JPH0998555A - 回転電機の固定子巻線静電気容量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子を固定子鉄心より引き抜くこと無く固
定子巻線の絶縁層の静電容量を測定することである。 【解決手段】 回転電機の回転子６の保持環７外周と固
定子巻線４の内周との狭隘部に装置取付リング１５を円
環状に配置し、装置駆動体２８を装置取付リング１５に
沿って移動させる。装置駆動体２８には静電容量測定部
２３を搭載し、固定子巻線絶縁層の静電容量の測定時に
は膨脹させて固定子巻線４に接触させ、非測定時には縮
小させて狭隘部内に位置するように装置駆動体２８に収
納する。装置駆動体２８及び静電容量測定部２３は操作
装置３４で遠隔操作を行い、データ処理装置３５は静電
容量測定部２３からの検出信号をデータ処理して固定子
巻線絶縁層の静電容量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の固定子
巻線を水で冷却している固定子巻線の健全性確認のため
に固定子巻線の静電容量を測定する回転電機の固定子巻
線静電気容量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転電機の固定子巻線を水で冷却してい
る回転電機の構造を図６に示す。固定子枠１には固定子
鉄心２が取り付けられており、この固定子鉄心２に複数
のスロットが加工され、このスロットに固定子巻線４が
取り付けられる。すなわち、上側固定子巻線４ａ及び下
側固定子巻線４ｂが挿入され、さらに固定子巻線４をス
ロット内に固定するために固定子巻線楔がスロットの溝
に挿入される。

【０００３】図７に示すように、固定子巻線４の両端部
にはクリップ１３が設けられており、このクリップ１３
に絶縁接続管１４が接続され冷却水が供給される。そし
て、図６において、図示は省略するが、回転子は固定子
鉄心２の内径位置に挿入され、その両端には保持環がシ
ャフトに勘合されている。

【０００４】また、図８に示すように、クリップ１３に
は固定子巻線４の素線１０に冷却水を給排水するための
注水排出口１２が設けられている。固定子巻線４の素線
１０は冷却水を通すための中空穴を有し、この素線１０
を複数本束として、その外周に絶縁テープとエポキシ樹
脂による絶縁層１１を施して固定子巻線４を形成してい
る。

【０００５】このように構成された固定子巻線４はスロ
ットに挿入後、固定子枠１の外部の冷却水管（図示省
略）より、クリップ１３の注水排水口１２に絶縁接続管
１４を通して冷却水が供給され排出される。もちろん、
絶縁接続管１４やクリップ１３等の接続終了後は絶縁テ
ープとエポキシ樹脂により絶縁される。なお、素線１０
とクリップ１３及び絶縁接続管１４の相互接続は、ろう
付けが一般的に採用されている。

【０００６】このように構成された固定子巻線４及び冷
却水の通水路を形成する各部品のろう付けによる接続部
に対しては、厳重な品質管理と各種の漏洩確認試験を行
い水の漏洩がなく高い信頼性を有していることを確認し
ている。

【０００７】ここで、実際には、長年の運転による振
動、ヒートサイクル、腐食等により、前述の各ろう付け
部に剥離あるいは孔食が発生し冷却水が漏洩することが
ある。そのため、定期点検時にはコイル内加圧や真空ド
ロップ試験を行ない圧力変化より冷却水の漏洩有無を確
認している。

【０００８】万一、素線１０とクリップ１３との勘合部
から漏水があると、その漏水は絶縁テープ重なり部の毛
細管現象により絶縁層１１を伝わり、他の部位に浸透し
ていく。この漏水による浸透が固定子鉄心２側に進行し
た場合、固定子巻線４と対地間との地絡という重大な事
故に発展する可能性があり、絶縁層１１への水の浸透に
は十分な注意が必要で、出来るだけ早い段階で調査する
必要がある。この絶縁層１１への水の浸透を調査する方
法の一つに各固定子巻線４の絶縁層１１の静電容量を測
定する方法が知られている。

【０００９】この静電容量を測定する方法は、固定子巻
線４の絶縁層１１の部分的な静電容量を測定し、絶縁層
１１と冷却水との比誘電率（約１：２０）が大幅に異な
ることを利用して絶縁層１１への水の浸透の有無を統計
的に評価する方法である。すなわち、すべての固定子巻
線４の静電容量測定値の平均値と標準偏差値とを算出
し、測定値があるバラツキの範囲を越えている固定子巻
線４は絶縁層１１への水の浸透の可能性があるとするも
のである。

【００１０】この静電容量の測定に当たっては、絶縁物
の厚さや絶縁層１１内部の空隙の有無等によって測定値
にバラツキが多く、後の統計処理、判定に影響を与える
ため、極力絶縁層１１が均等な位置を選定して測定する
必要がある。一般に、固定子巻線４の絶縁層１１は、固
定子鉄心２のスロットに挿入されている部分いわゆる直
線部の絶縁層１１が均等均質に製作でき、固定子鉄心４
のスロット以外の固定子巻線４の端部の曲線部分は、ス
ロット内（直線部）に比べて絶縁厚さが不均一である。
以上のことから、この静電容量の測定位置としては固定
子鉄心２のスロットよりも外部に出ている僅かの直線部
で測定するのが通常である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このスロット
より外部に位置する直線部は、固定子巻線４の端部より
約１〜１、５ｍ程度固定子鉄心２側よりの内部にあり、
この部分で測定するには回転子が邪魔して手が届かず測
定できない。このため、測定のために回転子を固定子鉄
心２より外部に引き出す必要がある。この回転子の引き
出しのためには軸受回りの全分解が必要であり、多くの
人手と時間が必要である。また、定期点検の期間も必然
的に長くなり全体として多大な経済的損失である。

【００１２】以上説明したように、固定子巻線４を水で
冷却している回転電機において、固定子巻線４を構成し
ている素線１０や各部品との接続部から、万一冷却水が
漏洩して絶縁層１１へ水が浸透し、固定子鉄心４の近傍
まで浸透した場合の対地間地絡という大きな事故を未然
に防止する必要がある。このため、固定子巻線４の絶縁
層１１の静電容量を測定することが必要となるが、その
測定箇所は、固定子鉄心２側の奥まったところであるた
め手が届かず、回転子を固定子鉄心２より引き抜くとい
う大きな作業が必要となり多大な時間と人手を要する。

【００１３】本発明の目的は回転子を固定子鉄心より引
き抜くこと無く固定子巻線の絶縁層の静電容量を測定す
ることができる回転電機の固定子巻線静電気容量測定装
置を得ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
電機の回転子の保持環外周と固定子巻線の内周との狭隘
部に円環状に配置される装置取付リングと、装置取付リ
ングに案内されて狭隘部を移動する装置駆動体と、装置
駆動体に搭載され固定子巻線絶縁層の静電容量の測定時
には膨脹して固定子巻線に接触し非測定時には縮小して
狭隘部内に位置する静電容量測定部と、装置駆動体及び
静電容量測定部を操作する操作装置と、静電容量測定部
からの検出信号をデータ処理し固定子巻線絶縁層の静電
容量を算出するデータ処理装置とを備えている。

【００１５】回転電機の回転子の保持環外周と固定子巻
線の内周との狭隘部に装置取付リングを円環状に配置
し、装置駆動体を装置取付リングに沿って移動させる。
装置駆動体には静電容量測定部を搭載し、固定子巻線絶
縁層の静電容量の測定時には膨脹させて固定子巻線に接
触させ、非測定時には縮小させて狭隘部内に位置するよ
うに装置駆動体に収納する。装置駆動体及び静電容量測
定部は操作装置で遠隔操作を行い、データ処理装置は静
電容量測定部からの検出信号をデータ処理して固定子巻
線絶縁層の静電容量を算出する。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、装置取付リングは、装置駆動体を案内するための溝
及び内歯車を有し円環状に形成された一対の装置取付部
と、一対の装置取付部を互いに保持するための補強支柱
とを備えている。これにより、装置駆動体は装置取付リ
ングにおける一対の装置取付部の溝で案内され、内歯車
により駆動されて移動する。補強支柱は一対の装置取付
部を互いに保持する。

【００１７】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、装置取付リングは、装置取付部が固定子の内径に適
合するように装置取付部の円周長を調節するための伸縮
継手を有している。この伸縮継手により、回転電機の内
径の大きさに合わせて装置取付リングの円周長を調節す
る。

【００１８】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、静電容量測定部は、固定子巻線絶縁層の静電容量の
測定時には空気圧により固定子の半径方向に膨脹拡大す
る支柱と、支柱の両側に設けられ静電容量の測定時には
固定子の円周方向に膨脹拡大する圧接体と、圧接体表面
に設けられ静電容量の測定時には固定子巻線の絶縁層表
面と接触する導電性可塑板とを備えている。

【００１９】固定子巻線絶縁層の静電容量の測定時に
は、支柱を空気圧により固定子の半径方向に膨脹拡大さ
せ、さらに支柱の両側に設けられた圧接体を固定子の円
周方向に膨脹拡大させる。そして、圧接体表面に設けら
れた導電性可塑板を固定子巻線の絶縁層表面と接触させ
る。

【００２０】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、装置駆動体は、装置取付リングの装置取付部に設け
られた内歯車と係合し装置駆動体の本体を装置取付リン
グに沿って移動させるための歯車と、歯車に駆動力を与
える駆動モータとを備えている。これにより、装置駆動
体の歯車は駆動モータから駆動力を与えられ、装置取付
リングの装置取付部に設けられた内歯車と係合して、装
置駆動体の本体を装置取付リングに沿って移動させる。

【００２１】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の発明において、装置駆動体及び装置駆動体に搭載した
静電容量測定部の操作状態を監視するためのＣＣＤカメ
ラを装置駆動体に装着したものである。ＣＣＤカメラに
より静電容量測定部の操作状態を監視する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の固定子巻線静電容量測定装置を
回転電機に適用した本発明の実施の形態を示す説明図で
ある。図１において、固定子鉄心２のスロット内には固
定子巻線４が固定子巻線楔５で固定されている。本発明
の固定子巻線静電容量測定装置は、固定子鉄心２より外
方の上側固定子巻線４ａの直線部分と回転子６を構成す
る保持環７との間の狭隘部に配置される。

【００２３】すなわち、回転電機の回転子６の保持環７
外周と固定子巻線４の内周との狭隘部に装置取付リング
１５を円環状に配置し、装置駆動体２８を装置取付リン
グ１５に装着しその装置取付リング１５に沿って移動さ
せる。装置駆動体２８には静電容量測定部２３を搭載し
ており、この静電容量測定部２３は、固定子巻線絶縁層
の静電容量の測定時には膨脹して固定子巻線４に接触す
る。一方、非測定時には縮小して狭隘部内に位置するよ
うに装置駆動体２８に収納される。図１では、静電容量
測定部２３は膨脹拡大した状態のものを示している。

【００２４】そして、装置駆動体２８及び静電容量測定
部２３は操作装置３４で遠隔操作され、データ処理装置
３５は静電容量測定部２３からの検出信号を統計処理し
て固定子巻線絶縁層の静電容量を算出するようになって
いる。

【００２５】図２は、装置取付リング１５の一部切り欠
き斜視図である。装置取付リング１５は、上側固定子巻
線４ａの内径（固定子鉄心２の内径）に沿って円環状に
形成される。そして、一部分は伸縮可能な伸縮継手１６
を持ち、上側固定子巻線４ａの内径が異なる回転電機に
も使用できるようにしている。

【００２６】すなわち、装置取付リング１５の装置取付
部１７及び補強支柱１９は上側固定子巻線４ａの内周に
沿って装着できるように、テフロン等の軟体品で製作さ
れ、かつ装置駆動体２８の取付用の溝１８及び内歯車２
０を有している。この装置取付部１７及び伸縮継手１６
は溝１８に連結ヘッド２１を挿入し、調整ネジ２２で調
整することにより、上側固定子巻線４ａの直接部分の内
周に装着され、全体として装置取付リング１５を構成す
る。

【００２７】次に、図３に静電容量測定部２３を示す。
静電容量測定部２３の構成は、空気圧シリンダー等によ
り半径方向に伸縮可能な支柱２４を有し、その両側に空
気圧で拡大縮小する圧接体２５を装備している。この圧
接体２５の固定子巻線４の絶縁層と接触する側面には、
導電性可塑板２６を張り付ける。この導電性可塑板２６
は上側固定子巻線４ａ及び下側固定子巻線４ｂの測定す
る位置になるように位置が調整され、かつ、計測用の導
線２７が装置駆動体２８と接続されている。この静電容
量測定部２３は装置駆動体２８に搭載され、装置駆動体
２８は装置取付リング１５における装置取付部１７の溝
１８に勘合して装着される。また、装置駆動体２８には
静電容量測定部２３の操作状態を監視するためのＣＣＤ
カメラ３３が設置されている。

【００２８】図４は、装置駆動体２８の説明図である。
装置駆動体２８には、装置駆動体２８の本体を上側固定
子巻線４ａの内周に沿って移動できるようにするための
駆動モータ２９と、装置取付リング１５における装置取
付部１７の内歯車２０と噛み合う歯車３０と、駆動モー
タ２９の駆動力を歯車３０に伝達する動力伝達機構３１
を装備している。また、装置駆動体２８は、図示は省略
するが、静電容量測定部２３の支柱２４、圧接体２５を
伸縮及び拡大縮小するための圧縮空気用のホース及び開
閉バルブ、測定素子である導電性可塑板２６と静電容量
測定器とを接続する導線を装備している。

【００２９】図５は図４の側面図である。図５から分る
ように、装置駆動体２８は、装置取付リング１５におけ
る装置取付部１７の溝１８に支持体３２を嵌合させ、さ
らに、歯車３０と内歯車２０との勘合により、駆動モー
タ２９からの駆動力が動力伝達機構３１を介して装置取
付リング１５に伝達され、その反動力により装置取付リ
ング１５の内周に沿って動くようにしてある。また、装
置駆動体２８には、移動時の周辺構造物との干渉を確認
するためのＣＣＤカメラ３３を備えている。

【００３０】以上のように構成された本発明の固定子巻
線静電容量測定装置の動作について以下説明する。回転
子６は固定子鉄心２の内側に挿入されたままとする。ま
ず、上側固定子巻線４ａの内周に装置取付リング１５を
装着する。この場合、上側固定子巻線４ａの直線部の大
きさ（内径）が異なっても伸縮継手１６により寸法の調
整が可能である。そして、装置取付リング１５の装置取
付部１７の溝１８に装置駆動体２８の支持体３２を勘合
し、さらに、支柱２４、圧接体２５及び導電性可塑板２
６よりなる静電容量測定部２３を、この装置駆動体２８
に接続する。

【００３１】以上で、装置取付リング１５、静電容量測
定部２３、装置駆動体２８が保持環７の外周と固定子巻
線４の内周との狭隘部に装備される。なお、静電容量測
定部２３の支柱２４の伸縮ストロークや導電性可塑板２
６と固定子巻線４との位置関係はあらかじめ調整してお
く。一方、圧接体２５の大きさも準備段階で固定子巻線
４間の間隙に合致するようにその大きさを決定してお
く。

【００３２】準備完了後、操作装置３４により静電容量
測定部２３へ圧縮空気を送り、空気圧シリンダーを作動
させて支柱２４を所定の高さまで延伸する。次に、圧接
体２５へ送気して圧接体２５を膨脹させ、上側固定子巻
線４ａ、下側固定子巻線４ｂの絶縁層表面に導電性可塑
板２６を押圧し、静電容量測定器により固定子巻線４の
静電容量を測定する。測定値はただちに接続されている
データ処理装置３５に記憶される。測定が終わると圧接
体２５の空気を逃して縮小し、また、同様に空気圧シリ
ンダーを縮めて支柱２４を装置駆動体２８側に移動さ
せ、保持環７の外周と固定子巻線４の内周との間隙に位
置させる。

【００３３】次に、装置駆動体２８の駆動モータ２９を
作動し、装置全体を装置取付リング１５の内周に沿って
円周方向に移動する。そして、次の固定子巻線４と固定
子巻線４との間隙位置に移す。その後、前述のように支
柱２４を延伸し、圧接体２５を膨脹させて、次の固定子
巻線４の静電容量を測定する。以下、順次一連の動作を
繰り返して測定を行なう。この移動にあたっては装置駆
動体２８に装備したＣＣＤカメラ３３により、周辺構造
物との接触を確認しながら安全に行なうことができる。
これら固定子巻線４の静電容量の測定値は、統計処理の
システムが組み込まれたデータ処理装置３５（例えばパ
ソコン）により計算され、水の浸透の疑いのある固定子
巻線４の番号と位置を直ちに判定する。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
定子巻線を水で冷却している回転電機において、固定子
巻線を構成している素線や各部品との接続部から万一冷
却水が漏洩し、絶縁層へ水が浸透し固定子鉄心近傍まで
浸透した場合の対地間地絡という大きな事故を未然に防
止することができる。

【００３５】また、コンパクトでかつ遠隔操作の出来る
ので、回転子を固定子鉄心より引き抜くという大きな工
事を省略して、固定子巻線の絶縁層の静電容量を測定す
ることができるので、工事期間や作業時間を短縮するこ
とができる。従って、多くの人手が省略され、非常に経
済的に固定子巻線の静電容量の測定ができる。

【００３６】また、測定データはデータ処理装置で処理
するので、迅速かつ正確に数値処理ができる。

【００３７】さらに、簡便に固定子巻線の静電容量の測
定ができることから、定期的に測定を実施することが可
能となり、固定子巻線の劣化傾向を正確に把握すること
ができるため、地絡事故という大きな事故の未然防止に
も非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明図。

【図２】本発明の装置取付リングの一部切り欠き斜視
図。

【図３】本発明の静電容量測定部の斜視図。

【図４】本発明の装置駆動体の説明図。

【図５】図４の側面図。

【図６】回転電機の固定子の説明図。

【図７】回転電機の固定子巻線の説明図。

【図８】回転電機の固定子巻線端部の説明図。

【符号の説明】

１ 固定子枠 ２ 固定子鉄心 ４ 固定子巻線 ５ 固定子巻線楔 ６ 回転子 ７ 保持環 ９ 中空穴 １０ 素線 １１ 絶縁層 １２ 注水排出口 １３ クリップ １４ 絶縁接続管 １５ 装置取付リング １６ 伸縮継手 １７ 装置取付部 １８ 溝 １９ 補強支柱 ２０ 内歯車 ２１ 連結ヘッド ２２ 調整ネジ ２３ 静電容量測定部 ２４ 支柱 ２５ 圧接体 ２６ 導電性可塑板 ２７ 導線 ２８ 装置駆動体 ２９ 駆動モータ ３０ 歯車 ３１ 動力伝達機構 ３２ 支持体 ３３ ＣＣＤカメラ ３４ 操作装置 ３５ データ処理装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電機における固定子巻線絶縁層の静
   電容量を測定する回転電機の固定子巻線静電気容量測定
   装置において、前記回転電機の回転子の保持環外周と前
   記固定子巻線の内周との狭隘部に円環状に配置される装
   置取付リングと、前記装置取付リングに案内されて前記
   狭隘部を移動する装置駆動体と、前記装置駆動体に搭載
   され前記固定子巻線絶縁層の静電容量の測定時には膨脹
   して前記固定子巻線に接触し非測定時には縮小して前記
   狭隘部内に位置する静電容量測定部と、前記装置駆動体
   及び静電容量測定部を操作する操作装置と、前記静電容
   量測定部からの検出信号をデータ処理し前記固定子巻線
   絶縁層の静電容量を算出するデータ処理装置とを備えた
   ことを特徴とする回転電機の固定子巻線静電気容量測定
   装置。
2. 【請求項２】 前記装置取付リングは、前記装置駆動体
   を案内するための溝及び内歯車を有し円環状に形成され
   た一対の装置取付部と、一対の前記装置取付部を互いに
   保持するための補強支柱とを備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の回転電機の固定子巻線静電気容量測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記装置取付リングは、前記装置取付部
   が前記固定子の内径に適合するように前記装置取付部の
   円周長を調節するための伸縮継手を有したことを特徴と
   する請求項２に記載の回転電機の固定子巻線静電気容量
   測定装置。
4. 【請求項４】 前記静電容量測定部は、前記固定子巻線
   絶縁層の静電容量の測定時には空気圧により前記固定子
   の半径方向に膨脹拡大する支柱と、前記支柱の両側に設
   けられ前記静電容量の測定時には前記固定子の円周方向
   に膨脹拡大する圧接体と、前記圧接体表面に設けられ前
   記静電容量の測定時には前記固定子巻線の絶縁層表面と
   接触する導電性可塑板とを備えたことを特徴とする請求
   項１に記載の回転電機の固定子巻線静電気容量測定装
   置。
5. 【請求項５】 前記装置駆動体は、前記装置取付リング
   の前記装置取付部に設けられた前記内歯車と係合し前記
   装置駆動体の本体を前記装置取付リングに沿って移動さ
   せるための歯車と、前記歯車に駆動力を与える駆動モー
   タとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転電
   機の固定子巻線静電気容量測定装置。
6. 【請求項６】 前記装置駆動体及び前記装置駆動体に搭
   載した前記静電容量測定部の操作状態を監視するための
   ＣＣＤカメラを前記装置駆動体に装着したことを特徴と
   する請求項１乃至請求項５に記載の回転電機の固定子巻
   線静電気容量測定装置。