである。また、インターロック解錠とは、シャッタが解錠されて試験が終了した通知のことである。
【００２５】
カメラ７０は、載置台１１に載置された被試験コイル９を撮影し、その撮影画像を計測コントローラ５０に出力するものである。ここで、カメラ７０は、載置台１１に対向するように、移動部１３の側方に配置される。例えば、カメラ７０としては、一般的なＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラがあげられる。
【００２６】
［試験装置の動作］
図４及び図５を参照し、試験装置１の動作について説明する。
図４に示すように、ステップＳ１では、被試験コイル９の試験者が、試験装置１の主電源を入れ（図５の主電源ＯＮ）、被試験コイル９を載置台１１に載置し、防護カバー６０のシャッタを閉じる（図５のインターロック施錠）。
また、ステップＳ１では、被試験コイル９の試験者が、被試験コイル９の試験に必要な各種設定を行う。例えば、ステップＳ１では、被試験コイル９の試験者が、被試験コイル９の各試験位置、高電圧インパルスの連続時間（例えば、５０ナノ秒）や間隔（例えば、５０ミリ秒）を設定する。
【００２７】
ステップＳ２では、カメラ７０が、載置台１１に載置された被試験コイル９を撮影し、その撮影画像を計測コントローラ５０に出力する。
ステップＳ３では、計測コントローラ５０が、プローブ１２を試験開始位置に移動させる指令をＥＭＣノイズスキャナ１０に出力する。すると、移動部１３は、計測コントローラ５０からの指令に従って、プローブ１２を試験開始位置に移動させる。
【００２８】
ステップＳ４では、計測コントローラ５０が、高電圧インパルス連続印加指令を制御ボックス３０に出力する。すると、制御ボックス３０は、インパルス巻線試験機２０に高電圧インパルスを連続で印加させる制御を行う（図５の試験開始）。
【００２９】
ステップＳ５では、インパルス巻線試験機２０が、ステップＳ４の制御に従って、被試験コイル９に高電圧インパルスを連続で印加する（図５の高電圧インパルス）。さらに、インパルス巻線試験機２０は、高電圧インパルスの印加に同期して、後記するスペクトルアナライザにトリガ信号を出力する（図５のトリガ信号）。
【００３０】
ステップＳ６では、プローブ１２が、その試験位置における部分放電信号を検出し、検出した部分放電信号をスペクトルアナライザ４０に出力する。そして、スペクトルアナライザ４０は、ステップＳ５のトリガ信号が入力されたタイミングで、プローブ１２が検出した部分放電信号を捕捉する（図５の部分放電信号）。
【００３１】
ステップＳ７では、スペクトルアナライザ４０が、ステップＳ６で捕捉した部分放電信号にフーリエ変換等のスペクトル解析処理を施す（図５のＦＦＴ）。
ステップＳ８では、スペクトルアナライザ４０が、その試験位置でのスペクトル解析結果を計測コントローラ５０に出力する（図５のＦＦＴ解析結果）。
ステップＳ９では、計測コントローラ５０が、全試験位置で試験が終了したか否かを判定する。
【００３２】
試験が終了していない場合（ステップＳ９でＮｏ）、計測コントローラ５０が、プローブ移動指令をＥＭＣノイズスキャナ１０に出力する。すると、移動部１３は、計測コントローラ５０からのプローブ移動指令に従って、プローブ１２を次の試験位置に移動させる（ステップＳ１０）。その後、試験装置１は、ステップＳ５の処理に戻る。
【００３３】
このように、試験装置１は、全試験位置で被試験コイル９の試験を終了するまで、ステップＳ５〜ステップＳ１０の処理を繰り返す。つまり、試験装置１は、図５に示すように、１番目の試験位置、２番目の試験位置、…、Ｎ番目の試験位置でステップＳ５〜ステップＳ１０の処理を行う（例えば、Ｎ＝１６００）。
【００３４】
試験が終了した場合（ステップＳ９でＹｅｓ）、計測コントローラ５０が、高電圧インパルス印加終了指令を制御ボックス３０に出力する。すると、制御ボックス３０は、インパルス巻線試験機２０に高電圧インパルスを印加させる制御を終了する（図５の試験終了）。
なお、高電圧インパルス印加終了指令とは、高電圧インパルスの印加を終了させる指令のことである。
【００３５】
ステップＳ１１では、計測コントローラ５０が、ステップＳ８のスペクトル解析結果に基づいて、被試験コイル９の部分放電箇所を表示する。この部分放電箇所の表示については、詳細を後記する。
その後、試験装置１では、被試験コイル９の試験者が、防護カバー６０のシャッタを開き（図５のインターロック解錠）、被試験コイル９をＥＭＣノイズスキャナ１０から取り出し、試験装置１の主電源を切る（図５の主電源ＯＦＦ）。
【００３６】
＜部分放電箇所の表示＞
図６を参照し、計測コントローラ５０による部分放電箇所の表示について、詳細に説明する。
図６（ａ）に示すように、計測コントローラ５０は、被試験コイル９の部分放電画像Ａを表示する。この部分放電画像Ａは、被試験コイル９における各試験位置の部分放電強度の強弱を表す。例えば、部分放電画像Ａは、部分放電強度に応じた色で各試験位置の部分放電強度の強弱を表す。具体的には、部分放電画像Ａは、青色、水色、緑色、黄色及び赤色の順で、その場所の部分放電強度が強いことを表す。なお、図６（ａ）では、部分放電強度の強弱をドットの濃淡で図示した。
【００３７】
図６（ａ）  の部分放電画像Ａでは、部分放電強度の強弱が表示されているものの、そのの強弱が被試験コイル９のどの部分に対応するかが表示されておらず、被試験コイル９の不良箇所を特定しずらい。そこで、計測コントローラ５０は、図６（ｂ）に示すように、被試験コイル９の撮影画像と図６（ａ）の部分放電画像Ａとを合成した部分放電画像Ｂを表示する。言い換えるなら、図６（ｂ）の部分放電画像Ｂでは、被試験コイル９における部分放電強度の強弱を可視化したものである。このように、計測コントローラ５０は、被試験コイル９の撮影画像と部分放電強度の強弱とを対応付けて表示するので、被試験コイル９の試験者が、その被試験コイル９の不良箇所を容易に特定することができる。
【００３８】
［作用・効果］
以上のように、本実施形態に係る試験装置１では、ＥＭＣノイズスキャナ１０とインパルス巻線試験機２０とが同期しているので、所望の試験位置でスペクトル解析処理を施すことが可能となり、被試験コイル９の不良箇所を正確に表示することができる。これにより、被試験コイル９の試験者が、被試験コイル９の不良箇所を容易に特定できるので、被試験コイル９の試験効率と品質の向上につながる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した実施形態では、被試験物が被試験コイルであることとして説明したが、被試験物はこれに限定されない。
前記した実施形態では、計測コントローラが被試験コイルの部分放電箇所を表示することとして説明したが、これに限定されない。例えば、計測コントローラは、部分放電強度の閾値判定により被試験コイルの良否を判定し、その判定結果に基づいて被試験コイルの不良を警告してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  試験装置
９  被試験コイル（被試験物）
１０  ＥＭＣノイズスキャナ（スキャナ装置）
１１  載置台
１２  プローブ
１３  移動部
２０  インパルス巻線試験機（インパルス試験装置）
２１  端子
３０  制御ボックス（制御装置）
４０  スペクトルアナライザ（スペクトル解析装置）
５０  計測コントローラ（部分放電箇所表示装置）
６０  防護カバー
７０  カメラ
【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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