(57)【要約】水トリー現象再現試験の期間短縮のため、耐水トリー評価方法は、候補絶縁材料を選定する材料選定ステップ（Ｓ１１０）と、第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップ（Ｓ１２０）と、水トリーの進展量および速度を含む特性を評価する候補絶縁材料評価ステップ（Ｓ１３０）とを有する。試験ステップ（Ｓ１２０）は、試験片の第１の面を印加側水溶液中に浸漬させ、その裏側の平坦な第２の面を接地側水溶液中に浸漬させた状態に設定する体系・条件設定ステップ（Ｓ１２１）と、接地側電極を接地し印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップ（Ｓ１２２）と、所定の時間間隔ごとに水トリーの進展量を測定する測定ステップ（Ｓ１２３）と、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定する期間判定ステップ（Ｓ１２４）を有する。
2015040656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料の水トリー現象に関する耐水トリー評価方法であって、
候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、
前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、
前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の水トリーの進展量および速度を含む特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、
を有する耐水トリー評価方法であって、
前記試験ステップは、
前記試験片の前記第１の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を接地側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、
前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、
前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、
を有する、
ことを特徴とする耐水トリー評価方法。
【請求項２】
前記複数の電極穴は、当該複数の電極穴に対応する突部が形成された型部材に、所定温度に加熱された高分子材料を流入させた後に、前記所定温度を保ちながら所定時間放置して硬化させることによって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の耐水トリー評価方法。
【請求項３】
前記候補絶縁材料評価ステップは、
前記測定ステップで得られた水トリーの進展量の時間経過に基づいて水トリーの進展速度の減衰特性を求める減衰特性評価ステップと、
前記減衰特性評価ステップの後に、前記減衰特性が減衰判定条件を満たすか否かを判定し、減衰判定条件を満たさない場合は当該候補絶縁材料を不合格とする減衰特性判定ステップと、
前記減衰特性判定ステップで前記減衰特性が減衰判定条件を満たす場合に、前記進展量に所定の係数を乗じ、その値が進展量判定値より小さいか否かを判定し、進展量判定値より小さくなかった場合には当該候補絶縁材料を不合格とする進展量判定ステップと、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐水トリー評価方法。
【請求項４】
前記減衰特性評価ステップは、前記測定を開始した直後の前記進展量の時間的変化割合に対する、最終の測定時点における前記進展量の時間的変化割合の比または当該比の対数値のいずれかを、減衰判定値と比較するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の耐水トリー評価方法。
【請求項５】
使用状態において各構成要素のそれぞれにおいて電圧が印加される回転電機に関する絶縁上の観点からの設計を行う絶縁設計方法であって、
候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、
前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、
前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、
前記候補絶縁材料評価ステップでの評価結果および前記印加される電圧に基づいて前記回転電機の絶縁上の構成条件を決定する絶縁条件決定ステップと、
を有し、
前記試験ステップは、
前記試験片の前記第１の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を接地側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、
前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、
前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、
を有する、
ことを特徴とする絶縁設計方法。
【請求項６】
固定子と、回転子とを有する回転電機であって、
前記固定子または前記回転子の少なくとも一方はコイルを有し、
請求項５に記載の絶縁設計方法を用いて前記コイルの絶縁設計を行ったことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の絶縁部に使用する絶縁材料の耐水トリー評価方法、絶縁設計方法およびこれらを用いた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に配置可能なケーブルには、導電体である銅線を高分子材料等からなる絶縁部で覆われているものがある。ここで、高分子材料には、例えば架橋ポリエチレン（Ｃｒｏｓｓ−Ｌｉｎｋｅｄ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、以下、ＸＬＰＥと呼ぶ。）等の熱硬化性樹脂が用いられることが多い。【０００３】
水中に配置される絶縁ケーブルには、インバータ電圧（交流電圧）等を伝播するために用いられているものがある。このような絶縁ケーブルは、インバータサージを含む交流電圧を作用させた状態で数年間使用すると、ＸＬＰＥ等の絶縁部に水トリーが発生する可能性がある。水トリーとは、長時間にわたって水が共存する状態で、絶縁部に電界が作用したときに、絶縁部の絶縁材料に生じる絶縁劣化現象である。【０００４】
水トリーは最終的に絶縁破壊を誘発する現象である。水トリーの診断技術としては、電力系統を停電させて避雷器および電力ケーブルの絶縁診断を行う絶縁診断システム等が知られている（特許文献１参照）。【０００５】
一方、水中に配置する絶縁ケーブルの絶縁部に用いる材料の選定やその構造の設計のためには、予め水トリーの発生状況等を把握する必要がある。このために、水トリーを試験的に発生させる、すなわち再現させるための試験を行う必要がある。【０００６】
水トリーを発生させるためには、水電極法等が用いられる。この水電極法は、試験片となるＸＬＰＥの平板に複数の電極穴を形成して、この試験片を液中に浸漬させて、各電極穴の付近に比較的高い電界を発生させる。これにより、各電極穴の周辺のＸＬＰＥに水トリーを再現させることができる。【０００７】
各電極穴は、通常、複数の突部を有する型部材をＸＬＰＥの板材に押し込んで形成させている。このように形成された各電極穴は、形状にばらつきが生じることが多い。各電極穴それぞれの周辺に発生させた水トリーを評価するときに、形状ばらつきの要因を取り除く必要がある。このため、この形状ばらつきが、水トリーの評価を複雑にしている。【０００８】
また、突部を押し込む動作は、各電極穴周辺のＸＬＰＥの分子構造を破壊する。このため、各電極穴周辺のＸＬＰＥの分子構造は、ＸＬＰＥにかかるその他の部位の分子構造と異なるものになる。このような方法で電極穴が製作された試験片では、ＸＬＰＥを用いた絶縁ケーブルに発生する水トリーを忠実には再現していない可能性が高い。【０００９】
このような観点から、実際に液中で使用する絶縁ケーブルに発生する水トリーにより近い状態の水トリーを再現できるようにするための技術が開発されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１５１５７６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０３１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
水トリー現象に対して対策された絶縁ケーブルを使用する回転電機の製品開発には、対象製品に使用する条件下での水トリー現象の再現とこれに基づくケーブル材料の評価、その評価の上での絶縁設計、これに基づいて信頼性の高い回転電機の設計、製造の過程が伴う。このため、水トリー現象の再現試験期間は、製品の開発期間ひいては製品サイクルに大きく影響することになる。したがって、水トリー現象を再現できる期間は、極力短いことが望ましい。【００１２】
そこで、本発明は、水トリー現象の再現試験における再現期間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明は、絶縁材料の水トリー現象に関する耐水トリー評価方法であって、候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の水トリーの進展量および速度を含む特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、を有する耐水トリー評価方法であって、前記試験ステップは、前記試験片の前記第１の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を接地側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、を有する、ことを特徴とする。【００１４】
また、本発明は、使用状態において各構成要素のそれぞれにおいて電圧が印加される回転電機に関する絶縁上の観点からの設計を行う絶縁設計方法であって、候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、前記候補絶縁材料評価ステップでの評価結果および前記印加される電圧に基づいて前記回転電機の絶縁上の構成条件を決定する絶縁条件決定ステップと、を有し、前記試験ステップは、前記試験片の前記第１の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を接地側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水トリー現象の再現試験における再現期間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る絶縁設計方法の手順を示すフロー図である。
【図２】実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー試験の手順を示すフロー図である。
【図３】実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験のための試験装置の構成を示す立断面図である。
【図４】実施形態に係る耐水トリー評価方法における絶縁材料評価の手順を示すフロー図である。
【図５】実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果の評価方法を説明するための試験体の一部の立断面図である。
【図６】実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果に基づく飽和特性評価方法を説明するための第１のグラフである。
【図７】実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果に基づく飽和特性評価方法を説明するための第２のグラフである。
【図８】実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果に基づく進展量の評価方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る耐水トリー評価方法および絶縁設計方法について説明する。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。
【００１８】
図１は、実施形態に係る絶縁設計方法の手順を示すフロー図である。絶縁設計方法は、大別して、回転電機５０の固定子５１および回転子５２のコイル等の絶縁部５３に用いる絶縁材料の水トリーへの耐性を評価する耐水トリー評価ステップＳ１００と、回転電機の絶縁設計ステップＳ２００を有する。
【００１９】
耐水トリー評価ステップＳ１００は、候補とする候補絶縁材料を選定するステップ（ステップＳ１１０）、選定された候補絶縁材料について水トリー試験を実施する水トリー試験ステップ（ステップＳ１２０）、および試験結果に基づいて候補として試験された候補絶縁材料の絶縁性能上の特性を評価する候補絶縁材料評価ステップ（ステップＳ１３０）を有する。
【００２０】
図２は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー試験の手順を示すフロー図である。水トリー試験のステップＳ１２０においては、先ず、試験体系および試験条件を設定する（ステップＳ１２１）。試験体系および試験条件の内容については、図３の説明において述べる。
【００２１】
ステップＳ１２１の後に、交流電源４０（図３参照）から電圧を印加して、印加側水溶液２３（図３参照）と接地側水溶液３３（図３参照）の間に電位差を形成し、試験片１０（図３参照）に電圧を付加する（ステップＳ１２２）。
【００２２】
ステップＳ１２２の後に、時間間隔をおいて、水トリーの進展量の測定を実施する（ステップＳ１２３）。また、所定時間すなわち所期の試験期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２４）。所定時間が経過していなければ（ステップＳ１２４  ＮＯ）、ステップＳ１２２以下を繰り返す。所定時間が経過していれば（ステップＳ１２４  ＹＥＳ）、試験を終了する。
【００２３】
図３は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験のための試験装置の構成を示す立断面図である。試験装置５は、試験片１０、印加側水槽２１、印加側電極２２、接地側水槽３１、接地側電極３２および交流電源４０を有する。印加側電極２２と交流電源４０間は導線２４で結ばれている。接地側電極３２と接地点間は導線３４で結ばれている。印加側水槽２１および接地側水槽３１は、金属製の容器である。ただし、金属製には限定されない。たとえば、ポリエチレンなどの高分子化合物の容器であってもよい。
【００２４】
試験片１０は、絶縁材料、たとえば架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）製である。試験片１０は、厚みのある長方形平板状であり、広い方の面として第１の面１０ａおよび第２の面１０ｂを有する。第１の面１０ａおよび第２の面１０ｂいずれも平坦でかつ互いに平行となるように形成されている。また、第２の面１０ｂには、その平坦な表面からその表面に垂直に５つの電極穴１１が形成されている。電極穴１１は、底部に向かうにしたがって横断面が小さくなるように先端部が円錐状に形成されている。電極穴１１の底部と第１の面１０ａ間は、所定の穴深さ方向距離を有するように形成されている。なお、電極穴１１の個数は５つに限定されない。統計上の試験結果の信頼度等から個数を設定することでよい。
【００２５】
電極穴１１は、たとえば、絶縁材料の表面から尖った凸部を有するものを押し込むことでも形成できる。なお、この場合、電極穴１１の周囲の絶縁材料の特性に影響を与える可能性があるため、電極穴１１は、たとえば、絶縁材料を型に流し込んで成形する方法によって製造してもよい。この際、底面に、電極穴１１の空間部の形状に対応した凸部を設けた型を使用することによって、電極穴１１の形状を正確に形成できる。また、電極穴１１の周囲の絶縁材料の特性に影響を与えずに電極穴１１を形成することができる。
【００２６】
本実施形態における試験装置５は、第２の面１０ｂの一部で、かつ、電極穴１１の全てを覆うように、接地側水槽３１が取り付けられている。この接地側水槽３１は、第２の面１０ｂに対向する側面が開口している。また、この第２の面の接地側水槽３１に覆われている範囲と対応する第１の面１０ａの範囲には、印加側水槽２１が取り付けられている。すなわち、当該試験装置５においては、印加側水槽２１および接地側水槽３１は１つの側面が開放された容器であり、試験片１０が印加側水槽２１と接地側水槽３１によって挟み込まれるように構成されている。
【００２７】
印加側水槽２１の開口端と第１の面１０ａとの接触部、および接地側水槽３１の開口端と第２の面１０ｂとの接触部のそれぞれのシール性を確保するために、たとえば、縁部の材質を弾力性のある材料とし、あるいは、Ｏリング等を介在させた上で、印加側水槽２１と第１の面１０ａ、接地側水槽３１と第２の面１０ｂとが互いに押し付けあうようにしてもよい。あるいは、印加側水槽２１の開口端と第１の面１０ａ間、接地側水槽３１と第２の面１０ｂ間が、シール材などによってシールされていてもよい。
【００２８】
試験片１０、印加側水槽２１および接地側水槽３１は、それぞれの上部を除いて、大部分が、絶縁部３５によって包囲されている。このため、試験装置５の外部との電気的な接触を防止できるようになっている。
【００２９】
印加側水槽２１の内部には、印加側水溶液２３が封入されている。また、接地側水槽３１の内部には、接地側水溶液３３が封入されている。印加側水溶液２３および接地側水溶液３３は、中性の水溶液である。なお、印加側水溶液２３および接地側水溶液３３には、水を使用してもよい。
【００３０】
印加側水槽２１には、印加側電極２２が取り付けられている。印加側電極２２は、印加側水槽２１の壁を貫通して延びており、印加側電極２２の一方の端部は印加側水槽２１の外部に、他方の端部は印加側水槽２１内の印加側水溶液２３内に浸漬されている。印加側電極２２の印加側水槽２１の外側の端部は交流電源４０に接続されている。
【００３１】
接地側水槽３１には、接地側電極３２が取り付けられている。接地側電極３２は、接地側水槽３１の壁を貫通して延びており、接地側電極３２の一方の端部は接地側水槽３１の外部に、他方の端部は接地側水槽３１内の接地側水溶液３３内に浸漬されている。接地側電極３２の接地側水槽３１の外側の端部は、接地された部分に接続されている。
【００３２】
ここで、印加する電圧は、回転電機５０が、運転中に晒されることになる電圧値である。特にコイル導線についての絶縁等が重要であり、たとえば、コイル導線に付加される電圧として、線間電圧、対地電圧、ターン間電圧等に相当する電圧がある。また、これらの電圧値および周波数は、あらかじめ実機について理論的に得られる値、もしくは実験的に測定した値を用いればよい。
【００３３】
図４は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における絶縁材料評価の手順を示すフロー図である。候補絶縁材料評価ステップＳ１３０においては、まず、水トリー試験のステップＳ１２０における水トリーの進展量を測定するステップＳ１２３（図２）で得られた水トリーの進展量の時間経過に基づいて水トリーの進展速度の減衰特性すなわち速度減衰率を求める（ステップＳ１３１）。
【００３４】
ステップＳ１３１の後に、速度減衰率が減衰判定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１３２）。減衰判定値以内ではない場合（ステップＳ１３２  ＮＯ）には、当該候補絶縁材料を不合格と判定する。
【００３５】
ステップＳ１３２で速度減衰率が減衰判定値以内である場合（ステップＳ１３２  ＹＥＳ）には、進展量に所定の係数を乗じ、その値が進展量判定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１３３）。進展量に所定の係数を乗じた値が進展量判定値以内ではない場合（ステップＳ１３３  ＮＯ）には、当該候補絶縁材料を不合格と判定する。進展量に所定の係数を乗じた値が進展量判定値以内の場合（ステップＳ１３３  ＹＥＳ）には、次のステップである回転電機の絶縁設計（ステップＳ２００）に進む。ステップＳ２００においては、候補絶縁材料評価ステップＳ１３０での評価結果および回転電機５０において印加される電圧に基づいて絶縁設計を行う。すなわち、回転電機５０の絶縁上の構成条件を決定する。絶縁条件を決定して、絶縁に関する具体的な構造等の設計を行う。
【００３６】
次に、速度減衰率を求めるステップＳ１３１と、進展量に所定の係数を乗じて判定を行うステップＳ１３３のそれぞれにおける実施内容を説明する。
【００３７】
図５は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果の評価方法を説明するための試験体の一部の立断面図である。最小部分の厚さｄ１を有する試験片１０に所定の電圧を印加すると、ある日数を経過した段階で、水電極１２の先端に水トリー部１３が観測されるようになる。この水トリー部１３の進展量、すなわち水トリー部１３の長さｄ２は、試験片１０を水電極１２の位置で試験片１０に垂直方向に切断して、断面を観察することによってその値を測定することができる。
【００３８】
このため、図３に示す試験装置５は、測定する回数分を準備し、順次、測定タイミングに、それら試験装置５のなかの一部を分解して、試験片１０を切断して測定を行う。
【００３９】
図６は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果に基づく飽和特性評価方法を説明するための第１のグラフである。このグラフは、試験開始から所定の各測定時間に対する水トリーの進展量ｄ２の関係を示す特性曲線である。２点鎖線で示す曲線Ａ、破線で示す曲線Ｂ、実戦で示す曲線Ｃは、それぞれ、材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃについての測定結果に基づいて作成された特性曲線を示す。横軸は、試験開始以降、試験状態におかれている積算時間であり、Ｔｅは試験終了時点での試験時間である。また、縦軸は、水トリーの進展量ｄ２である。
【００４０】
材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃのそれぞれの特性曲線についての、試験時間Ｔ１における傾きを導出した結果をそれぞれ、Ａ１、Ｂ１、Ｃ１とする。また、特性曲線Ａ、Ｂ、Ｃについての、試験時間Ｔ２における傾きを導出した結果をそれぞれ、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、試験終了時間Ｔｅにおける傾きを導出した結果をそれぞれ、Ａｅ、Ｂｅ、Ｃｅとする。また、特性曲線Ａ、Ｂ、Ｃについての、試験時間ｔが０すなわち、試験開始時の傾きをそれぞれ、Ａ０，Ｂ０、Ｃ０とする。なお、試験開始後、無駄時間の後に特性曲線が立ち上がるような特性の場合は、この立ち上がりの最も傾きの大きな部分の傾きをそれぞれＡ０，Ｂ０、Ｃ０とする。なお、試験時間がＴ１、Ｔ２およびＴｅの場合を示したが、さらに多くの時点のデータがあってもよい。
【００４１】
次に、図７は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果に基づく飽和特性評価方法を説明するための第２のグラフである。横軸は、試験時間ｔである。縦軸Ｙは、各試験時間における傾きを時刻０における傾きで除した値の対数値である。たとえば、試験時間Ｔ１における材料Ａの場合は、次の式により与えられる。
【００４２】
Ｙ＝ｌｏｇ１０（Ａ１／Ａ０）      ・・・（１）
材料Ａ、材料Ｂ、材料Ｃのそれぞれの飽和判定曲線ＳＡ、ＳＢ、ＳＣは、各時点のＹの値に基づいて得られた曲線である。なお、式（１）に限定されない。減衰傾向を判断するのに適していれば、たとえば、対数値を取らない場合でもよい。あるいは、別の関数形状でもよい。以上が、ステップＳ１３１における評価である。
【００４３】
図７に示すＺは、判定値である。試験時間Ｔｅすなわち試験終了時におけるＹの値がＺより小さければ、飽和特性についての要求を満足しているものと判定される。ステップＳ１３２においては、試験時間ＴｅにおけるＹの値がＺより小さいか否かが判定される。たとえば、図７の場合は、飽和判定曲線ＳＢおよびＳＣが、試験時間Ｔｅにおける値がＺを下回っており、材料Ｂおよび材料Ｃが飽和特性上の要求を満足すると判定される。
【００４４】
図８は、実施形態に係る耐水トリー評価方法における水トリー現象の再現試験結果に基づく進展量の評価方法を説明するためのグラフである。横軸は試験時間である。縦軸は、水トリーの進展量ｄ２等である。また、図中の値Ｌは、進展量判定値である。
【００４５】
図８の例でいえば、ステップＳ１３２で飽和特性上の要求を満足すると判定された材料Ｂ、材料Ｃのそれぞれの試験時間Ｔｅにおける水トリーの進展量ｄ２は、ｄ２Ｂ、ｄ２Ｃである。また、ｋは所定の乗数である。ｋは、絶縁材料の特性のばらつき、試験期間と実機での試用期間との違い等を勘案して設定される。ｄ２Ｂ、ｄ２Ｃのそれぞれにｋを乗じた値を、ＸＢ、ＸＣとして、これらが進展量判定値Ｌ未満であるか否かで、進展量の大きさの制限を満たすか否かが判定される。以上が、ステップＳ１３３における判定である。
【００４６】
なお、たとえば、別の判定方法として、ｘを次の式（２）で定義して、ｘの値が、所定の割合、たとえば、７０％未満であるか否かで進展量の大きさの制限を満たすか否かを判定してもよい。
【００４７】
ｘ＝ｋ×（ｄ２／ｄ１）×１００      ・・・（２）
以上のように、本実施形態においては、試験片１０の表裏に、水溶液を介して電圧を印加することによって、水トリーの進展を確実に行わせることができる。この結果、水トリー現象の再現試験における再現期間を短縮することができる。
【００４８】
また、試験期間中に飽和しているか否かを確認し、飽和していると判定された試験片の材料について、進展量を余裕をもって判定することにより、より確実な絶縁設計が可能となる。このような絶縁設計の結果、回転電機の品質がより確実なものとなる。
【００４９】
［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。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
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】
【００５２】
５…試験装置、１０…試験片、１０ａ…第１の面、１０ｂ…第２の面、１１…電極穴、１２…水電極、１３…水トリー部、２１…印加側水槽、２２…印加側電極、２３…印加側水溶液、２４…導線、３１…接地側水槽、３２…接地側電極、３３…接地側水溶液、３４…導線、３５…絶縁部、４０…交流電源、５０…回転電機、５１…固定子、５２…回転子、５３…絶縁部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月12日(2016.12.12)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
絶縁材料の水トリー現象に関する耐水トリー評価方法であって、
候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、
前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、
前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の水トリーの進展量および速度を含む特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、
を有する耐水トリー評価方法であって、
前記試験ステップは、
前記試験片の前記第１の面を接地側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、
前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、
前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、
を有する、
ことを特徴とする耐水トリー評価方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
使用状態において各構成要素のそれぞれにおいて電圧が印加される回転電機に関する絶縁上の観点からの設計を行う絶縁設計方法であって、
候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、
前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、
前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、
前記候補絶縁材料評価ステップでの評価結果および前記印加される電圧に基づいて前記回転電機の絶縁上の構成条件を決定する絶縁条件決定ステップと、
を有し、
前記試験ステップは、
前記試験片の前記第１の面を接地側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、
前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、
前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、
前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、
を有する、
ことを特徴とする絶縁設計方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明は、絶縁材料の水トリー現象に関する耐水トリー評価方法であって、候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の水トリーの進展量および速度を含む特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、を有する耐水トリー評価方法であって、前記試験ステップは、前記試験片の前記第１の面を接地側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、を有する、ことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明は、使用状態において各構成要素のそれぞれにおいて電圧が印加される回転電機に関する絶縁上の観点からの設計を行う絶縁設計方法であって、候補となる候補絶縁材料を選定する材料選定ステップと、前記材料選定ステップの後に、前記材料選定ステップで選定された前記候補絶縁材料からなる平板状で第１の面に複数の電極穴が形成された試験片について水トリー試験を実施する試験ステップと、前記試験ステップの後に、前記試験ステップでの試験結果に基づいて前記候補絶縁材料の特性を評価する候補絶縁材料評価ステップと、前記候補絶縁材料評価ステップでの評価結果および前記印加される電圧に基づいて前記回転電機の絶縁上の構成条件を決定する絶縁条件決定ステップと、を有し、前記試験ステップは、前記試験片の前記第１の面を接地側水溶液中に浸漬させ、前記第１の面の裏側である前記試験片の平坦な第２の面を電圧印加側の印加側水溶液中に浸漬させた状態に試験体系を設定する体系・条件設定ステップと、前記体系・条件設定ステップの後に、前記接地側水溶液中に浸漬した接地側電極を接地し、前記印加側水溶液中に浸漬した印加側電極に交流電圧を印加した状態とする電圧印加ステップと、前記電圧印加ステップの開始後に、所定の時間間隔ごとに前記試験片中の水トリーの進展量を測定する測定ステップと、前記測定ステップの後に、試験期間が所定の期間を経過したか否かを判定し、所定の期間を経過した場合は当該試験ステップを終了し、所定の期間を経過していない場合は、前記電圧印加ステップ以降を繰り返す期間判定ステップと、を有する、ことを特徴とする。
【国際調査報告】
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