EV駆動用モータの信頼性向上に向けた絶縁技術と材料の適用

第1部 SiCインバータ駆動モータ絶縁に向けた部分放電特性の解明とナノコンポジットエナメル線の適用による耐部分放電特性の評価

(2025年5月28日 10:30〜12:00)

　省エネ効果の高いインバータ駆動モータの適用は一般産業分野のみならず、EVなどのモビリティ分野にも拡大している。さらに、SiCやGaNといったワイドバンドギャップ半導体の適用も進展している。 　一方、インバータとモータ間のインピーダンス不整合や回路共振によりインバータサージと呼ばれる高電圧パルスがモータコイルに印加され、モータコイル内に部分放電が発生し絶縁破壊が生じる危険性がある。この課題の対策には繰り返しパルス電圧下のモータコイルにおける部分放電特性を解明する必要があるが、SiCインバータを用いた高周波下の実験は報告が少ない。また、部分放電が発生しても十分な寿命が期待できることを示すことで、部分放電の発生を許容する設計指針があり、耐部分放電性を有するナノコンポジットエナメル線の適用が挙げられる。 　本講座ではこれらの内容を中心に解説する。

1. インバータ駆動モータ絶縁の概要
2. SiCインバータ電圧下のエナメル電線間の部分放電特性
3. モータの運転環境が部分放電特性に与える影響
4. 課電寿命試験の概要
5. ナノコンポジットエナメル線の適用による長寿命化
6. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第2部 EV/PHEV用モータにおける絶縁技術と長寿命化のポイント

(2025年5月28日 13:00〜16:00)

　本セミナーは、交流600V以下の電源で駆動されるモータの電気絶縁技術に関するもので、特に車載されるインバータ駆動モータは、小型化のため温度が上昇したり、冷却性能向上のため水分を含んだトランスミッション潤滑油を発熱部に直接あて冷却する方法が用いられ、絶縁物にとっては寿命的に過酷な環境下に曝されている。 　また高トルク・高出力化のため、駆動電圧の高電圧化傾向にあり、高いインバータサージ電圧が印加されると、部分放電に起因するエナメル被膜や絶縁部位を浸食しやがて絶縁破壊が生じることが懸念される。 　本セミナーでは、講師40年のモータ設計経験を元に、絶縁の基礎並びに製造上の問題を避け造り易く信頼性の高いモータを提供するための絶縁技術を解説する。

1. 絶縁構成
   1. 絶縁部位と絶縁構成
   2. スロット絶縁と相間絶縁
2. 主要絶縁材料
   • 耐熱区分で分類した主要絶縁材料の例
3. 耐熱区分と許容温度
4. マグネットワイヤ (コイル)
   1. 種類と特徴
   2. 選定上の注意
   3. ワニスとの適合性
   4. クレージング
   5. ATFによるエナメル被覆の膨潤
   6. ATF冷却法の例
   7. 加水分解性と課電耐水性
   8. 耐熱劣化試験法
5. フィルム材 (スロット、相間絶縁物)
   1. 分類
   2. 代表的フィルム材の特性
   3. フィルム複合材貼り合せによる欠点補完
   4. 選定上の注意
6. ワニス
   1. ワニス絶縁樹脂の種類
   2. 含浸ワニスの種類
   3. 溶剤系と無溶剤系ワニスの違い
   4. 選定上の注意事項
7. 絶縁設計
   1. 絶縁設計の3つのコンセプト
   2. 絶縁設計における注意事項
   3. ステータの初期絶縁特性
   4. 保証寿命相当劣化後の絶縁特性
   5. 電気絶縁の確保
8. 絶縁物の劣化
   1. 劣化要因
   2. 複合劣化による絶縁特性劣化例
9. 絶縁試験
   1. 絶縁試験項目例
   2. 巻線の試験法
10. 絶縁に関するトラブルとそのメカニズム例
11. モータ駆動電圧の高電圧化
    1. インバータ駆動に伴う問題点:絶縁部分の部分放電開始電圧
    2. 部分放電劣化箇所
    3. 部分放電と絶縁破壊の違い
    4. 火花放電とパッシェンの法則
    5. 各絶縁部位の部分放電電圧 (PDIV) の測定
    6. 巻線間の内部電圧分布
    7. 部分放電開始電圧の測定
    8. 部分放電電圧の特徴
• 質疑応答