表面电位分布测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于对旋转电机的电场弛豫系统的表面电位分布进行测量的表面电位分布测量装置。
【背景技术】
[0002]利用逆变器来驱动旋转电机的逆变器驱动旋转电机系统已得到开发并已普及。在该逆变器驱动旋转电机系统中，逆变器通过开关动作将直流电压转换为脉冲电压，并将该脉冲电压经由电缆提供给旋转电机。旋转电机利用该脉冲电压进行驱动。
[0003]以往，在高压旋转电机中，特别是为了防止在定子线圈的铁芯端部附近发生局部放电或者发热，多有在定子铁芯端部附近的线圈表面设置电场弛豫系统的例子，该电场弛豫系统由从定子铁心插槽内导出的低电阻层和与该低电阻层局部重叠而形成的电场弛豫层组合而成。
[0004]另一方面，在逆变器驱动旋转电机系统中，逆变器、电缆与旋转电机之间的阻抗不匹配会导致反射波的产生。该反射波会重叠在脉冲电压上，从而在电缆与旋转电机之间的部分、尤其是电缆与旋转电机之间的连接部有可能会产生高压噪声、即所谓的逆变器浪涌。
[0005]当这些包含有逆变器浪涌的脉冲电压(以下称之为逆变器脉冲电压)反复产生时，上述铁芯端部的定子线圈(以下称之为定子线圈端)上因在商用频率下运转时所产生的局部放电和发热会加剧，在电场弛豫系统上，也会发生影响可靠性的局部放电和发热，最终可能会导致定子铁心的可靠性显著下降。
[0006]上述局部放电和发热的产生取决于电场弛豫系统的表面电位(参照非专利文献I)。因此，强烈地希望有准确地测量假设产生了逆变器脉冲电压的电场弛豫系统的表面电位的技术。
现有技术文献专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开2011 - 22007号公报非专利文献
[0008]非专利文献1:熊田亚纪子、千叶政邦、日高邦彦“使用泡克耳斯效应在负极性沿面放电进行时的电位分布直接测定”电气学会论文集AVol.118-AN0.6pp.723-728(1998-6)
非专利文南犬 2:Hirokazu Matsumoto, Shigeyasu Matsuoka, Akiko Kumada, KunihikoHidaka, "Oscillatory Waveform Caused by Piezoelectric Vibrat1n of PockelsCrystal and its Effective Suppress1n", IEEJ TRANSACT1NS ON ELECTRICAL ANDELECTRONIC ENGINEERING, 6:1-6(2011)
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0009]测量表面电位时，通常使用表面电位计。例如专利文献I所记载的技术中，用探针接触或接近电场弛豫系统，利用由表面电位计测量得到的表面电位来计算出非线性电阻。
[0010]但是，逆变器脉冲电压具有kHz量级以上的高频分量。这种情况下，表面电位计无法跟踪上述高频分量，从而无法测量出假设产生了逆变器脉冲电压的电场弛豫系统的表面电位。
[0011]另外，探针通常使用金属材料。因此，用探针接触或接近电场弛豫系统的方法有可能会导致电场弛豫系统与探针之间产生静电。此外，在产生了逆变器浪涌等的情况下，电场弛豫系统与探针之间有可能会发生电晕放电。这样在对测定点使用金属材料的情况下，因对测定对象造成的干扰而会导致无法测量假设产生了逆变器脉冲电压的电场弛豫系统的表面电位。
[0012]因此，开发了一种使用泡克耳斯晶体来测量会随着电场弛豫系统的表面电位而发生变化的折射率的变化所引起的光度变化，从而测量电场弛豫系统的表面电位的技术(非专利文献I)。
[0013]另一方面，若对泡克耳斯晶体施加特定频率的电压，则泡克耳斯晶体的长边方向的侧面会发生面外振动，因该振动会导致输出光度中重叠振动分量的问题。
[0014]对于该振动的研究结果表明，该振动取决于泡克耳斯晶体的形状和尺寸。对上述问题的相关测试、分析结果表明，通过使泡克耳斯晶体的形状在长边方向上具有锥面，从而能够抑制该振动。
[0015]然而，使泡克耳斯晶体具有锥面会导致其前端变细，从而引起结构上的强度下降。因此，若使用具有锥面的泡克耳斯晶体来测量电场弛豫系统的表面电位，则存在可能因晶体受损或缺失而导致测量功能丧失、或者可能需要再次制作高价晶体等的问题。
[0016]因此，本发明的目的在于在不损坏具有锥面的泡克耳斯晶体的健全性的情况下测量假设产生了逆变器脉冲电压的电场弛豫系统的表面电位。
解决技术问题所采用的技术手段
[0017]为了达到上述目的，本发明的表面电位分布测量装置对沿着旋转电机的定子的定子线圈端部即定子线圈端的长边方向所设置的电场弛豫系统的表面电位进行测量，包括:激光光源，该激光光源射出激光；泡克耳斯晶体，从所述激光光源射出的所述激光从该泡克耳斯晶体的第I端面入射；反射镜，该反射镜的正面设置于所述泡克耳斯晶体的与所述第I端面相反侧的第2端面，使从所述泡克耳斯晶体的所述第I端面入射的所述激光向所述入射的方向的相反方向反射；光检测器，该光检测器具有跟踪逆变器脉冲电压的高频分量的频带，接受被所述反射镜反射的所述激光，检测出与所述泡克耳斯晶体的所述第I端面与所述第2端面之间的电位差即输出电压相对应的所述激光的光强；保持搭载部，该保持搭载部至少对所述泡克耳斯晶体进行保持并使其移动；电压校正数据库，该电压校正数据库存储有输入电压对输出电压特性，该输入电压对输出电压特性表不在所述反射镜的背面施加了各个不同的输入电压时各个不同的所述输入电压与所述泡克耳斯晶体的所述输出电压之间的关系；以及运算部，该运算部在所述反射镜的背面将所述电场弛豫系统的一部分表面配置为测试部位的情况下，将对所述定子线圈施加了电压时的所述泡克耳斯晶体的所述输出电压作为测试时输出电压，基于所述电压校正数据库中存储的所述输入电压对输出电压特性，将与所述测试时输出电压相对应的输入电压确定为所述电场弛豫系统的表面电位，所述泡克耳斯晶体形成为其与轴方向垂直的截面的尺寸沿着轴方向发生变化，所述保持搭载部具有对所述泡克耳斯晶体的结构进行保护的保护部、为了测量所述电场弛豫系统的表面电位而使所述泡克耳斯晶体移动的移动部、以及控制所述移动部的控制部。
发明效果
[0018]根据本发明，能够在不损坏具有锥面的泡克耳斯晶体的健全性的情况下测量假设产生了逆变器脉冲电压的电场弛豫系统的表面电位。
【附图说明】
[0019]图1是表示实施方式I所涉及的表面电位分布测量装置的结构的立体图。
图2是实施方式I所涉及的表面电位分布测量装置的包含泡克耳斯晶体在内的主体部分的长边方向的平面剖视图。
图3是表示实施方式I所涉及的表面电位分布测量装置的电压校正处理步骤的流程图。
图4是表示实施方式I所涉及的表面电位分布测量装置的表面电位测定步骤的流程图。
图5是实施方式2所涉及的表面电位分布测量装置的包含泡克耳斯晶体在内的主体部分的长边方向的平面剖视图。
图6是实施方式3所涉及的表面电位分布测量装置的包含泡克耳斯晶体在内的主体部分的长边方向的平面剖视图。
图7是实施方式4所涉及的表面电位分布测量装置的包含泡克耳斯晶体在内的主体部分的长边方向的平面剖视图。
图8是包含实施方式5所涉及的表面电位分布测量装置的结构在内的定子的竖立剖视图。
【具体实施方式】
[0020]下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的表面电位分布测量装置进行说明。这里，对于彼此相同或相似的部分标注相同的符号，并省略重复说明。
[0021][实施方式I]
图1是表示实施方式I所涉及的表面电位分布测量装置的结构的立体图。图2是实施方式I所涉及的表面电位分布测量装置的包含泡克耳斯晶体在内的主体部分的长边方向的平面剖视图。
[0022]本发明的实施方式所涉及的表面电位分布测量装置70适用于设置在旋转电机中的电场弛豫系统3。首先，对包含测量对象即电场弛豫系统3在内的旋转电机的结构进行说明。
[0023]旋转电机包括定子2 (参照图8)和转子(未图示)。转子配置于定子2的内部且绕着转轴(未