变频驱动电动机绝缘设计方法和变频驱动电动机的制造方法技术

本发明专利技术涉及变频驱动电动机绝缘设计方法和变频驱动电动机的制造方法。本发明专利技术的变频驱动电动机绝缘设计方法具备：基于变频器规格、变频驱动时的电动机端电压波形、及电动机绕组匝间的电压分布，选出绝缘材料候补的步骤；制作电动机绕组的绝缘部的模型试样的步骤；使用该模型试样，测定部分放电开始电压的步骤；以该部分放电开始电压为基础，确定电动机绝缘规格候补，并制作电动机试样的步骤；使用该电动机试样，测定绕组－铁心间、异相间、绕组匝间的部分放电开始电压，该测定值分别要比变频驱动时的电动机绕组－铁心间的峰值电压、异相间的峰值电压、绕组－铁心间的急剧电压变化量乘以安全率之后的值那样大，作为电动机绝缘设计规格的步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变频驱动电动机绝缘设计方法和变频驱动电动机的制造 方法。
技术介绍
近年来，从能量的高效率利用、节能的角度考虑，使用变频器的电动 机的可调速运转正在频繁地进行。另外，随着半导体工艺技术、变频器安 装技术、电动机驱动控制技术的进步，今后将出现更好的变频器，应用于 更多的机器中。然而，考虑在电动机上伴随变频驱动所产生的急剧的电涌(surge)电压怀疑为绝缘恶化的原因，因此急需明确现象找出解决对策。 象这样的绝缘恶化现象，例如在电气学会技术报告第739号中有详细 的描述。其中，作为变频驱动电动机的特有的现象，象在该技术报告p.14 20中叙述那样，在电动机的绕组匝间，与以往的工频驱动时相比，具有高 电压被分担的现象。其结果在绕组匝间发生部分放电，绕组匝间的绝缘层 被部分放电恶化，绝缘破坏，以致电动机出现早期故障。因此，变频驱动电动机中，在变频器电涌电压增加时，按照使绕组匝 间不发生部分放电的方式，对电动机进行绝缘设计、制造，同时出货前检 查产品，防止不良品的出货。同样地，变频驱动时与工频驱动时相比，对 于外加电压变高的异相间、绕组-铁心间，在低压电动机中必需使用耐放电 恶化特性不足的材料，使其在变频器电涌电压增加时，不发生部分放电那样，对电动机进行绝缘设计、制造，同时出货前进行产品检查，防止不良 品的出货。对于以往的电动机绕组匝间的部分放电测量，例如在特开平8-170975 号公报、特开平8-122388号公报、特开平9-257862号公报上都有记载。 在以往的电动机绕组匝间的部分放电测量中，象上述众所周知的例子中记 载的那样，将电动机的三相绕组匝间的一相，连接在电涌电压的高压侧， 其他相连接在接地侧。而且，电动机铁心为浮动电位，外加电涌电压，测 量电动机绕组匝间的部分放电。即从电动机绕组的绕线开始侧，到绕线终 止侧，串联加上电涌电压，来测量绕组匝间的部分放电。另外，电涌电压 如特开平9-257862号公报记载的那样，使用上升时间为0.1 5ps、下降时 间为5 40w左右的一般的脉冲试验电压。一方面，变频驱动时和工频驱动时相比，对于外加电压变高时的异相 间、绕组一铁心间，目前还没有变频驱动电动机用的明确的试验方法。专利文献1:特开平8-170975号公报；专利文献l:特开平8-122388号公报；专利文献1:特开平9-257862号公报。然而，在电动机上用以往的方法外加脉冲电压，测量绕组匝间的部分 放电时，不仅是在脉冲电压的急剧上升部分，在电压达到峰值后的缓慢的 电压衰减部分，也能观测到部分放电。在上述的电气学会技术报告p.14 20中指出，在尖急剧电涌电压下，电动机绕组匝间承担高电压，在变化缓 慢的电压下，电动机绕组匝间的电压分担降低。一方面，绕组匝间以外的绝缘部分，具体地在电动机的异相间、电动 机绕组-铁心间的绝缘部分上，不管电涌电压是否急剧，都外加高电压。这 样，在脉冲电压的衰减部分观测到的部分放电可认为是在电动机的异相间 或绕组-铁心间的部分放电。在以往的方法中可知，至少在异相间或绕组-铁心间会发生部分放电，就不能正确地测量电动机的绕组匝间的部分放电 特性的现象。因此，下面除去其他的绕组，在被试验相的绕组的绕线开 始和绕线结束处外加脉冲电压，来测量绕组匝间的部分放电。然而，尽管 除去了异相间的绕组，但在脉冲电压的缓慢的衰减部分还可观测到部分放 电。也就是说在以往的方法中，即使用除去其他相绕组的状态进行试验， 在绕组-铁心间也会发生部分放电，不能正确测定绕组匝间的部分放电的现 象越专利技术显。如上所述，由于用以往的方法不能正确测定电动机绕组匝间 的部分放电，所以即使制造电动机，用变频驱动时就不能直接确认电动机 的绕组匝间是否发生部分放电。另外，由于不能确认所制造的电动机的绕 组匝间是否发生了部分放电，所以以往用变频驱动时，为了避免在其绕组 匝间发生部分放电，在考虑制造时的不良状况和各个产品的特性散差，必 须要进行以上所需的绝缘强化。一方面，变频驱动时与工频驱动时相比，对于外加电压变高的异相间、 绕组-铁心间，由于到目前为止还没有明确的试验方法，同样的理由也必须 进行以上所需的绝缘强化。 一般地，容纳电动机绕组的定子铁心的槽的大 小，线圈末端部的大小，从绕组的占积率、制造时的机械恶化特性、线圈 末端尺寸、整形性、磁特性、热特性、电动机的电气机械输出特性的观点 看，对只进行绝缘强化的部分进行尺寸的放大是很困难的。其结果是以往 不能进行适于变频驱动的电动机的最佳绝缘设计、制作、检查和出货，使 节省能量、高效率的小型机器、设备的实现变得很困难。
技术实现思路
本专利技术的目的，提供一种就是在于提供变频驱动时，担心发生部分放 电恶化的一个绝缘地方，并且能够正确测定出以往所不能测定的电动机绕 组匝间的部分放电特性的方法。另外，本专利技术的目的，就是对于目前还没有明确的试验方法的变频驱 动电动机的绕组-铁心间、异相间的部分放电计测法，使之明确的同时，提 供一种在变频驱动时，在各绝缘部不发生部分放电的适合变频驱动的电动 机。本专利技术的变频驱动电动机绝缘设计方法，其特征在于，具备基于变 频器规格、变频驱动时的电动机端电压波形、及电动机绕组匝间的电压分 布，选出绝缘材料候补的步骤；制作电动机绕组的绝缘部的模型试样的步 骤；使用该模型试样，测定部分放电开始电压的步骤；以该部分放电开始 电压为基础，确定电动机绝缘规格候补，并制作电动机试样的步骤；使用该电动机试样，测定绕组-铁心间、异相间、绕组匝间的部分放电开始电压， 该测定值分别要比变频驱动时的电动机绕组-铁心间的峰值电压、异相间的 峰值电压、绕组-铁心间的急剧电压变化量乘以安全率之后的值大那样，作 为电动机绝缘设计规格的步骤。本专利技术的变频驱动电动机的制造方法，其特征在于，具备在清漆处 理前后的任一当中，要测定绕组-铁心间、异相间、绕组匝间的部分放电开 始电压的步骤；只有该测定值分别比变频驱动时的电动机绕组-铁心间的峰 值电压、异相间的峰值电压、绕组-铁心间的急剧电压变化量乘以安全率之 后的任何一个值都大的产品为合格品。将各种的电涌电压波形施加于电动机，测定、研究绕组匝间、异层间、 绕组-铁心间绝缘部的分担电压及部分放电特性的结果，本专利技术的目的在于 采用以下方法能够达到目的。即为了正确测定绕组匝间的部分放电，在电 动机的被试验相的出口部和电动机铁心间，在变频驱动时，外加具有电动机端能观测到的相当于电涌电压上升时间trm的上升时间tr及下降时间tf 的电涌电压。具体地说，上升时间tr及下降时间tf，是在电动机绕组匝间 的电压分担开始显著增加的lps以下。最好可用600V或1200V级的IGBT 观测，而且外加具有电动机绕组匝间的电压分担大致饱和的O.l]is以下的 上升时间和下降时间的电涌电压。另外，电涌电压的上升时间和下降时间 之间的时间，即波峰值一定或者缓慢变化部分的脉冲幅度tw，设为在被试 验电动机的变频器电涌电压成为问题的绕组匝间的电涌传播时间T以上。 具体地，试验各种电动机的结果，脉冲宽度最短在lps以上，最好在lOps 以上。还有，这个电涌电压，可抑制可能由最初的第1个的电涌电压所产 生的绕组匝间以外的部分放电，而且，为了使伴随部分放电统计延迟和形 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变频驱动电动机绝缘设计方法，其特征在于，　　　　具备：基于变频器规格、变频驱动时的电动机端电压波形、及电动机绕组匝间的电压分布，选出绝缘材料候补的步骤；制作电动机绕组的绝缘部的模型试样的步骤；使用该模型试样，测定部分放电开始电压的步骤；以该部分放电开始电压为基础，确定电动机绝缘规格候补，并制作电动机试样的步骤；使用该电动机试样，测定绕组－铁心间、异相间、绕组匝间的部分放电开始电压，该测定值分别要比变频驱动时的电动机绕组－铁心间的峰值电压、异相间的峰值电压、绕组－铁心间的急剧电压变化量乘以安全率之后的值大那样，作为电动机绝缘设计规格的步骤。

【技术特征摘要】
JP 2004-7-28 2004-2202501. 一种变频驱动电动机绝缘设计方法，其特征在于，具备基于变频器规格、变频驱动时的电动机端电压波形、及电动机绕组匝间的电压分布，选出绝缘材料候补的步骤；制作电动机绕组的绝缘部的模型试样的步骤；使用该模型试样，测定部分放电开始电压的步骤；以该部分放电开始电压为基础，确定电动机绝缘规格候补，并制作电动机试样的步骤；使用该电动机试样，测定绕组-铁心间、异相间、绕组匝间的部分放...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾畑功治，福士庆滋，小俣刚，齐藤宏一郎，下薗忠弘，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：JP[日本]