JP2004361415A - Method and system for non-destructive insulation testing of small electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型モータなどの巻線部分の絶縁状態の欠陥を非破壊状態にして、非常に高感度に検出し試験する方法及び装置である。 The present invention is a method and an apparatus for detecting and testing with extremely high sensitivity a defect in an insulating state of a winding portion of a small motor or the like in a non-destructive state.
一般に、小型モータなどが使用中に巻線の絶縁破壊から寿命をきたす主な原因として、巻線のマグネットワイヤーの絶縁皮膜が巻線の工程中、またはモータとして組立工程中で何らかの機械または治具などで与えられた打撃、機械的圧力、摩擦などから生じた傷がもとで、運転中に隣接するマグネットワイヤーとの間に局部的絶縁破壊（いわゆるレヤーショート）や、マグネットワイヤーと接近したラミネートされたステータコアとの間で生じる絶縁破壊（いわゆる接地短絡）から短絡電流など、異常電流が流れて巻線を加熱、焼損にいたらしめるものである。 In general, the main cause of the life of a small motor, etc., from the insulation breakdown of the winding during use is that the insulation film of the magnet wire of the winding is used during the winding process, or during the assembly process as a motor, by any machine or jig. Due to the damage caused by the impact, mechanical pressure, friction, etc. given by the equipment, etc., local insulation breakdown (so-called layer short) between the adjacent magnet wires during operation, or lamination close to the magnet wires An abnormal current such as a short-circuit current flows from insulation breakdown (a so-called ground short-circuit) generated between the stator core and the winding, resulting in heating and burning of the winding.
従来、この種の絶縁状態を検査する方法としては、交流耐電圧試験、絶縁抵抗試験、ピンホール試験、サージ試験、コロナ放電試験、減圧コロナ放電試験などがある。 Conventionally, methods for inspecting this kind of insulation state include an AC withstand voltage test, an insulation resistance test, a pinhole test, a surge test, a corona discharge test, and a reduced pressure corona discharge test.
以下に上記方法について説明する。 Hereinafter, the above method will be described.
交流耐電圧試験、絶縁抵抗試験法ではマグネットワイヤーのコイル傷が相当に大きく、そして直接ラミネートコアに接触もしくは接近していないと検出は不可能で、接地短絡のみが対象となる。 In the AC withstanding voltage test and the insulation resistance test method, the wound of the coil of the magnet wire is considerably large, and it is impossible to detect unless the coil is directly in contact with or close to the laminate core.
ピンホール試験は、食塩水＋フェノールフタレン溶液に供試品を完全にどぶ漬けするもので、コイル傷は検出するのの破壊検査となり全数検査はできない。 In the pinhole test, the test sample is completely immersed in a saline solution + phenolphthalene solution, and coil flaws are detected by destruction and cannot be 100% tested.
サージ試験は、コイル傷がラミネートコアに接触する場合に加え、コイルとコイル間で隣接するコイル傷から生ずるレヤーショートにも検出効果はあるもののコイル傷の検出には限界がある。 Although the surge test has an effect of detecting a layer short due to a coil wound adjacent to a coil in addition to a case where the wound is in contact with the laminate core, the detection of the coil wound is limited.
この方法は、コイル傷がラミネートコアに接触または近接している時、あるいはコイルとコイル間でお互いの傷がうまく隣接する場合であり、ここに１ｍｍ以上の距離がある場合は検出がほとんど期待できない。 This method is used when the coil wound is in contact with or close to the laminated core, or when the wounds are adjacent to each other between the coils, and if there is a distance of 1 mm or more, little detection can be expected. .
コロナ放電試験は、部分放電の検出でありコイル傷がラミネートコアに接触または近接する場合は、きわめて高感度に検出できる。 The corona discharge test is a detection of a partial discharge, and when a coil flaw contacts or approaches a laminate core, it can be detected with extremely high sensitivity.
ただし、ラミネートコアから１ｍｍ以上離れたコイル傷および、コイルとコイル間の傷は検出の対象外である。 However, coil flaws separated by 1 mm or more from the laminated core and flaws between the coils are not detected.
減圧コロナ放電試験は、供試体を大気圧以下の容器内で交流電圧を印加し、パッシェンの法則による放電のしやすい条件でコロナ放電をもとに検出しようとするもので、今までの試験法では最もコイル傷に対しては感度が高い。 In the reduced pressure corona discharge test, an AC voltage is applied to a specimen in a vessel at a pressure lower than the atmospheric pressure, and an attempt is made to detect the corona discharge under conditions that facilitate discharge according to Paschen's law. Is the most sensitive to coil flaws.
その構成は図７に示すもので、供試体のモータコイル６１を減圧タンク６２の中にセットする。減圧タンク６２は、バルブ６４を通して真空ポンプ６５により減圧される。６３は減圧度をモニターする真空度計である。 The configuration is shown in FIG. 7, in which a motor coil 61 of a specimen is set in a pressure reducing tank 62. The pressure in the pressure reducing tank 62 is reduced by a vacuum pump 65 through a valve 64. A vacuum gauge 63 monitors the degree of pressure reduction.
ここで供試モータのコイルには、ブッシング６６を通って交流電圧６８が印加される。また、供試モータのラミネートコアはブッシング６７を通ってフィルター６９を通ってコロナデテクター６１０に通じる。コロナデテクター６１０はコロナ放電の量を検出する。 Here, an AC voltage 68 is applied to the coil of the test motor through a bushing 66. The laminated core of the test motor passes through the bushing 67, passes through the filter 69, and passes to the corona detector 610. Corona detector 610 detects the amount of corona discharge.
図８にラミネートコアとモータコイルにおいて、マグネットワイヤーのコイル傷の例を示す。 FIG. 8 shows an example of a wound of a magnet wire in a laminated core and a motor coil.
７１はラミネートコアでありモータコイル７２を備えている。 Reference numeral 71 denotes a laminate core having a motor coil 72.
コイル傷７３はラミネートコア７１に接近したもので、コイル傷７４はラミネートコア７１から１０ｍｍ位離れたものである。また、コイル傷７５はラミネートコア７１から３０ｍｍ位離れたものである。 The coil flaw 73 is close to the laminate core 71, and the coil flaw 74 is about 10 mm away from the laminate core 71. In addition, the coil flaw 75 is about 30 mm away from the laminated core 71.
コイル傷７３は、３００〜５００Ｖの交流電圧にて減圧状態においてコロナ放電により容易に検出できる。 The coil flaw 73 can be easily detected by corona discharge in a reduced pressure state at an AC voltage of 300 to 500 V.
コイル傷７４は、交流電圧を７００〜１４００Ｖの高電圧印加で、コロナ放電からグロー放電に成長した時点で検出される。 The coil flaw 74 is detected when a corona discharge grows to a glow discharge when a high AC voltage of 700 to 1400 V is applied.
しかし、商用交流電圧（６０ＨＺ）による減圧中の放電は、放電エネルギーが大なるためコイル傷の周辺は大きく絶縁破壊され、もはや非破壊検査の状態ではなく、工業的に量産工程で全数検査できるものではなかった。（例えば、特許文献１〜３参照）
このようにいずれも絶縁破壊の主原因となるマグネットワイヤーのコイル傷を高感度にして、量産工程における全数検出を行うには満足できるものではない。 As described above, none of these methods is satisfactory for making the coil damage of the magnet wire, which is the main cause of the dielectric breakdown, highly sensitive and performing the total detection in the mass production process.
以下に課題を示す。
（ａ）ラミネートコアからコイル傷が、数ｍｍから１０ｍｍ以上離れた箇所においては検出が困難であった。
（ｂ）数ｍｍから１０ｍｍ以上離れたコイル傷を発見しても、コリル傷の周囲に放電による絶縁破壊を生じさせ、非破壊検査とはならない。
（ｃ）工業的に量産工程で全数検査が困難であった。
The issues are shown below.
(A) It was difficult to detect a coil flaw from a laminate core at a distance of several mm to 10 mm or more.
(B) Even if a coil flaw at a distance of several mm to 10 mm or more is found, a dielectric breakdown due to electric discharge occurs around the krill flaw, and it is not a nondestructive inspection.
(C) It is difficult to inspect all products in a mass production process industrially.
上記課題を解決するために本発明は、コイルを有する小型電気機械の非破壊絶縁試験方法において、内部の圧力が１５〜２５［Ｔｏｒｒ］に保たれた容器に上記電気機械を設置するステップと、上記コイルにサージ電圧を印加するステップと、上記コイルからグロー放電が発生しているか否かを検出するステップとを備えた非破壊絶縁試験方法を用いる。 In order to solve the above problems, the present invention provides a non-destructive insulation test method for a small electric machine having a coil, wherein the electric machine is installed in a container whose internal pressure is maintained at 15 to 25 [Torr], A non-destructive insulation test method including a step of applying a surge voltage to the coil and a step of detecting whether or not a glow discharge is generated from the coil is used.
そして、この方法はコイルを有する小型電気機械の非破壊絶縁試験装置において、内部の圧力が１５〜２５［Ｔｏｒｒ］に保たれ、上記電気機械をその中に設置するための容器と、上記コイルにサージ電圧を印加するサージ印加手段と、上記コイルの両端に現れるサージ電圧波形を観測する手段であり、上記コイルに基準サージ電圧を印加した状態において上記サージ電圧波形の波長と相関関係を有する第１の時間（Ｔｓｏ）を測定する手段と、上記コイルに基準サージ電圧より高い電圧を印加した状態にて上記サージ電圧波形の波長と相関関係を有する第２の時間（Ｔｓｎ）を測定する手段と、上記第１の時間と第２の時間との差を求める手段と、上記差を基準値と比較する手段とを含むサージ検出手段と、を備えた非破壊絶縁試験装置によって実現できる。 Then, in this method, in a non-destructive insulation test apparatus for a small electric machine having a coil, the internal pressure is maintained at 15 to 25 [Torr], a container for installing the electric machine therein, and a coil. A surge applying means for applying a surge voltage, and a means for observing a surge voltage waveform appearing at both ends of the coil, and a first voltage having a correlation with a wavelength of the surge voltage waveform when a reference surge voltage is applied to the coil. Means for measuring the time (Tso), and means for measuring a second time (Tsn) having a correlation with the wavelength of the surge voltage waveform while a voltage higher than the reference surge voltage is applied to the coil; A non-destructive insulation test apparatus comprising: a means for determining a difference between the first time and the second time; and a surge detecting means including means for comparing the difference with a reference value. Can be realized I.
供試巻線に交流電圧の代わりにサージ電圧を印加することにより、放電ストレスを大幅に低減できるために瞬時ピーク印加電圧を高めることができ、検出感度を向上させることができ、また最適減圧値を求めることにより微弱な意味のないコロナ放電を回避し、ラミネートコアから１０ｍｍ以上離れたコイル傷でも感度よく検出可能とした。また検出回路は、サージ電圧印加の過度現象から生じる波長の変化を検出することにより量産工程での検査を可能とする。 By applying a surge voltage instead of an AC voltage to the test winding, the discharge stress can be greatly reduced, the instantaneous peak applied voltage can be increased, the detection sensitivity can be improved, and the optimal pressure reduction value can be improved. , The weak and meaningless corona discharge was avoided, and it was possible to detect coil wounds 10 mm or more away from the laminate core with high sensitivity. In addition, the detection circuit enables a test in a mass production process by detecting a change in wavelength resulting from a transient phenomenon of surge voltage application.
本件出願に係る発明を以下に説明する。 The invention according to the present application will be described below.
本件出願に係る第１の発明は、コイルを有する小型電気機械の非破壊絶縁試験方法において、前記非破壊絶縁試験方法に用いるサージ電圧波形の波頭長Ｔｆが１〜３μｓｅｃであり、かつこのサージ電圧波形の波尾長Ｔｔが４０μｓｅｃとし、かつ内部の圧力が１５〜２５［Ｔｏｒｒ］に保たれた容器に前記電気機械を設置するステップと、前記コイルにサージ電圧を印加するステップと、前記コイルからグロー放電が発生しているか否かを検出するステップとを備える非破壊絶縁試験方法である
また、本件出願に係る第２の発明は、上記第１の発明において、サージ電圧はコイルの巻き始めから巻き終わりに向けての第１の方向に、そして、その逆の方向である第２の方向に、印加されることを特徴とする非破壊絶縁試験方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a non-destructive insulation test method for a small electric machine having a coil, wherein a wave front length Tf of a surge voltage waveform used in the non-destructive insulation test method is 1 to 3 μsec. Installing the electric machine in a container in which the wave tail length Tt of the waveform is 40 μsec and the internal pressure is maintained at 15 to 25 [Torr]; applying a surge voltage to the coil; And a step of detecting whether or not a discharge has occurred. The second invention according to the present application is directed to the non-destructive insulation test method according to the first application, wherein the surge voltage is set to be equal to or less than the initial voltage of the coil. A non-destructive insulation test method characterized in that the test is applied in a first direction towards the end and in a second direction which is the opposite direction.
また、本件出願に係る第３の発明は、コイルを有する小型電気機械の非破壊絶縁試験装置において、前記小型電気機械をその中に設置するための容器を有し、この容器の内部の圧力が１５〜２５［Ｔｏｒｒ］に保たれて、前記コイルに波頭長Ｔｆが１〜３μｓｅｃであり、かつ波尾長Ｔｔが４０μｓｅｃサージ電圧波形のサージ電圧を印加するサージ印加手段と、前記コイルの両端に現れるサージ電圧波形を観測する手段とを有し、前記コイルに基準サージ電圧を印加した状態にて前記サージ電圧波形の波長と相関関係を有する第１の時間（Ｔｓｏ）を測定する手段、前記コイルに基準サージ電圧より高い電圧を印加した状態にて前記サージ電圧波形の波長と相関関係を有する第２の時間（Ｔｓｎ）を測定する手段、前記第１の時間と第２の時間との差を求める手段、及び前記差を基準値と比較する手段、を含むサージ検出手段とを備える非破壊絶縁試験装置である。 Further, a third invention according to the present application is a non-destructive insulation test apparatus for a small electric machine having a coil, comprising a container for installing the small electric machine therein, wherein the pressure inside the container is reduced. Surge applying means for applying a surge voltage of a surge voltage waveform having a wave front length Tf of 1 to 3 μsec and a wave tail length Tt of 40 μsec maintained at 15 to 25 [Torr], and appears at both ends of the coil. Means for observing a surge voltage waveform, means for measuring a first time (Tso) having a correlation with the wavelength of the surge voltage waveform in a state where a reference surge voltage is applied to the coil; Means for measuring a second time (Tsn) having a correlation with the wavelength of the surge voltage waveform in a state in which a voltage higher than the reference surge voltage is applied, the first time and the second time A non-destructive insulation test apparatus comprising: a means for determining a difference between the two; and a surge detecting means including means for comparing the difference with a reference value.
また、本件出願に係る第４の発明は、上記第３の発明において、第２の時間を第１の時間とするとともに、新たな前記第１の時間に係るサージ電圧を基準のサージ電圧として、これより高い電圧を印加した状態においるサージ電圧波形の波長と相関関係を有する時間を新たな第２の時間とし測定する手段を有し、これを所定の最高電圧まで繰り返し行うことを特徴とする非破壊絶縁試験装置である。 Further, in the fourth invention according to the present application, in the third invention, the second time is a first time, and a surge voltage according to the new first time is defined as a reference surge voltage. It has a means for measuring a time having a correlation with the wavelength of the surge voltage waveform in a state where a higher voltage is applied as a new second time, and repeating this up to a predetermined maximum voltage. This is a non-destructive insulation test device.
本発明によれば、コロナ放電が活発なため意味のないノイズ的コロナ量が多く、本来検出しようとしているコイル傷からの部分放電が埋没することを抑制し、ＳＮ比を向上することができる。１５〜２５［Ｔｏｒｒ］の減圧度にとすることにより、グロー放電の領域を特定することで本来のコイル傷の放電を高感度に検出することが可能となる。このようにサージ電圧の高い尖頭電圧の印加とが相乗効果を発揮し、高精度な非破壊絶縁試験が実現可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since corona discharge is active, the amount of meaningless noise-like corona is large, and it can suppress that partial discharge from the coil flaw which it is originally going to detect is buried, and can improve SN ratio. By setting the degree of pressure reduction to 15 to 25 [Torr], it is possible to detect the original coil flaw discharge with high sensitivity by specifying the glow discharge region. Thus, the application of the peak voltage having a high surge voltage exhibits a synergistic effect, and a highly accurate nondestructive insulation test can be realized.
以下に、本件出願に係る発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention according to the present application will be described with reference to the drawings.
図１は本発明の非破壊絶縁試験法の一例を示している。減圧タンク２内に十分な空間をおいて供試モータ１が設置されている。供試モータ１は絶縁ターミナル６を中継し、ブッシング７を通ってモータ巻線コイルの各リード線はサージ切替スイッチ９に接続される。 FIG. 1 shows an example of the non-destructive insulation test method of the present invention. The test motor 1 is provided with a sufficient space in the decompression tank 2. The motor under test 1 relays through the insulation terminal 6, and each lead wire of the motor winding coil is connected to the surge switch 9 through the bushing 7.
同様に、供試モータ１のラミネートコアはブッシング８を通って、サージ切替スイッチ９に接続される。減圧タンク２内の減圧度は真空計３により管理されながらバルブ４を介して真空ポンプ５で所定の減圧度に減圧される。 Similarly, the laminated core of the test motor 1 passes through the bushing 8 and is connected to the surge switch 9. The degree of pressure reduction in the pressure reducing tank 2 is reduced to a predetermined degree by a vacuum pump 5 via a valve 4 while being managed by a vacuum gauge 3.
サージ発生器１０において発生したサージ電圧はリード線１２〜１４のうちの１つを通ってモータ１のコイルに印加される。リード線１２〜１４のうちの他の１つは接地され、そして残る１つは何にも接続されない。サージ切替スイッチ９により実現される接続スイッチパターンは図２に示すように４つある。サージ電圧はスイッチパターンＩ，ＩＩ，ＩＩＩ及びＩＶに従ってコイルにむらなく印加される。こうしてサージ電圧はコイルのすべての方向に印加され、サージ電流はすべてのコイル部分に流れる。 The surge voltage generated in the surge generator 10 is applied to the coil of the motor 1 through one of the leads 12 to 14. The other one of the leads 12-14 is grounded and the other one is not connected to anything. As shown in FIG. 2, there are four connection switch patterns realized by the surge switch 9. The surge voltage is applied evenly to the coils according to the switch patterns I, II, III and IV. Thus, a surge voltage is applied in all directions of the coil, and a surge current flows through all coil portions.
スイッチパターンＩにおいては、サージ電流はモータ１内の主コイル１ｂの巻き始めのタップＭから流入し、主コイル１ｂと補助コイル１ｃとのコモン点であるタップＣから流出する。サージ電流によって与えられるサージストレスは主コイル１ｂの隣接する巻線間に与えられ、また、サージストレスは主コイル１ｂとラミネートコア１ａとの間にも与えられる。サージエネルギーはコモン点のタップＣにて消滅する。 In the switch pattern I, the surge current flows in from the tap M at the start of winding of the main coil 1b in the motor 1 and flows out from the tap C which is a common point between the main coil 1b and the auxiliary coil 1c. The surge stress given by the surge current is given between adjacent windings of the main coil 1b, and the surge stress is given also between the main coil 1b and the laminated core 1a. The surge energy disappears at tap C at the common point.
スイッチパターンＩＩでは、サージ電流はスイッチパターンＩの状態とは逆の方向に、主コイル１ｂに流れる。こうして、主コイル１ｂに対して両方向から均等なストレスを与える。 In the switch pattern II, the surge current flows through the main coil 1b in a direction opposite to the state of the switch pattern I. Thus, a uniform stress is applied to the main coil 1b from both directions.
スイッチパターンＩＩＩにおいては、サージ電流はモータ１内の補助コイル１ｃの巻き始めのタップＡから流入し、タップＣから流出する。サージ電流によって与えられるサージストレスは補助コイル１ｃの隣接する巻線間に与えられ、また、サージストレスは補助コイル１ｃとラミネートコア１ａとの間にも与えられる。サージエネルギーはコモン点のタップＣにて消滅する。 In the switch pattern III, the surge current flows in from the tap A at the start of winding of the auxiliary coil 1 c in the motor 1 and flows out from the tap C. The surge stress given by the surge current is given between adjacent windings of the auxiliary coil 1c, and the surge stress is given also between the auxiliary coil 1c and the laminate core 1a. The surge energy disappears at tap C at the common point.
スイッチパターンＩＶでは、サージ電流はスイッチパターンＩＩＩの状態とは逆の方向に、補助コイル１ｃに流れる。こうして、補助コイル１ｃに対して両方向から均等なストレスを与える。 In the switch pattern IV, the surge current flows through the auxiliary coil 1c in a direction opposite to the state of the switch pattern III. Thus, an equal stress is applied to the auxiliary coil 1c from both directions.
コイル傷が隣接してはいるがその間の距離が１ｍｍ以上ある場合の検出は、ラミネートコアの接地アースを外す。この状態でサージ電圧が主コイル１ｂ又は補助コイル１ｃに印加されると、隣接する２つの傷の間でレヤーショートが発生する。こうして、レヤーショートにつながる傷の存在はすべて本テスト中に検出される。 In the case where coil wounds are adjacent but the distance between them is 1 mm or more, the grounding earth of the laminate core is removed. When a surge voltage is applied to the main coil 1b or the auxiliary coil 1c in this state, a layer short occurs between two adjacent scratches. In this way, any flaws that lead to layer shorts are detected during this test.
本試験にて印加されるサージ電圧は図３に示す標準的インパルスで、波頭長Ｔｆ＝１〜３μｓｅｃ、波尾長Ｔｔ＝４０μｓｅｃである。これは正弦交流電圧６０Ｈｚから昇圧される電圧エネルギーに比し、尖頭電圧が高いのにもかかわらず供試巻線に与えるストレスはきわめて低いものである。 The surge voltage applied in this test is a standard impulse shown in FIG. 3, and the wave front length Tf = 1 to 3 μsec and the wave tail length Tt = 40 μsec. This means that stress applied to the test winding is extremely low in spite of the high peak voltage, compared to the voltage energy boosted from the sine AC voltage of 60 Hz.
この時、供試巻線である主コイル及び補助コイルの減圧度は図４の１５〜２５［Ｔｏｒｒ］で減圧管理される。一般に減圧コロナ放電に注目する場合は、１〜５［Ｔｏｒｒ］が最も感度が高い。 At this time, the degree of pressure reduction of the main coil and the auxiliary coil, which are the test windings, is controlled to 15 to 25 [Torr] in FIG. Generally, when attention is paid to reduced pressure corona discharge, 1 to 5 [Torr] has the highest sensitivity.
ただし、この領域ではあまりにコロナ放電が活発なため意味のないノイズ的コロナ量が多く、本来検出しようとしているコイル傷からの部分放電が埋没し、ＳＮ比を低下させてしまう。発明者らは、実験より１５〜２５［Ｔｏｒｒ］の減圧度に移項することにより、グロー放電の領域にもって行くことで本来のコイル傷の放電を高感度に検出することが可能となることをつきとめた。これはサージ電圧の高い尖頭電圧の印加とが相乗効果を発揮し、ラミネートコアとコイル傷との距離は、図８のコイル傷７４で約１０ｍｍ長をこえ最大距離点にあるコイル傷７５で約３０ｍｍ長まで確実に検出することが可能となった。 However, in this region, the corona discharge is so active that there is a large amount of meaningless noise corona, and the partial discharge from the coil flaw to be detected is buried, which lowers the SN ratio. The inventors of the present invention have found that by shifting to a degree of pressure reduction of 15 to 25 [Torr] from the experiment, it is possible to detect the original coil wound discharge with high sensitivity by bringing the glow discharge region. I found it. This has a synergistic effect with the application of a peak voltage having a high surge voltage, and the distance between the laminated core and the coil flaw is about 10 mm longer than the coil flaw 74 in FIG. It has become possible to detect reliably up to a length of about 30 mm.
また、ラミネートコアのスロット内で生じるコイルとコイル間の傷もサージ流入のストレスで在来の大気圧サージ試験に比し高い検出を可能とした。 In addition, the damage between the coils generated in the slot of the laminated core can be detected at a higher level than the conventional atmospheric pressure surge test due to the surge flow stress.
ただし、一般的なコロナ放電試験はグロー放電の領域で交流正弦波電圧を印加すると放電ストレスが大きすぎて、コイル傷の放電周辺部分は大きく絶縁破壊され破壊試験となってしまう。 However, in a general corona discharge test, when an AC sine wave voltage is applied in a glow discharge region, the discharge stress is too large, and a portion around the discharge of the coil flaw is largely broken down to be a breakdown test.
しかしサージ電圧の場合は、サージ波形の与えるストレスがきわめて小さいため、非破壊検査となりうる点に注目のこと。 However, note that surge voltage can be a non-destructive test because the stress given by the surge waveform is extremely small.
サージ電圧が巻線コイルに印加されると、波形には振動現象が生じる。 When a surge voltage is applied to the winding coil, a vibration phenomenon occurs in the waveform.
図５に波形の検査結果を示す。巻線コイルに何らコイル傷のない場合は、当然放電現象はおこらない。このため正常な波形として図５のＡ１又はＡ２のように観測される。波形Ａ１は傷のないコイルに１０００Ｖのサージ電圧を印加した場合であり、波形Ａ２は１５００Ｖのサージ電圧を印加した場合である。 FIG. 5 shows the inspection result of the waveform. If there is no wound on the wound coil, no discharge phenomenon occurs. Therefore, a normal waveform is observed as A1 or A2 in FIG. Waveform A1 is a case where a surge voltage of 1000 V is applied to a coil having no damage, and waveform A2 is a case where a surge voltage of 1500 V is applied.
しかしコイル傷があり、一度でも放電が生じるとサージ波形はその瞬間インダクタンス負荷から短絡負荷となるため同図Ｂのように波形が変化する。 However, if there is a coil flaw and discharge occurs even once, the surge waveform changes from an instantaneous inductance load to a short-circuit load, so that the waveform changes as shown in FIG.
図５の波形より明らかなように半波長ｔｓｏはサージ電圧が変化しても変わらない。これはコイルが正常であることの証拠となる。しかしながら、異常波形Ｂの最初の半波長相当の時間ｔｓｎは正常波形Ａ１又はＡ２の最初の半波長相当の時間ｔｓｎより短い。この時間の差に基づいて、全数のモータを高感度で検査することができる。この感度は、一般に知られている電流の平均値の差異を利用する方法による感度に比べて非常に優れている。 As is clear from the waveform of FIG. 5, the half-wavelength tso does not change even when the surge voltage changes. This is evidence that the coil is normal. However, the time tsn corresponding to the first half wavelength of the abnormal waveform B is shorter than the time tsn corresponding to the first half wavelength of the normal waveform A1 or A2. Based on this time difference, all motors can be inspected with high sensitivity. This sensitivity is much superior to the sensitivity obtained by a method using a difference between the average values of currents, which is generally known.
次に、コイル傷の存在を検出する回路構成について説明する。 Next, a circuit configuration for detecting the presence of a coil flaw will be described.
図６は図１に示した装置の回路の詳細を示すブロック図である。図１と対応する部分には同一符号を付してある。図６において、昇圧回路２１はサージ発生器１０に接続されている。サージ発生器１０はサージ切替スイッチ９を介してモータ１に接続されている。サージ発生器１０は抵抗１０１、半導体スイッチ１０２およびコンデンサ１０３により構成されている。半導体スイッチ１０２はトリガ発生回路２３の出力に応じてターンオン・オフする。半導体スイッチ１０２が開いているときはコンデンサ１０３は昇圧回路２１により充電されている。半導体スイッチ１０２が閉じると、コンデンサ１０３に蓄えられていた電荷はモータ１に流入し、サージ電圧をモータ１に印加する。サージ検出回路１１は、分圧器１１１と、ゼロ点検出回路１１２と、アンドゲート１１３と、カウンタ１１４と、一対のレジスタ１１５，１１６と、演算器１１７と、比較器１１８と、設定器１１９と、アンドゲート１２０とによって構成されている。コンデンサ１０３の充電電圧は電圧検出器２２によって検出され、検出された電圧はアンドゲート１２０に入力される。モータ１に印加されるサージ電圧は分圧器１１１にも印加される。 FIG. 6 is a block diagram showing details of the circuit of the device shown in FIG. Parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 6, the booster circuit 21 is connected to the surge generator 10. The surge generator 10 is connected to the motor 1 via the surge switch 9. The surge generator 10 includes a resistor 101, a semiconductor switch 102, and a capacitor 103. The semiconductor switch 102 turns on and off according to the output of the trigger generation circuit 23. When the semiconductor switch 102 is open, the capacitor 103 is charged by the booster circuit 21. When the semiconductor switch 102 is closed, the electric charge stored in the capacitor 103 flows into the motor 1 and applies a surge voltage to the motor 1. The surge detection circuit 11 includes a voltage divider 111, a zero point detection circuit 112, an AND gate 113, a counter 114, a pair of registers 115 and 116, a computing unit 117, a comparator 118, a setting unit 119, And an AND gate 120. The charging voltage of the capacitor 103 is detected by the voltage detector 22, and the detected voltage is input to the AND gate 120. The surge voltage applied to the motor 1 is also applied to the voltage divider 111.
以下、上記サージ検出回路の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the surge detection circuit will be described.
まず最初に、昇圧回路２１はコンデンサ１０３に電荷を供給し、コンデンサ１０３の端子電圧を上昇させる。端子電圧が所定値（例えば５００Ｖ）に達すると、電圧検出器２２はこの電圧を検出し、アンドゲート１２０に出力信号を送る。その時、トリガ発生回路２３は半導体スイッチ１０２にトリガ信号を送り、半導体スイッチ１０２はオンになる。この瞬間コンデンサ１０３によってサージ電圧がモータ１に印加される。このサージ電圧は分圧器１１１によってゼロ点検出回路１１２に送られるべき十分に低い電圧に落とされる。ゼロ点検出回路１１２はバッファとしてのオペアンプ１１２１と、比較器としてのオペアンプ１１２２とにより構成されている。ゼロ点の存在を検出するまでの間に、アンドゲート１１３は、入力されている基準クロック信号を通過させ、カウンタ１１４は基準クロック信号に含まれているパルスの数を計測する。基準クロック信号とは例えば１ＭＨｚのパルス信号である。最初のゼロ点（すなわち図６における時間ｔｓｏの経過点）が来るとゼロ点検出回路１１２はその出力を反転させ、それによりアンドゲート１１３は基準クロック信号の通過を禁止する。従って、カウンタ１１４への入力は遮断され、カウンタ１１４の計測値がアンドゲート１２０からの出力信号を受けてアクティブな状態のレジスタ１１５に送られる。こうして、最初のゼロ点が現れるまでにカウントされた基準クロックのパルス数Ｎｏが正常時の基準値としてレジスタ１１５に記録される。５００Ｖのような低いサージ電圧では仮にモータ１のコイルに傷があったとしても放電は決して起きない。従って、上記基準値はモータ１のコイルの状態にかかわらず信頼のおけるものである。 First, the booster circuit 21 supplies a charge to the capacitor 103 to increase the terminal voltage of the capacitor 103. When the terminal voltage reaches a predetermined value (for example, 500 V), the voltage detector 22 detects this voltage and sends an output signal to the AND gate 120. At that time, the trigger generation circuit 23 sends a trigger signal to the semiconductor switch 102, and the semiconductor switch 102 is turned on. This instantaneous capacitor 103 applies a surge voltage to the motor 1. This surge voltage is reduced by the voltage divider 111 to a sufficiently low voltage to be sent to the zero point detection circuit 112. The zero point detection circuit 112 includes an operational amplifier 1121 as a buffer and an operational amplifier 1122 as a comparator. Until the zero point is detected, the AND gate 113 passes the input reference clock signal, and the counter 114 measures the number of pulses included in the reference clock signal. The reference clock signal is, for example, a 1 MHz pulse signal. When the first zero point (ie, the time point tso in FIG. 6) comes, the zero point detection circuit 112 inverts its output, and the AND gate 113 inhibits the passage of the reference clock signal. Accordingly, the input to the counter 114 is cut off, and the measured value of the counter 114 is sent to the active register 115 in response to the output signal from the AND gate 120. In this way, the pulse number No of the reference clock counted until the first zero point appears is recorded in the register 115 as a normal reference value. At a low surge voltage such as 500 V, no discharge occurs even if the coil of the motor 1 is damaged. Therefore, the reference value is reliable regardless of the state of the coil of the motor 1.
次に、昇圧回路２１から供給される電圧をさらに上げる。この状態で最初のゼロ点が来るまでのパルスの数を同様のやり方でカウンタ１１４により計測する。計測した値Ｎ１をレジスタ１１６に記録させる。演算器１１７において上記ＮｏからＮ１を減じて、その差を比較器１１８にて所定の許容値ｄＮと比較する。なお、比較器１１８には前もって設定スイッチ１１９から許容値が入力されている。差（Ｎｏ−Ｎ１）が許容値ｄＮより小さければ少なくともその電圧においてモータ１のコイルは正常である。差（Ｎｏ−Ｎ１）が許容値ｄＮ以上であればコイルは異常であり、以後のテストはもはや不要である。差の値が許容値に収まった場合はコイルに印加するサージ電圧をさらに上げ、同様のテストを実行する。こうして、最高電圧、例えば１５００Ｖまでテストを繰り返す。差の値が常に許容値内であればコイルは正常である。 Next, the voltage supplied from the booster circuit 21 is further increased. In this state, the number of pulses until the first zero point comes is measured by the counter 114 in a similar manner. The measured value N1 is recorded in the register 116. The arithmetic unit 117 subtracts N1 from No, and the comparator 118 compares the difference with a predetermined allowable value dN. It should be noted that an allowable value has been input to the comparator 118 from the setting switch 119 in advance. If the difference (No-N1) is smaller than the allowable value dN, the coil of the motor 1 is normal at least at that voltage. If the difference (No-N1) is greater than or equal to the permissible value dN, the coil is abnormal and subsequent tests are no longer necessary. When the difference value falls within the allowable value, the surge voltage applied to the coil is further increased, and a similar test is performed. Thus, the test is repeated up to the maximum voltage, for example, 1500V. If the value of the difference is always within the tolerance, the coil is normal.
既に述べたように、時間ｔｓｏ（図５）は正常なコイルについてはサージ電圧が変化しても実質的に不変であるのに対し、異常のあるコイルについては時間ｔｓｎ（図５）はｔｓｏより短くなる。従って、もしモータ１がコイル傷のある異常品であれば上記差（Ｎｏ−Ｎ１）は許容値より大きくなる。こうして異常のあるモータ１はサージ検出回路１１により発見される。 As described above, the time tsso (FIG. 5) is substantially unchanged even when the surge voltage changes for a normal coil, whereas the time tsn (FIG. 5) for an abnormal coil is longer than tso. Be shorter. Therefore, if the motor 1 is an abnormal product having a coil flaw, the difference (No-N1) becomes larger than the allowable value. Thus, the abnormal motor 1 is detected by the surge detection circuit 11.
本発明の小型電気機械の非破壊絶縁試験法及び装置によれば、コロナ放電が活発なため意味のないノイズ的コロナ量が多く、本来検出しようとしているコイル傷からの部分放電が埋没することを抑制し、ＳＮ比を向上することができる。１５〜２５［Ｔｏｒｒ］の減圧度にとすることにより、グロー放電の領域を特定することで本来のコイル傷の放電を高感度に検出することが可能となる。このようにサージ電圧の高い尖頭電圧の印加とが相乗効果を発揮し、高精度な非破壊絶縁試験が実現可能である。 According to the non-destructive insulation test method and apparatus for a small electric machine according to the present invention, the corona discharge is active, the meaningless noise-like corona amount is large, and the partial discharge from the coil wound to be detected is buried. It is possible to suppress and improve the SN ratio. By setting the degree of pressure reduction to 15 to 25 [Torr], it is possible to detect the original coil flaw discharge with high sensitivity by specifying the glow discharge region. Thus, the application of the peak voltage having a high surge voltage exhibits a synergistic effect, and a highly accurate nondestructive insulation test can be realized.
１ 供試体のモータコイル
２ 減圧タンク
３ 真空計
４ バルブ
５ 真空ポンプ
６ 絶縁ターミナル
７ ブッシング
８ ブッシング
９ サージ切替スイッチ
１０ サージ発生器
１１ サージ検出回路
６１ 供試体のモータコイル
６２ 減圧タンク
６３ 真空計
６４ バルブ
６５ 真空ポンプ
６６ ブッシング
６７ ブッシング
６８ 交流電圧
６９ フィルター
７１ ラミネートコア
７２ モータコイル
７３ コイル傷
７４ コイル傷
７５ コイル傷
６１０ コロナデテクター
REFERENCE SIGNS LIST 1 motor coil of specimen 2 decompression tank 3 vacuum gauge 4 valve 5 vacuum pump 6 insulating terminal 7 bushing 8 bushing 9 surge switch 10 surge generator 11 surge detection circuit 61 motor coil of specimen 62 decompression tank 63 vacuum gauge 64 valve 65 Vacuum pump 66 Bushing 67 Bushing 68 AC voltage 69 Filter 71 Laminated core 72 Motor coil 73 Coil wound 74 Coil wound 75 Coil wound 610 Corona detector
Claims (4)
The second time is defined as a first time, and the surge voltage relating to the new first time is defined as a reference surge voltage, and the surge voltage is correlated with the wavelength of the surge voltage waveform when a higher voltage is applied. 4. The non-destructive insulation test apparatus according to claim 3, further comprising means for measuring a time having the following as a new second time, and repeating the measurement up to a predetermined maximum voltage.
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| JP2004229255A JP2004361415A (en) | 1994-06-17 | 2004-08-05 | Method and system for non-destructive insulation testing of small electrical machine |
Applications Claiming Priority (2)
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2004
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| CN110161395B (en) * | 2019-05-29 | 2021-02-26 | 苏州半唐电子有限公司 | Method and system for monitoring insulation state of inverter driving motor on line |
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