インバータ駆動モータコイルの絶縁劣化と計測・評価技術

産業用モータの開発現場では、インバータサージと呼ばれる立ち上がりの急峻なインパルス電圧によってモータ絶縁システムのトラブルの発生が危惧され、その対策と国際規格に基づく評価方法が重要な課題となっている。また、急速な発展が予想されている電気自動車の開発において、モータの小形軽量化とともに、高電圧化による高回転・高出力化が進められており、過酷な使用条件下におけるモータの絶縁劣化対策、高性能な平角巻線と有効な計測方法が求められている。モータの劣化損耗はサージ電圧によって発生する部分放電が主原因であるが、その発生メカニズムや検知の方法は、従来のAC電圧の場合と比べて大きく異なっており、良く理解されていない。その理由は、ナノ秒時間スケールの部分放電現象の発生が様々な環境要因で複雑に変化するためである。 　本講演では、電気学会「実用的インバータ駆動モータ絶縁評価法」調査報告書の内容に関して、実機モータを用いた共通評価試験を始め、基礎から応用まで詳しく紹介する。

1. はじめに
   1. インバータ駆動モータの絶縁劣化と評価技術の動向
   2. 電気学会「インバータ駆動モータコイルの絶縁評価調査専門委員会」の紹介
2. インバータサージと部分放電の基礎
   1. インバータサージとは何か?
   2. 部分放電とは何か?
   3. インバータサージとモータ絶縁
3. インパルス電圧による部分放電現象の特性
   1. 様々な環境要因 (温度、湿度、気圧他) で変化する部分放電
   2. 部分放電によるモータ巻線の絶縁損傷
   3. 部分放電が発生する電圧 (PDIV) の予測
4. 高機能性モータ巻線の開発
   1. 絶縁劣化の要因とメカニズム
   2. ナノコンポジット巻線の優れた耐サージ特性
   3. 低誘電率ポリマー材料の高PDIV特性
5. 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
6. 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
7. 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. モータ、試験方法、電源と計測器
   2. 電圧波形に対する部分放電開始電圧特性
   3. 各コイルの分担電圧と部分放電発生箇所の推定
   4. 部分放電フリーを検証するための問題点
8. EV用モータの絶縁評価とサージ伝搬特性
   1. EV用モータの絶縁システム
   2. EV用モータのサージ伝搬特性
   3. EV用平角巻線のインパルスPDIV特性
9. まとめと今後の課題
• 質疑応答