JP5238596B2

JP5238596B2 - 回転電機の放電量測定装置および放電量測定方法

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Publication number: JP5238596B2
Application number: JP2009108177A
Authority: JP
Inventors: 亨脇本; 芳光高橋; 請司香田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP2010256244A; US8368404B2; US20100271002A1

Description

本発明は、回転電機に組み込まれたコイルで発生する放電の放電量を測定する回転電機の放電量測定装置および放電量測定方法に関する。

回転電機（例えば電動機や発電機等）に組み込まれるコイルは、コイル相互間が直接接触したり、コイルとケース（あるいはコア）とが直接接触する箇所がある。コイルは絶縁膜で絶縁されているものの、接触箇所では条件が整えばパルス電圧の印加に伴って放電が発生する場合がある。放電が発生すると絶縁膜が破壊されてゆき、最終的には絶縁機能を失ってショートする場合もある。そのため、放電量がどのくらいあるのか（言い換えれば絶縁性能がどのくらいあるのか）を測定する必要がある。

従来では、高周波変流器によって検出した電流波形をハイパスフィルタに通して放電パルスのみを抽出し、抽出した放電パルスの波高値から放電量を求める技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。また、電流センサによって検出した電流波形と、電磁波センサによって検出した電磁波波形とをフーリエ変換し、高周波成分の変化から放電量を求める技術の一例が開示されている（例えば特許文献２を参照）。さらに、サージ電圧発生装置によってサージ電圧を特定周波数（５０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）で意図的にモータの巻線に発生させ、このときに発生する部分放電電流を計測することで放電量を求める技術の一例が開示されている（例えば特許文献３を参照）。

特開２００６−０９８１７０号公報特開２００５−２７４４４０号公報特開２００６−０３８６８８号公報

しかし、モータ内で発生する放電パルスは周波数が高く、またモータ内に組み込まれるコイルのインピーダンスも分布定数で表される複雑な構成である。このため、モータ内で発生した放電は拡散しやすく、この放電量に見合うだけの電流が特定箇所（電流センサを接続した箇所）を流れるとは限らない。電流センサで検出する電流値に基づいて放電量を求めたとしても、それは実際の放電量の一部に過ぎない。したがって、特許文献１〜３に記載された技術を用いて得られる放電量は、実際の放電量よりも少なくなる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、電流センサで検出する電流値とコイルで発生する放電量との相関関係を示す校正線に基づいて放電量を求めることにより、従来より精度を向上できる回転電機の放電量測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、回転電機に組み込まれたコイルに電圧を印加する電源と、前記コイルに流れる電流を検出する第１電流センサと、前記第１電流センサによって検出された第１電流波形に基づいて放電量を測定する測定部と、を備える回転電機の放電量測定装置において、少なくとも一端側を前記コイルに接続する校正用線材と、前記校正用線材に流れる電流を検出する第２電流センサと、を有し、前記測定部は、前記第１電流波形のハイパスフィルタ後に基づく波高値または面積と、前記第２電流センサによって検出された第２電流波形に基づく放電量との相関をとることによって校正線を作成し、作成した前記校正線に基づいて放電量を求めることを特徴とする。

「回転電機」はパルス電圧を印加可能な機器であれば任意であり、例えば電動機（モータ）や発電機等が該当する。「校正用線材」は回転電機に組み込まれたコイルよりも放電が発生しやすい線材であれば任意であり、例えばツイストぺア線や、接触させた二本の平角線などが該当する。

この構成によれば、測定部は、第１電流波形と第２電流波形とに基づいて、まず校正線を作成する。第１電流波形は回転電機に組み込まれたコイルに流れる電流の変化を示し、放電が拡散した後の電流波形に相当する。第２電流波形は校正用線材に流れる電流の変化を示し、コイルで発生する放電量にほぼ比例する。校正線の作成方法は任意であるが、既知の近似法を適用して作成することが可能である。例えば、最小二乗法に基づく近似（具体的には一次関数や対数曲線など特定の関数を用いる近似）や、分散分析に基づく近似、回帰分析に基づく近似、重回帰分析に基づく近似、ロジスティック回帰に基づく近似などが該当し、一以上の近似法を適用する。作成した校正線は拡散後の電流波形（第１電流波形）と発生する放電量（第２電流波形）との相関関係を示すので、拡散後の電流波形が分かれば、実際の放電量を定量的に求めることができる。したがって、従来よりも放電量を正確に測定することができる。また、第１電流波形のハイパスフィルタ後に基づく波高値や面積は求めやすいので、第２電流波形に基づく放電量との相関がとりやすくなる。したがって、的確な校正線を作成できるので、従来よりも放電量を正確に測定することができる。

請求項２に記載の発明は、前記校正用線材を覆う絶縁膜の膜厚は、前記コイルを覆う絶縁膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする。この構成によれば、コイルよりも絶縁膜の膜厚が薄い校正用線材で放電が発生しやすくなる。校正用線材で発生する放電量を定量化することによって、コイル内を拡散することによる影響を少なく抑えることができる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定することができる。

請求項３に記載の発明は、前記校正用線材は、前記コイルと前記回転電機のケースとの間に接続することを特徴とする。この構成によれば、コイルと回転電機のケースとの間に発生する放電について、校正用線材を通じて検出できる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定することができる。

請求項４に記載の発明は、前記校正用線材は、前記コイルの相互間に接続することを特徴とする。この構成によれば、コイルの相互間に発生する放電について、校正用線材を通じて検出できる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定することができる。

請求項５に記載の発明は、前記校正用線材は、直接接触する前記コイルの相互間に接続することを特徴とする。直接接触するコイルの相互間は、接触しないコイルの相互間よりも放電が発生しやすい。この構成によれば、直接接触するコイルの相互間に発生する放電について、校正用線材を通じて検出できる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定することができる。

請求項６に記載の発明は、前記測定部は、前記第１電流波形をフーリエ変換して得られる波形に基づく波高値または面積を用いて前記校正線を作成することを特徴とする。この構成によれば、第１電流波形をフーリエ変換（ＦＦＴ）して得られる波形は、主に放電に由来する変化を示す。したがって、的確な校正線を作成でき、従来よりも放電量を正確に測定することができる。

請求項７に記載の発明は、前記測定部は、周波数が１００ＭＨｚ以上の成分に基づいて放電量を求めることを特徴とする。この構成によれば、第１電流波形および第２電流波形について周波数が１００ＭＨｚ以上の成分を対象として校正線を作成し、作成した前記校正線に基づいて放電量を定量的に求める。放電は、１００ＭＨｚから５００ＭＨｚまでの周波数範囲内で発生しやすい。この範囲内の波形は放電に由来する電流変化であるので、的確な校正線を作成でき、従来よりも放電量を正確に測定することができる。

請求項８に記載の発明は、回転電機に組み込まれたコイルに電圧を印加し、前記コイルに流れる電流を第１電流センサで検出し、前記第１電流センサによって検出された第１電流波形に基づいて放電量を測定する回転電機の放電量測定方法において、少なくとも一端側を前記コイルに接続した校正用線材に流れる電流を第２電流センサで検出する検出工程と、前記第１電流波形のハイパスフィルタ後に基づく波高値または面積と、前記第２電流センサによって検出された第２電流波形に基づく放電量との相関をとることによって校正線を作成する校正線作成工程と、作成した前記校正線に基づいて放電量を求める測定工程と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、検出工程で電流波形を検出した後、校正線作成工程において第１電流波形と第２電流波形とに基づいて校正線を作成し、測定工程において校正線に基づいて実際の放電量を定量的に求める。校正線は拡散後の電流波形（第１電流波形）と発生する放電量（第２電流波形）との相関関係を示すので、従来よりも放電量を正確に測定することができる。

回転電機の放電量測定装置の構成例を示す模式図である。コイルに流れる第１電流の波形例を示すグラフ図である。放電が発生しない場合の観測波形を示すグラフ図である。放電が発生する場合の観測波形を示すグラフ図である。第１電流の波形をフーリエ変換して得られる波形を示すグラフ図である。校正用線材に流れる第２電流の放電波形例を示すグラフ図である。放電量測定処理の手続き例を示すフローチャートである。放電測定を行う際の接続例を示す模式図である。校正線の作成例を示すグラフ図である。校正線に基づいて放電量を求める例を説明するグラフ図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。

図１には、回転電機の放電量測定装置（以下では単に「放電量測定装置」と呼ぶ。）の構成例を模式的に示す。図１に示す放電量測定装置１０は、パルス電源１１、電流センサ１２，１５、ハイパスフィルタ１３，１６、ツイストペア線１４、測定部１７などを有する。パルス電源１１は、「回転電機」に相当するモータ２０に組み込まれたコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにパルス電圧を印加する。この印加によって、コイル対地間やコイル相互間には高電圧が加わって「部分放電」と呼ばれる現象が発生する。部分放電は、局所的にある電圧を超えると微小な電荷が瞬間的に移動する現象である。この部分放電で生じる電流には、主に高周波成分（例えば１００ＭＨｚ以上）を含む。

電流センサ１２は「第１電流センサ」に相当し、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流（以下では「第１電流」と呼ぶ。）を検出する。電流センサ１５は「第２電流センサ」に相当し、ツイストペア線１４に流れる電流（以下では「第２電流」と呼ぶ。）を検出する。電流センサ１２，１５には、例えば高周波変流器を用いる。ハイパスフィルタ１３，１６は、対応する電流センサで検出した電流波形のうちで高周波成分のみを通過させる。

ツイストペア線１４は「校正用線材」に相当し、接続箇所は部分放電が発生し易い箇所であれば任意に設定できる。例えば、コイル対地間（例えば実線で示すコイルＬｕと接地との間）や、コイル相互間（例えば二点鎖線で示すコイルＬｕとコイルＬｗとの間）等が該当する。なお、コイル相互間に接続する場合は、直接接触するコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの相互間が望ましい。接地（アース）の接続位置は任意であるが、例えばモータ２０のケース（具体的にはハウジングやフレーム等）が該当する。部分放電を発生し易くするため、ツイストペア線１４を覆う絶縁膜の膜厚はコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを覆う絶縁膜の膜厚よりも薄いものを用いる。

測定部１７は、校正線を作成する校正線作成機能と、作成した校正線に基づいて放電量を定量的に求める放電量測定機能とを有する。校正線作成機能は、電流センサ１２によって検出された第１電流波形（すなわち第１電流Ｉ１の電流波形）と、電流センサ１５によって検出された第２電流波形（すなわち第２電流Ｉ２の電流波形）とに基づいて校正線を作成する。一方、放電量測定機能は、校正線作成機能によって作成された校正線に基づいてモータ２０で発生する放電量を定量的に求める。

校正線は、上述した第１電流波形と第２電流波形とに基づいて作成できれば任意である。例えば次の二例が該当する。第１例は、第１電流波形に基づく波高値または面積と、第２電流波形に基づく放電量との相関関係をとる。第２例は、第１例の第１電流波形に基づく波高値または面積に代えて、第１電流波形をフーリエ変換して得られる波形に基づく波高値または面積を用いる。

また、校正線は電流量と放電量との相関関係を表すことができれば、任意の線（例えば直線や曲線等）を適用してよい。校正線を決定（作成）するにあたっては、より正確な放電量を定量的に求めるため、特定の関数（例えば一次関数，双曲線関数，逆双曲線関数，対数曲線等）を用いて近似線を求め得る数学的手法（例えば最小二乗法や回帰分析等）を適用するのが望ましい。

図１の例では、測定部１７を電流波形解析器１７ａとコンピュータ１７ｂとで実現する。電流波形解析器１７ａは各電流波形に基づく解析を行う。例えば、電流波形に基づく波高値または面積を求めたり、電流波形をフーリエ変換したり、フーリエ変換して得られる波形に基づく波高値または面積を求める等を行う。コンピュータ１７ｂは、電流波形解析器１７ａの解析結果を入力して校正線の作成や表示等を行ったり、作成した校正線に基づいて放電量を定量的に求めて表示する。

ここで、電流波形と放電量との関係について図２〜図６を参照しながら説明する。図２にはコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる第１電流波形の一例をグラフ図で示す。図５には図２の第１電流波形をフーリエ変換して得られる波形をグラフ図で示す。図６にはツイストペア線１４に流れる第２電流波形（放電波形）の一例をグラフ図で示す。図３には放電が発生しない場合の観測波形を示す。図４には放電が発生する場合の観測波形を示す。

図２に示す第１電流波形Ｗ１は、パルス電源１１からパルス電圧をモータ２０に印加する際に電流センサ１２で検出された波形の一例である。横軸を時間とし、縦軸を電流値としたグラフ図で示す。この例に示す第１電流波形Ｗ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの電流値が０以上で変化し、時刻ｔ４以降で一定値に安定している。第１電流Ｉ１は時刻ｔ２に電流値Ｉａとなる波高値であり、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの変化は面積Ｓ１である。面積Ｓ１の大きさは、モータ２０に組み込まれたコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる相電流を表し、この電流波形にわずかに重畳する高周波波形が放電電流を表す。この放電電流波形は、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗで発生した部分放電の一部が拡散するため、拡散していない部分放電が電流値として現れる。なお、この高周波成分は、後述する図５に示すようなＦＦＴ波形Ｗｆとして現れる。

ここで、実際の第１電流波形Ｗ１をフーリエ変換して得られる波形を図３と図４とに示す。図３は部分放電が発生しない場合の変換例であり、図４は部分放電が発生する場合の変換例である。横軸を周波数とし、縦軸をＦＦＴ値としたグラフ図で示す。図３と図４とを比較すると、図４にのみ１００ＭＨｚから５００ＭＨｚ辺りの周波数範囲Ｅｄで変化が現れている。そこで、１００ＭＨｚ以上の高周波成分を相関関係に用いる。

図５に示すＦＦＴ波形Ｗｆは、図２に示す第１電流波形Ｗ１をフーリエ変換して得られる波形の一例である。横軸を周波数とし、縦軸をＦＦＴ値としたグラフ図で示す。周波数ｆ１までの低周波成分は１０ＭＨｚ以下であり、周波数ｆ２から周波数ｆ４までに現れる高周波成分は１００ＭＨｚから５００ＭＨｚまでの範囲である。図５の例では、周波数ｆ３（例えば３００ＭＨｚ）にＦＦＴ値が波高値Ｐに達している。この波高値Ｐは明確に求めることができるので、相関関係に用いる。

図６に示す第２電流波形Ｗ２は、パルス電源１１からパルス電圧をモータ２０に印加する際に電流センサ１５で検出された放電波形の一例であって、１パルス分の放電波形例を示す。横軸を時間とし、縦軸を電流値としたグラフ図で示す。この例に示す第２電流波形Ｗ２は、時刻ｔ１０から時刻ｔ１２までの電流値が０以上で変化し、時刻ｔ１３以降で一定値に安定している。なお、時刻ｔ１０から時刻ｔ１３までの長さ（期間）は、図２に示す時刻ｔ１から時刻ｔ４までの長さと比べて約１０分の１程度である。第２電流Ｉ２は時刻ｔ２に電流値Ｉｂとなる波高値であり、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの変化は面積Ｓ２である。面積Ｓ２の大きさは、モータ２０に組み込まれたコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗで発生する部分放電の電荷量（放電量）にほぼ等しい。この面積Ｓ２は明確に求めることができるので、相関関係に用いる。

上述のように構成された放電量測定装置１０において、放電量を定量的に求めるまでの過程について図７〜図１０を参照しながら説明する。図７には放電量測定処理の手続き例をフローチャートで示す。図８には放電測定を行う際の接続例を模式図で示す。図９には校正線の作成例をグラフ図で示す。図１０には校正線に基づいて放電量を求める例をグラフ図で示す。

図７に示す放電量測定処理は、校正用線材に流れる電流を検出する検出工程（ステップＳ１１）と、特性線を作成する校正線作成工程（ステップＳ１２〜Ｓ１４）と、作成した校正線に基づいて放電量を定量的に求める測定工程（ステップＳ１５，Ｓ１６）とからなる。まず、回転電機であるモータ２０にかかる校正線が存在するか否かを判別する〔ステップＳ１０〕。もし校正線が存在すれば（ＹＥＳ）、後述するステップＳ１５に進む。一方、校正線が存在しなければ（ＮＯ）、校正線を作成するための処理（ステップＳ１１〜Ｓ１４）を実行する。

電流センサ１２によって第１電流波形Ｗ１を検出するとともに、電流センサ１５によって第２電流波形Ｗ２を検出する〔ステップＳ１１〕。第２電流波形Ｗ２の検出は、例えば図８に記号◇，○，△，□で示す４箇所にツイストペア線１４を接続して行う。記号◇は、Ｕ相のコイルＬｕと接地（モータ２０のケース）との間に接続する。記号○は、Ｕ相のコイルＬｕとＶ相のコイルＬｖとの間に接続する。記号△は、Ｖ相のコイルＬｖ相互間（特に直接接触する箇所）に接続する。記号□は、Ｖ相のコイルＬｖとＷ相のコイルＬｗとの間に接続する。なお、測定対象（本例はモータ２０）の特性を的確に校正線に表すには、ツイストペア線１４を接続する箇所は多いほうがよい。また、コイルの存在位置やコイル同士が直接接触する箇所等が特定手段によって特定できる場合には、例えばアクチュエータやロボットハンド等を用いて接続（接触）を自動化し、電流波形の検出を行える。特定手段は、例えば撮像装置（例えばＣＣＤカメラ等）で撮像した画像の解析する手段や、ティーチング機能によって接続（接触）位置を特定する手段等が該当する。

図７に戻って、ステップＳ１１で検出した第１電流波形Ｗ１および第２電流波形Ｗ２に基づいて、相関関係を規定するのに必要な情報を求める〔ステップＳ１２〕。当該情報は、例えば波高値（例えば図２の電流値Ｉａや図６の電流値Ｉｂ）、面積（例えば図６の面積Ｓ２）、第１電流波形Ｗ１をフーリエ変換して得られるＦＦＴ波形Ｗｆの波高値（例えば図５の波高値Ｐ）等が該当する。ステップＳ１１，Ｓ１２は校正線作成に必要なデータ数になるまで繰り返される（ステップＳ１３でＮＯ）。校正線作成に必要なデータ数は任意であるが、できるだけ多くのデータがあるほうが望ましい。

校正線作成に必要なデータ数に達すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１２で求めた情報に基づいて校正線を作成（必要に応じて表示）する〔ステップＳ１４〕。校正線の作成にあたっては、特定の関数（例えば一次関数，双曲線関数，逆双曲線関数，対数曲線等）を用いて近似線を求め得る数学的手法（例えば最小二乗法や回帰分析等）を適用する。ステップＳ１２で求めた情報と、ステップＳ１４で作成した校正線Ｐｂとをグラフ図に表すと、その一例は図９のようになる。

図９は、縦軸を「ＦＦＴ波形Ｗｆの波高値Ｐ（検出波形ＦＦＴ波高値）」とし、横軸を「第２電流波形Ｗ２の面積Ｓ２（コイル内での部分放電発生量）」とし、図８に示した記号◇，○，△，□を用いてプロットしている。太線で示す校正線Ｐｂは、逆双曲線関数の一つである「arccosh」を用いて作成した近似線である。なお、斜線ハッチで示す領域内のデータはノイズとし、校正線Ｐｂの作成に際しデータとして用いていない。校正線Ｐｂは、二点鎖線で示す上限線Ｐａと下限線Ｐｃとの間にあるのが望ましい。

そして、測定対象（すなわちモータ２０や他のモータ）について、ステップＳ１１と同様に第１電流波形Ｗ１を検出する〔ステップＳ１５〕。さらに、ステップＳ１２と同様に第１電流波形Ｗ１に基づいて相関関係の一方側情報（図９の例ではＦＦＴ波形Ｗｆの波高値Ｐ）を求める〔ステップＳ１６〕。こうして求めた一方側情報と校正線Ｐｂとから、測定対象の放電量を求めて表示し〔ステップＳ１７〕、放電量測定処理をリターンする。例えば図１０に示すように、一方側情報としての検出波形ＦＦＴ波高値（縦軸）が波高値Ｆ１のとき、部分放電発生量は放電量Ｃ１（図１０では４００[pC]）となる。同様に、波高値Ｆ２のとき、部分放電発生量は放電量Ｃ２（図１０では２５０[pC]）となる。

上述した実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

請求項１に対応し、放電量測定装置１０は、モータ２０に組み込まれたコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにパルス電圧を印加するパルス電源１１（電源）と、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流れる電流を検出する電流センサ１２（第１電流センサ）と、電流センサ１２によって検出された第１電流波形Ｗ１に基づいて放電量を測定する測定部１７と、少なくとも一端側をコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに接続するツイストペア線１４（校正用線材）と、ツイストペア線１４に流れる電流を検出する電流センサ１５（第２電流センサ）とを備える構成とした（図１を参照）。測定部１７は、第１電流波形Ｗ１のハイパスフィルタ後に基づく波高値Ｐまたは面積Ｓ１と、電流センサ１５によって検出された第２電流波形Ｗ２に基づく放電量との相関をとることによって校正線Ｐｂを作成し、作成した校正線Ｐｂに基づいて放電量を求めた（図７〜図１０を参照）。この構成によれば、作成した校正線Ｐｂは拡散後の電流波形（第１電流波形Ｗ１）と発生する放電量（第２電流波形Ｗ２）との相関関係を示すので、拡散後の電流波形が分かれば、実際の放電量を定量的に求めることができる。したがって、従来よりも放電量を正確に測定でき、精度を向上できる。また、第１電流波形Ｗ１をハイパスフィルタ１３に通した後に基づく波高値Ｐや面積Ｓ１は求めやすいので、第２電流波形Ｗ２に基づく放電量との相関がとりやすくなる。したがって、的確な校正線Ｐｂを作成できるので、従来よりも放電量を正確に測定することができる。

請求項２に対応し、ツイストペア線１４を覆う絶縁膜の膜厚は、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを覆う絶縁膜の膜厚よりも薄いものを用いた。この構成によれば、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗよりも絶縁膜の膜厚が薄いツイストペア線１４で放電が発生しやすくなる。ツイストペア線１４で発生する放電量を定量化することによって（図９を参照）、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ内を拡散することによる影響を少なく抑えることができる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定でき、精度を向上できる。

請求項３に対応し、ツイストペア線１４はコイルＬｕとモータ２０のケース（接地）との間に接続する構成とした（図８に示す記号◇の接続を参照）。この構成によれば、コイルＬｕとモータ２０のケースとの間に発生する放電について、ツイストペア線１４を通じて検出できる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定でき、精度を向上できる。なお、コイルＬｖ，Ｌｗとモータ２０のケースとの間に接続する構成とした場合も同様の作用効果を得ることができる。

請求項４に対応し、ツイストペア線１４はコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの相互間に接続するする構成とした（図８に示す記号○，△，□の各接続を参照）。この構成によれば、コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの相互間に発生する放電について、ツイストペア線１４を通じて検出できる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定でき、精度を向上できる。

請求項５に対応し、ツイストペア線１４は直接接触するコイルＬｖの相互間に接続するする構成とした（図８に示す記号△の接続を参照）。この構成によれば、直接接触するコイルＬｖの相互間に発生する放電について、ツイストペア線１４を通じて検出できる。したがって、従来よりも放電量をより正確に測定でき、精度を向上できる。

請求項６に対応し、測定部１７は、第１電流波形Ｗ１をハイパスフィルタ１３に通した後に基づくＦＦＴ波形Ｗｆの波高値Ｐと、第２電流波形Ｗ２に基づく面積Ｓ２（放電量）との相関をとることによって校正線Ｐｂを作成する構成とした（図９を参照）。この構成によれば、第１電流波形Ｗ１のハイパスフィルタ後に基づくＦＦＴ波形Ｗｆの波高値Ｐや、第２電流波形Ｗ２に基づく面積Ｓ２は求めやすいので、相関関係がとりやすい。したがって、的確な校正線Ｐｂを作成できるので、従来よりも放電量を正確に測定でき、精度を向上できる。

請求項７に対応し、測定部１７は、周波数が１００ＭＨｚ以上の高周波成分に基づいて放電量を求める構成とした（図５，図７，図９を参照）。この構成によれば、放電が１００ＭＨｚから５００ＭＨｚまでの周波数範囲内で発生しやすいことに由来するので、的確な校正線Ｐｂを作成できる。したがって、従来よりも放電量を正確に測定でき、精度を向上できる。

請求項８に対応し、少なくとも一端側をコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに接続したツイストペア線１４に流れる第２電流Ｉ２を電流センサ１５で検出する検出工程（ステップＳ１１）と、第１電流波形Ｗ１のハイパスフィルタ後に基づく波高値Ｐまたは面積Ｓ１と、電流センサ１５によって検出された第２電流波形Ｗ２に基づく放電量との相関をとることによって校正線Ｐｂを作成する校正線作成工程（ステップＳ１２，Ｓ１４）と、作成した校正線Ｐｂに基づいて放電量を求める測定工程（ステップＳ１５，Ｓ１６）とを備える構成とした（図７を参照）。この構成によれば、校正線作成工程において第１電流波形Ｗ１と第２電流波形Ｗ２とに基づいて校正線Ｐｂを作成し、測定工程において校正線Ｐｂに基づいて実際の放電量が定量的に求められる。校正線Ｐｂは拡散後の電流波形（第１電流波形Ｗ１）と発生する放電量（第２電流波形Ｗ２）との相関関係を示すので、従来よりも放電量を正確に測定することができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態では、「回転電機」としてパルス電圧を印加可能なモータ２０（電動機）を適用した（図１を参照）。この形態に代えて、モータ以外の他の回転電機を適用してもよい。他の回転電機としては、例えば発電機や、車両用交流発電機、エンジン始動と発電との双方が行える車両用発電電動機等が該当する。また、モータ２０の三相に限らず、二相や四相以上の他相モータにも適用可能である。いずれにせよ、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、「コイル」としてモータ２０に組み込まれたコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを適用した（図１を参照）。この形態に代えて、パルス電圧を印加して作動する機器等を適用してもよい。当該機器等としては、例えば昇圧用トランス，回路用コイル等が該当する。これらのコイルで発生する放電についても定量化できるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、「校正用線材」としてツイストペア線１４を適用した（図１を参照）。この形態に代えて、回転電機に組み込まれたコイルよりも放電が発生しやすい他の校正用線材を適用してもよい。他の校正用線材としては、例えば接触させた二本の平角線等が該当する。他の校正用線材でも放電が発生しやすく、コイル内を拡散することによる影響を少なく抑えることができるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、測定部１７を電流波形解析器１７ａとコンピュータ１７ｂとで構成した（図１を参照）。この形態に代えて、コンピュータ１７ｂに相当する機能を備えた電流波形解析器や、ソフトウェア等で電流波形解析が行えるコンピュータ等を用いてもよい。すなわち、第１電流波形Ｗ１と電流センサ１５によって検出された第２電流波形Ｗ２とに基づいて校正線Ｐｂを作成し、作成した校正線Ｐｂに基づいて放電量を求める構成であれば構成を問わない。この場合でも校正線Ｐｂを作成でき、放電量を定量的に求めることができるので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態では、電流センサ１２，１５として高周波変流器を用いた。この形態に代えて、電流を検出可能な他の電流センサを用いてもよい。他の電流センサとしては、例えば，磁気比例型センサ，電磁誘導型センサ，ファラデー効果型センサなどが該当する。電磁誘導型センサは、電流母線の周囲に環状のコアやコイルを配置し、相電流の通電で生じる誘導起電力により検出する。ファラデー効果型センサは、磁界方向に沿って配置された光ファイバに対して直線偏光が入射したとき、偏波の方位が磁界の強度に比例して回転する回転角を計測することで磁界強度（すなわち電流）を検出する。いずれの電流センサにせよ、第１電流Ｉ１や第２電流Ｉ２を検出するので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

１０放電量測定装置
１１パルス電源（電源）
１２電流センサ（第１電流センサ）
１３，１６ハイパスフィルタ
１４ツイストペア線（校正用線材）
１５電流センサ（第２電流センサ）
１７測定部
１７ａ電流波形解析器
１７ｂコンピュータ
２０モータ（回転電機）
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗコイル
Ｐｂ校正線
Ｗ１第１電流波形
Ｗ２第２電流波形

Claims

回転電機に組み込まれたコイルに電圧を印加する電源と、前記コイルに流れる電流を検出する第１電流センサと、前記第１電流センサによって検出された第１電流波形に基づいて放電量を測定する測定部と、を備える回転電機の放電量測定装置において、
少なくとも一端側を前記コイルに接続する校正用線材と、
前記校正用線材に流れる電流を検出する第２電流センサと、を有し、
前記測定部は、前記第１電流波形のハイパスフィルタ後に基づく波高値または面積と、前記第２電流センサによって検出された第２電流波形に基づく放電量との相関をとることによって校正線を作成し、作成した前記校正線に基づいて放電量を求めることを特徴とする回転電機の放電量測定装置。
前記校正用線材を覆う絶縁膜の膜厚は、前記コイルを覆う絶縁膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の放電量測定装置。
前記校正用線材は、前記コイルと前記回転電機のケースとの間に接続することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の放電量測定装置。
前記校正用線材は、前記コイルの相互間に接続することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の放電量測定装置。
前記校正用線材は、直接接触する前記コイルの相互間に接続することを特徴とする請求項４に記載の回転電機の放電量測定装置。
前記測定部は、前記第１電流波形をフーリエ変換して得られる波形に基づく波高値または面積を用いて前記校正線を作成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の放電量測定装置。
前記測定部は、周波数が１００ＭＨｚ以上の成分に基づいて放電量を求めることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機の放電量測定装置。
回転電機に組み込まれたコイルに電圧を印加し、前記コイルに流れる電流を第１電流センサで検出し、前記第１電流センサによって検出された第１電流波形に基づいて放電量を測定する回転電機の放電量測定方法において、
少なくとも一端側を前記コイルに接続した校正用線材に流れる電流を第２電流センサで検出する検出工程と、
前記第１電流波形のハイパスフィルタ後に基づく波高値または面積と、前記第２電流センサによって検出された第２電流波形に基づく放電量との相関をとることによって校正線を作成する校正線作成工程と、
作成した前記校正線に基づいて放電量を求める測定工程と、
を有することを特徴とする回転電機の放電量測定方法。