インバータ駆動機器の先進的な絶縁システムに関する研究

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本研究ではインバータ駆動機器の絶縁耐力向上に向け，モータコイルの絶縁システム表面における部分放電の発光観測および主絶縁部の革新的寿命向上に向けた新材料の検討を行った。部分放電発光観測では，イメージインテンシファイアを用いた高感度計測を行うことで，絶縁システム表面における部分放電発生電圧を取得した。また，これらの電圧下における電位分布計測および有限要素法による数値解析を行うことで部分放電発生電界の検討も行った。実験と解析の結果より，部分放電発生電圧は印加される波形によって大きく左右されることが示され，パルス電圧下では正弦波印加時よりも小さい電圧で放電が起こることが明らかとなった。これらの結果は，インバータ駆動機器の絶縁設計を行う際に許容する最大電界が，印加する電圧波形により異なることを示しており，より効率的な絶縁設計を行うことができる可能性を示唆している。また，主絶縁部の寿命向上に向けてナノ粒子が混合した材料であるナノコンポジット材料に着目した。ナノコンポジット材料は優れた絶縁特性が顕現することが先行研究により報告されているが，そのメカニズムについては未解明な点が多い。本研究ではナノコンポジット材料におけるトリー進展時の部分放電特性に着目することで，メカニズムについて検討を行った。実験結果より，ナノコンポジット材料においてはトリー表面にナノ粒子が付着しバリアの役割をすることでトリーの劣化を抑制していることが明らかとなった。このトリー進展抑制モデルにより，添加するナノ粒子のサイズや充填量の最適化の検討が可能となった。