特開 2024-120377 部分放電検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120377

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】部分放電検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/12 20200101AFI20240829BHJP

   G01R 31/34 20200101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

G01R31/12 A

G01R31/34 D

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027131

(22)【出願日】2023-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 一雄

(72)【発明者】

【氏名】大谷 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】浦田 信也

【テーマコード（参考）】

2G015

2G116

【Ｆターム（参考）】

2G015AA19

2G015BA04

2G015CA01

2G116BA01

2G116BB09

2G116BC02

(57)【要約】

【課題】部分放電を検出するセンサを追加することなくコイルの部分放電を検出する部分放電検出装置を提供する。
【解決手段】温度検出用のサーミスタ１１０ｂを備え、サーミスタ１１０ｂが出力する信号から第１周波数帯域の成分を抽出し、サーミスタ１１０ｂが出力する信号から第１周波数帯域より高周波数帯域である部分放電に対応する第２周波数帯域の成分を抽出し、第１周波数帯域の成分と第２周波数帯域の成分との両方に基づいてコイル１１０ａにおいて発生した部分放電を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイルの部分放電検出装置であって、
前記コイルは、温度検出用のサーミスタを備え、
前記サーミスタが出力する信号から第１周波数帯域の成分を抽出し、
前記サーミスタが出力する信号から高周波数帯域である部分放電に対応する第２周波数帯域の成分を抽出し、
前記第１周波数帯域の成分と前記第２周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記サーミスタが出力する電圧から部分放電に対応する前記第２周波数帯域の成分を抽出する高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタの出力電圧が所定の基準値以上であるときにパルス信号を出力するパルス変換器と、を備え、
前記パルス信号に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項3】

請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記サーミスタが出力する信号から前記第１周波数帯域の成分を抽出して、前記コイルの温度を示す温度信号を生成する温度検出回路を備え、
前記温度信号に応じて前記第２周波数帯域の成分を補正する信号強度閾値設定器を備え、補正された前記第２周波数帯域の成分に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項4】

請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルは、回転電機に備わり、
前記回転電機は、インバータによって回転制御され、
前記インバータのインバータ制御信号の立上りまたは立下りのタイミングに応じて、前記第１周波数帯域の成分と前記第２周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電の発生を判別する部分放電判別器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項5】

請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、部分放電の発生の頻度に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項6】

請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、前記コイルに流れるモータ電流に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。

【請求項7】

請求項１に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出したときに前記コイルの駆動電圧を制限することを特徴とする部分放電検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コイルの部分放電検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＥＶやＨＥＶなどの動力源であるモータシステムは、バッテリー、インバータ、モータコントローラ、モータ等で構成されており、モータはインバータによって駆動されている。インバータは、高速にスイッチング動作を繰り返すことでモータ駆動に必要な正弦波電流を作り出している。この際、インバータの出力端子には、スイッチング動作の度にバッテリー電圧を超えるようなサージ電圧が発生している。このサージ電圧は、インバータとモータ間のケーブルを介してモータ内部まで伝搬してしまうので、瞬間的にバッテリー電圧以上の高電圧がモータのコイル間に加わることになる。このサージ電圧は、モータケーブルの配策、ケーブルの長さ、駆動条件などで異なり、サージ電圧は駆動電圧の１．３倍以上になることがある。このようなサージ電圧がモータのコイル間に加わるとコイル皮膜を介して部分放電と呼ばれる微小な放電が発生することが知られている。この部分放電が発生し続けるとコイル皮膜の浸食が伸展し、やがて絶縁破壊を招くことになる。部分放電を監視することは、コイル巻線に劣化が発生しているかどうか、また巻線が損傷する可能性が大きいかどうかを知るために重要である。

【0003】

このような背景から、モータの絶縁性能をオンラインで監視することが必要となってきている。特許文献１には、交流電源電圧が印加される部分放電検出対象設備の接地線に流れる電流を検出するアンテナ型センサを用い、検出電流から低周波成分を除去し、包絡線状信号に変換した信号と、電流センサにより検出された電源電流を入力として部分放電発生の有無を判断する部分放電検出装置が記載されている。特許文献２には、回転電機のフレーム内に設けられた部分放電センサからの検出信号を狭帯域フィルタで濾波し、ピーク検出回転電機の固定子巻線に印加される電圧周波数の各サイクルに安定して発生する最大部分放電レベルの強度を計測して表示する部分放電検出装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９―９０６９３号公報

【特許文献2】特開２００２―７１７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１、２に記載の部分放電検出装置は、回転電機のコイル間で生じる部分放電を検出するため、高周波電流センサやＲＦアンテナを用いて検出する必要があり、何れの方法もセンサを回転電機内もしくはその近傍に別途設置しなければならないためコストアップにつながる。また、安定した感度を得るために設置場所が限定され、設置のために新たに回転電機のハウジングの追加工が必要となる。

【0006】

本発明の目的は、部分放電を検出するセンサを追加することなく、コイルの部分放電を検出可能にする部分放電検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の１つの態様は、コイルの部分放電検出装置であって、前記コイルは、温度検出用のサーミスタを備え、前記サーミスタが出力する信号から第１周波数帯域の成分を抽出し、前記サーミスタが出力する信号から高周波数帯域である部分放電に対応する第２周波数帯域の成分を抽出し、前記第１周波数帯域の成分と前記第２周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置である。

【0008】

ここで、前記サーミスタが出力する電圧から部分放電に対応する前記第２周波数帯域の成分を抽出する高域通過フィルタと、前記高域通過フィルタの出力電圧が所定の基準値以上であるときにパルス信号を出力するパルス変換器と、を備え、前記パルス信号に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することが好適である。

【0009】

また、前記サーミスタが出力する信号から前記第１周波数帯域の成分を抽出して、前記コイルの温度を示す温度信号を生成する温度検出回路を備え、前記温度信号に応じて前記第２周波数帯域の成分を補正する信号強度閾値設定器を備え、補正された前記第２周波数帯域の成分に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することが好適である。

【0010】

また、前記コイルは、回転電機に備わり、前記回転電機は、インバータによって回転制御され、前記インバータのインバータ制御信号の立上りまたは立下りのタイミングに応じて、前記第１周波数帯域の成分と前記第２周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電の発生を判別する部分放電判別器を備えることが好適である。

【0011】

また、前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、部分放電の発生の頻度に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることが好適である。

【0012】

また、前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、前記コイルに流れるモータ電流に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることが好適である。

【0013】

また、前記コイルにおいて発生した部分放電を検出したときに前記コイルの駆動電圧を制限することが好適である。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る部分放電検出装置は、コイルに具備されている温度計測用のサーミスタを用いて、別途にセンサを追加することなく、コイルの部分放電の検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施の形態における部分放電検出装置の構成を示す図である。

【図2】絶縁材の誘電率及び誘電損率の周波数依存性を示す模式図である。

【図3】絶縁材の誘電率及び誘電損率の温度依存性を示す模式図である。

【図4】部分放電開始電圧の温度依存性の例を示す図である。

【図5】インバータの出力電圧と回転電機に流れる電流との関係を示す図である。

【図6】サージを重畳させたパルス電圧の波形の例を示す図である。

【図7】サーミスタで検出した部分放電の波形の観測例を示す図である。

【図8】第２の実施の形態における部分放電検出装置の構成を示す図である。

【図9】第３の実施の形態における部分放電検出装置の構成を示す図である。

【図10】第４の実施の形態における部分放電検出装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。また、以下で説明する実施形態及び変形例の構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。

【0017】

第１の実施の形態における部分放電検出装置１００は、図１に示すように、回転電機１１０、インバータ１１２及びモータコントローラ１１４に接続される。部分放電検出装置１００は、回転電機１１０に備わるコイル１１０ａに生ずる可能性がある部分放電を検出する。

【0018】

回転電機１１０は、複数のコイル１１０ａを備える。回転電機１１０は、インバータ１１２の出力電圧により駆動される。回転電機１１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド電気自動車等に搭載される。

【0019】

回転電機１１０は、筐体内にサーミスタ１１０ｂを具備している。サーミスタ１１０ｂは筐体内温度の検出に使用される。サーミスタ１１０ｂは、回転電機１１０の内部温度に比例した電圧信号を出力する。すなわち、サーミスタ１１０ｂは、コイル１１０ａの温度に応じた温度を電圧信号として出力する。

【0020】

インバータ１１２は、これに限定されるものではないが、ＰＷＭ制御や１パルス制御によって出力電圧が制御される。インバータ１１２は、例えばパワースイッチング素子が直列に接続されたアームを並列に３つ接続した３相インバータ回路で構成される。インバータ１１２は、モータコントローラ１１４から出力されるインバータ制御信号によりオン／オフ制御される。インバータ１１２を構成するスイッチング素子がオン／オフすることで、回転電機１１０のコイル１１０ａに電圧が印加されてコイル１１０ａに正弦波電流が流れる。

【0021】

モータコントローラ１１４は、インバータ１１２にインバータ制御信号を出力する。インバータ制御信号は、例えば、ＰＷＭ制御信号である。後述するようにモータコントローラ１１４は、後述する温度検出回路１０の出力や部分放電判別器１６からの出力を受けて、回転電機１１０の出力を制御する。

【0022】

なお、本実施の形態では、回転電機１１０をモータとしており、モータコントローラ１１４を設けた構成を例としているが、回転電機１１０を発電機とした場合にはジェネレータコントローラとしてもよい。

【0023】

電気自動車やハイブリッド電気自動車の動力源等として使用される回転電機１１０においては、インバータ１１２のスイッチング素子のオン・オフの切り替え動作を高速に繰り返すことで回転電機１１０の駆動に必要な正弦波電流を作り出している。この場合、インバータ１１２の出力端子には、スイッチング動作の度にバッテリー電圧を超えるようなサージ電圧が重畳し、当該サージ電圧がインバータ１１２と回転電機１１０の間のケーブルを介してモータ内部まで伝搬して瞬間的にバッテリー電圧以上の高電圧がコイル１１０ａ間にも加わる。

【0024】

図２及び図３は、コイル１１０ａの絶縁被膜材に用いられる誘電体の誘電率ε’と誘電損率ε”の周波数特性と温度特性を示す模式図である。図２及び図３において、誘電体の誘電率ε’を実線で示し、誘電体の誘電損率ε”を破線で示している。

【0025】

誘電率ε’は、誘電体に電場を加えた際に単位電場に対して分極により発生する電荷の大きさを表す値で、この誘電率が高いほど単位電場に対して発生する電荷が大きくなる。したがって、誘電体に交流電場を加えた場合、誘電率ε’が高いほど電力消費が大きくなり、その電力消費量が誘電損率ε”となる。誘電損率ε”は、周波数特性、温度特性のいずれの場合にも特定の周波数ｆｍ又は特定の温度Ｔｍで極大となる。また、誘電率ε’は、この極大点を中心として増減を示す特性を示す。

【0026】

絶縁耐力が求められる材料の場合、誘電率ε’は小さいことが望ましい。しかしながら、図３に示すように、誘電率ε’は環境の温度の上昇に伴い増加する傾向を示す。すなわち、温度の上昇に伴って絶縁材の絶縁耐力は低下する。このように、誘電体の温度特性と絶縁耐力は密接に関係しており、部分放電が開始する電圧は温度の影響を受ける。すなわち、常温に対して温度が異なると部分放電特性も異なる。具体的には、部分放電開始電圧は、図４に示すように環境温度の増加に伴い低下する特性を示す。

【0027】

図５は、インバータ１１２の出力電圧（パルス幅）と回転電機１１０のコイル１１０ａに流れる電流の関係を示す。インバータ１１２の出力電圧幅を変調することによって、回転電機１１０の出力電流が制御されている。

【0028】

部分放電検出装置１００は、温度検出回路１０、信号強度閾値設定器１１、高域通過フィルタ１２、パルス変換器１４、部分放電判別器１６及びＰＷＭエッジ検出器１８を含んで構成される。部分放電検出装置１００は、サーミスタ１１０ｂが出力する信号から部分放電に対応する高周波数帯域の高周波成分を抽出し、サーミスタ１１０ｂが出力する信号から当該高周波成分より低周波数帯域の低周波成分を抽出し、低周波成分と高周波成分との両方に基づいてコイル１１０ａにおいて発生した部分放電を検出する。

【0029】

温度検出回路１０は、サーミスタ１１０ｂと接続される。温度検出回路１０は、サーミスタ１１０ｂから出力された電圧信号から高周波成分を除去して回転電機１１０の筐体内の温度を示す温度信号として出力する。温度検出回路１０は、例えば、サーミスタ１１０ｂから出力された電圧信号から第１周波数帯域である１０Ｈｚ以下程度の周波数帯域の信号のみを温度信号として出力する。温度信号は、モータコントローラ１１４及び部分放電判別器１６へ入力される。

【0030】

なお、モータコントローラ１１４は、温度検出回路１０から温度信号を受けて、インバータ１１２の制御信号を変調する。例えば、温度が所定値を超えた場合、回転電機１１０の回転数を落とすようにインバータ１１２への制御信号を生成する。ただし、モータコントローラ１１４の制御はこれに限定されるものではない。

【0031】

高域通過フィルタ１２は、サーミスタ１１０ｂと接続される。高域通過フィルタ１２は、サーミスタ１１０ｂから出力された電圧信号から高周波成分のみを通過させてコイル１１０ａの誘電体の誘電率に関する情報を含む信号として出力する。高域通過フィルタ１２は、例えば、サーミスタ１１０ｂから出力された電圧信号から第２周波数帯域である１０ＭＨｚ以上数１００ＭＨｚ以下程度の周波数帯域の信号を検出信号として出力する。すなわち、高域通過フィルタ１２は、部分放電による電磁波の高周波成分をサーミスタ１１０ｂの電圧信号より抽出する。

【0032】

信号強度閾値設定器１１は、温度検出回路１０と接続される。信号強度閾値設定器１１は、温度検出回路から出力された温度信号に基づいて、図４に示したように部分放電開始電圧の温度特性より定めた信号強度閾値を設定する。

【0033】

部分放電発生時には、コイル１１０ａに発生する電磁波がサーミスタ１１０ｂに伝搬する。サーミスタ１１０ｂは、電磁波を吸収するときに発生する熱による抵抗変化によって高周波の電圧変化を発生する。高域通過フィルタ１２は、サーミスタ１１０ｂの出力電圧に含まれる部分放電に特有の高周波成分を通過させてパルス変換器１４に出力する。

【0034】

パルス変換器１４は、高域通過フィルタ１２の信号強度閾値設定器１１が出力する信号強度閾値以上の出力電圧を抽出し、パルス信号として出力する。パルス変換器１４によって、高域通過フィルタ１２から出力された検出信号から波高値を得ることができる。パルス変換器１４は、コンパレータ１４ａ及びパルス検出器１４ｂを含んで構成することができる。コンパレータ１４ａは、高域通過フィルタ１２から出力された検出信号が信号強度閾値設定器１１より出力された信号強度閾値より大きい信号を検出する。すなわち、コンパレータ１４ａは、高域通過フィルタ１２から出力された検出信号が信号強度閾値設定器１１より出力された信号強度閾値より大きいときに検出信号をそのまま出力し、信号強度閾値より小さいときには信号を出力しない。パルス検出器１４ｂは、コンパレータ１４ａから出力された信号の波高値を検出して出力する。検出された波高値は、部分放電判別器１６へ入力される。

【0035】

部分放電判別器１６は、パルス変換器１４から出力された波高値を示す信号を受けて、回転電機１１０において部分放電が発生したか否かを判別する。部分放電判別器１６は、温度検出回路１０において検出された温度信号、及びパルス変換器１４から入力された波高値を受けて部分放電であるかどうかを判別する。すなわち、回転電機１１０の温度に応じて部分放電開始電圧は変化するので、部分放電判別器１６における部分放電開始電圧の判別が正しく行われるように温度検出回路１０において検出された温度信号に応じてパルス変換器１４から出力された波高値を補正する。図４に示したように、一般的には、環境温度が高くなるにつれて絶縁材の部分放電開始電圧は低くなるので、温度検出回路１０において検出された温度が高くなるにつれて信号強度閾値を高くするように補正を行うことが好適である。なお、補正の具体的な手段は特に限定されるものではない。

【0036】

また、部分放電判別器１６は、インバータ１１２のスイッチング素子のオン／オフのタイミングを検出するＰＷＭエッジ検出器１８からインバータ１１２のスイッチング素子のオン／オフのタイミングを示す信号を受ける。ＰＷＭエッジ検出器１８は、インバータ１１２の制御信号の位相反転時（電圧の反転時）に基づいてインバータ１１２のスイッチング素子のオン／オフのタイミングを検知することができる。部分放電は、サージ電圧の絶対値及び電圧変化率が大きいほど発生しやすい。すなわち、インバータ１１２の出力電圧波形のパルスの立上り又は立下り毎、換言すると、インバータ１１２のスイッチングのオン又はオフのタイミングで発生する可能性が高い。したがって、部分放電判別器１６は、インバータ１１２のスイッチング素子のオン／オフのタイミングから所定の期間内においてパルス変換器１４から入力された波高値が所定の基準値以上である場合に回転電機１１０において部分放電が発生したと判別する。

【0037】

部分放電判別器１６における部分放電の判別結果を示す信号はモータコントローラ１１４へ出力される。モータコントローラ１１４は、部分放電判別器１６から部分放電の判別結果を受けて、部分放電が発生していると判別されているときには回転電機１１０のコイル１１０ａに流れる電流を正常時より小さくするようにインバータ１１２を制御するようにしてもよい。

【0038】

図６は、インバータ１１２が出力するパルス電圧にサージを重畳させたときのパルス電圧波形の例を示す。インバータ１１２の出力電圧の立上りと立下りのタイミングでサージ電圧が重畳されている。

【0039】

図７は、図６に示した電圧波形を平角線に印加したときの電圧の立下りにおけるＲＦアンテナとサーミスタ１１０ｂの高域通過フィルタ後の出力電圧波形である。ＲＦアンテナによる電圧波形は、従来手法として比較のために示している。

【0040】

図７に示すように、ＲＦアンテナの出力電圧波形においては、サージ電圧のピーク付近で振幅の大きな電圧が発生している。すなわち、従来手法では、ＲＦアンテナに大きな出力電圧が観測されるので部分放電の検出が可能である。

【0041】

サーミスタ１１０ｂの出力電圧波形においては、サージ電圧のリンギングに同期するように高周波が重畳された電圧が発生する。この高周波電圧は、ＲＦアンテナの出力電圧と同様に、サージ電圧のピーク値付近のタイミングにおいて振幅が最も大きい。そこで、サーミスタ１１０ｂの出力電圧からリンギングの周波数より高い高周波成分を抽出することで部分放電を検出することが可能である。

【0042】

部分放電検出装置１００では、回転電機１１０のコイル１１０ａでの部分放電の発生により生じる高周波の電圧・電流・光・音波・電磁波のうち、電磁波吸収時に発生する熱をサーミスタ１１０ｂの抵抗変化として捉え、高域通過フィルタ１２において回転電機１１０の温度信号に相当する周波数領域より高い周波域領域から部分放電時の電磁波に相当する高周波成分を抽出する。そして、高域通過フィルタ１２から出力された信号の波高値をパルス変換器１４において抽出し、部分放電判別器１６において当該波高値に基づいて部分放電が発生したか否かを判別する。

【0043】

これにより、部分放電検出装置１００は、ＲＦアンテナや高周波電流センサ等を別途設けることなく、回転電機１１０に従来から設けられているサーミスタ１１０ｂを用いて部分放電を検出することができる。

【0044】

さらに、部分放電検出装置１００では、部分放電判別器１６において温度検出回路１０において検出された温度に応じて信号強度閾値設定器１１の信号強度閾値を補正することで部分放電の開始電圧の温度による影響を低減させている。これによって、回転電機１１０の温度の影響を低減しつつ、環境温度に応じて変化する部分放電をより正確に検出することができる。

【0045】

＜第２の実施の形態＞
図８は、第２の実施の形態における部分放電検出装置１２０の構成を示す。第１の実施の形態における部分放電検出装置１００と同様に、部分放電検出装置１２０は、回転電機１１０、インバータ１１２及びモータコントローラ１１４に接続される。部分放電検出装置１２０は、回転電機１１０に備わるコイル１１０ａに生ずる可能性がある部分放電を検出する。

【0046】

部分放電検出装置１２０では、部分放電検出装置１００の構成に加えて、部分放電電流検出器２０、メモリ２２及び絶縁劣化度判定器２４が設けられている。部分放電検出装置１００に含まれる温度検出回路１０、信号強度閾値設定器１１、高域通過フィルタ１２、パルス変換器１４、部分放電判別器１６及びＰＷＭエッジ検出器１８については機能が異なる部分を除いて説明を省略する。

【0047】

部分放電判別器１６は、部分放電を検出すると部分放電が発生したことを示す信号を出力する。部分放電判別器１６から出力された部分放電が発生したことを示す信号はメモリ２２に記憶される。

【0048】

部分放電電流検出器２０には、部分放電判別器１６から出力された信号と、インバータ１１２から得られるモータ電流値が入力される。部分放電電流検出器２０は、部分放電判別器１６から信号が入力されたときのモータ電流値をメモリ２２に記憶させる。すなわち、部分放電電流検出器２０は、部分放電が発生しているときの回転電機１１０に流れる電流値をメモリ２２に記憶させる。また、部分放電電流検出器２０は、部分放電判別器１６から信号が入力されると当該信号及びそのタイミングにおいて回転電機１１０に流れているモータ電流値を示す信号を絶縁劣化度判定器２４に出力する。

【0049】

絶縁劣化度判定器２４は、部分放電電流検出器２０から信号が入力されたタイミング、又は予め設定した期間毎に、メモリ２２に記憶されたモータ電流値のデータに基づいて回転電機１１０の絶縁劣化度を判定する。回転電機１１０の絶縁劣化度は、例えば、部分放電の発生頻度や部分放電発生時のモータ電流の変化率に応じて判定することができる。具体的には、部分放電の発生頻度が高くなるほど回転電機１１０の絶縁の劣化がより進行していると判定することができる。また、部分放電が発生したときのモータ電流値が小さいほど、回転電機１１０の絶縁の劣化が進行したと判定することができる。なお、部分放電の発生頻度や部分放電発生時のモータ電流の変化率は、部分放電電流検出器２０から信号を入力する度に毎回演算してもよいし、算出した値をメモリ２２に記憶しておいて部分放電が検出される都度更新するように構成してもよい。また、絶縁劣化度は、所定の劣化しきい値を超えるか否かの判定結果としてもよいし、絶縁の劣化の程度を複数のレベルで示した判定結果としてもよい。

【0050】

第２の実施形態の部分放電検出装置１２０によれば、部分放電の発生頻度や部分放電が発生したときのモータ電流値の変化率の値に基づいて絶縁劣化度の進行を判断することができる。これによって、絶縁劣化度が許容レベルの範囲にあるか否かを判断することができる。

【0051】

また、許容レベルの範囲を超えたと判断した場合には、警告信号を出力するなどして、絶縁劣化が許容範囲を超えたことを報知する、又はモータ出力を制限するなどの構成を採ることができる。例えば、回転電機１１０内のコイル１１０ａの絶縁性能が劣化している旨を報知するように構成することが好ましい。報知の一例としては、電気自動車やハイブリッド電気自動車の場合には、フロントパネルにコイル１１０ａの絶縁劣化を示すアラーム等を表示させる、又は電気自動車やハイブリッド電気自動車から無線ネットワークを介してディーラに情報を送信するなどしてもよい。報知を受けたユーザやディーラは必要な処置をとることができる。ただし、報知の例はこれら限定されるものではない。

【0052】

＜第３の実施の形態＞
図９は、第３の実施の形態における部分放電検出装置１２２の構成を示す。部分放電検出装置１２２は、第２の実施形態の部分放電検出装置１００に加えて、モータ駆動上限電圧設定器２６をさらに備える。

【0053】

モータ駆動上限電圧設定器２６は、絶縁劣化度判定器２４の絶縁劣化度の出力を受けて、モータコントローラ１１４に対してモータ駆動上限電圧を設定する。例えば、絶縁劣化度判定器２４は、絶縁劣化が進行したと判定した場合にモータ駆動上限電圧設定器２６に対して劣化度判定信号を出力する。モータ駆動上限電圧設定器２６は、劣化度判定信号を受信すると、モータコントローラ１１４に電圧制限信号を出力する。モータコントローラ１１４は、モータ駆動上限電圧設定器２６から電圧制限信号を受けると、当該電圧制限信号で示されるモータ駆動上限電圧にモータ駆動電圧の上限値を制限するようにインバータ１１２を制御する。これによって、回転電機１１０における部分放電の発生を抑制することができる。

【0054】

また、絶縁劣化度判定器２４が絶縁劣化度を複数レベルで判定している場合には、モータ駆動上限電圧設定器２６は絶縁劣化度のレベルに応じたモータ駆動上限電圧となるように電圧制限信号を出力するようにしてもよい。なお、絶縁劣化度判定器２４の動作は例示であり、絶縁劣化度に応じてモータ駆動上限電圧を設定する方法を限定するものではない。

【0055】

＜第４の実施の形態＞
図１０は、第４の実施の形態における部分放電検出装置１２４の構成を示す。部分放電検出装置１２４は、第１の実施形態の部分放電検出装置１００におけるＰＷＭエッジ検出器１８の入力を変更し、遅延回路２８をさらに設けた構成としたものである。

【0056】

本実施の形態では、ＰＷＭエッジ検出器１８は、モータコントローラ１１４によるインバータ１１２のスイッチング制御信号に基づいてインバータ１１２のスイッチング素子のオン／オフのタイミングを検知して部分放電判別器１６へ出力する。ここで、遅延回路２８は、モータコントローラ１１４のスイッチング制御信号の出力を受けて、当該スイッチング制御信号を遅延させてＰＷＭエッジ検出器１８へ出力する。遅延回路２８は、モータコントローラ１１４のスイッチング制御信号がインバータ１１２に入力されてから、インバータ１１２において実際にスイッチング素子がオン／オフされるまでの時間を遅らせる。

【0057】

インバータ１１２の線間電圧は高電圧であり、インバータ１１２の前段にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている場合、第１の実施形態の部分放電検出装置１００の構成ではＰＷＭエッジ検出器１８の構成が複雑となる。本実施の形態における部分放電検出装置１２４では、モータコントローラ１１４のスイッチング制御信号を用いることによって、ＰＷＭエッジ検出器１８の構成を簡素化することができる。

【0058】

なお、第２の実施の形態の部分放電検出装置１２０及び第３の実施の形態における部分放電検出装置１２２においても同様の構成を適用することが可能である。

【0059】

［発明の構成］
［構成１］
コイルの部分放電検出装置であって、
前記コイルは、温度検出用のサーミスタを備え、
前記サーミスタが出力する信号から第１周波数帯域の成分を抽出し、
前記サーミスタが出力する信号から高周波数帯域である部分放電に対応する第２周波数帯域の成分を抽出し、
前記第１周波数帯域の成分と前記第２周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。
［構成２］
構成１に記載の部分放電検出装置であって、
前記サーミスタが出力する電圧から部分放電に対応する前記第２周波数帯域の成分を抽出する高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタの出力電圧が所定の基準値以上であるときにパルス信号を出力するパルス変換器と、を備え、
前記パルス信号に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。
［構成３］
構成１又は２に記載の部分放電検出装置であって、
前記サーミスタが出力する信号から前記第１周波数帯域の成分を抽出して、前記コイルの温度を示す温度信号を生成する温度検出回路を備え、
前記温度信号に応じて前記第２周波数帯域の成分を補正する信号強度閾値設定器を備え、補正された前記第２周波数帯域の成分に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電を検出することを特徴とする部分放電検出装置。
［構成４］
構成１～３のいずれか１項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルは、回転電機に備わり、
前記回転電機は、インバータによって回転制御され、
前記インバータのインバータ制御信号の立上りまたは立下りのタイミングに応じて、前記第１周波数帯域の成分と前記第２周波数帯域の成分との両方に基づいて前記コイルにおいて発生した部分放電の発生を判別する部分放電判別器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
［構成５］
構成１～４のいずれか１項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、部分放電の発生の頻度に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
［構成６］
構成１～４のいずれか１項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出した場合、前記コイルに流れるモータ電流に応じて前記コイルの絶縁劣化度を判定する絶縁劣化度判定器を備えることを特徴とする部分放電検出装置。
［構成７］
構成１～６のいずれか１項に記載の部分放電検出装置であって、
前記コイルにおいて発生した部分放電を検出したときに前記コイルの駆動電圧を制限することを特徴とする部分放電検出装置。

【符号の説明】

【0060】

１０ 温度検出回路、１１ 信号強度閾値設定器、１２ 高域通過フィルタ、１４ パルス変換器、１４ａ コンパレータ、１４ｂ パルス検出器、１６ 部分放電判別器、１８ ＰＷＭエッジ検出器、２０ 部分放電電流検出器、２２ メモリ、２４ 絶縁劣化度判定器、２６ モータ駆動上限電圧設定器、２８ 遅延回路、１００，１２０，１２２，１２４ 部分放電検出装置、１１０ 回転電機、１１０ａ コイル、１１０ｂ サーミスタ、１１２ インバータ、１１４ モータコントローラ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】