JP6192890B2 - 表面電位分布計測装置および表面電位分布計測方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る表面電位分布計測装置1の構成を示すブロック図である。図2は、簡易的に表した回転電機の固定子、電界緩和システム3、および、表面電位分布計測装置1のポッケルス結晶23の斜視図である。
上記余弦関数において、Pinはポッケルス結晶23の入射光強度であり、Vπは半波長電圧であり、θ0は波長板によって与える位相差(任意)である。本実施形態では、検出光強度Poutにより、上記余弦関数の逆関数からポッケルス結晶23の出力電圧VPoutを求めている。ポッケルス結晶23は、100mm長と比較的長い結晶を用いているため、ポッケルス結晶23を近づけることによる誘電体表面の電界分布の乱れは小さい。そのため、ポッケルス結晶23の出力電圧VPoutは、測定対象である電界緩和システム3の表面電位に比例する。
第2実施形態について、第1実施形態の変更点のみ説明する。特に記載していない部分は第1実施形態と同様である。
3 … 電界緩和システム
11 … 固定子コア
12 … コイル導体
13 … 主絶縁層
14 … 低抵抗層
15 … 電界緩和層
16 … 固定子コイルエンド
17 … 低抵抗層の端部
21 … レーザ(半導体レーザ発生器)
22 … PBS
23 … ポッケルス結晶
24 … ミラー(誘電体ミラー)
25 … 光検出器
30 … 演算装置
31 … 演算部
32 … 電圧校正データベース
33 … 表面電位測定データベース
34 … 出力装置
Claims (10)
- 回転電機の固定子コイルの端部である固定子コイルエンドに施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測装置であって、
レーザ光を出射するレーザと、
前記レーザから出射された前記レーザ光が一端面に入射され、前記レーザ光の伝搬方向に沿って長手方向に延びたポッケルス結晶と、
前記ポッケルス結晶の他端面に設けられ、前記ポッケルス結晶の一端面から入射された前記レーザ光を入射方向とは反対方向に反射するミラーと、
インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有し、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を入射して、前記レーザ光の光強度として、前記ポッケルス結晶の一端面と他端面との間の電位差である出力電圧に対応する検出光強度を検出する光検出器と、
試験前に行われる電圧校正処理において、前記ミラーの裏面に対して各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ミラーの裏面に前記入力電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性が格納された電圧校正データベースと、
試験時に行われる表面電位測定処理において、前記ミラーの裏面に前記電界緩和システムの表面の一部が試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性から、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定する演算部と、
を具備することを特徴とする表面電位分布計測装置。 - 前記検出光強度は、前記出力電圧の余弦関数により表され、
前記演算部は、前記余弦関数を用いて、前記検出光強度から前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を導き出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の表面電位分布計測装置。 - 直線偏光だけを通過させる偏光ビームスプリッタ(以下、PBSと称する)、をさらに具備し、
前記レーザは、前記電界緩和システムの長手方向に垂直な前記入射方向に向かって、前記直線偏光である前記レーザ光を出射し、
前記PBSは、前記レーザから出射された前記レーザ光を前記入射方向に向かって通過させ、
前記ポッケルス結晶は、その長手方向が前記入射方向に平行になるように配置され、前記レーザおよび前記PBSとともに前記入射方向に並べて配置され、前記PBSからの前記レーザ光が一端面に入射され、
前記PBSは、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を前記長手方向に通過させ、
前記光検出器は、前記PBSに対して前記長手方向に配置され、前記PBSからの前記レーザ光を入射する、
ことを特徴とする請求項2に記載の表面電位分布計測装置。 - 前記固定子コイルエンドの両端部のうちの、前記回転電機の固定子コアに接している端部を第1位置とし、その他端部を第2位置とした場合、前記試験箇所は、前記第1位置から前記長手方向に延びる距離を表し、
前記表面電位測定処理において、前記ミラーの裏面に対して、前記第1位置から前記第2位置まで各々異なる位置に前記試験箇所が設けられたときに、前記演算部は、各々異なる前記試験箇所と、前記ミラーの裏面に前記試験箇所が設けられたときに特定される前記電界緩和システムの前記表面電位との関係を示す試験箇所対表面電位特性を生成する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。 - 表面電位測定データベース、をさらに具備し、
前記表面電位測定処理において、前記ミラーの裏面に対して、前記第1位置から前記第2位置まで各々異なる位置に前記試験箇所が設けられたときに、前記演算部は、各々異なる前記試験箇所とそのときの前記電界緩和システムの前記表面電位とを前記表面電位測定データベースに格納し、前記試験箇所対表面電位特性を生成する、
ことを特徴とする請求項4に記載の表面電位分布計測装置。 - 前記表面電位測定処理において、前記演算部は、前記試験箇所対表面電位特性を出力装置に出力する、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の表面電位分布計測装置。 - 前記表面電位測定処理において、前記演算部は、前記試験箇所対表面電位特性から、各々異なる前記試験箇所のうちの、第1試験箇所と第2試験箇所との2点間における電界を算出する、
ことを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。 - 前記ポッケルス結晶の一端面は接地されている、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。 - 前記ポッケルス結晶は、BGO結晶である、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の表面電位分布計測装置。 - パルス電圧に追従し回転電機の固定子コイルの端部である固定子コイルエンドに施された電界緩和システムの表面電位を計測する表面電位分布計測方法であって、
レーザによりレーザ光を、前記レーザ光の伝搬方向に沿って長手方向に延びたポッケルス結晶の一端面から他端面に向かって出射するステップと、
前記ポッケルス結晶の他端面に設けられたミラーにより、前記ポッケルス結晶の一端面から入射された前記レーザ光を入射方向とは反対方向に反射するステップと、
インバータパルス電圧の高周波成分に追従する帯域を有する光検出器により、前記ミラーにより反射された前記レーザ光を入射して、前記レーザ光の光強度として、前記ポッケルス結晶の一端面と他端面との間の電位差である出力電圧に対応する検出光強度を検出するステップと、
試験前に行われる電圧校正処理において、前記ミラーの裏面に対して各々異なる入力電圧が印加されたときに、各々異なる前記入力電圧と前記ミラーの裏面に前記入力電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧との関係を示す入力電圧対出力電圧特性を電圧校正データベースに格納するステップと、
試験時に行われる表面電位測定処理において、前記ミラーの裏面に前記電界緩和システムの表面の一部が試験箇所として配置された場合に、前記固定子コイルに電圧が印加されたときの前記ポッケルス結晶の前記出力電圧を試験時出力電圧とし、前記電圧校正データベースに格納された前記入力電圧対出力電圧特性から、前記試験時出力電圧に対応する入力電圧を前記電界緩和システムの表面電位として特定するステップと、
を具備することを特徴とする表面電位分布計測方法。
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