xEVおよび車載部品の高電圧絶縁のための部分放電計測とインパルス絶縁評価方法

最近の電動車 (xEV) の小型・軽量化、高効率化に伴い、モータだけでなく、車載部品であるバッテリー、バスバー、DC/DCコンバータ、パワー半導体モジュール等々の高電圧化、高パワー密度化、高周波化が進んでいる。それにより、熱とインバータサージによる電気絶縁の耐久性がより厳しくなり、そのための絶縁強化、冷却と熱マネジメント、高機能な樹脂材料の適応、それらの品質を向上、保証するのための信頼性のある絶縁評価法がモビリティ電動化のコア技術となっている。 　インバータ駆動モータの寿命は絶縁破壊につながる部分放電 (PD) の発生によって決まり、シミュレーションによっては予測できない。そのため、モータや車載部品のPDフリー検証のための精度の高いPD計測を実施し、微弱なPDの発生の有無を正確に見極めることが重要である。 　厚膜平角線を用いたxEV用ヘヤピンステータの絶縁性能と寿命を評価するための国際規格による試験法は審議中であり、産業用インバータ駆動モータを対象に発行された関連のIEC規格を参考にしながら、自社内で評価試験を実施していくことが肝要である。本講演はそれに役に立つ知識、スキルを習得し、ノウハウを蓄積して頂くことを目的にしている。 　本講演の会場において、xEV用ステータだけでなく、各要素部品である平角線、フィルム、インダクター、MLCC等々を試験サンプルとして、パッチアンテナ付きインパルス試験機を用いたPD計測のデモ試験を実際に体験してみてください。同時に、それらのPDIV特性やPD発生機構と予測方法、PD計測データのばらつきの要因、IEC国際規格、各サンプルのPD計測の事例など、電動化モビリティの高電圧化に向けた絶縁評価技術の基礎から実践まで分かり易く説明します。

1. 電動化モビリティ分野における高電圧絶縁技術の最新動向
   1. xEV用モータの小型軽量化、高電圧化に向けた技術動向
   2. 車載要素部品の熱対策と絶縁技術動向
   3. 高耐熱性、高熱伝導化に向けた高機能樹脂素材の開発動向
2. 電気絶縁評価法の実践のための基礎
   1. 熱とインバータサージでクローズアップする絶縁トラブルの問題
   2. 絶縁破壊につながる部分放電 (PD) とは何か?
   3. 樹脂材料の熱と電気的絶縁劣化のメカニズム
   4. 周囲環境で変化するPD発生メカニズム
      • 温度
      • 湿度
      • 気圧
   5. モータの巻線、絶縁構造とPD発生弱点部位
   6. PDフリー絶縁設計のためのPD発生予測の方法
   7. 交流試験と異なるインパルス電圧波形による試験の必要性
   8. 絶縁評価試験に関する各IEC国際規格
   9. 電気絶縁システムの熱耐久性と寿命評価・推定
3. 部分放電計測とデータ収集・処理方法
   1. PD計測に用いられる電源と各種PDセンサー
   2. 市販のAC試験機とインパルス試験機の紹介
   3. 試験サンプル、環境設定、データ収集と処理方法
   4. インパルス電圧波形の印加方法とPDIV (PD開始電圧) 値の判定
   5. センサー感度、ノイズレベルと閾値設定
   6. 計測値のばらつきの要因
   7. PDIVの温度、湿度、気圧の各特性の計測方法
4. AC/インパルス絶縁評価試験の実践事例
   1. 巻線の絶縁評価試験
      • 丸線ツイストペア
      • 厚膜平角線アローペア
   2. 樹脂フィルムの絶縁評価試験
   3. 絶縁ワニスの絶縁評価試験
   4. プリント回路基板の高周波ACによる絶縁評価試験
   5. 積層セラミックコンデンサ (MLCC) のパルス絶縁耐力試験
   6. 各試験サンプルのPDIVの温度・湿度・気圧特性
   7. 巻線の寿命評価試験
   8. 産業用モータのインパルス絶縁評価試験
   9. 実機EV用ヘヤピンステータのインパルス絶縁評価試験
5. まとめと今後の課題
6. 各サンプルを用いた部分放電計測・インパルス巻線試験のデモ・解説付
7. 質疑応答