(57)【要約】表面電位分布計測装置（７０）は、レーザ光源（１３）と、テーパ付のポッケルス結晶（１１）と、ミラーと、ミラーにより反射されたレーザ光の光強度を検出する光検出器（１６）と、ポッケルス結晶（１１）を保持し移動する保持搭載部（３０）と、電圧校正データベースと、試験時出力電圧に対応する入力電圧を電界緩和システム（３）の表面電位として特定する演算部とを備える。ポッケルス結晶（１１）は横断面の大きさが軸方向に沿って変化するように形成され、保持搭載部（３０）は、ポッケルス結晶（１１）の構造を保護する保護部（３１）と、ポッケルス結晶（１１）を電界緩和システム（３）の表面電位の計測のために移動させる移動部（３５）、（３６）と、これらを制御する駆動制御部（３７）とを有する。
2014147660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射されるポッケルス結晶と、
その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、
インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、
少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、
前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、
前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、
を具備し、
前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記軸方向に垂直な断面の大きさが変化するように形成され、
前記保持搭載部は、
前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、
前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、
前記移動部を制御する駆動制御部と、
を有することを特徴とする表面電位分布計測装置。
【請求項２】
前記保護部の前記軸方向の先端は、前記ポッケルス結晶の前記第２の端面より前記軸方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項３】
前記保持搭載部は、
前記ポッケルス結晶および前記保護部を前記電界緩和システムの長手方向に移動させる長手方向移動部と、
前記ポッケルス結晶および前記保護部を前記軸方向に移動させる軸方向移動部と、
を有し、
前記駆動制御部は前記長手方向移動部および前記軸方向移動部に移動指令を出力する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項４】
前記ポッケルス結晶と前記保護部とは一体で移動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表面電位分布計測装置。
【請求項５】
前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶を把持し前記ポッケルス結晶と一体で移動するポッケルス結晶把持部を有し、
前記ポッケルス結晶把持部は前記保護部に沿って移動し、
前記保護部には、前記ポッケルス結晶の前記第２の端部の前記保護部からの突出が制限されるように、前記ポッケルス結晶把持部の移動を制限する移動制限部が形成されている、
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表面電位分布計測装置。
【請求項６】
前記ポッケルス結晶は、前記第１の端面から前記第２の端面に向かって次第に細くなるように形成されており、
前記保護部には、前記ポッケルス結晶が移動するために前記ポッケルス結晶の移動方向に貫通するガイド孔が形成され、
前記ガイド孔は、前記ポッケルス結晶の前記第２の端部の前記保護部からの突出が制限されるように、前記電界緩和システムに向かって次第に細くなるように形成されている、
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表面電位分布計測装置。
【請求項７】
前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶と前記電界緩和システム間のギャップを計測してギャップ信号を前記駆動制御部に出力するギャップセンサ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６のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項８】
回転可能であって前記保持搭載部を支持し前記固定子の軸中心に沿って延びた支持軸と、
前記支持軸を回転駆動する回転駆動部と、
前記支持軸を支持する支持台と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項９】
直線偏光だけを通過させる偏光ビームスプリッタをさらに具備し、
前記レーザ光源は、前記電界緩和システムへの入射方向に前記直線偏光である前記レーザ光を出射し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を前記入射方向に向かって通過させ、
前記ポッケルス結晶は、その軸方向が前記入射方向に平行になるように配置され、前記レーザ光源および前記偏光ビームスプリッタとともに前記入射方向に並べて配置され、前記偏光ビームスプリッタからの前記レーザ光が前記第１の端面に入射され、
前記偏光ビームスプリッタは、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を前記軸方向に垂直な方向に通過させる、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項１０】
前記ポッケルス結晶の第１の端面は接地されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項１１】
前記ポッケルス結晶は、ＢＧＯ結晶である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の電界緩和システムの表面電位分布を計測するための表面電位分布計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータにより回転電機を駆動させるインバータ駆動回転電機システムが開発され普及してきている。このインバータ駆動回転電機システムにおいて、インバータは、スイッチング動作により直流電圧からパルス電圧に変換し、そのパルス電圧を、ケーブルを介して回転電機に供給する。回転電機は、このパルス電圧により駆動される。【０００３】
従来、高電圧回転電機では、特に固定子コイルの鉄心端部付近で発生する部分放電や発熱の発生を防ぐために、固定子鉄心端部付近のコイル表面に、固定子鉄心スロット内から導出される低抵抗層とこの低抵抗層に一部重ねて形成される電界緩和層とを組み合わせた電界緩和システムが設けられる例が多い。【０００４】
一方、インバータ駆動回転電機システムでは、インバータとケーブルと回転電機とのインピーダンス不整合により、反射波が発生する。その反射波がパルス電圧に重畳することにより、ケーブルと回転電機との間の部分、特に、ケーブルと回転電機との接続部で、高電圧ノイズ、いわゆる、インバータサージが発生する可能性がある。【０００５】
これらインバータサージを含むパルス電圧（以下、インバータパルス電圧と称する）が繰り返し発生した場合、上述した鉄心端部の固定子コイル（以下、固定子コイルエンドと称する）には、商用周波数による運転時に発生する部分放電や発熱がより大きくなり、電界緩和システム上でも、信頼性に支障をきたす部分放電や発熱が生じ、最終的に、固定子コイルの信頼性を著しく減じる可能性がある。【０００６】
この部分放電や発熱の発生は電界緩和システムの表面電位に依存する（非特許文献１参照）。そのため、インバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システムの表面電位を正しく計測する技術が強く望まれてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２００７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】熊田亜紀子、千葉政邦、日高邦彦  「ポッケルス効果を用いた負極性沿面放電進展時の電位分布直接測定」  電気学会論文誌Ａ  Ｖｏｌ．１１８−Ａ  Ｎｏ．６  ｐｐ．７２３−７２８  （１９９８−６）
【非特許文献２】Hirokazu Matsumoto, Shigeyasu Matsuoka, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka,  "Oscillatory Waveform Caused by Piezoelectric Vibration of Pockels Crystal and its Effective Suppression", IEEJ TRANSACTIONS ON ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING, 6: 1-6 (2011)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
表面電位を計測する場合、通常、表面電位計が用いられる。たとえば特許文献１に記載された技術では、電界緩和システムにプローブを接触または接近させて、表面電位計で計測される表面電位を用いて非線形抵抗を算出している。【００１０】
しかし、インバータパルス電圧は、ｋＨｚオーダー以上の高周波成分を有している。この場合、表面電位計は、上述の高周波成分に追従できず、インバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システムの表面電位を計測することができない。【００１１】
また、プローブには、通常、金属材料が用いられる。このため、電界緩和システムにプローブを接触または接近させる方法では、電界緩和システムとプローブとの間で静電気が発生する可能性がある。また、インバータサージが発生したときなどには電界緩和システムとプローブとの間でコロナ放電が発生する可能性がある。このように、測定点に金属材料を用いる場合、測定対象への擾乱により、インバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システムの表面電位を計測することができない。【００１２】
このために、ポッケルス結晶を用いて、電界緩和システムの表面電位に応じて変化する屈折率の変化に起因する光度変化を計測することによって電界緩和システムの表面電位を計測する技術が開発されている（非特許文献１）。【００１３】
一方、ポッケルス結晶に特定の周波数の電圧を印加すると、ポッケルス結晶の長手方向の側面に面外振動が発生し、この振動に起因して、出力光度に振動成分が重畳するという問題があった。【００１４】
この振動についての研究の結果、この振動は、ポッケルス結晶の形状、寸法に依存することが確認された。この問題に関するこれまでの試験、解析の結果、ポッケルス結晶の形状を、長手方向にテーパ付とすることによりこの振動が抑制されることが確認された（非特許文献２）。【００１５】
しかしながら、ポッケルス結晶をテーパ付とすることにより先端が細くなり、構造上の強度が低下する。このため、テーパ付のポッケルス結晶を電界緩和システムの表面電位の計測に使用することについては、結晶が傷ついたり欠けたりすることにより計測機能が喪失する、あるいは高価な結晶を再度製作する必要が生ずるなどの可能性があるという問題があった。【００１６】
そこで、本発明は、テーパ付のポッケルス結晶の健全性を損なうことなくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システムの表面電位を計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明は、回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射されるポッケルス結晶と、その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、を具備し、前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記軸方向に垂直な断面の大きさが変化するように形成され、前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、前記移動部を制御する駆動制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、テーパ付のポッケルス結晶の健全性を損なうことなくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システムの表面電位を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置の構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置の電圧校正処理の手順を示すフロー図である。
【図４】第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置の表面電位測定の手順を示すフロー図である。
【図５】第２の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る表面電位分布計測装置の構成を含む固定子の立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る表面電位分布計測装置について説明する。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。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置の構成を示す斜視図である。また、図２は、第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。
【００２２】
本発明の実施形態に係る表面電位分布計測装置７０は、回転電機に施される電界緩和システム３に適用される。まず、計測対象である電界緩和システム３を含む回転電機の構成について説明する。
【００２３】
回転電機は固定子２（図８参照）と回転子（図示せず）とを具備している。回転子は固定子２の内部に配置されて回転軸（図示せず）まわりを回転する。回転子は回転軸と回転子コア（図示せず）と回転子コイル（図示せず）とを具備している。回転子コアは回転軸とともに回転する。回転子コイルは回転子コアに巻回される。
【００２４】
固定子２は、固定子コア７と、固定子コイルと、主絶縁層４とを具備している。
【００２５】
固定子コア７は、回転子の径方向外側に所定の間隔をあけて配置される。固定子コア７の内周縁に沿って周方向に所定の間隔をあけて複数のスロットが形成されている。
【００２６】
そのスロット内には、固定子コイル導体１である型巻コイルが収納される。固定子コア７の外では型巻コイル同士が結線される。すなわち、型巻コイル同士が電気的に接続され、固定子コイルが製作される。この固定子コイルがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対して製作されることにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相巻線コイルが製作される。
【００２７】
固定子コイル導体１の外周には、固定子コイル導体１に対して絶縁被覆を行うための主絶縁層４が設けられる。具体的には、固定子コイル導体１の外周には、マイカエポキシを主成分とする対地絶縁テープが主絶縁層４として巻回される。
【００２８】
主絶縁層４が設けられた固定子コイルの端部（以下、固定子コイルエンドと称する）８は直接発電に寄与する部分ではないため、固定子コイルエンド８における型巻コイル同士の結線部が３次元的に曲げられた（湾曲された）形状が採用される。いわゆる、インボリュート形状が採用される。これにより、回転電機をコンパクトにすることができる。
【００２９】
固定子コイルエンド８には、後述のコロナ放電の発生を防ぐための電界緩和システム３が施される。電界緩和システム３は、低抵抗層５と、電界緩和層６とを有している。
【００３０】
固定子コイルエンド８の主絶縁層４と固定子コア７のスロット壁面に面する部分との間では、コロナ放電である部分放電が発生する可能性がある。その部分放電の発生を防ぐために、主絶縁層４の外周には、低抵抗層５が設けられる。
【００３１】
具体的には、主絶縁層４の外周には、主絶縁層４が固定子コア７の内周に対面する部分から、主絶縁層４が固定子コア７の外に露出される部分まで、低抵抗半導電テープが低抵抗層５として巻回される。固定子コア７の外に設けられた低抵抗層５の幅は数十ｍｍ程度である。
【００３２】
低抵抗層５は固定子コア７とともに接地される。そのため、固定子コイル導体１に電圧（交流電圧）が印加された場合、固定子コイル導体１が駆動電極となり、低抵抗層５が接地電極となる。この場合、固定子コイル導体１と固定子コア７内の低抵抗層５との間で生じる等電位線はほぼ並行となる。
【００３３】
一方、固定子コイル導体１と固定子コイルエンド８における低抵抗層５との間で生じる等電位線は、主絶縁層４の厚み方向に分布する。固定子コイルエンド８では、主絶縁層４と固定子コイル導体１との比誘電率の相違や固定子コイル導体１の表面の抵抗率に依存して等電位線が密に分布する。
【００３４】
このため、固定子コイルエンド８の表面では電位傾度が大きくなり、固定子コイルエンド８の沿面方向に電界が集中する。特に、低抵抗層５の端部においては、電位傾度が著しく大きくなり、コロナ放電である部分放電または沿面放電が発生しやすくなる。
【００３５】
したがって、部分放電または沿面放電の発生を防ぐために、低抵抗層５の端部と固定子コイルエンド８の主絶縁層４との外周には、電界緩和層６が設けられる。
【００３６】
具体的には、固定子コイルエンド８の主絶縁層４の外周には、電位傾度を緩やかにするための高抵抗半導電テープが電界緩和層６として、低抵抗層５の端部を覆うように巻回される。
【００３７】
表面電位分布計測装置７０は、固定子コイルエンド８に施された電界緩和システム３の表面電位を計測する。なお、本実施形態では、単独の固定子コイル導体１の電界緩和システム３を測定対象として説明する。
【００３８】
表面電位分布計測装置７０は、計測装置本体１０（図２参照）、演算装置２０および保持搭載部３０を備える。
【００３９】
計測装置本体１０は、半導体レーザ発生器（以下、レーザ光源と称する）１３、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称する）１５、ポッケルス結晶１１、誘電体ミラー（以下、ミラーと称する）１４、光検出器１６を有する。
【００４０】
レーザ光源１３は、電界緩和システム３の長手方向（ｙ方向）に垂直な入射方向（ｘ方向）に向かって、レーザ光を出射する。そのレーザ光は、その波長が５３２．０ｎｍであり、最大出力が１０ｍＷであり、口径が０．３４ｍｍである。ここではレーザ光の波長を、５３２．０ｎｍとしているが、ポッケルス結晶１１内や光学部品内を大きく減衰することなく伝搬できればこれと異なる波長でもよい。
【００４１】
レーザ光は直線偏光であり、その直線偏光の偏波面は、入射方向（ｘ方向）および電界緩和システム３の長手方向（ｙ方向）に垂直な方向（ｚ方向）に対して平行である。
【００４２】
ＰＢＳ１５は、上記直線偏光だけを通過させる。ＰＢＳ１５は、レーザ光源１３から出射されたレーザ光を入射方向（ｘ方向）に向かって通過させる。
【００４３】
ポッケルス結晶１１は、その軸方向が入射方向（ｘ方向）に平行になるように配置され、レーザ光源１３およびＰＢＳ１５とともに入射方向（ｘ方向）に並べて配置されている。
【００４４】
ポッケルス結晶１１は、第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとの間で第１の端面１１ａから第２の端面１１ｂに向かって軸方向（ｘ方向）に延びている。また、ポッケルス結晶１１の軸方向に沿って、軸方向に垂直な断面（横断面）の大きさが変化するように形成されている。
【００４５】
本実施形態では、ポッケルス結晶１１は、軸方向に垂直な断面の形状は正方形であり、ｘ方向に沿って正方形の辺の長さが直線的に減少する。
【００４６】
また、軸方向に延びたポッケルス結晶１１の４つの側面のうち隣接する２つの側面は軸方向に平行な面であり、残る２つの面は軸方向に対して傾斜している。
【００４７】
ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａは接地されているか、または、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａは電源装置により０［Ｖ］になっている。
【００４８】
ＰＢＳ１５からのレーザ光は、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａに入射され、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａに交わらない第２の端面１１ｂに向かう。
【００４９】
ミラー１４の表面は、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂに設けられている。ミラー１４の裏面であるポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂは電界緩和システム３の周囲の電磁場の影響を受けて電圧が印加された状態になっている。
【００５０】
ミラー１４の裏面は、試験箇所すなわち電界緩和システム３の試験対象部分に対して所定距離だけ離れて設けられる。この所定距離は、電界緩和システム３表面の樹脂の凹凸の程度、空間分解能等を考慮して設定される。
【００５１】
ミラー１４は、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａから入射されたレーザ光を入射方向（ｘ方向）とは反対方向に反射する。
【００５２】
ポッケルス結晶１１は、「結晶点群３ｍ」に属する圧電性のある等方性結晶であり、ポッケルス効果を発生させる。ポッケルス効果とは、誘電体の等方性結晶が電場に置かれたとき、あるいは電圧をかけられたときに複屈折性を示す現象である。
【００５３】
すなわち、かかった電圧に依存して屈折率が変化するものである。この結果として光強度が変化する。ポッケルス結晶１１としては、ＢＧＯ（たとえばＢｉ１２ＧｅＯ２０）結晶などが例示される。
【００５４】
ポッケルス結晶は、結晶方位と入射光の伝搬方向との成す向きにより、外部電場の光の伝搬方向と平行もしくは垂直な成分に対して感度を持たせることができる。前者は縦型変調、後者は横型変調と呼ばれる。
【００５５】
「結晶点群３ｍ」に属するポッケルス結晶は縦型変調配置が行える結晶であり、縦型変調配置とした場合、光強度は、外部電場の光路に平行な成分の積分値、即ち電圧に比例して変化する。
【００５６】
ミラー１４により反射されたレーザ光の光強度は、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとの間の電位差である出力電圧ＶＰｏｕｔに対応する。
【００５７】
ＰＢＳ１５は、ミラー１４により反射されたレーザ光を長手方向ｙ（本実施形態では長手方向ｙとは反対方向）に通過させる。
【００５８】
光検出器１６は、インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有している。その光検出器１６は、ＰＢＳ１５に対して長手方向ｙ（本実施形態では長手方向ｙとは反対方向）に配置されている。光検出器１６にはＰＢＳ１５からのレーザ光が入射される。光検出器１６は、そのレーザ光の光強度として、検出光強度Ｐｏｕｔを検出する。
【００５９】
検出光強度Ｐｏｕｔは、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａと第２の端面１１ｂとの間の電位差である出力電圧ＶＰｏｕｔに対応する。その検出光強度Ｐｏｕｔは、出力電圧ＶＰｏｕｔの余弦関数として下式のように表される。
【００６０】
Ｐｏｕｔ
＝（Ｐｉｎ／２）×｛１−ｃｏｓ（π（ＶＰｏｕｔ／Ｖπ）−θ０）｝
上記余弦関数において、Ｐｉｎはポッケルス結晶１１の入射光強度であり、Ｖπは半波長電圧であり、θ０は波長板によって与える位相差（任意）である。本実施形態では、検出光強度Ｐｏｕｔにより、上記余弦関数の逆関数からポッケルス結晶１１の出力電圧ＶＰｏｕｔを求めている。
【００６１】
ポッケルス結晶１１は、たとえば１００ｍｍ長と比較的長い結晶を用いているため、ポッケルス結晶１１を近づけることによる誘電体表面の電界分布の乱れは小さい。そのため、ポッケルス結晶１１の出力電圧ＶＰｏｕｔは、測定対象である電界緩和システム３の表面電位に比例する。
【００６２】
演算装置２０は、光検出器１６および出力装置２４に接続されたコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と記憶装置とを備えている。
【００６３】
記憶装置にはコンピュータプログラムが格納され、ＣＰＵは、記憶装置からコンピュータプログラムを読み出して、そのコンピュータプログラムを実行する。出力装置２４としては表示装置や印刷装置が例示される。
【００６４】
演算装置２０は、ＣＰＵの機能ブロックとして、演算部２１と、電圧校正データベース２２と、表面電位測定データベース２３とを有している。また演算装置２０は、出力装置２４と接続され出力装置２４に演算結果を出力する。
【００６５】
保持搭載部３０は、保護部３１、筐体３２、軸方向移動部３５および軸方向移動部３５を駆動する軸方向駆動部３５ａ、長手方向移動部３６および長手方向移動部３６を駆動する長手方向駆動部３６ａ、軸方向駆動部３５ａおよび長手方向駆動部３６ａを制御する駆動制御部３７を有する。
【００６６】
保護部３１は、ポッケルス結晶１１を保護するために設けられている。保護部３１は、ポッケルス結晶１１の１つの傾斜面と同じ傾斜度であって軸方向に沿って逆方向に形成された側面を有しており、保護部３１のこの側面は、ポッケルス結晶１１の傾斜面に密着、固定されている。
【００６７】
保護部３１の電界緩和システム３側の先端は、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂおよびミラー１４よりも突出するように保護部３１とポッケルス結晶１１との相対的位置が設定されている。このため、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂのミラー１４が電界緩和システム３に到達する前に保護部３１の先端が電界緩和システム３に到達し、ポッケルス結晶１１が計測対象である電界緩和システム３に触れることがない。
【００６８】
なお、保護部３１の電界緩和システム３側の先端には、先端切り欠き部３１ａが形成されている。これは、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂに誘電体が近づくと電界を乱すことから、先端切り欠き部３１ａを形成することによって、保護部３１の先端とポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂとが隣接せず離れるようにするためである。
【００６９】
ポッケルス結晶１１、ＰＢＳ１５および保護部３１は筐体３２内に取り付けられている。
【００７０】
筐体３２は、軸方向移動部３５上に搭載されている。軸方向移動部３５は軸方向駆動部３５ａによって駆動されて軸方向（ｘ方向）を前後する。
【００７１】
また、軸方向移動部３５は、長手方向移動部３６上に搭載されている。長手方向移動部３６は長手方向駆動部３６ａによって駆動されて、長手方向（ｙ方向）を前後する。
【００７２】
軸方向駆動部３５ａおよび長手方向駆動部３６ａは、駆動制御部３７からの指令によって駆動を行う。また、軸方向駆動部３５ａおよび長手方向駆動部３６ａは、それぞれの走行方向と走行距離の情報を駆動制御部３７に出力する。
【００７３】
次に、第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置７０の動作について説明する。
【００７４】
表面電位分布計測装置７０は、試験前に後述の電圧校正処理を行い、その後の試験時に後述の表面電位測定処理を行う。演算部２１は、電圧校正処理により電圧校正データベース２２を構築し、表面電位測定処理において電圧校正データベース２２を参照する。演算部２１には、たとえば試験者の入力操作により電圧校正処理または表面電位測定処理が設定される。
【００７５】
図３は、第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置の電圧校正処理の手順を示すフロー図である。
【００７６】
まず、演算部２１に電圧校正処理が設定される（ステップＳ１１；電圧校正設定処理）。
【００７７】
次に、表面電位分布計測装置７０のポッケルス結晶１１の端部に設けられたミラー１４の裏面に対して、たとえば５０Ｈｚの交流電圧が入力電圧Ｖｉｎ［ｋＶ］として印加される（ステップＳ１２；入力電圧印加処理）。
【００７８】
このとき、レーザ光源１３から出射されたレーザ光はＰＢＳ１５およびポッケルス結晶１１を介してミラー１４により反射され、ミラー１４により反射されたレーザ光はポッケルス結晶１１およびＰＢＳ１５を介して光検出器１６に入射される。光検出器１６は、ＰＢＳ１５からのレーザ光の光強度を検出光強度Ｐｏｕｔとして検出する（ステップＳ１３；光強度検出処理）。
【００７９】
電圧校正処理において、演算部２１は、次の処理を行う。
【００８０】
まず、演算部２１は、上述の余弦関数を用いて、検出光強度Ｐｏｕｔからポッケルス結晶１１の出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］を算出する。すなわち、検出光強度Ｐｏｕｔから、検出光強度Ｐｏｕｔに対応する出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］を導き出す（ステップＳ１４；出力電圧算出処理）。
【００８１】
演算部２１は、たとえば試験者の入力操作により入力される上記の入力電圧Ｖｉｎ［ｋＶ］とともに、上記出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］を電圧校正データベース２２に格納する（ステップＳ１５；出力電圧格納処理）。
【００８２】
その後、電圧校正処理を終了しない場合（ステップＳ１６−ＮＯ）、入力電圧Ｖｉｎ［ｋＶ］を変えながら、上述のステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返す。
【００８３】
これにより、電圧校正データベース２２には、各々異なる入力電圧Ｖｉｎ［ｋＶ］と、そのときのポッケルス結晶１１の出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納される。このような入力電圧対出力電圧特性が生成され、電圧校正データベース２２が構築される。
【００８４】
電圧校正処理を終了する場合（ステップＳ１６−ＹＥＳ）、演算部２１は、電圧校正データベース２２に格納された入力電圧対出力電圧特性を出力装置２４に出力する。出力装置２４が表示装置である場合、入力電圧対出力電圧特性が表示装置に表示され、出力装置２４が印刷装置である場合、入力電圧対出力電圧特性が印刷装置により印字される（ステップＳ１７；入力電圧対出力電圧特性出力処理）。
【００８５】
図４は、第１の実施形態に係る表面電位分布計測装置の表面電位測定の手順を示すフロー図である。
【００８６】
まず、演算部２１に表面電位測定処理が設定される（ステップＳ２１；表面電位測定設定処理）。
【００８７】
次に、固定子コイルエンド８の両端部の電界緩和システム３の表面を順次測定するように、表面電位分布計測装置７０のポッケルス結晶１１の位置を選定し、駆動制御部３７によって制御する（ステップＳ２２；試験箇所配置処理）。
【００８８】
具体的には、駆動制御部３７において、軸方向移動部３５および長手方向移動部３６の必要移動距離を演算し、軸方向駆動部３５ａおよび長手方向駆動部３６ａのそれぞれにそれぞれ駆動すべき距離指令を出力することにより、必要位置にポッケルス結晶１１を移動させる。
【００８９】
この際、ポッケルス結晶１１とともに保護部３１も移動することにより、万が一ポッケルス結晶１１の目標位置が、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３と干渉するように設定されてしまった場合でも、保護部３１が先に電界緩和システム３に接触することから、ポッケルス結晶１１に負荷がかかってポッケルス結晶１１を傷つけるおそれはない。
【００９０】
次に、回転電機の固定子コイルに対して、たとえば周波数が５０Ｈｚであり、波高値が１０ｋＶの交流電圧が試験電圧として印加される（ステップＳ２３；試験電圧印加処理）。
【００９１】
このとき、レーザ光源１３から出射されたレーザ光はＰＢＳ１５およびポッケルス結晶１１を介してミラー１４により反射され、ミラー１４により反射されたレーザ光はポッケルス結晶１１およびＰＢＳ１５を介して光検出器１６に入射される。光検出器１６は、ＰＢＳ１５からのレーザ光の光強度を検出光強度Ｐｏｕｔとして検出する（ステップＳ２４；光強度検出処理）。
【００９２】
表面電位測定処理において、演算部２１は、次の処理を行う。
【００９３】
まず、演算部２１は、上述の余弦関数を用いて、検出光強度Ｐｏｕｔからポッケルス結晶１１の出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］を算出する。すなわち、検出光強度Ｐｏｕｔから、検出光強度Ｐｏｕｔに対応する出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］を導き出す。ここで、出力電圧ＶＰｏｕｔ［Ｖ］を試験時出力電圧Ｖｏｕｔ［Ｖ］とする（ステップＳ２５；出力電圧算出処理）。
【００９４】
演算部２１は、電圧校正データベース２２に格納された入力電圧対出力電圧特性から、試験時出力電圧Ｖｏｕｔ［Ｖ］に対応する入力電圧Ｖｉｎ［ｋＶ］を電界緩和システム３の表面電位Ｖｓｕｆ［ｋＶ］として特定する（ステップＳ２６；表面電位特定処理）。
【００９５】
演算部２１は、たとえば試験者の入力操作により入力される上述の試験箇所Ｌ［ｍｍ］とともに、上記表面電位Ｖｓｕｆ［ｋＶ］を表面電位測定データベース２３に格納する（ステップＳ２７；表面電位格納処理）。
【００９６】
その後、表面電位測定処理を終了しない場合（ステップＳ２８−ＮＯ）、試験箇所Ｌ［ｍｍ］を変えながら、上述のステップＳ２１〜Ｓ２７を繰り返す。
【００９７】
終了と判定されたら（ステップＳ２８−ＹＥＳ）、繰り返しを終了し、試験箇所対表面電位特性出力処理を行う（ステップＳ２９）。
【００９８】
このようにして、ミラー１４の裏面に対して、各々異なる位置に試験箇所が設けられたときに、演算部２１は、各々異なる試験箇所と、そのときに特定される電界緩和システム３の表面電位Ｖｓｕｆ［ｋＶ］とを表面電位測定データベース２３に格納する。
【００９９】
これにより、表面電位測定データベース２３には、各々異なる試験箇所と、そのときに特定される電界緩和システム３の表面電位Ｖｓｕｆ［ｋＶ］との関係を示す試験箇所対表面電位特性が格納される。
【０１００】
以上のように、本実施形態によれば、テーパ付のポッケルス結晶１１を使用することにより、電圧印加時のポッケルス結晶１１の側面の面外振動を抑制して、この面外振動に伴うノイズを抑制し、精度の良い計測をすることができる。
【０１０１】
さらに、ポッケルス結晶１１の保護部３１を設けることによって、ポッケルス結晶１１の健全性を損なうことなくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システム３の表面電位を計測することができる。
【０１０２】
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【０１０３】
本実施形態においては、保護部３１にギャップセンサ４１が設けられている。ギャップセンサ４１は、当該ギャップセンサ４１と計測対象である電界緩和システム３との間隔を計測して、その間隔を駆動制御部３７に出力する。
【０１０４】
駆動制御部３７は、ギャップセンサ４１からのギャップ出力が所定の目標値となるように、軸方向駆動部３５ａを制御する。ここで、目標値は、ポッケルス結晶１１と電界緩和システム３との間隙寸法を望ましい寸法とするような値に設定される。
【０１０５】
以上のような本実施形態によれば、電界緩和システム３の長手方向に沿っての計測において、仮に長手方向移動部３６の移動方向が電界緩和システム３の長手方向に平行に設定されていない場合でも、軸方向駆動部３５ａがギャップセンサ４１からのギャップ出力が一定となるようにポッケルス結晶１１と電界緩和システム３との間隔を制御する。
【０１０６】
すなわち、ポッケルス結晶１１は、電界緩和システム３に沿って移動する際には、電界緩和システム３と平行に移動する。
【０１０７】
この結果、電圧校正処理の際に、ポッケルス結晶１１と計測対象との間隔をパラメータにした広範な校正処理を行う必要がなくなる。すなわち、特定の間隔における校正を行って、表面電位測定のステップにおいては校正時のギャップになるようにギャップセンサ４１でのギャップ目標値を設定することにより、測定精度を確保することができる。
【０１０８】
以上のように、本実施形態によれば、テーパ付のポッケルス結晶１１の健全性を損なうことなく、かつ、精度よくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システム３の表面電位を計測することができる。
【０１０９】
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。
【０１１０】
本実施形態においては、ポッケルス結晶１１の側面をポッケルス結晶把持部５１が把持している。ポッケルス結晶把持部５１は、ポッケルス結晶１１に有意な歪を生じない程度の力でポッケルス結晶１１を把持している。
【０１１１】
ポッケルス結晶把持部５１は、ポッケルス結晶１１を把持した状態で軸方向に駆動される。ポッケルス結晶把持部５１は、保護部５２に形成された凹部である移動制限部５３と一部嵌め合い部分を有する。
【０１１２】
移動制限部５３とポッケルス結晶把持部５１との嵌め合いは、ポッケルス結晶把持部５１が、軸方向に駆動されて最も電界緩和システム３に近づいた場合にも、ポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂおよびミラー１４が保護部５２の電界緩和システム３側の端部よりも突出しないように形成されている。
【０１１３】
なお、保護部５２の電界緩和システム３側の先端には、保護部５２の先端とポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂとが離れるように先端切り欠き部５４が形成されている。
【０１１４】
以上のような本実施形態によれば、電界緩和システム３の長手方向に沿っての計測において、万が一ポッケルス結晶１１の目標位置が、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３と干渉するように設定されてしまった場合でも、保護部５２よりは突出しないように形成されており、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３と接触してポッケルス結晶１１が傷つけられるおそれはない。
【０１１５】
以上のように、本実施形態によれば、テーパ付のポッケルス結晶１１の健全性を損なうことなく、かつ、精度よくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システム３の表面電位を計測することができる。
【０１１６】
［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態に係る表面電位分布計測装置のポッケルス結晶を含む本体部分の長手方向の平断面図である。本実施形態は、第３の実施形態の変形である。
【０１１７】
保護部５５には、ポッケルス結晶１１が移動できるガイド孔５６が形成されている。ガイド孔５６は、ポッケルス結晶１１の長手方向に貫通している。ガイド孔５６は、ポッケルス結晶１１の第１の端面１１ａに対応する側から第２の端面１１ｂに対応する側に向けて、面積が小さくなっていくように形成されている。ガイド孔５６の面積は、ポッケルス結晶１１が保護部５５から突出しない位置で停止するような大きさに設定されている。なお、突出しないことには限定されない。突出する場合にその突出する長さを制限することでもよい。
【０１１８】
また、ポッケルス結晶１１が移動制限された状態においてポッケルス結晶１１に局部的に荷重がかからないように、ガイド孔５６の４つの内側側面は、ポッケルス結晶１１の４つの側面と同じ傾斜をもって形成されていることが望ましい。
【０１１９】
ポッケルス結晶１１は、テーパが形成されていない側の側面を、この側面に対向するガイド孔５６の内側側面に沿って移動する。
【０１２０】
保護部５５の電界緩和システム３側の先端には、保護部５５の先端とポッケルス結晶１１の第２の端面１１ｂとが離れるように先端切り欠き部５５ａが形成されている。また、先端切り欠き部５５ａが形成された保護部５５の先端の円筒部分（先端切り欠き部５５ａの周囲）の長さは、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３側に最も突出してもポッケルス結晶１１よりも円筒部分の先端が電界緩和システム３側に近いように形成されている。
【０１２１】
なお、円筒部分がなく、ポッケルス結晶１１が保護部５５より電界緩和システム３側に突出する場合でも、ギャップセンサなどによって、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３に接触することがないようにポッケルス結晶１１と電界緩和システム３の間隔が確保されることが担保できれば、円筒部分がないことでもよい。
【０１２２】
以上のような本実施形態によれば、第３の実施形態におけるポッケルス結晶把持部５１のような特別な部分を付加しなくとも、ポッケルス結晶１１にテーパ部が形成されていることを利用してポッケルス結晶１１を保護することができる。すなわち、ポッケルス結晶１１の目標位置が、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３と干渉するように設定されてしまった場合でも、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３に近づくほどガイド孔５６が狭くなるため、途中でガイド孔５６内に止まる。このような移動制限構造によって、保護部５２の端面より内側に止まる。あるいは保護部５２より極端に突出することがない、この結果、ポッケルス結晶１１が電界緩和システム３と接触してポッケルス結晶１１が傷つけられるおそれはない。
【０１２３】
以上のように、本実施形態によれば、テーパ付のポッケルス結晶１１の健全性を損なうことなく、かつ、精度よくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システム３の表面電位を計測することができる。
【０１２４】
［第５の実施形態］
図８は、第５の実施形態に係る表面電位分布計測装置の構成を含む固定子の立断面図である。
【０１２５】
本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本実施形態は、それぞれの固定子コイル導体１の単独の試験の場合だけではなく、固定子２の各スロットに固定子コイル導体１が組み込まれ、結線された状態で計測を行う場合を示している。
【０１２６】
固定子２は、固定子コア７と固定子コイルを備え円筒形状である。固定子コア７の内周面に沿って周方向に所定間隔をあけて複数のスロットが軸方向に延びて形成されている。
【０１２７】
それぞれのスロット内には、固定子コイル導体１である型巻コイルが収納され、固定子コア７の外で型巻コイル同士が結線されている。また、固定子２は、固定子組立架台２ａ上に搭載されている。
【０１２８】
図示しない回転子は固定子２内には組み込まれておらず、固定子２の内部は中空の状態である。
【０１２９】
本実施形態における表面電位分布計測装置７０は、この状態において固定子コイル導体１に電圧が印加されたときの電界緩和システム３の表面電位分布を計測する。
【０１３０】
本実施形態における表面電位分布計測装置７０は、計測装置本体１０、演算装置２０および保持搭載部３０に加えて、支持台６１、支持軸６２および回転駆動部６３をさらに有する。なお、演算装置２０および駆動制御部３７は図示を省略している。
【０１３１】
支持軸６２は、両端を支持台６１に支持されて固定子２内の空間を貫通するように設置されている。支持軸６２は、回転駆動部６３により回転駆動される。
【０１３２】
支持軸６２は保持搭載部３０を支持している。すなわち、支持軸６２は、長手方向駆動部３６ａの取り付けられた長手方向移動部３６を支持している。長手方向移動部３６は、軸方向駆動部３５ａの取り付けられた軸方向移動部３５を支持している。軸方向移動部３５は計測装置本体１０を支持している。
【０１３３】
保持搭載部３０は、支持軸６２に支持され、軸方向駆動部６４に駆動されて支持軸６２の軸方向に沿って移動可能である。なお、本実施形態では移動可能としたが移動可能に限定されない。たとえば、両側の固定子端部に対応する支持軸６２の軸方向位置に取り付け、取り外しが可能であってもよい。
【０１３４】
以上のように構成された本実施形態においては、支持軸６２上であって、両側の固定子端部に対応する位置に保持搭載部３０を取り付けることによって、固定子内面の全周に保持搭載部３０を近接させることができる。
【０１３５】
保持搭載部３０に取り付けられた計測装置本体１０は、保持搭載部３０の動きによって、ポッケルス結晶１１の先端が、電界緩和システム３と適切な間隙を保ちながらそれぞれの位置での計測を行うことができる。
【０１３６】
以上のように、本実施形態によれば、固定子に組み込まれた状態でも、テーパ付のポッケルス結晶１１の健全性を損なうことなく、かつ、精度よくインバータパルス電圧の発生を想定した電界緩和システム３の表面電位を計測することができる。
【０１３７】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。
【０１３８】
たとえば、ポッケルス結晶の形状は断面が正方形の場合であって、辺の長さが軸方向に沿って直線的に減少する場合を示したが、これに限定されない。たとえば、ポッケルス結晶の形状は断面が長方形や多角形であってもよい。また、辺の長さが軸方向に沿って単調に減少するものであればよい。
【０１３９】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。たとえば、第２の実施形態におけるギャップセンサ４１によるギャップ計測と、第３の実施形態における移動制限部５３とポッケルス結晶把持部５１との嵌め合い構造とを組み合わせてもよい。また、第２の実施形態におけるギャップセンサ４１によるギャップ計測と、第４の実施形態における保護部５５のガイド孔５６による移動制限構造とを組み合わせてもよい。
【０１４０】
さらに、これらと、第５の実施形態における固定子２の組立て状態においての固定子２への適用形態とを組み合わせてもよい。
【０１４１】
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施され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。
【０１４２】
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】
【０１４３】
１…固定子コイル導体、２…固定子、２ａ…固定子組立架台、３…電界緩和システム、４…主絶縁層、５…低抵抗層、６…電界緩和層、７…固定子コア、８…固定子コイルエンド、１０…計測装置本体、１１…ポッケルス結晶、１１ａ…第１の端面、１１ｂ…第２の端面、１３…レーザ光源、１４…ミラー、１５…ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）、１６…光検出器、２０…演算装置、２１…演算部、２２…電圧校正データベース、２３…表面電位測定データベース、２４…出力装置、３０…保持搭載部、３１…保護部、３１ａ…先端切り欠き部、３２…筐体、３５…軸方向移動部（移動部）、３５ａ…軸方向駆動部、３６…長手方向移動部（移動部）、３６ａ…長手方向駆動部、３７…駆動制御部、４１…ギャップセンサ、５１…ポッケルス結晶把持部、５２…保護部、５３…移動制限部、５４…先端切り欠き部、５５…保護部、５５ａ…先端切り欠き部、５６…ガイド孔、６１…支持台、６２…支持軸、６３…回転駆動部、６４…軸方向駆動部、７０…表面電位分布計測装置
【図１】
2014147660.tif 000003
【図２】
2014147660.tif 000004
【図３】
2014147660.tif 000005
【図４】
2014147660.tif 000006
【図５】
2014147660.tif 000007
【図６】
2014147660.tif 000008
【図７】
2014147660.tif 000009
【図８】
2014147660.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月22日(2016.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射され、前記レーザ光の伝搬方向に沿って長手方向に延びたポッケルス結晶と、
その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、
インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、
少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、
前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、
前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、
を具備し、
前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記軸方向に垂直な断面の大きさが変化するように形成され、
前記保持搭載部は、
前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、
前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、
前記移動部を制御する駆動制御部と、
を有することを特徴とする表面電位分布計測装置。
【請求項２】
前記ポッケルス結晶と前記保護部とは一体で移動することを特徴とする請求項１に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項３】
回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射されるポッケルス結晶と、
その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、
インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、
少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、
前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、
前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、
を具備し、
前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記軸方向に垂直な断面の大きさが変化するように形成され、
前記保持搭載部は、
前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、
前記ポッケルス結晶を把持し前記ポッケルス結晶と一体で前記保護部に沿って移動するポッケルス結晶把持部と、
前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、
前記移動部を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記保護部には、前記ポッケルス結晶の前記第２の端部の前記保護部からの突出が制限されるように、前記ポッケルス結晶把持部の移動を制限する移動制限部が形成されている、
ことを特徴とする表面電位分布計測装置。
【請求項４】
回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射されるポッケルス結晶と、
その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、
インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、
少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、
前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、
前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、
を具備し、
前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記第１の端面から前記第２の端面に向かって次第に細くなるように形成されており、
前記保持搭載部は、
前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、
前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、
前記移動部を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記保護部には、前記ポッケルス結晶が移動するために前記ポッケルス結晶の移動方向に貫通するガイド孔が形成され、
前記ガイド孔は、前記ポッケルス結晶の前記第２の端部の前記保護部からの突出が制限されるように、前記電界緩和システムに向かって次第に細くなるように形成されている、
ことを特徴とする表面電位分布計測装置。
【請求項５】
前記保護部の前記軸方向の先端は、前記ポッケルス結晶の前記第２の端面より前記軸方向に突出していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項６】
前記保持搭載部は、
前記ポッケルス結晶および前記保護部を前記電界緩和システムの長手方向に移動させる長手方向移動部と、
前記ポッケルス結晶および前記保護部を前記軸方向に移動させる軸方向移動部と、
を有し、
前記駆動制御部は前記長手方向移動部および前記軸方向移動部に移動指令を出力する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項７】
前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶と前記電界緩和システム間のギャップを計測してギャップ信号を前記駆動制御部に出力するギャップセンサ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６のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項８】
回転可能であって前記保持搭載部を支持し前記固定子の軸中心に沿って延びた支持軸と、
前記支持軸を回転駆動する回転駆動部と、
前記支持軸を支持する支持台と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項９】
直線偏光だけを通過させる偏光ビームスプリッタをさらに具備し、
前記レーザ光源は、前記電界緩和システムへの入射方向に前記直線偏光である前記レーザ光を出射し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を前記入射方向に向かって通過させ、
前記ポッケルス結晶は、その軸方向が前記入射方向に平行になるように配置され、前記レーザ光源および前記偏光ビームスプリッタとともに前記入射方向に並べて配置され、前記偏光ビームスプリッタからの前記レーザ光が前記第１の端面に入射され、
前記偏光ビームスプリッタは、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を前記軸方向に垂直な方向に通過させる、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項１０】
前記ポッケルス結晶の第１の端面は接地されている、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項１１】
前記ポッケルス結晶は、ＢＧＯ結晶である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上述の目的を達成するため、本発明は、回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射され、前記レーザ光の伝搬方向に沿って長手方向に延びたポッケルス結晶と、その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、を具備し、前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記軸方向に垂直な断面の大きさが変化するように形成され、前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、前記移動部を制御する駆動制御部と、を有することを特徴とする。
また、本発明は、回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射されるポッケルス結晶と、その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、を具備し、前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記軸方向に垂直な断面の大きさが変化するように形成され、前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、前記ポッケルス結晶を把持し前記ポッケルス結晶と一体で前記保護部に沿って移動するポッケルス結晶把持部と、前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、前記移動部を制御する駆動制御部と、を有し、前記保護部には、前記ポッケルス結晶の前記第２の端部の前記保護部からの突出が制限されるように、前記ポッケルス結晶把持部の移動を制限する移動制限部が形成されている、ことを特徴とする。
また、本発明は、回転電機の固定子の固定子コイル端部である固定子コイルエンドの長手方向に沿って施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光が第１の端面から入射されるポッケルス結晶と、その表面が前記ポッケルス結晶の前記第１の端面の反対側の第２の端面に設けられて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面から入射された前記レーザ光を前記入射の方向と反対方向に反射するミラーと、インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を受け入れて、前記ポッケルス結晶の前記第１の端面と前記第２の端面との間の電位差である出力電圧に対応する前記レーザ光の光強度を検出する光検出器と、少なくとも前記ポッケルス結晶を保持し移動する保持搭載部と、前記ミラーの裏面に各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、前記ミラーの裏面が前記電界緩和システムの表面の一部を試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性に基づいて、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、を具備し、前記ポッケルス結晶は、軸方向に沿って前記第１の端面から前記第２の端面に向かって次第に細くなるように形成されており、前記保持搭載部は、前記ポッケルス結晶の構造を保護する保護部と、前記ポッケルス結晶を前記電界緩和システムの表面電位の計測のために移動させる移動部と、前記移動部を制御する駆動制御部と、を有し、前記保護部には、前記ポッケルス結晶が移動するために前記ポッケルス結晶の移動方向に貫通するガイド孔が形成され、前記ガイド孔は、前記ポッケルス結晶の前記第２の端部の前記保護部からの突出が制限されるように、前記電界緩和システムに向かって次第に細くなるように形成されている、ことを特徴とする。
【国際調査報告】
2014147660.tif 000011
2014147660.tif 000012
2014147660.tif 000013
2014147660.tif 000014