7389641 巻線診断装置および巻線診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-21

(45)【発行日】2023-11-30

(54)【発明の名称】巻線診断装置および巻線診断方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/72 20200101AFI20231122BHJP

   G01R 31/34 20200101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

G01R31/72

G01R31/34 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019231012

(22)【出願日】2019-12-23

(65)【公開番号】P2021099256

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-10-20

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）令和１年１１月８日に一般社団法人日本機械学会が発行した第６２回自動制御連合講演会講演予稿集の「１Ｄ２－０３」に掲載 （２）令和１年１１月８日に第６２回自動制御連合講演会で発表

(73)【特許権者】

【識別番号】000219820

【氏名又は名称】株式会社トーエネック

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】100131406

【弁理士】

【氏名又は名称】福山 正寿

(72)【発明者】

【氏名】中村 久栄

(72)【発明者】

【氏名】木村 英明

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２８６６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４５２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２４５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１１２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５８２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４２３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０４５０４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０５７０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４

Ｇ０１Ｒ ３１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インパルス発生回路から電気機器の巻線に所定特性のインパルス電圧を印加した際に前記巻線の両端で観測される電圧に基づき、該巻線の異常の有無を含む巻線状態を診断する巻線診断装置であって、
所定時間に亘って第１時間毎に前記電圧を読み込む読込部と、
前記第１時間をＴｓ、前記読込部によって該第１時間Ｔｓ毎に読み込まれる前記電圧をＶｎ、前記巻線と前記インパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをＬ、該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをＣ、前記測定回路の等価回路定数レジスタンスをＲ、前記等価回路定数インダクタンスＬと前記等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値をＬＣ、前記等価回路定数レジスタンスＲと等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値をＲＣとしたときに、次式（１）に示す誤差ｅが最小となる前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣを次式（２）および（３）により演算する演算部と、
演算した前記乗算値ＬＣおよび上記乗算値ＲＣに基づいて前記巻線状態を診断する診断部と、
を備える巻線診断装置。
（数１）

【請求項2】

前記演算部は、粒子群最適化法を用いて前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣを演算しており、
該粒子群最適化法における慣性定数および加速定数は、値１以下に定められている
請求項１に記載の巻線診断装置。

【請求項3】

前記所定時間は、減衰振動する前記電圧の１周期以上の値に定められている
請求項１または２に記載の巻線診断装置。

【請求項4】

前記読込部による前記電圧の読み込み周期ｆ ₁ は、前記電圧の周期をｆ ₀ としたときに、次式（４）を満たすように定められており、
前記第１時間は、次式（５）によって得られる
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の巻線診断装置。
（数２）
１０×ｆ ₀ ≦ｆ ₁ ≦１０００×ｆ ₀ （４）
Ｔｓ＝１／ｆ ₁ （５）

【請求項5】

前記演算部は、線形計画法を用いて前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣを演算する
請求項１に記載の巻線診断装置。

【請求項6】

前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣよりなる複数の座標群と、該複数の座標群のそれぞれに対応する前記巻線状態と、の関係を予め定めた巻線診断用マップを記憶した記憶部をさらに備え、
前記診断部は、前記巻線診断用マップを用いて、前記演算部によって演算された前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣよりなる診断対象座標に対応する前記巻線状態を導出し、導出した該巻線状態を診断結果として出力する
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の巻線診断装置。

【請求項7】

前記診断部は、前記診断対象座標と，前記複数の座標群のうち前記巻線状態が正常である正常座標と，の距離、および、前記診断対象座標と，前記複数の座標群のうち前記巻線状態に異常を有する異常座標と，の距離、を演算し、演算した距離が近い方の座標に対応する前記巻線状態を前記診断結果として出力する
請求項６に記載の巻線診断装置。

【請求項8】

前記巻線診断用マップは、前記複数の座標群が、前記巻線状態が正常である正常座標群と、前記巻線状態が異常である異常座標群と、にクラス分類されたマップであり、
前記診断部は、前記診断対象座標が前記正常座標群に属する場合には前記巻線状態が正常であると診断し、前記診断対象座標が前記異常座標群に属する場合には前記巻線状態が異常であると診断する
請求項６に記載の巻線診断装置。

【請求項9】

前記巻線診断用マップは、前記異常座標群が異常の態様によってさらにクラス分類されており、
前記診断部は、前記診断対象座標が前記異常座標群に属する場合には、前記異常の態様を診断する
請求項８に記載の巻線診断装置。

【請求項10】

電気機器の巻線の異常の有無を診断する巻線診断方法であって、
（ａ）インパルス発生回路から前記巻線に所定特性のインパルス電圧を印加し、
（ｂ）前記巻線に前記インパルス電圧が印加された場合に前記巻線の両端で観測される電圧を所定時間に亘って第１時間毎に計測し、
（ｃ）前記第１時間をＴｓ、該第１時間Ｔｓ毎に計測される前記電圧をＶｎ、前記巻線と前記インパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをＬ、該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをＣ、前記測定回路の等価回路定数レジスタンスをＲ、前記等価回路定数インダクタンスＬと前記等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値ＬＣ、前記等価回路定数レジスタンスＲと前記等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値ＲＣとしたときに、次式（６）に示す誤差ｅが最小となる前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣを次式（７）および（８）により演算し、
（ｄ）演算した前記乗算値ＬＣおよび前記乗算値ＲＣに基づいて前記巻線の異常の有無を診断する
巻線診断方法。
（数３）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気機器の巻線の異常の有無を含む巻線状態を診断する巻線診断装置および巻線診断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開平２００８－２８６６１１号公報（特許文献１）には、巻線を備える電気機器において、当該電気機器を分解することなく、巻線の異常の有無を診断可能な巻線診断装置が記載されている。

【0003】

当該巻線診断装置は、電気機器の巻線にインパルス電圧が印加された際の当該巻線の両端で観測される電圧値を計測すると共に、計測した当該電圧に基づいて、当該巻線とインパルス電圧発生回路とから構成される診断回路の等価回路定数としてのインダクタンスＬおよびレジスタンスＲと、当該診断回路の等価回路定数としてのキャパシタンスＣと、の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを算定し、当該乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣに基づいて巻線が正常か否かを診断する。

【0004】

ところで、上述した公報に記載の巻線診断装置は、行列式を用いて乗算値ＬＣや乗算値ＲＣを導出している。この行列式は、巻線の両端で観測される電圧値に対して１階微分や２階微分を演算する必要がある。一般に、微分演算は、計測時の電圧信号に含まれるノイズ成分が演算結果に大きな影響を及ぼす。つまり、ノイズ成分を多く含む電圧信号に対して微分演算を行うと、ノイズの影響により、正しい乗算値ＬＣや乗算値ＲＣの値が算出できない場合がある。ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどを設計して、計測した電圧に含まれる高い周波数成分のノイズ成分を除去することも考えられるが、乗算値ＬＣや乗算値ＲＣを導出するのに必要となる周波数成分は、診断対象である巻線毎に異なるため、どの周波数成分をカットするかといったカットオフ周波数の設計に工数を要する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平２００８－２８６６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することが可能な巻線診断装置を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る巻線診断装置の好ましい形態によれば、インパルス発生回路から電気機器の巻線に所定特性のインパルス電圧を印加した際に巻線の両端で観測される電圧に基づき、当該巻線の異常の有無を含む巻線状態を診断する巻線診断装置が構成される。当該巻線診断装置は、読込部と、演算部と、診断部と、を備えている。読込部は、所定時間に亘って第１時間毎に前記電圧を読み込む。演算部は、第１時間をＴｓ、読込部によって当該第１時間Ｔｓ毎に読み込まれる電圧をＶｎ、巻線とインパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをＬ、当該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをＣ、当該測定回路の等価回路定数レジスタンスをＲ、等価回路定数インダクタンスＬと等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値をＬＣ、等価回路定数レジスタンスＲと等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値をＲＣとしたときに、次式（１）に示す誤差ｅが最小となる乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを次式（２）および（３）により演算する。そして、診断部は、演算部によって演算された乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣに基づいて巻線の異常の有無を診断する。
（数１）

【0008】

本発明によれば、式（１）において誤差ｅが最小となるような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを解探索手法により求めるのみであるため、計測する電圧に含まれるノイズ成分を除去するためのフィルタを設計する必要が無く、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを容易に求めることができる。これにより、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することができる。

【0009】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、演算部は、粒子群最適化法を用いて乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを演算する。そして、当該粒子群最適化法における慣性定数および加速定数は、値１以下に設定されている。

【0010】

粒子群最適化法を用いて乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めるためには、慣性定数および加速定数を予め決定しておく必要がある。一般に、慣性定数および加速定数は、値１より大きい値（例えば値２）が望ましいとされている。しかしながら、本発明者は、鋭意研究を行った結果、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めるにあたり、慣性定数および加速定数を値１より大きい値に設定すると、解が発散してしまうことを見出した。このような研究結果を踏まえて、本形態では、慣性定数および加速定数を値１以下に設定することによって、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めることができるようになったものである。

【0011】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、所定時間は、減衰振動する電圧の１周期以上に設定されている。

【0012】

本発明者は、鋭意研究の結果、計測される電圧の一周期に満たない区間のデータを用いると、式（１）で示す誤差ｅを最小とするような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの組が見つからない場合があることを見出した。この研究結果を踏まえて、本形態では、電圧が減衰振動を開始した以降の当該電圧の一周期分以上の区間のデータを用いることによって、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを演算することができるようになったものである。

【0013】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、読込部による電圧の読み込み周期ｆ₁は、電圧の周期をｆ₀としたときに、次式（４）を満たすように定められている。そして、第１時間は、次式（５）によって得られる。
（数２）
１０×ｆ₀≦ｆ₁≦１０００×ｆ₀ （４）
Ｔｓ＝１／ｆ₁ （５）

【0014】

本発明者は、鋭意研究の結果、電圧を測定する時間の間隔によっては、誤差ｅを最小とするような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの組が見つからない場合があることを見出した。この研究結果を踏まえて、本形態では、電圧を測定する時間の間隔を式（５）で示す時間に定めることによって、誤差ｅを最小とするような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの組を容易に演算することができるようになったものである。

【0015】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、演算部は、線形計画法を用いて乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを演算する。

【0016】

本形態によれば、線形計画法を用いることによって、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを容易に求めることができる。

【0017】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣよりなる複数の座標群と、当該複数の座標群のそれぞれに対応する巻線状態と、の関係を予め定めた巻線診断用マップを記憶した記憶部をさらに備えている。診断部は、巻線診断用マップを用いて、演算部によって演算された乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣよりなる診断対象座標に対応する巻線状態を導出する。そして、診断部は、導出した当該巻線状態を診断結果として出力する。

【0018】

本形態によれば、予め定めた巻線診断用マップを用いて巻線状態を診断することができるため、巻線の異常の有無の診断を容易に実現できる。

【0019】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、診断部は、診断対象座標と，複数の座標群のうち巻線状態が正常である正常座標と，の距離、および、診断対象座標と，複数の座標群のうち巻線状態に異常を有する異常座標と，の距離、を演算し、演算した距離が近い方の座標に対応する巻線状態を診断結果として出力する。

【0020】

本形態によれば、巻線診断用マップを用いた巻線状態の診断をより簡易に行うことができる。

【0021】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、巻線診断用マップは、複数の座標群が、巻線状態が正常である正常座標群と、巻線状態が異常である異常座標群と、にクラス分類されたマップである。そして、診断部は、診断対象座標が正常座標群に属する場合には巻線状態が正常であると診断し、診断対象座標が異常座標群に属する場合には巻線状態が異常であると診断する。

【0022】

本形態によれば、巻線診断用マップを用いた巻線状態の診断をより簡易に行うことができる。

【0023】

本発明に係る巻線診断装置の更なる形態によれば、巻線診断用マップは、異常座標群が異常の態様によってさらにクラス分類されている。そして、診断部は、診断対象座標が異常座標群に属する場合には、異常の態様を診断する。

【0024】

本形態によれば、巻線が異常であることのみならず、異常の態様まで特定することができる。

【0025】

本発明に係る巻線診断方法の好ましい形態によれば、電気機器の巻線の異常の有無を診断する巻線診断方法が構成される。当該巻線診断方法は、（ａ）インパルス発生回路から巻線に所定特性のインパルス電圧を印加し、（ｂ）巻線にインパルス電圧が印加された場合に巻線の両端で観測される電圧を所定時間に亘って第１時間毎に計測し、（ｃ）第１時間をＴｓ、所定時間毎に計測される電圧をＶｎ、巻線とインパルス発生回路とを含む測定回路の等価回路定数インダクタンスをＬ、当該測定回路の等価回路定数キャパシタンスをＣ、当該測定回路の等価回路定数レジスタンスをＲ、等価回路定数インダクタンスと等価回路定数キャパシタンスとの乗算値ＬＣ、等価回路定数レジスタンスと等価回路定数キャパシタンスとの乗算値ＲＣとしたときに、次式（６）に示す誤差ｅが最小となる乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを次式（７）および（８）により演算し、（ｄ）演算した乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣに基づいて巻線の異常の有無を診断する。
（数３）

【0026】

本発明によれば、式（６）において誤差ｅが最小となるような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを解探索手法により求めるのみであるため、計測する電圧に含まれるノイズ成分を除去するためのフィルタを設計する必要が無く、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを容易に求めることができる。これにより、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線の異常の有無を診断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施の形態に係る巻線診断装置１の構成の概略を示す構成図である。

【図2】巻線診断処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】巻線２０にインパルス電圧を印加したときに、当該巻線２０の両端で観測される電圧Ｖｎの波形を示す説明図である。

【図4】ＰＳＯ法による乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの演算過程の初期状態を示す説明図である。

【図5】ＰＳＯ法による乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの演算過程の初期状態を示す説明図である。

【図6】ＰＳＯ法による乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの演算過程を示す説明図である。

【図7】ＰＳＯ法による乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの演算過程を示す説明図である。

【図8】ＰＳＯ法による乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの演算過程を示す説明図である。

【図9】巻線診断用マップを用いて診断対象の巻線２０の状態を診断する様子を示す説明図である。

【図10】巻線診断用マップの一例を示す説明図である。

【図11】変形例の巻線診断用マップの一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

【実施例】

【0030】

本発明の実施の形態に係る巻線診断装置１は、電動機や発電機等の回転機や変圧器等の電気機器が有する巻線２０が正常か異常かを診断する装置として構成されている。巻線診断装置１は、図１に示すように、巻線２０が接続される端子Ｔ１，Ｔ２と、当該端子Ｔ１，Ｔ２に電力ラインＬ１，Ｌ２を介して電気的に接続されたインパルス発生回路２と、電力ラインＬ１，Ｌ２に電気的に接続された電圧測定部４と、当該電圧測定部４に電気的に接続されたＡ／Ｄ変換回路６と、診断結果を表示する表示部８と、装置全体を制御する電子制御部１０と、を備えている。

【0031】

インパルス発生回路２は、巻線２０に所定特性のインパルス電圧を印加可能な回路である。電圧測定部４は、端子Ｔ１，Ｔ２に接続された巻線２０にインパルス電圧が印加された際に、当該巻線２０の両端で観測される電圧Ｖを計測する。Ａ／Ｄ変換回路６は、電圧測定部４によって計測される電圧Ｖのアナログ信号をデジタル信号に変換して、電子制御部１０に出力する。

【0032】

電子制御部１０は、図１に示すように、ＣＰＵ１２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ１２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ１４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートと、を備えている。電子制御部１０には、Ａ／Ｄ変換回路からの電圧Ｖｎなどが図示しない入力ポートを介して入力される。また、電子制御部１０からは、インパルス発生回路２へのインパルス電圧印加信号や、表示部８への診断結果表示信号などが図示しない出力ポートを介して出力されている。

【0033】

次に、こうして構成された本発明の実施の形態に係る巻線診断装置１の動作、特に、巻線２０に異常が生じているか否かを診断する際の動作について説明する。図２は、巻線診断装置１によって実行される巻線診断処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、端子Ｔ１，Ｔ２に診断対象の巻線２０が接続されて、診断開始が指示されたとき（例えば、診断スタートボタンが押下されたとき）に実行される。

【0034】

巻線診断処理が実行されると、巻線診断装置１のＣＰＵ１２は、まず、巻線２０にインパルス電圧を印加するように、インパルス発生回路２にインパルス電圧印加信号を出力する（ステップＳ１００）。続いて、電圧測定部４によって計測される巻線２０の両端の電圧ｎをサンプリング時間Ｔｓ毎に読み込む処理を所定時間Ｔに亘って継続して実行すると共に（ステップＳ１０２）、所定時間Ｔが経過したか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０４）。ここで、電圧測定部４によって計測される巻線２０の両端の電圧Ｖｎは、図３に示すように、時間の経過とともに振幅値が減衰し、その周期をｆ ₀ としたときに、サンプリング時間Ｔｓは、次式（９）を満たすように定められている。また、所定時間Ｔは、時間の経過とともに振幅値が減衰する電圧Ｖｎの１周期以上の値に定められている。このようにサンプリング時間Ｔｓおよび所定時間Ｔを定める理由は、サンプリング時間Ｔｓが次式（９）を満たさない場合や、所定時間Ｔを電圧Ｖｎの１周期未満の値に設定した場合には、後述する誤差ｅを最小とするような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの組が見つからない場合があることを、本発明者らが鋭意研究の結果、見出したことによる。巻線２０の両端の電圧Ｖｎをサンプリング時間Ｔｓ毎に読み込む処理を所定時間Ｔに亘って継続して実行するＣＰＵ１２は、本発明における「読込部」に対応する実施構成の一例である。また、サンプリング時間Ｔｓは、本発明における「第１時間」に対応する実施構成の一例である。

【0035】

（数４）
１０×ｆ₀≦１／Ｔｓ≦１０００×ｆ₀ （９）
ただし、ｆ₁＝１／Ｔｓであり、ｆ₁は、電圧Ｖｎのサンプリング周期である。なお、好ましくは、１０×ｆ₀≦１／Ｔｓ≦１００×ｆ₀である。

【0036】

所定時間Ｔが経過していない場合には、所定時間Ｔが経過するまでステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。一方、所定時間Ｔが経過した場合には、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを演算する処理を実行する（ステップＳ１０６）。ここで、乗算値ＬＣは、診断対象である巻線２０とインパルス発生回路２とから構成される測定回路３０（図１参照）の等価回路定数インダクタンスＬと等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値であり、乗算値ＲＣは、当該測定回路３０の等価回路定数レジスタンスＲと等価回路定数キャパシタンスＣとの乗算値である。乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを演算する処理を実行するＣＰＵ１２は、本発明における「演算部」に対応する実施構成の一例である。

【0037】

乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣは、次式（１０）ないし（１２）を用いて算出される。具体的には、本実施の形態では、式（１０）において、誤差ｅが最小となるような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを、粒子群最適化法（以下、「ＰＳＯ法」という）を用いて導出する構成とした。

【0038】

（数５）

【0039】

ＰＳＯ法は、次式（１３）および（１４）で示すように、時刻ｔにおける粒子の速度ｖ_i（ｔ）や時刻ｔにおける粒子の位置ｐ_i（ｔ）を更新する考え方である（ただし、ｉ＝１，２，３，・・・Ｎ）。即ち、本実施の形態では、図４に示すように、ＬＣ－ＲＣ座標内において、ランダムに配置された所定個数の点ｐ_i（ＬＣ_i，ＲＣ_i）の全てを、次式（１３）および（１４）を用いて移動速度を調整しながら移動させて（図４ないし図８参照）、適合度が高い位置、換言すれば、誤差ｅを最小にする点ｐ_i（ＬＣ_i，ＲＣ_i）を随時更新しながら探索するのである。

【0040】

（数６）

【0041】

ここで、ｗは、慣性定数と呼ばれる定数であり、時刻ｔの前の時刻ｔ－１での移動速度がどれだけ維持されるかを示すものである。また、ｃ₁およびｃ₂は、加速定数と呼ばれる定数である。本発明者らは、鋭意研究を行った結果、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めるにあたり、慣性定数ｗおよび加速定数ｃ₁およびｃ₂を、一般に、望ましいとされている値１より大きい値（例えば、値２）に定めると、解が発散して乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めることができないこということを見出した。このような研究結果を踏まえて、本形態では、慣性定数ｗおよび加速定数ｃ₁およびｃ₂を値１以下に設定することによって、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めることができるようになったものである。なお、ｐ_i ^bestは、特定の１粒子におけるこれまでの探索の中で最も適合度が高い位置を示すパーソナルベストであり、ｐ_g ^bestは、全ての粒子群（点ｐ_i（ＬＣ_i，ＲＣ_i））で過去の探索も含めて最も適合度が高い位置を示すグローバルベストであり、繰り返しの探索の中で随時更新されていく変数である。

【0042】

こうして乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣが演算されると、続いて、当該乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣに基づいて、巻線２０の状態を診断する処理を実行する（ステップＳ１０８）。ここで、巻線２０に異常があるか否かの判定は、本実施の形態では、図９に示すように、演算した乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを巻線診断用マップ上に写像し、写像された乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの配置場所に基づいて行うものとした。なお、本実施の形態では、図１０に示すように、複数の正常な（短絡などの異常が生じていない）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの平均値ＬＣ_norav，ＲＣ_norav、および、複数の異常な（複数の異常態様の）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの異常態様毎の平均値ＬＣ_abav1，ＲＣ_abav1，ＬＣ_abav2，ＲＣ_abav2，ＬＣ_abav3，ＲＣ_abav3およびＬＣ_abav4，ＲＣ_abav4を予め求めて、巻線の状態と共に対応付けしたものを巻線診断用マップとしてＲＯＭ１４に記憶させておくものとした。巻線の異常態様としては、例えば、巻線２０に１ターン短絡が発生している状態や、巻線２０に２ターン短絡が発生している状態、巻線２０に相間短絡が発生している状態、巻線２０に断線が発生している状態などが考えられる。巻線診断用マップが記憶されたＲＯＭ１４は、本発明における「記憶部」に対応する実施構成の一例である。また、複数の正常な（短絡などの異常が生じていない）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣは、本発明における「正常座標群」に対応し、複数の異常な（複数の異常態様の）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣは、本発明における「異常座標群」に対応し、複数の正常な（短絡などの異常が生じていない）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣ、および、複数の異常な（複数の異常態様の）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣは、本発明における「複数の座標群」に対応する実施構成の一例である。

【0043】

そして、診断対象の巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣが演算されたときに、当該乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣと、各値（平均値ＬＣ_norav，ＲＣ_norav、平均値ＬＣ_abav1，ＲＣ_abav1およびＬＣ_abav2，ＲＣ_abav2）との距離を算定して、当該距離が最も近い平均値ＬＣ_norav，ＲＣ_norav、平均値ＬＣ_abav1，ＲＣ_abav1，ＬＣ_abav2，ＲＣ_abav2，ＬＣ_abav3，ＲＣ_abav3およびＬＣ_abav4，ＲＣ_abav4に対応付けられた巻線状態を、診断対象の巻線２０の状態として診断する。診断対象の巻線２０の状態の診断を実行するＣＰＵ１２は、本発明における「診断部」に対応する実施構成の一例である。

【0044】

診断対象の巻線２０の状態が正常であった場合には、「正常」を表示部８に出力して（ステップＳ１１０）、本処理ルーチンを終了する。一方、診断対象の巻線２０の状態が異常であった場合には、「異常」および「異常態様」を表示部８に出力して（ステップＳ１１２）、本処理ルーチンを終了する。

【0045】

以上説明した本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置１によれば、巻線２０が正常か否かを診断するのに適している乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求めるに際し、式（１０）における誤差ｅが最小となるような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを解探索手法により求めるのみであるため、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求める際に、計測する電圧に含まれるノイズ成分を除去するためのフィルタを設計する必要が無い。これにより、設計工数の低減を図りながらも電気機器における巻線２０の異常の有無を容易に診断することができる。

【0046】

また、本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置１によれば、ＰＳＯ法における慣性定数ｗおよび加速定数ｃ₁およびｃ₂を値１以下に設定するため、解が発散することなく、乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを確実求めることができる。

【0047】

さらに、本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置１によれば、インパルス電圧を印加した際に巻線２０の両端で観測される電圧Ｖｎの測定時間を当該電圧Ｖｎの１周期以上に設定するため、誤差ｅを最小とするような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの組を確実に求めることができる。

【0048】

また、本実施の形態に係る本発明の巻線診断装置１によれば、電圧Ｖｎの読み込み周期ｆ ₁ を、電圧Ｖｎの周期をｆ₀としたときに、１０×ｆ₀≦ｆ₁≦１０００×ｆ₀を満たすように設定するため、誤差ｅを最小とするような乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの組を確実に求めることができる。

【0049】

本実施の形態では、複数の正常（短絡などの異常が生じていない）な巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの平均値ＬＣ_norav，ＲＣ_norav、および、複数の異常な（複数の異常態様の）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣの異常態様毎の平均値ＬＣ_abav1，ＲＣ_abav1およびＬＣ_abav2，ＲＣ_abav2と、診断対象の巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣと、の距離を算定して、当該距離が最も近い平均値ＬＣ_norav，ＲＣ_norav、平均値ＬＣ_abav1，ＲＣ_abav1およびＬＣ_abav2，ＲＣ_abav2に対応付けられた巻線状態を、診断対象の巻線２０の状態として診断する構成としたが、これに限らない。

【0050】

例えば、平均値をとらずに、複数の正常（短絡などの異常が生じていない）な巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣ、および、複数の異常な（複数の異常態様の）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣと、診断対象の巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣと、の距離を算定して、当該距離が最も近い巻線診断用マップ上の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣに対応付けされた巻線状態を、診断対象の巻線２０の状態として診断する構成としても良い。

【0051】

また、例えば、図１１に示すように、複数の正常（短絡などの異常が生じていない）な巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣ、および、複数の異常な（複数の異常態様の）巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを、例えば、サポート・ベクターマシンなどの機械学習を用いて、ＬＣ－ＲＣ座標系を正常領域および異常領域にクラス分けした巻線診断用マップを予めＲＯＭ１４に記憶しておき、診断対象の巻線２０の乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣが演算されたときに、当該乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣがどの領域に属するかによって、診断対象の巻線２０の状態を診断する構成としても良い。なお、異常領域は、異常の態様、例えば、１ターン短絡領域、２ターン短絡領域、相間短絡、および断線などにさらにクラス分けしておくことによって、異常の態様まで特定することができる。

【0052】

本実施の形態および上述した変形例では、異常の態様まで特定するものとしたが、異常の態様までは特定せずに、異常のみを診断する構成としても良い。

【0053】

本実施の形態では、誤差ｅを最小にする乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求める解探索手法として、ＰＳＯ法を用いたが、これに限らない。例えば、誤差ｅを最小にする乗算値ＬＣおよび乗算値ＲＣを求める解探索手法として、線形計画法を用いても良い。

【0054】

本実施の形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0055】

１ 巻線診断装置（巻線診断装置）
２ インパルス発生回路（インパルス発生回路）
４ 電圧測定部
６ Ａ／Ｄ変換回路
８ 表示部
１０ 電子制御部
１２ ＣＰＵ（読込部、演算部、診断部）
１４ ＲＯＭ（記憶部）
１６ ＲＡＭ
２０ 巻線（巻線）
３０ 測定回路（測定回路）
Ｖｎ 電圧（巻線の両端で観測される電圧）
Ｔ１ 端子
Ｔ２ 端子
Ｌ１ 電力ライン
Ｌ２ 電力ライン
Ｔｓ サンプリング時間（第１時間）
Ｔ 所定時間（所定時間）
ｅ 誤差（誤差）
Ｌ 等価回路定数インダクタンス（等価回路定数インダクタンス）
Ｃ 等価回路定数キャパシタンス（等価回路定数キャパシタンス）
Ｒ 等価回路定数レジスタンス（等価回路定数レジスタンス）
ＬＣ 乗算値（乗算値）
ＲＣ 乗算値（乗算値）
ｃ₁ 加速定数（加速定数）
ｃ₂ 加速定数（加速定数）
ｗ 慣性定数（慣性定数）
ｆ₁ 電圧の読み込み周期（電圧の読み込み周期）
ｆ₀ 電圧の周期（電圧の周期）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】