車載用モーターの絶縁・放熱技術とその材料開発

第1部 インバータサージによる高分子絶縁材料の絶縁破壊メカニズムと対策

(2018年4月23日 10:00〜12:00)

　高効率化の観点からインバータ制御のモーター等が使用されていますが、同時にインバータサージが発生し、絶縁システムに大きな影響を及ぼすことが知られています。本講演は電気工学を学んだ初級絶縁技術者を対象とし、絶縁破壊、絶縁劣化の基礎を学ぶとともに産業上・工学上・学術上非常に重要となっているインバータサージが絶縁システムに与える影響およびその対策を具体的研究例を含めて紹介します。

1. 固体および気体絶縁体の絶縁破壊メカニズムの基礎
   1. 電子的破壊
   2. 熱的破壊
   3. 電気機械破壊
   4. 空間電荷、部分放電、電気トリー
   5. 気体 – 固体複合絶縁系
2. インバータサージによる絶縁破壊メカニズムの基礎とその対策例
   1. インバータサージが絶縁システムに与える影響
   2. IEC規格
   3. インバータサージ下における部分放電計測
   4. 絶縁破壊対策法 (部分放電に耐える、部分放電を起こさない)
   5. インバータサージ関連の研究情報
• 質疑応答

第2部 インバータ駆動モータの絶縁劣化特性とその計測,評価技術

(2018年4月23日 12:45〜14:15)

　最新パワーエレクトロニクス技術による省エネと高効率化に優れたインバータ駆動モータが電気製品や産業機器用モータだけでなく、ハイブリッドカー (HEV) や電気自動車 (EV) など幅広い市場で開発・実用化され、急速に生産が拡大している。しかしながら、インバータから発生する立ち上がりが急峻な高サージ電圧によるモータの絶縁破壊のトラブルが発生し、その対策が大きな課題となっている。絶縁システムの劣化破壊は部分放電の発生に起因することは良く知られている。繰り返しインパルス電圧によって発生する部分放電は従来のAC電圧の場合と比べ特徴や検知方法が大きく異なる。インバータ駆動モータの絶縁評価には、様々な環境要因で変化する複雑な部分放電特性を理解し、発生の予測がポイントとなる。本講演の前半ではこのインパルス部分放電特性や優れた耐サージ特性をもつナノコンポジットモータ巻線について分かり易く解説する。 　2017年、インバータ駆動モータ絶縁に関する国際電気標準会議 (IEC) 規格が発行された。今後、IEC規格準拠した試験方法によって各インパルス電圧絶縁クラスのモータに対し部分放電フリーを保証する必要がある。しかし、実機モータへのIEC規格の適用の具体例は国内外で公表されていない。そのため、本講演者が委員長を務める電気学会調査委員会では、多くのメーカと大学が協力して国際規格関連の共通試験を実施し、その診断評価法の有用性や問題点を検討している。本講演の後半では、この実験内容の一部を紹介し、実機モータでの絶縁評価の具体的な診断方法およびインパルス電源と各部分放電計測センサについて解説する。

1. はじめに
   1. 電気学会インバータ駆動モータコイルの絶縁評価法の調査委員会の活動概要
   2. 産業機器用と車両用モータにおけるインバータサージによる電気絶縁故障の課題
2. 繰り返しインパルスによる部分放電現象の特性
   1. 様々な環境要因で変化する部分放電特性
   2. 部分放電によるモータ巻線の絶縁損傷
   3. 繰り返し部分放電開始電圧の予測
3. モータ巻線の絶縁寿命特性
   1. エナメル線ツイストペアの寿命特性
   2. 絶縁劣化の要因とメカニズム
   3. ナノコンポジットエナメル巻線の優れた耐サージ特性
4. 繰り返しインパルスによる部分放電計測法
   1. インパルス電源と電圧波形
   2. 各種部分放電センサと検出波形
5. インバータ駆動モータ絶縁に関する国際電気標準会議 (IEC) 規格
   1. インパルス試験電圧波形の規定と結線方法
   2. ストレスカテゴリーとインパルス電圧絶縁クラス
   3. 絶縁システムの認証試験方法
6. 実機モータを用いたインパルス絶縁評価試験の実例紹介
   1. 試験環境条件およびインパルス電圧波形に対する部分放電開始電圧特性
   2. 各コイルの分担電圧と部分放電発生箇所の推定
   3. 部分放電フリーを検証するための問題点
7. まとめと今後の課題
• 質疑応答

第3部 ポリイミドフィルムの車載用耐熱・絶縁・熱マネ用途開発、モーター絶縁への応用

(2018年4月23日 13:50〜15:20)

1. ポリイミドフィルムの電気的性質、熱的性質、機械的性質
   1. ポリイミドフィルムの電気的性質
   2. ポリイミドフィルムの熱的性質
   3. ポリイミドフィルムの機械的性質
2. モーター向け絶縁材としてのポリイミドフィルムの使用方法
   1. 絶縁材料の構成、加工方法
   2. フィルム絶縁の特徴
   3. 電気自動車用モーター絶縁材としてのメリット
• 質疑応答

第4部 粉体塗料の熱伝導性、絶縁性と車載用電子部品、モーター周辺への応用

(2018年4月23日 15:30〜17:00)

1. 粉体塗料の概要
2. 粉体塗料の特徴と主な用途
3. 塗膜性能
4. 自動車、電子・電気部品への応用
   1. モーター等発熱体のケーシングの外面塗装
   2. 車載など高温環境の電子・電機部品
• 質疑応答