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JP7560367B2 - Method and device for diagnosing insulation deterioration in a rotating electrical machine - Google Patents
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JP7560367B2 - Method and device for diagnosing insulation deterioration in a rotating electrical machine - Google Patents

Method and device for diagnosing insulation deterioration in a rotating electrical machine Download PDF

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Description

本発明は、回転電機の絶縁劣化診断方法および絶縁劣化診断装置に関する。 The present invention relates to a method and device for diagnosing insulation deterioration in rotating electrical machines.

回転電機においては、絶縁体を介してコロナ放電が発生すると絶縁体が劣化する場合がある。そこで、従来、絶縁体の劣化を診断する絶縁劣化診断方法が知られている。例えば、回転電機内のオゾン濃度を回転電機内の温度および湿度を用いて補正して、補正後のオゾン濃度に基づいて絶縁性の劣化を診断する絶縁劣化診断方法がある。 In rotating electric machines, if corona discharge occurs through the insulator, the insulator may deteriorate. Conventionally, insulation deterioration diagnosis methods for diagnosing the deterioration of the insulator are known. For example, there is an insulation deterioration diagnosis method that corrects the ozone concentration inside the rotating electric machine using the temperature and humidity inside the rotating electric machine, and diagnoses the deterioration of the insulation based on the corrected ozone concentration.

特開2020-061797号公報JP 2020-061797 A

この種の絶縁劣化診断装置では、コロナ放電の検出の精度の向上が図れれば有益である。 It would be beneficial for this type of insulation deterioration diagnosis device to improve the accuracy of detecting corona discharges.

そこで、本発明の課題の一つは、回転電機に対する絶縁性の劣化の診断の精度の向上を図ることである。 Therefore, one of the objectives of the present invention is to improve the accuracy of diagnosing insulation deterioration in rotating electrical machines.

本発明の実施形態の回転電機の絶縁劣化診断方法は、筐体と、前記筐体に収容された固定子と、前記筐体に収容され前記固定子に対して回転する回転子と、前記筐体に収容された絶縁体と、前記筐体内に気流を発生させるファンと、を備えた回転電機における前記筐体内の、オゾン濃度、温度、湿度、および前記気流の風速を取得する取得ステップと、前記オゾン濃度、温度、湿度、および前記風速に基づいて、前記絶縁体の劣化を診断する診断ステップと、を含み、前記診断ステップにおいて、前記オゾン濃度、前記温度、前記湿度、および前記風速でのオゾンの半減期に基づいて、所定の容積での単位時間あたりのオゾン分子の発生個数であるオゾン発生速度を算出し、前記オゾン発生速度に基づいて、前記筐体内で発生するコロナ放電の放電電力を算出する A method for diagnosing insulation deterioration of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention includes an acquisition step of acquiring an ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed of the airflow inside a housing of a rotating electric machine including a housing, a stator housed in the housing, a rotor housed in the housing and rotating relative to the stator, an insulator housed in the housing, and a fan that generates an airflow inside the housing, and a diagnosis step of diagnosing deterioration of the insulator based on the ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed, wherein in the diagnosis step, an ozone generation rate, which is the number of ozone molecules generated per unit time in a specified volume, is calculated based on the ozone concentration, temperature, humidity, and half-life of ozone at the ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed, and a discharge power of corona discharge generated inside the housing is calculated based on the ozone generation rate .

本発明の実施形態の回転電機の絶縁劣化診断方法によれば、回転電機に対する絶縁性の劣化の診断の精度の向上を図ることができる。 The method for diagnosing insulation deterioration of a rotating electric machine according to an embodiment of the present invention can improve the accuracy of diagnosing insulation deterioration of a rotating electric machine.

図1は、実施形態の回転電機システムの構成を例示的に示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a rotating electrical machine system according to an embodiment. 図2は、実施形態の回転電機における固定子の固定子巻線を例示的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a stator winding of a stator in a rotating electric machine according to the embodiment. 図3は、実施形態の絶縁劣化診断装置の構成を例示的に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an insulation degradation diagnosis device according to an embodiment. 図4は、実施形態の絶縁劣化診断装置の演算部が実行する絶縁劣化診断処理を例示的に示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an insulation degradation diagnosis process executed by a calculation unit of the insulation degradation diagnosis device according to the embodiment. 図5は、実施形態の回転電機におけるコロナ放電の放電電力と絶縁被膜の劣化状態との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the discharge power of corona discharge and the deterioration state of the insulating coating in the rotating electric machine of the embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態を開示する。以下に示される実施形態の構成(技術的特徴)、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、いずれも一例である。 The following describes exemplary embodiments of the present invention. The configurations (technical features) of the embodiments described below, as well as the actions and results (effects) brought about by the configurations, are all merely examples.

<回転電機システム1>
図1は、実施形態の回転電機システム1の構成を例示的に示す図である。図1に示されるように、回転電機システム1は、全閉外扇形の回転電機100と、絶縁劣化診断装置200と、を備える。回転電機100は、例えば三相誘導電動機である。なお、回転電機100は、上記に限定されない。絶縁劣化診断装置200は、回転電機100の絶縁劣化の診断を行う。
<Rotating Electric Machine System 1>
Fig. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a rotating electric machine system 1 according to an embodiment. As illustrated in Fig. 1, the rotating electric machine system 1 includes a totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 100 and an insulation degradation diagnosis device 200. The rotating electric machine 100 is, for example, a three-phase induction motor. However, the rotating electric machine 100 is not limited to the above. The insulation degradation diagnosis device 200 diagnoses insulation degradation of the rotating electric machine 100.

<回転電機100の構成>
図1に示すように、回転電機100は、回転動作を行う回転電機本体2と、冷却器3と、筐体5と、を備える。筐体5は、回転電機本体2と冷却器3とに亘って設けられている。また、回転電機100の内部には、回転電機本体2と冷却器3とに亘って、冷却用気体(以下、単に気体と呼ぶ)で満たされた閉空間4が設けられている。気体は、例えば空気である。発熱体の一例である固定子13の発熱によって加熱された閉空間4の内部の気体が冷却器3にて外気と熱交換されることにより、回転電機本体2が冷却される。
<Configuration of rotating electric machine 100>
As shown in Fig. 1, the rotating electric machine 100 includes a rotating electric machine main body 2 that rotates, a cooler 3, and a housing 5. The housing 5 is provided between the rotating electric machine main body 2 and the cooler 3. Inside the rotating electric machine 100, a closed space 4 filled with a cooling gas (hereinafter simply referred to as gas) is provided between the rotating electric machine main body 2 and the cooler 3. The gas is, for example, air. The gas inside the closed space 4 that is heated by heat generated by a stator 13, which is an example of a heating element, is heat-exchanged with outside air by the cooler 3, thereby cooling the rotating electric machine main body 2.

回転電機本体2は、フレーム11aと、回転子12と、固定子13と、を有する。 The rotating electric machine body 2 has a frame 11a, a rotor 12, and a stator 13.

フレーム11aは、上端開口の箱型に形成されている。フレーム11aは、回転子12の一部と固定子13とを収容している。なお、フレーム11aの上端には、仕切板11cが設置されて、フレーム11aの上端は仕切板11cによって塞がれている。フレーム11aと仕切板11cとによって、第1の筐体5aが構成される。フレーム11aは、筐体部材とも称される。 The frame 11a is formed in a box shape with an open top. The frame 11a houses a part of the rotor 12 and the stator 13. A partition plate 11c is installed at the top end of the frame 11a, and the top end of the frame 11a is closed by the partition plate 11c. The frame 11a and the partition plate 11c form the first housing 5a. The frame 11a is also referred to as a housing member.

回転子12は、ロータシャフト14と、回転子鉄心15と、を有する。ロータシャフト14のうち軸方向の両端部の間の部分には、回転子鉄心15が固定されている。 The rotor 12 has a rotor shaft 14 and a rotor core 15. The rotor core 15 is fixed to the portion of the rotor shaft 14 between both axial ends.

ロータシャフト14は、二つの軸受16を介してフレーム11aに回転可能に支持されている。二つの軸受16は、ロータシャフト14の軸方向において回転子鉄心15の両側に位置する。軸受16は、例えば、すべり軸受やころがり軸受等である。 The rotor shaft 14 is rotatably supported by the frame 11a via two bearings 16. The two bearings 16 are located on both sides of the rotor core 15 in the axial direction of the rotor shaft 14. The bearings 16 are, for example, sliding bearings or rolling bearings.

ロータシャフト14の軸方向の両端部は、フレーム11aからフレーム11aの外部に突出している。ロータシャフト14の軸方向の一方の端部には、結合部14aが設けられている。結合部14aは、回転機械(不図示)と結合される。また、ロータシャフト14の軸方向の他方の端部には、外扇17が固定されている。外扇17は、ロータシャフト14と一体に回転する。また、ロータシャフト14における二つの軸受16と回転子鉄心15とのそれぞれの間には、内扇18が固定されている。内扇18は、ロータシャフト14と一体に回転する。内扇18は、回転することにより、固定子13および回転子12と冷却器3(より具体的には後述する熱交換器31)との間で気体を循環させる。すなわち、内扇18は、筐体5内に気流を発生させる。内扇18は、ファンの一例である。 Both axial ends of the rotor shaft 14 protrude from the frame 11a to the outside of the frame 11a. A coupling portion 14a is provided at one axial end of the rotor shaft 14. The coupling portion 14a is coupled to a rotating machine (not shown). An outer fan 17 is fixed to the other axial end of the rotor shaft 14. The outer fan 17 rotates integrally with the rotor shaft 14. An inner fan 18 is fixed between each of the two bearings 16 and the rotor core 15 on the rotor shaft 14. The inner fan 18 rotates integrally with the rotor shaft 14. By rotating, the inner fan 18 circulates gas between the stator 13 and the rotor 12 and the cooler 3 (more specifically, the heat exchanger 31 described later). That is, the inner fan 18 generates an air flow within the housing 5. The inner fan 18 is an example of a fan.

固定子13は、固定子鉄心19と、固定子巻線20と、を有する。固定子鉄心19は、ロータシャフト14の径方向における回転子鉄心15の外側に位置し、回転子鉄心15を囲む円筒状に形成されている。固定子巻線20は、ロータシャフト14の軸方向に延びるように固定子鉄心19の内周面19aに形成された複数のスロット23(図2参照)内を貫通して、くさび22(図2参照)によって、固定子鉄心19に固定されている。 The stator 13 has a stator core 19 and a stator winding 20. The stator core 19 is located outside the rotor core 15 in the radial direction of the rotor shaft 14, and is formed in a cylindrical shape surrounding the rotor core 15. The stator winding 20 passes through a plurality of slots 23 (see FIG. 2) formed in the inner peripheral surface 19a of the stator core 19 so as to extend in the axial direction of the rotor shaft 14, and is fixed to the stator core 19 by wedges 22 (see FIG. 2).

冷却器3は、熱交換器31と、外扇カバー32と、出口ガイド33と、を有する。 The cooler 3 has a heat exchanger 31, an external fan cover 32, and an outlet guide 33.

熱交換器31は、複数の冷却管41と、入口端板42と、出口端板43と、冷却器カバー45とを有する。複数の冷却管41は、互いに並列に配置されている。入口端板42と出口端板43とは、冷却管41の軸方向の両端部を支持している。冷却器カバー45は、入口端板42と出口端板43とに亘って設けられて、冷却管41を収納している。 The heat exchanger 31 has a plurality of cooling pipes 41, an inlet end plate 42, an outlet end plate 43, and a cooler cover 45. The cooling pipes 41 are arranged in parallel with each other. The inlet end plate 42 and the outlet end plate 43 support both ends of the cooling pipes 41 in the axial direction. The cooler cover 45 is provided across the inlet end plate 42 and the outlet end plate 43, and houses the cooling pipes 41.

入口端板42と、出口端板43と、冷却器カバー45とは、フレーム11bを構成している。フレーム11bは、回転電機本体2の上端部に固定されている。フレーム11bの下端には、仕切板11cが設置されて、フレーム11bの下端は、仕切板11cによって塞がれている。フレーム11bと仕切板11cとによって、第2の筐体5bが構成される。即ち、筐体5は、冷却器3を収容する第2の筐体5bと、回転電機本体2を収容する第1の筐体5aと、によって構成される。第1の筐体5aと第2の筐体5bとは仕切板5cによって仕切られている。フレーム11bは、筐体部材とも称される。 The inlet end plate 42, the outlet end plate 43, and the cooler cover 45 form the frame 11b. The frame 11b is fixed to the upper end of the rotating electric machine body 2. A partition plate 11c is installed at the lower end of the frame 11b, and the lower end of the frame 11b is closed by the partition plate 11c. The frame 11b and the partition plate 11c form the second housing 5b. That is, the housing 5 is composed of the second housing 5b that houses the cooler 3 and the first housing 5a that houses the rotating electric machine body 2. The first housing 5a and the second housing 5b are separated by the partition plate 5c. The frame 11b is also called a housing member.

冷却管41、入口端板42、出口端板43、冷却器カバー45、およびフレーム11aは、互いに接続されて、閉空間4を形成している。閉空間4におけるフレーム11a内の空間4aと冷却器カバー45内の空間4bとは、いずれも仕切板11cに形成された入口10aおよび二つの出口10bで互いに連通している。入口10aは、フレーム11aにおける、固定子13の上方の部分に形成されている。二つの出口10bは、フレーム11aにおける内扇18の斜め上方の部分に形成されている。即ち、入口10aは、二つの出口10bの間に位置している。 The cooling pipe 41, the inlet end plate 42, the outlet end plate 43, the cooler cover 45, and the frame 11a are connected to each other to form the closed space 4. The space 4a in the frame 11a and the space 4b in the cooler cover 45 in the closed space 4 are both connected to each other by the inlet 10a and two outlets 10b formed in the partition plate 11c. The inlet 10a is formed in the part of the frame 11a above the stator 13. The two outlets 10b are formed in the part of the frame 11a diagonally above the inner fan 18. In other words, the inlet 10a is located between the two outlets 10b.

また、冷却器カバー45内には、二つのガイド板44が設けられている。二つのガイド板44は、入口端板42と出口端板43との間で、冷却管41の軸方向に互いに間隔を空けて並べられている。二つのガイド板44は、冷却器カバー45内の空間4bの底部から上方に延びて、冷却器カバー45内の空間4bのうち上部連通空間4cを除く空間を冷却管41の軸方向に仕切っている。 Two guide plates 44 are provided inside the cooler cover 45. The two guide plates 44 are arranged at a distance from each other in the axial direction of the cooling pipe 41 between the inlet end plate 42 and the outlet end plate 43. The two guide plates 44 extend upward from the bottom of the space 4b inside the cooler cover 45, and divide the space 4b inside the cooler cover 45, excluding the upper communication space 4c, in the axial direction of the cooling pipe 41.

外扇カバー32は、入口端板42に固定され、外扇17を収納している。外扇カバー32には、吸込口37が設けられており、外扇17が回転することにより、外気が吸込口37から外扇カバー32内に流入する。また、外扇17により外扇カバー32内に流入した外気が複数の冷却管41の内側に流入するように、外扇カバー32が入口端板42と接続されている。また、外扇カバー32内には、吸込口37から外扇カバー32内に流入した外気が外扇17を通過して複数の冷却管41に流れるように外気をガイドするガイド部材46が設けられている。 The external fan cover 32 is fixed to the inlet end plate 42 and houses the external fan 17. The external fan cover 32 is provided with an inlet 37, and as the external fan 17 rotates, external air flows into the external fan cover 32 from the inlet 37. The external fan cover 32 is connected to the inlet end plate 42 so that the external air flowing into the external fan cover 32 by the external fan 17 flows inside the multiple cooling pipes 41. A guide member 46 is provided inside the external fan cover 32 to guide the external air that flows into the external fan cover 32 from the inlet 37 so that it passes through the external fan 17 and flows into the multiple cooling pipes 41.

出口ガイド33は、出口端板43に固定されている。出口ガイド33は、複数の冷却管41から流出する外気が所定の方向に流れるようにガイドする。 The outlet guide 33 is fixed to the outlet end plate 43. The outlet guide 33 guides the outside air flowing out of the multiple cooling tubes 41 so that it flows in a predetermined direction.

また、回転電機100は、オゾン濃度計211と、温度計212と、湿度計213と、風速計214と、を備える。オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214は、筐体5のうち第1の筐体5aに収容されている。オゾン濃度計211、温度計212、および湿度計213は、例えば、固定子鉄心19から突出した固定子巻線20の端部の近傍に設置されている。オゾン濃度計211は、例えば、第1の筐体5a内のオゾン濃度を計測する。温度計212は、第1の筐体5a内の温度を計測する。湿度計213は、第1の筐体5a内の湿度を計測する。風速計214は、第1の筐体5a内の気流の風速(気体の速度)を計測する。風速計214は、例えば、内扇18の下流側に配置されている。ここで、第1の筐体5a内の風速は、回転電機100の定速回転運転時には、略一定の値となる。なお、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214の設置位置は、図1に示される位置に限定されない。また、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214は、一例として、測定対象の測定時のみ第1の筐体5aに収容(設置)される。すなわち、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214は、第1の筐体5aに常時収容(設置)されていなくてもよい。なお、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214は、第1の筐体5aに常時収容(設置)されていてもよい。 The rotating electric machine 100 also includes an ozone concentration meter 211, a thermometer 212, a hygrometer 213, and an anemometer 214. The ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214 are housed in the first housing 5a of the housings 5. The ozone concentration meter 211, the thermometer 212, and the hygrometer 213 are installed, for example, near the end of the stator winding 20 protruding from the stator core 19. The ozone concentration meter 211 measures, for example, the ozone concentration in the first housing 5a. The thermometer 212 measures the temperature in the first housing 5a. The hygrometer 213 measures the humidity in the first housing 5a. The anemometer 214 measures the wind speed (gas speed) of the airflow in the first housing 5a. The anemometer 214 is disposed, for example, downstream of the internal fan 18. Here, the wind speed in the first housing 5a is approximately constant during constant speed rotation of the rotating electric machine 100. The installation positions of the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214 are not limited to the positions shown in FIG. 1. In addition, the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214 are, for example, housed (installed) in the first housing 5a only when the measurement target is being measured. That is, the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214 do not have to be housed (installed) in the first housing 5a at all times. The ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214 may be housed (installed) in the first housing 5a at all times.

<回転電機100における気体の流れ>
次に、回転電機100の内部における気体の流れについて説明する。
<Gas Flow in Rotating Electric Machine 100>
Next, the flow of gas inside the rotating electrical machine 100 will be described.

まず、閉空間4内の冷却用気体(気体)について説明する。閉空間4におけるフレーム11a内の空間4aの気体は、ロータシャフト14と一体に回転する二つの内扇18により圧送されて、回転子12および固定子13に沿って流れて回転子12および固定子13を冷却した後、固定子鉄心19の径方向外側に流出する。このとき、気体は、回転子12および固定子13のそれぞれに設けられた通風路を通過する。固定子鉄心19の径方向外側に流出した気体は、気流F1を形成して、入口10aを経由して冷却器3内の空間4bに流入する。冷却器3の空間4bに流入した気体は、冷却管41の外側を通過する過程で、冷却管41内を流れる外気と熱交換し冷却されながら、二つのガイド板44の間を上昇して上部連通空間4cに流出する。 First, the cooling gas (gas) in the closed space 4 will be described. The gas in the space 4a in the frame 11a in the closed space 4 is compressed by two internal fans 18 that rotate together with the rotor shaft 14, flows along the rotor 12 and the stator 13 to cool the rotor 12 and the stator 13, and then flows out radially outward of the stator core 19. At this time, the gas passes through the ventilation passages provided in the rotor 12 and the stator 13. The gas that flows out radially outward of the stator core 19 forms an airflow F1 and flows into the space 4b in the cooler 3 via the inlet 10a. In the process of passing outside the cooling pipe 41, the gas that flows into the space 4b of the cooler 3 exchanges heat with the outside air flowing in the cooling pipe 41 and is cooled, while rising between the two guide plates 44 and flowing out into the upper communication space 4c.

上部連通空間4cの気体は、冷却管41の軸方向に互いに反対方向に分流して、入口端板42とガイド板44との間と、出口端板43とガイド板44との間とを、それぞれ冷却管41内の外気と熱交換し冷却されながら下降する。その後、気体は、気流F2,F3を形成して、出口10bを介してフレーム11a内の空間4aに戻り、再びそれぞれ内扇18に流入する。 The gas in the upper communication space 4c branches off in opposite directions along the axial direction of the cooling pipe 41, and flows down between the inlet end plate 42 and the guide plate 44, and between the outlet end plate 43 and the guide plate 44, while being cooled by heat exchange with the outside air in the cooling pipe 41. The gas then forms air flows F2 and F3, returning to the space 4a in the frame 11a via the outlet 10b, and again flowing into the inner fan 18.

次に、外気の流れを説明する。外気は、ロータシャフト14と一体に回転する外扇17により吸込口37から外扇カバー32内に流入し、外扇カバー32内を通過して入口端板42に到達する。入口端板42に到達した外気は、入口端板42で開口している各冷却管41内に流入し、冷却管41内で冷却管41外側の気体から熱を受けて温度上昇しながら冷却管41内を通過した後、出口端板43側の開口から冷却器3の外部に流出する。このように、冷却管41の内側の外気と冷却管41の外側の気体との間で熱交換が行われることにより、回転子12および固定子13の冷却が行われる。 Next, the flow of outside air will be explained. Outside air flows into the outside fan cover 32 from the suction port 37 by the outside fan 17 that rotates together with the rotor shaft 14, passes through the inside of the outside fan cover 32, and reaches the inlet end plate 42. The outside air that reaches the inlet end plate 42 flows into each cooling pipe 41 that opens at the inlet end plate 42, receives heat from the gas outside the cooling pipe 41 in the cooling pipe 41, passes through the cooling pipe 41 while increasing in temperature, and then flows out of the cooler 3 from the opening on the outlet end plate 43 side. In this way, heat is exchanged between the outside air inside the cooling pipe 41 and the gas outside the cooling pipe 41, thereby cooling the rotor 12 and the stator 13.

<固定子13の巻線構造>
次に、図2を用いて、固定子13の巻線構造を説明する。図2は、実施形態の回転電機100における固定子13の固定子巻線20を例示的に示す断面図である。
<Winding Structure of Stator 13>
Next, the winding structure of the stator 13 will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a cross-sectional view showing an example of the stator winding 20 of the stator 13 in the rotating electric machine 100 of the embodiment.

図2に示すように、固定子13を構成する固定子鉄心19には、内周面19aに沿って、複数のスロット23が形成される。スロット23の内部には、固定子巻線20が上下2層に巻回される。固定子巻線20の表面は、絶縁被膜21によって被覆されている。絶縁被膜21は、絶縁体の一例である。 As shown in FIG. 2, the stator core 19 that constitutes the stator 13 has multiple slots 23 formed along the inner peripheral surface 19a. Inside the slots 23, the stator winding 20 is wound in two layers, one above the other. The surface of the stator winding 20 is covered with an insulating coating 21. The insulating coating 21 is an example of an insulator.

固定子巻線20の上方には、くさび22が嵌合される。くさび22は樹脂部材等の絶縁部材で形成される。くさび22は、回転電機100が回転した際の振動によって、固定子巻線20が、スロット23から脱落するのを防止する。 A wedge 22 is fitted above the stator winding 20. The wedge 22 is made of an insulating material such as a resin material. The wedge 22 prevents the stator winding 20 from falling out of the slot 23 due to vibrations that occur when the rotating electric machine 100 rotates.

<絶縁劣化診断装置200の構成>
次に、図3を用いて、絶縁劣化診断装置200を説明する。図3は、実施形態の絶縁劣化診断装置200の構成を例示的に示すブロック図である。
<Configuration of insulation deterioration diagnosis device 200>
Next, the insulation degradation diagnosis device 200 will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the insulation degradation diagnosis device 200 according to the embodiment.

図3に示されるように、絶縁劣化診断装置200は、演算部201と、記憶装置202と、通信部203と、入出力部204と、を備える。演算部201と、記憶装置202、通信部203、および入出力部204は、情報および信号を授受可能に接続されている。 As shown in FIG. 3, the insulation deterioration diagnosis device 200 includes a calculation unit 201, a storage device 202, a communication unit 203, and an input/output unit 204. The calculation unit 201, the storage device 202, the communication unit 203, and the input/output unit 204 are connected to each other so that information and signals can be exchanged.

記憶装置202は、各種の情報を記憶する。記憶装置202は、公知の記憶媒体である。 The storage device 202 stores various types of information. The storage device 202 is a well-known storage medium.

通信部203は、他の装置と通信するための通信インターフェースである。例えば、通信部203は、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214と有線通信する。なお、通信部203は、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214と無線通信してもよい。 The communication unit 203 is a communication interface for communicating with other devices. For example, the communication unit 203 communicates by wire with the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214. The communication unit 203 may also communicate wirelessly with the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214.

入出力部204は、作業者等の操作者からの操作指示を受け付ける入力部と、画像を表示する表示部と、を備える。入力部は、例えば、キーボード、マウス、などである。表示部は、例えば、液晶表示装置や、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイなどである。入出力部204は、入力部と表示部とを一体に備えたタッチパネル付ディスプレイであってもよい。 The input/output unit 204 includes an input unit that receives operation instructions from an operator such as a worker, and a display unit that displays images. The input unit is, for example, a keyboard, a mouse, etc. The display unit is, for example, a liquid crystal display device, an organic EL (Electro Luminescence) display, etc. The input/output unit 204 may be a touch panel display that has an input unit and a display unit integrated together.

演算部201は、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、を有する。すなわち、演算部201は、コンピュータである。CPUは、ROM等に記憶されたプログラムを読み出して実行する。また、CPUは、各種演算処理を並列処理可能に構成されている。RAMは、CPUがプログラムを実行して種々の演算処理を実行する際に用いられる各種データを一時的に記憶する。演算部201は、演算部や情報処理部とも称される。 The calculation unit 201 has a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). In other words, the calculation unit 201 is a computer. The CPU reads out and executes programs stored in the ROM, etc. The CPU is also configured to be capable of parallel processing of various calculation processes. The RAM temporarily stores various data used when the CPU executes programs to perform various calculation processes. The calculation unit 201 is also referred to as a calculation unit or an information processing unit.

演算部201は、機能的構成として、取得部201aと、診断部201bと、を有する。これらの機能的構成は、CPUがROM等に記憶されたプログラムを実行した結果として実現される。なお、上記の機能的構成の一部または全部が専用のハードウェア(回路)によって実現されてもよい。 The calculation unit 201 has, as its functional components, an acquisition unit 201a and a diagnosis unit 201b. These functional components are realized as a result of the CPU executing a program stored in a ROM or the like. Note that some or all of the above functional components may be realized by dedicated hardware (circuitry).

取得部201aは、各種情報や信号を取得する。例えば、取得部201aは、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214から、第1の筐体5a内の、オゾン濃度、温度、湿度、および風速を取得する。 The acquisition unit 201a acquires various information and signals. For example, the acquisition unit 201a acquires the ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed within the first housing 5a from the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214.

診断部201bは、取得部201aによって取得された情報(オゾン濃度、温度、湿度、風速)に基づいて、絶縁被膜21の劣化を診断する。 The diagnosis unit 201b diagnoses the deterioration of the insulating coating 21 based on the information (ozone concentration, temperature, humidity, wind speed) acquired by the acquisition unit 201a.

<劣化診断方法>
以下に、絶縁被膜21の劣化の診断方法である劣化診断方法を説明する。
<Deterioration diagnosis method>
A deterioration diagnosis method for diagnosing deterioration of the insulating coating 21 will be described below.

(オゾンの発生と分解)
まずは、オゾンの発生と分解とについて説明する。オゾンの自然分解において、単位体積あたりのオゾン分子(オゾン濃度)の時間経過にともなう変化は、微分方程式として記述することができる。まず、オゾンの分解定数(以後、オゾン分解定数とも称する)をλとし、時刻をtとし、t=0のときのオゾン分子数をNとすると、時刻tにおけるオゾン分子数N(t)は、次の微分方程式(式(1))に従う。

Figure 0007560367000001
この式(1)の解は、初期条件であるN(0)=Nから、
Figure 0007560367000002
となる。
一方、オゾン分子が、単位時間、単位体積あたりにq個生成され、オゾン分解定数λで分解されると考えると、オゾンの発生と分解は、次の微分方程式(式(3))で与えられる。なお、筐体5からのオゾンの漏れを考慮する場合は(λ)に替えて(λ+α)とすればよい。αは、所定の定数である。
Figure 0007560367000003
この式(3)の解は、次式(4)で示される。
Figure 0007560367000004
十分に時間が経ったとき(平衡時)の分子数は、q/λとなり、平衡状態に達した後で測定したオゾン濃度[О]と所定の容積Vとから、所定の容積Vでのオゾン分子数はV[О]となる。ここで、所定の容積V全体での単位時間あたりのオゾン発生個数をQとし、発生したオゾンは速やかに所定の容積内に拡散するものとする。所定の容積V全体での単位時間あたりのオゾン発生個数=オゾン発生速度とする。よって、以降では、オゾン発生速度にもQが用いられる。Q=qVおよびq/λ=[О]より、オゾン発生速度(すなわち、所定の容積V全体での単位時間あたりのオゾン発生個数)Qは、次式(5)により求めることができる。
Figure 0007560367000005
(Ozone generation and decomposition)
First, the generation and decomposition of ozone will be explained. In the natural decomposition of ozone, the change in the number of ozone molecules per unit volume (ozone concentration) over time can be described as a differential equation. First, if the decomposition constant of ozone (hereinafter also referred to as the ozone decomposition constant) is λ, the time is t, and the number of ozone molecules at t=0 is N0 , then the number of ozone molecules N(t) at time t follows the following differential equation (Equation (1)).
Figure 0007560367000001
The solution of this equation (1) is given by the initial condition N(0)=N 0 as follows:
Figure 0007560367000002
It becomes.
On the other hand, if it is considered that q ozone molecules are generated per unit time and unit volume and are decomposed with an ozone decomposition constant λ, the generation and decomposition of ozone is given by the following differential equation (Equation (3)). Note that when considering the leakage of ozone from the housing 5, (λ) can be replaced with (λ+α), where α is a predetermined constant.
Figure 0007560367000003
The solution of this equation (3) is given by the following equation (4).
Figure 0007560367000004
The number of molecules after a sufficient amount of time has passed (at equilibrium) is q/λ, and the number of ozone molecules in the specified volume V is V[ O3 ] from the ozone concentration [ O3 ] measured after reaching equilibrium and the specified volume V. Here, the number of ozone molecules generated per unit time in the entire specified volume V is Q, and the generated ozone is assumed to diffuse quickly within the specified volume. The number of ozone molecules generated per unit time in the entire specified volume V = the ozone generation rate. Therefore, hereafter, Q will also be used for the ozone generation rate. From Q = qV and q/λ = [ O3 ], the ozone generation rate Q (i.e., the number of ozone molecules generated per unit time in the entire specified volume V) can be calculated by the following formula (5).
Figure 0007560367000005

(オゾン分解定数の推定)
オゾン分解定数については文献(Half-life time of ozone as a function of air movement and conditions in a sealed container)に示される次式(11)を用いる。
Y=2274.4+0.483×x1-8.49×x2-51.64×x3-12.01×x4 ・・・(式11)
ここで、上記式(11)においては、Y=オゾン半減期、x1=初期オゾン濃度、x2=風量、x3=温度、x4=湿度である。
上記文献では、様々な環境条件(温度、湿度、風量)の下でのオゾンの自然分解の半減期が求められている。オゾンの自然分解については先に示した式(2)にしたがうので、(式11)の半減期の定義から、

Figure 0007560367000006
が得られる。すなわち、
Figure 0007560367000007
である。
したがって、オゾンの半減期(t1/2)の測定結果(算出結果)からλを求めることができる。上記文献では様々な環境条件の下でオゾンの半減期(t1/2)が測定されているので、それを用いてλに対する温度、湿度および風量の影響を検討することができる。すなわち、回転電機100の筐体5内の温度、湿度および風量が分かれば、λが求まる。ここで、本実施形態では、風量として内扇18の風量が用いられる。内扇18の風量は、風速および内扇18の羽根の径から求めることができる。 (Estimation of ozone decomposition constant)
The ozone decomposition constant is calculated using the following formula (11) shown in the literature (Half-life time of ozone as a function of air movement and conditions in a sealed container).
Y=2274.4+0.483×x1-8.49×x2-51.64×x3-12.01×x4 (Formula 11)
Here, in the above formula (11), Y = ozone half-life, x1 = initial ozone concentration, x2 = air volume, x3 = temperature, and x4 = humidity.
In the above document, the half-life of natural decomposition of ozone under various environmental conditions (temperature, humidity, air volume) is calculated. Since the natural decomposition of ozone follows the above-mentioned formula (2), the definition of the half-life in formula (11) is as follows:
Figure 0007560367000006
That is,
Figure 0007560367000007
It is.
Therefore, λ can be obtained from the measurement (calculation) results of the half-life (t 1/2 ) of ozone. In the above-mentioned document, the half-life (t 1/2 ) of ozone is measured under various environmental conditions, and the influence of temperature, humidity, and air volume on λ can be considered using the measurements. That is, λ can be obtained if the temperature, humidity, and air volume inside the housing 5 of the rotating electric machine 100 are known. Here, in this embodiment, the air volume of the internal fan 18 is used as the air volume. The air volume of the internal fan 18 can be obtained from the wind speed and the diameter of the blades of the internal fan 18.

(コロナ放電によるオゾンの発生)
大気中での放電によるオゾン生成反応は次のようになると考えられる。ここで、「k」
は反応速度定数を表す。

Figure 0007560367000008
とkとは、放電状態すなわち電子のエネルギ分布のみで決まる反応速度定数であり、k2とkとは、気体の温度で決まる反応速度定数である。 (Ozone generation due to corona discharge)
The reaction of ozone generation by discharge in the atmosphere is considered to be as follows: where, "k"
represents the reaction rate constant.
Figure 0007560367000008
k1 and k4 are reaction rate constants determined only by the discharge state, i.e., the energy distribution of electrons, and k2 and k3 are reaction rate constants determined by the gas temperature.

さらに、

Figure 0007560367000009
である。 moreover,
Figure 0007560367000009
It is.

式(31)は、式(22)と同じオゾン生成過程で第三物体がN(窒素)の場合であり、kとk´との比は、1:0.89となり、第三物体としての酸素と窒素との効果には大差がない。式(32)は、電子によるNからからN *への励起であり、式(33)は、N *によるO(酸素)の解離であり、式(34)および式(35)は、N *の脱励起であり、式(36)は、N *によるにOの分解反応である。ここで、kN1は、E/nで決まり、kN2、kN3、k´N3およびkN4は主に気体温度で決まる。ここで、E/nは換算電界であり、Eは電界であり、nは空気密度である。オゾン生成の初期過程では、式(21),(22)に式(31)~(35)を加えればよい。したがって、最大オゾン収率(Yo/W)maxは、次式(37)のようになる。ここで、Yoは、オゾン発生量、Wは放電電力を表す。

Figure 0007560367000010
ここで、上記式(37)におけるxは全圧に対する酸素の分圧比であり、cは所定の定数である。すなわち、
Figure 0007560367000011
である。
したがって、
Figure 0007560367000012
である。
すなわち、オゾン濃度が低濃度の場合、単位時間当たりのオゾン収量(=オゾン発生量)は放電電力Wに比例する。上記のオゾン発生速度と合わせて考えると、
Figure 0007560367000013
となり、オゾン濃度と放電電力Wとの関係はオゾン分解定数に依存する。上記式(40)のcは、所定の定数である。 Equation (31) is the same as equation (22) in the case where the third body is N2 (nitrogen), and the ratio of k2 to k'2 is 1:0.89, and there is no significant difference in the effects of oxygen and nitrogen as the third body. Equation (32) is the excitation of N2 to N2 * by electrons, equation (33) is the dissociation of O2 (oxygen) by N2 * , equations (34) and (35) are the deexcitation of N2 * , and equation (36) is the decomposition reaction of O3 by N2 * . Here, kN1 is determined by E/n, and kN2 , kN3, k'N3 , and kN4 are mainly determined by the gas temperature. Here, E/n is the reduced electric field, E is the electric field, and n is the air density. In the initial stage of ozone generation, equations (31) to (35) can be added to equations (21) and (22). Therefore, the maximum ozone yield ( Yo3 /W) max is given by the following equation (37), where Yo3 is the amount of ozone generated and W is the discharge power.
Figure 0007560367000010
Here, in the above formula (37), x is the partial pressure ratio of oxygen to the total pressure, and c1 is a predetermined constant. That is,
Figure 0007560367000011
It is.
therefore,
Figure 0007560367000012
It is.
That is, when the ozone concentration is low, the ozone yield (= amount of ozone generated) per unit time is proportional to the discharge power W. Considering this together with the above ozone generation rate,
Figure 0007560367000013
The relationship between the ozone concentration and the discharge power W depends on the ozone decomposition constant. c2 in the above formula (40) is a predetermined constant.

以上から、筐体5内のオゾン濃度、温度、湿度、および風速から、コロナ放電の放電電力Wを求めることができる。ここで、放電電力Wと絶縁体(絶縁被膜21)の放電面積との関係は、例えば実験で取得され、それらの関係を示す関係式が記憶装置202に記憶される。これにより、算出された放電電力Wと絶縁体の劣化状態との関係が求まる。また、以上から分かるように、コロナ放電の放電電力Wの算出においては、気体(酸素、窒素)の反応速度係数が使用される。 From the above, the discharge power W of the corona discharge can be calculated from the ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed inside the housing 5. Here, the relationship between the discharge power W and the discharge area of the insulator (insulating coating 21) is obtained, for example, through an experiment, and a relational equation showing this relationship is stored in the memory device 202. This allows the relationship between the calculated discharge power W and the deterioration state of the insulator to be calculated. Also, as can be seen from the above, the reaction rate coefficient of the gas (oxygen, nitrogen) is used in calculating the discharge power W of the corona discharge.

なお、オゾン濃度は、回転電機100の運転中に計測される。オゾンは、熱分解されやすいので、オゾン濃度は、回転電機100内においてできるだけ低い温度の部位で計測した方が望ましい。なお、運転停止中に、運転中のオゾン濃度を推定してもよい。例えば、オゾン濃度の測定時の筐体5内の温度および湿度と、運転時の温度、湿度、流速および運転停止からオゾン測定までの時間の情報と、を用いて、温度、湿度の減衰特性を考慮して、測定オゾン濃度から、運転中のオゾン濃度を推定してよい。 The ozone concentration is measured while the rotating electric machine 100 is in operation. Because ozone is easily decomposed by heat, it is desirable to measure the ozone concentration at a location in the rotating electric machine 100 where the temperature is as low as possible. The ozone concentration during operation may be estimated while the machine is stopped. For example, the ozone concentration during operation may be estimated from the measured ozone concentration, taking into account the attenuation characteristics of temperature and humidity, using the temperature and humidity inside the housing 5 when the ozone concentration is measured, and information on the temperature, humidity, flow rate, and time from the stop of operation to the measurement of ozone.

<絶縁劣化診断処理>
次に、絶縁劣化診断装置200の演算部201が実行する絶縁劣化診断処理を図4および図5に基づいて説明する。絶縁劣化診断処理は、上記の絶縁劣化方法を用いて劣化診断を行う。
<Insulation Deterioration Diagnosis Processing>
Next, the insulation degradation diagnosis process executed by the calculation unit 201 of the insulation degradation diagnosis device 200 will be described with reference to Fig. 4 and Fig. 5. The insulation degradation diagnosis process performs degradation diagnosis using the insulation degradation method described above.

図4は、実施形態の絶縁劣化診断装置200の演算部201が実行する絶縁劣化診断処理を例示的に示すフローチャートである。図5は、実施形態の回転電機100におけるコロナ放電の放電電力と絶縁被膜21の劣化状態との関係を示す図である。 Figure 4 is a flowchart showing an example of the insulation deterioration diagnosis process executed by the calculation unit 201 of the insulation deterioration diagnosis device 200 of the embodiment. Figure 5 is a diagram showing the relationship between the discharge power of corona discharge and the deterioration state of the insulation coating 21 in the rotating electric machine 100 of the embodiment.

まず、図4に示されるように、取得部201aが、オゾン濃度計211、温度計212、湿度計213、および風速計214から、第1の筐体5a内の、オゾン濃度、温度、湿度、および風速を取得する(S101:取得ステップ)。ここで、取得される第1の筐体5a内の気流の風速は、風速計214が設置された場所の風速である。 First, as shown in FIG. 4, the acquisition unit 201a acquires the ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed within the first housing 5a from the ozone concentration meter 211, the thermometer 212, the hygrometer 213, and the anemometer 214 (S101: acquisition step). Here, the acquired wind speed of the airflow within the first housing 5a is the wind speed at the location where the anemometer 214 is installed.

次に、診断部201bが、取得部201aによって取得された第1の筐体5a内の温度、湿度、および風速に基づいてオゾン分解定数λを算出する(S102)。オゾン分解定数λは、式(14)から求まる。次に、診断部201bが、オゾン濃度およびオゾン分解定数λに基づいてオゾン発生速度Qを算出する(S104)。オゾン発生速度Qは、式(5)から求まる。次に、診断部201bが、オゾン発生速度Qに基づいてコロナ放電の放電電力を算出する(S104)。放電電力Wは、式(40)および式(5)を用いて求めることができる。 Next, the diagnosis unit 201b calculates the ozone decomposition constant λ based on the temperature, humidity, and wind speed inside the first housing 5a acquired by the acquisition unit 201a (S102). The ozone decomposition constant λ is found from equation (14). Next, the diagnosis unit 201b calculates the ozone generation rate Q based on the ozone concentration and the ozone decomposition constant λ (S104). The ozone generation rate Q is found from equation (5). Next, the diagnosis unit 201b calculates the discharge power of the corona discharge based on the ozone generation rate Q (S104). The discharge power W can be found using equations (40) and (5).

次に、診断部201bが、算出された放電電力Wに基づいて、絶縁体の劣化状態、具体的には絶縁被膜21の劣化状態を判定する(S105)。このとき、診断部201bは、図5に示されるコロナ放電の放電電力Wと絶縁被膜21の劣化状態との関係から絶縁被膜21の劣化状態を判定する。すなわち、診断部201bは、コロナ放電の放電電力が大きい程、絶縁被膜21の劣化が激しい、すなわち劣化度合いが大きいと判定する。診断部201bは、判定結果すなわち診断結果を入出力部204から出力する(S106)。また、診断部201bは、絶縁被膜21の劣化が規定の状態を超えた場合には、入出力部204から警告を出力する。S102~S106は、診断ステップを構成する。 Next, the diagnostic unit 201b judges the deterioration state of the insulator, specifically the deterioration state of the insulating coating 21, based on the calculated discharge power W (S105). At this time, the diagnostic unit 201b judges the deterioration state of the insulating coating 21 from the relationship between the discharge power W of the corona discharge and the deterioration state of the insulating coating 21 shown in FIG. 5. That is, the diagnostic unit 201b judges that the greater the discharge power of the corona discharge, the more severe the deterioration of the insulating coating 21, i.e., the greater the degree of deterioration. The diagnostic unit 201b outputs the judgment result, i.e., the diagnosis result, from the input/output unit 204 (S106). Furthermore, if the deterioration of the insulating coating 21 exceeds a specified state, the diagnostic unit 201b outputs a warning from the input/output unit 204. S102 to S106 constitute the diagnostic steps.

ここで、上述のとおり、本実施形態では、一例として、第1の筐体5a内の風速は、回転電機100の定速回転運転時には、略一定の値となる。このため、回転電機100の定速回転運転時における絶縁劣化診断処理においては、第1の筐体5a内の風速の計測は、少なくとも1回行われればよい。このとき、例えば、風速計214による第1の筐体5a内の風速の測定が1回行われ、その測定結果(風速)が記憶装置202に記憶される。これにより、S101において、取得部201aは、記憶装置202に記憶された風速を取得(読み出し)することができる。この場合、取得部201aは、1回目の絶縁劣化診断処理においては、S101にて、風速を風速計214から取得するとともに記憶装置202に記憶させ、2回目以降の絶縁劣化診断処理においては、S101にて、風速を記憶装置202から取得してよい。また、別例として、取得部201aは、絶縁劣化診断処理の前に、風速計214から取得した風速を記憶装置202に記憶させ、1回目を含む毎回の絶縁劣化診断処理において、風速を記憶装置202から取得してもよい。なお、取得部201aは、1回目を含む毎回の絶縁劣化診断処理において、風速計214から風速を取得してもよい。 Here, as described above, in this embodiment, as an example, the wind speed in the first housing 5a is approximately constant during constant speed rotation operation of the rotating electric machine 100. Therefore, in the insulation deterioration diagnosis process during constant speed rotation operation of the rotating electric machine 100, the measurement of the wind speed in the first housing 5a only needs to be performed at least once. At this time, for example, the wind speed in the first housing 5a is measured once by the anemometer 214, and the measurement result (wind speed) is stored in the storage device 202. As a result, in S101, the acquisition unit 201a can acquire (read) the wind speed stored in the storage device 202. In this case, in the first insulation deterioration diagnosis process, the acquisition unit 201a may acquire the wind speed from the anemometer 214 and store it in the storage device 202 in S101, and in the second or subsequent insulation deterioration diagnosis processes, the wind speed may be acquired from the storage device 202 in S101. As another example, the acquisition unit 201a may store the wind speed acquired from the anemometer 214 in the storage device 202 before the insulation degradation diagnosis process, and acquire the wind speed from the storage device 202 in each insulation degradation diagnosis process, including the first one. The acquisition unit 201a may acquire the wind speed from the anemometer 214 in each insulation degradation diagnosis process, including the first one.

<実施形態の効果>
以上のように、本実施形態の絶縁劣化診断方法は、筐体5と、筐体5に収容された固定子13と、筐体5に収容され固定子13に対して回転する回転子12と、筐体5に収容された絶縁被膜21(絶縁体)と、筐体5内に気流を発生させる内扇18(ファン)と、を備えた回転電機100に対する絶縁劣化診断方法である。絶縁劣化診断方法は、取得ステップと、診断ステップと、を含む。取得ステップでは、取得部201aが、回転電機100における筐体5内の、オゾン濃度、温度、湿度、および気流の風速を取得する。診断ステップでは、診断部201bが、オゾン濃度、温度、湿度、および気流の風速に基づいて、絶縁被膜21の劣化を診断する。よって、絶縁被膜21の劣化の診断に、オゾン濃度、温度、湿度の他に筐体5内の気流の風速も用いられるので、絶縁被膜21の劣化の診断をオゾン濃度、温度、湿度だけで行う場合に比べて、診断の精度を向上させることができる。
Effects of the embodiment
As described above, the insulation deterioration diagnosis method of the present embodiment is an insulation deterioration diagnosis method for a rotating electric machine 100 including a housing 5, a stator 13 housed in the housing 5, a rotor 12 housed in the housing 5 and rotating relative to the stator 13, an insulating coating 21 (insulator) housed in the housing 5, and an internal fan 18 (fan) that generates an airflow within the housing 5. The insulation deterioration diagnosis method includes an acquisition step and a diagnosis step. In the acquisition step, the acquisition unit 201a acquires the ozone concentration, temperature, humidity, and airflow speed within the housing 5 of the rotating electric machine 100. In the diagnosis step, the diagnosis unit 201b diagnoses the deterioration of the insulating coating 21 based on the ozone concentration, temperature, humidity, and airflow speed. Therefore, in order to diagnose deterioration of the insulating coating 21, in addition to the ozone concentration, temperature, and humidity, the air flow speed inside the housing 5 is also used, so that the accuracy of the diagnosis can be improved compared to when the deterioration of the insulating coating 21 is diagnosed using only the ozone concentration, temperature, and humidity.

また、本実施形態では、診断ステップにおいて、診断部201bが、筐体5内で発生するコロナ放電の放電電力Wを、オゾン濃度、温度、湿度、および風速に基づいて算出し、放電電力Wに基づいて絶縁被膜21絶縁体の劣化を診断する。よって、診断の精度を一層向上させることができる。 In addition, in this embodiment, in the diagnosis step, the diagnosis unit 201b calculates the discharge power W of the corona discharge generated inside the housing 5 based on the ozone concentration, temperature, humidity, and wind speed, and diagnoses the deterioration of the insulating coating 21 insulator based on the discharge power W. This further improves the accuracy of the diagnosis.

なお、上記実施形態では、絶縁体の一例として固定子鉄心19の絶縁被膜21の例が示されたが、これに限定されない。例えば、回転子12に巻線としての回転子巻線が設けられている場合には、回転子巻線の絶縁被膜が絶縁体の一例であってもよい。 In the above embodiment, the insulating coating 21 of the stator core 19 is shown as an example of an insulator, but this is not limiting. For example, if the rotor 12 is provided with a rotor winding as a winding, the insulating coating of the rotor winding may be an example of an insulator.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

5…筐体、12…回転子、13…固定子、18…内扇(ファン)、21…絶縁被膜(絶縁体)、100…回転電機、200…絶縁劣化診断装置、201a…取得部、201b…診断部。 5...Housing, 12...Rotor, 13...Stator, 18...Inner fan, 21...Insulation coating (insulator), 100...Rotating electric machine, 200...Insulation deterioration diagnosis device, 201a...Acquisition unit, 201b...Diagnostic unit.

Claims (2)

筐体と、前記筐体に収容された固定子と、前記筐体に収容され前記固定子に対して回転する回転子と、前記筐体に収容された絶縁体と、前記筐体内に気流を発生させるファンと、を備えた回転電機における前記筐体内の、オゾン濃度、温度、湿度、および前記気流の風速を取得する取得ステップと、
前記オゾン濃度、温度、湿度、および前記風速に基づいて、前記絶縁体の劣化を診断する診断ステップと、
を含み、
前記診断ステップにおいて、前記オゾン濃度、前記温度、前記湿度、および前記風速でのオゾンの半減期に基づいて、所定の容積での単位時間あたりのオゾン分子の発生個数であるオゾン発生速度を算出し、前記オゾン発生速度に基づいて、前記筐体内で発生するコロナ放電の放電電力を算出する、
回転電機の絶縁劣化診断方法。
an acquisition step of acquiring an ozone concentration, a temperature, a humidity, and a wind speed of the airflow in a housing of a rotating electric machine including a housing, a stator housed in the housing, a rotor housed in the housing and rotating relative to the stator, an insulator housed in the housing, and a fan that generates an airflow in the housing;
a diagnosis step of diagnosing deterioration of the insulator based on the ozone concentration, the temperature, the humidity, and the wind speed;
Including,
In the diagnosis step, an ozone generation rate, which is the number of ozone molecules generated per unit time in a predetermined volume, is calculated based on the ozone concentration, the temperature, the humidity, and a half-life of ozone at the wind speed, and a discharge power of a corona discharge generated in the housing is calculated based on the ozone generation rate.
A method for diagnosing insulation deterioration in rotating electrical machines.
筐体と、前記筐体に収容された固定子と、前記筐体に収容され前記固定子に対して回転する回転子と、前記筐体に収容された絶縁体と、前記筐体内に気流を発生させるファンと、を備えた回転電機における前記筐体内の、オゾン濃度、温度、湿度、および前記気流の風速を取得する取得部と、
前記オゾン濃度、温度、湿度、および前記気流の風速に基づいて、前記絶縁体の劣化を診断する診断部と、
を備え、
前記診断部は、前記オゾン濃度、前記温度、前記湿度、および前記風速でのオゾンの半減期に基づいて、所定の容積での単位時間あたりのオゾン分子の発生個数であるオゾン発生速度を算出し、前記オゾン発生速度に基づいて、前記筐体内で発生するコロナ放電の放電電力を算出する、
絶縁劣化診断装置。
an acquisition unit that acquires an ozone concentration, a temperature, a humidity, and a wind speed of the airflow in a housing of a rotating electric machine including a housing, a stator housed in the housing, a rotor housed in the housing and rotating relative to the stator, an insulator housed in the housing, and a fan that generates an airflow in the housing;
a diagnosis unit that diagnoses deterioration of the insulator based on the ozone concentration, the temperature, the humidity, and the wind speed of the airflow;
Equipped with
the diagnostic unit calculates an ozone generation rate, which is the number of ozone molecules generated per unit time in a predetermined volume, based on the ozone concentration, the temperature, the humidity, and a half-life of ozone at the wind speed, and calculates a discharge power of a corona discharge generated in the housing based on the ozone generation rate.
Insulation deterioration diagnostic device.
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