JP-2026076803-A - 絶縁性評価装置

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Abstract

【課題】絶縁油と水溶液との界面の揺らぎを抑制して本来絶縁性を評価したい部分を絶縁破壊させ、巻線の絶縁性評価に係る評価品質を容易に確保することを目的とする。【解決手段】巻線の絶縁性評価装置は、容器内に貯留されたグリセリン水溶液と、前記グリセリン水溶液よりも小さい比重を有し、前記容器内において前記グリセリン水溶液の上に貯留された絶縁油と、前記グリセリン水溶液及び前記絶縁油の中間の比重を有し、前記グリセリン水溶液と前記絶縁油との界面に配置された樹脂板と、を備え、前記巻線の評価対象部は、前記樹脂板を貫通して前記グリセリン水溶液に浸漬され、前記巻線の前記評価対象部よりも上部は、前記絶縁油に浸漬される。【選択図】図１

Inventors

山口綾子
山際瞬

Assignees

トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date: 20260512
Application Date: 20241024

Claims (5)

巻線の絶縁性を評価するための絶縁性評価装置であって、容器内に貯留されたグリセリン水溶液と、前記グリセリン水溶液よりも小さい比重を有し、前記容器内において前記グリセリン水溶液の上に貯留された絶縁油と、前記グリセリン水溶液及び前記絶縁油の中間の比重を有し、前記グリセリン水溶液と前記絶縁油との界面に配置された樹脂板と、を備え、前記巻線の評価対象部は、前記樹脂板を貫通して前記グリセリン水溶液に浸漬され、前記巻線の前記評価対象部よりも上部は、前記絶縁油に浸漬されることを特徴とする絶縁性評価装置。
前記樹脂板は、前記巻線を通す貫通孔を有し、前記貫通孔を通る前記巻線と、前記貫通孔を画定する前記樹脂板の内縁部との間には、隙間が設けられることを特徴とする請求項１に記載された絶縁性評価装置。
前記巻線は、前記巻線の一端部及び他端部が前記絶縁油よりも上方に露出するよう前記評価対象部を曲げて配置されており、前記貫通孔は、前記巻線の前記一端部から前記評価対象部までの第１部分を通す第１貫通孔と、前記巻線の前記他端部から前記評価対象部までの第２部分を通す第２貫通孔と、を含むことを特徴とする請求項２に記載された絶縁性評価装置。
前記樹脂板の前記内縁部は、曲線状を成すことを特徴とする請求項３に記載された絶縁性評価装置。
前記樹脂板の外縁部は、曲線状を成すことを特徴とする請求項４に記載された絶縁性評価装置。

Description

本発明は、巻線の絶縁性を評価するための絶縁性評価装置に関する。特許文献１には、電力ケーブルの電気的な破壊試験装置（絶縁性評価装置）が開示されている。特許文献１に開示された破壊試験装置では、電力ケーブルの周囲に、水より比重の大きい下側絶縁油と、この下側絶縁油の上に配される水と、この水の上に配され、水より比重の小さい上側絶縁油とが配されている。特開平８－１７９０００号公報本実施形態の絶縁性評価装置の構成を説明する図。図１に示す巻線を説明する斜視図。図１に示す樹脂板を説明する平面図。従来の絶縁性評価装置を説明する図。従来の絶縁性評価装置を説明する他の図。以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各実施形態において同一の符号を付された構成要素については、特に言及しない限り、各実施形態において同様の構成要素を有し、その説明を省略する。図１は、本実施形態の絶縁性評価装置１０の構成を説明する図である。図２は、図１に示す巻線１を説明する斜視図である。図３は、図１に示す樹脂板２０を説明する平面図である。なお、図１では、巻線１の形状を分かり易く示すために、樹脂板２０を巻線１の長手方向（紙面の垂直方向）に沿った断面で示している。絶縁性評価装置１０は、巻線１の絶縁性を評価するための装置である。巻線１は、例えば、電動車両に搭載されるモータに使用される巻線である。巻線１は、図２に示すように、銅又はアルミ等の導体２を、エナメル等の絶縁皮膜３にて被覆することによって形成される。巻線１は、絶縁破壊電圧が１０ｋＶ～２０ｋＶである巻線であってもよい。巻線１は、絶縁破壊電圧が２０ｋＶ以上である高耐圧巻線であってもよい。巻線１は、図２に示すような断面形状が矩形の角線によって構成されてもよいし、断面形状が円形の丸線によって構成されてもよい。絶縁性評価装置１０は、図１に示すように、容器１１内に貯留されたグリセリン水溶液１３と、容器１１内においてグリセリン水溶液１３の上に貯留された絶縁油１２と、を備える。巻線１は、高耐圧巻線であることから、巻線１の絶縁性を評価するために巻線１の絶縁破壊電圧を測定する際には大気中での測定はできない。このため、絶縁性評価装置１０は、絶縁破壊電圧の被測定部位である巻線１の評価対象部４をグリセリン水溶液１３に浸漬させて、巻線１の絶縁破壊電圧を測定する。更に、グリセリン水溶液１３に浸漬された巻線１の表面から巻線１に沿って大気側（上方）へ放電する沿面放電を防止するために、絶縁性評価装置１０は、グリセリン水溶液１３の上に絶縁油１２を配置している。絶縁油１２は、グリセリン水溶液１３よりも小さい比重を有し、巻線１の絶縁皮膜３より大きい絶縁破壊電圧を有する。絶縁油１２の種類は、グリセリン水溶液１３よりも小さい比重を有し、巻線１の絶縁皮膜３より大きい絶縁破壊を有する絶縁油であれば、特に限定されない。絶縁油１２の種類としては、例えば、ＪＩＳ規格１種～７種の電気絶縁油（ＪＩＳ＿Ｃ２３２０）のうち、鉱油、アルキルベンゼン油又はシリコーン油等が挙げられる。グリセリン水溶液１３は、アース１４と電気的に接続される。巻線１の絶縁破壊電圧を測定する際、巻線１は、巻線１の一端部５及び他端部６が絶縁油１２から上方に露出するよう評価対象部４を曲げて配置される。例えば、図１に示すように、巻線１は、評価対象部４において１８０度屈曲するようにＵ字状に曲げられている。そして、巻線１は、評価対象部４がグリセリン水溶液１３中に浸漬され、評価対象部４よりも上部が絶縁油１２に浸漬され、一端部５及び他端部６が絶縁油１２から上方に露出するように配置される。このように配置された巻線１の一端部５及び他端部６には、不図示の交流電源が接続される。巻線１の絶縁破壊電圧を測定する際、巻線１の一端部５及び他端部６には、交流電圧が印加される。巻線１に印加される交流電圧は、巻線１が絶縁破壊するまで、厳密には巻線１の絶縁皮膜３が絶縁破壊するまで昇圧される。更に、絶縁性評価装置１０は、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２との界面に配置された樹脂板２０を備える。樹脂板２０は、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２との界面に沿った姿勢で、当該界面上に位置決めされる。巻線１の評価対象部４は、樹脂板２０を貫通してグリセリン水溶液１３に浸漬される。樹脂板２０は、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２の中間の比重を有し、巻線１の絶縁皮膜３より大きい絶縁破壊電圧を有する。樹脂板２０を形成する樹脂材料は、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２の中間の比重を有する絶縁材料であれば、特に限定されない。例えば、樹脂板２０の密度は、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２の中間の密度（０．８７ｇ／ｍＬ～１．２３ｇ／ｍＬ）であることが好ましい。樹脂板２０の絶縁破壊電圧は１０ｋＶ以上（体積抵抗が１０１４Ω・ｃｍ以上）であることが好ましい。樹脂板２０を形成する材料としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂材料が挙げられる。また、樹脂板２０は、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２との界面の揺らぎによって撓まないよう、或る程度の剛性を有する。樹脂板２０は、電界集中が発生しないよう、平面視において角部を有しない板状に形成される。樹脂板２０は、例えば、円板状、楕円板状又は波形板状に形成されてもよい。すなわち、樹脂板２０の外縁部２１は、電界集中が発生しないよう、平面視において曲線状を成す。また、樹脂板２０は、電界集中が発生しないよう、側面視において角部が丸みを帯びた板状に形成される。図３に示す樹脂板２０は、円板状であり、直径Ｌ１が５０ｍｍ以上であることが好ましい。巻線１の絶縁破壊電圧が４０ｋＶを超える場合、樹脂板２０の直径Ｌ１は、７０ｍｍ以上であることが好ましい。樹脂板２０の板厚は、３ｍｍ以上であることが好ましい。樹脂板２０の板厚は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、樹脂板２０は、巻線１を通す貫通孔２２，２３を有する。貫通孔２２，２３は、巻線１の一端部５から評価対象部４までの第１部分７を通す第１貫通孔２２と、巻線１の他端部６から評価対象部４までの第２部分８を通す第２貫通孔２３と、を含む。貫通孔２２，２３は、樹脂板２０の内縁部２４，２５によって画定される。内縁部２４，２５は、電界集中が発生しないよう、平面視において曲線状を成す。内縁部２４，２５は、第１貫通孔２２を画定する第１内縁部２４と、第２貫通孔２３を画定する第２内縁部２５と、を含む。貫通孔２２，２３を通る巻線１と樹脂板２０の内縁部２４，２５との間には、隙間２６，２７が設けられる。隙間２６，２７の大きさ、具体的には、巻線１の表面から内縁部２４，２５までの距離Ｌ２は、０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。隙間２６，２７は、巻線１の第１部分７と樹脂板２０の第１内縁部２４との間に設けられた第１隙間２６と、巻線１の第２部分８と樹脂板２０の第２内縁部２５との間に設けられた第２隙間２７と、を含む。図４及び図５を用いて、本実施形態の絶縁性評価装置１０の作用効果について説明する。図４は、従来の絶縁性評価装置１０Ａを説明する図である。図５は、従来の絶縁性評価装置１０Ａを説明する他の図である。巻線１の絶縁性を評価するための従来の絶縁性評価装置１０Ａは、図４に示すように、容器１１内に貯留されたグリセリン水溶液１３と、容器１１内においてグリセリン水溶液１３の上に貯留された絶縁油１２と、を備える。従来の絶縁性評価装置１０Ａは、巻線１の評価対象部４をグリセリン水溶液１３に浸漬させて巻線１に交流電圧を印加し、印加電圧を昇圧させる。印加電圧を昇圧させると、従来の絶縁性評価装置１０Ａでは、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２との界面に揺らぎが発生する。当該界面の揺らぎが発生すると、電界集中が発生し易くなり、本来絶縁性を評価したい部分である評価対象部４ではなく、揺らいだ当該界面が当たる部分が絶縁破壊してしまう。特に、絶縁破壊電圧が２０ｋＶ以上の高耐圧巻線を巻線１として評価する際には、当該界面の揺らぎの発生が顕著であり、巻線１の評価対象部４を絶縁破壊させて適切に評価することが難しい。この現象を回避するために、例えば、当該界面の揺らぎが収まり、絶縁油１２及びグリセリン水溶液１３が完全に分離するまで待機すると、この待機時間によって評価時間が長くなってしまう。また、図５に示すように、当該界面の揺らぎの影響を受けないよう、巻線１をグリセリン水溶液１３の深くまで浸漬させると、巻線１を長くする必要があるので、巻線１の使用量が増加してしまう。また、巻線１の絶縁皮膜３を厚くすると、沿面放電が発生し易くなることから、絶縁油１２の高さを増加させる必要があるので、絶縁油１２の使用量が増加してしまう。これに対し、本実施形態の絶縁性評価装置１０は、巻線１の絶縁性を評価するための絶縁性評価装置であって、容器１１内に貯留されたグリセリン水溶液１３と、グリセリン水溶液１３よりも小さい比重を有し、容器１１内においてグリセリン水溶液１３の上に貯留された絶縁油１２と、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２の中間の比重を有し、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２との界面に配置された樹脂板２０と、を備える。巻線１の評価対象部４は、樹脂板２０を貫通してグリセリン水溶液１３に浸漬される。巻線１の評価対象部４よりも上部は、絶縁油１２に浸漬される。これにより、絶縁性評価装置１０は、巻線１への印加電圧を昇圧させても、樹脂板２０が制振材及び緩衝材の役割を果たし、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２との界面の揺らぎを容易に抑制することができる。したがって、絶縁性評価装置１０は、評価時間を長くしたり、巻線１及び絶縁油１２の使用量を増加させたりしなくても、本来絶縁性を評価したい部分である評価対象部４を容易に絶縁破壊させることができる。また、絶縁性評価装置１０は、特許文献１のように、グリセリン水溶液１３の下に絶縁油を追加して３つの液相を使用する必要もない。よって、絶縁性評価装置１０は、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２の界面の揺らぎを抑制して本来絶縁性を評価したい部分を絶縁破壊させ、巻線１の絶縁性評価に係る評価品質を容易に確保することができる。更に、本実施形態の絶縁性評価装置１０において、樹脂板２０、巻線１を通す貫通孔２２，２３を有する。貫通孔２２，２３を通る巻線１と、貫通孔２２，２３を画定する樹脂板２０の内縁部２４，２５との間には、隙間２６，２７が設けられる。これにより、絶縁性評価装置１０は、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２に浸漬した巻線１に樹脂板２０の貫通孔２２，２３を挿入させるだけで、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２の界面に樹脂板２０を容易に位置決めすることができる。すなわち、樹脂板２０に隙間２６，２７が無い場合には、巻線１に樹脂板２０を挿入させた後、樹脂板２０を手動で当該界面に移動させて樹脂板２０を位置決めする必要がある。この場合、樹脂板２０の位置決めに要する時間が掛かって評価時間が長くなったり、樹脂板２０を当該界面に沿った姿勢で当該界面上に位置決めできずに当該界面の揺らぎを安定的に抑制できなかったりする。絶縁性評価装置１０は、樹脂板２０に隙間２６，２７が設けられているので、グリセリン水溶液１３及び絶縁油１２の界面に樹脂板２０を容易に位置決めすることができる。また、絶縁性評価装置１０は、樹脂板２０に隙間２６，２７が設けられているので、貫通孔２２，２３の付近で電界集中が発生することを抑制することができる。よって、絶縁性評価装置１０は、グリセリン水溶液１３と絶縁油１２の界面の揺らぎを容易に抑制して本来絶縁性を評価したい部分を絶縁破壊させ、巻線１の絶縁性評価に係る評価品質を容易に確保することができる。更に、本実施形態の絶縁性評価装置１０において、巻線１は、巻線１の一端部５及び他端部６が絶縁油１２よりも上方に露出するよう評価対象部４を曲げて配置される。貫通