電動化の高電圧技術

電気自動車EV及び産業用モータ・

パワーモジュールの高電圧絶縁技術、

材料と計測・評価技術

《高電圧化、小型化、高周波化による部分放電発生・絶縁材料劣化のメカニズムとその対策》

【提携セミナー】

主催：株式会社R&D支援センター

◆　セミナー趣旨

今日、省エネ、脱炭素社会に向けて、最新のパワーエレクトロニクス技術を用いた幅広い産業分野のモータの電動化と電気自動車（EV）の普及が急加速している。各モータのインバータ駆動化に伴い、インバータサージと呼ばれる立ち上がりの急峻なインパルス電圧によって内部に微小な放電が繰り返し発生するため、絶縁システムのトラブルを引き起こすことが危惧されている。また、同時にモータだけでなく、パワーモジュール、電子回路基板や各種付属部品についても絶縁耐圧の問題がクローズアップしている。今後、高電圧化、小型化、高周波化が進めば、部分放電がさらに発生し易くなり、トラブルが深刻化することが予想される。その対策技術として、サージで繰り返し発生する微小な部分放電の検知方法、信頼性の高い絶縁システムの評価法と寿命予測が必要となり、IEC国際規格においても継続審議されている。一方、高パワー密度化が進むEVの開発においては、過酷な使用環境条件下における電動モータの部分放電と絶縁劣化対策、さらには高性能なモータ巻線開発とその有効な評価方法が必要となってきている。
モータの劣化損耗は高温下で発生するインパルス部分放電による電気的要因が主であるが、その発生メカニズムや検知の方法は、従来のAC電圧の場合と比べて大きく異なっており、十分に理解されていないのが現状である。その理由は、ナノ秒時間スケールの微少な部分放電現象の発生が様々な環境要因で複雑に変化するためである。本講演では、どのような条件で部分放電が発生し、それをどのような検知器と手順で正確にとらえることができるのか、モータ、パワーモジュール、基板などの絶縁評価試験法およびモータ巻線や基板材料への適応を目的に開発が進む高機能性ポリマー絶縁材料の開発状況について基礎から詳しく解説する。

◆　習得できる知識

• インバータサージによる電動モータのトラブルとは何か？
• 電動化によるインパルス部分放電と絶縁劣化メカニズム
• 高電圧化、小型化、高周波化に伴うモータ、各部品と回路基板の部分放電発生の問題
• 電気自動車EV用駆動モータの絶縁技術、高分子材料と評価試験方法
• インパルス部分放電の国際規格、結線方法、試験電圧波形と判定方法
• 実機モータの微小な部分放電をどうやって測るのか？　その具体的手法とノウハウを習得する。
• 高機能なモータ巻線の開発状況と性能評価法の習得
• パワーモジュール、回路基板の絶縁技術とその評価法の習得

◆　キーワード

• 電動化,EV,車載用,モータ,パワーモジュール,巻線,高電圧化,高分子絶縁材料,評価,破壊

担当講師

兵庫県立大学大学院　工学研究科　特任教授 工学博士

永田 正義　氏

セミナープログラム（予定）

１．はじめに
1.1　カーボンニュートラル、省エネに向けた電動化の最新動向
1.2　インバータ駆動モータとパワーモジュールの高電圧絶縁技術
1.3　電気自動車EV用モータの小型・高電圧化技術の最新動向
1.4　高耐熱性、高熱伝導性絶縁材料開発の最新動向

２．モータ/パワーモジュールの電気絶縁評価試験、部分放電と絶縁破壊の基礎知識
2.1　絶縁破壊につながる部分放電とは何か？
2.2　部分放電の発生を計測する度にばらつくのはなぜか？
2.3　部分放電形態と発生メカニズム
2.4　部分放電の持続から絶縁破壊への進展過程をいかに捉えるか！
2.5　3相交流モータとプリント回路基板の部分放電の相違
2.6　インパルス電圧波形による部分放電計測がなぜ必要か、交流試験との相違
2.7　モータ内でのインバータサージの伝搬による不平等電界の形成が理解のポイント
2.8　絶縁材料と絶縁破壊メカニズム

３．インパルス部分放電特性と絶縁劣化メカニズム
3.1　各電圧波形による部分放電特性
3.2　環境要因（温度、湿度、気圧）の影響
3.3　空間電荷（帯電）の影響
3.4　高周波化（高繰り返しサージ）の影響
3.5　部分放電開始電圧値(PDIV)の理論予測
3.6　荷電粒子による材料の物理・化学的損耗劣化メカニズム

４．インパルス部分放電計測法のポイント
4.1　微弱な部分放電計測の難しさとは？
4.2　インパルス電源と電圧波形
4.3　インパルス電圧の繰り返し昇圧印加方法
4.4　各種部分放電センサーと計測波形
4.5　センサーノイズ、閾値と部分放電フリー判定条件

５．実機インバータ駆動モータのインパルス絶縁評価試験の具体例
5.1　インパルス試験電圧波形と各結線方法
5.2　国際規格（IEC）試験方法と課題点
5.3　各インパルス電圧波形に対するPDIV特性
5.4　PDIV特性の環境要因依存性
5.5　各コイルの分担電圧と部分放電発生箇所の推定
5.6　新ダブルインパルス印加法による絶縁試験方法
5.7　部分放電を発生させないための留意点

６．高周波パワーモジュール絶縁性能試験の具体例
6.1　パワーモジュールの絶縁弱点ポイントと対策方法
6.2　プリント回路基板における部分放電と絶縁破壊
6.3　絶縁ゲル・樹脂中の電気トリ―の発生と成長
6.4　スイッチング周波数の高周波化の影響と高周波電圧印加試験方法
6.5　プリント回路基板での部分放電計測と高周波試験例

７．高温下での高電圧化、長寿命化に向けた高機能性絶縁材料の性能と応用、評価試験方法
7.1　優れた耐絶縁特性のナノコンポジット（ナノフィラー充填）絶縁材料の開発
7.2　高PDIV気泡入りモータ巻線の開発
7.3　低誘電率化モータ巻線の開発
7.4　EV用平角巻線の厚肉化と部分放電の温度特性の計測
7.5　複層化絶縁フィルムの部分放電の温度特性の計測

８．まとめと今後の課題

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2022年07月06日（水） 10:00～16:00

開催場所

【WEB限定セミナー】※在宅、会社にいながらセミナーを受けられます

受講料

非会員：  55,000円 （本体価格：50,000円）
会員：  44,000円 （本体価格：40,000円）

会員の方あるいは申込時に会員登録される方は、受講料が1名55,000円（税込）から

• 1名で申込の場合、44,000円（税込）へ割引になります。
• 2名同時申込で両名とも会員登録をしていただいた場合、計55,000円（2人目無料）です。
• 3名以降は一人当たり定価の半額となります。
  ＜※2名以上でお申込の場合は1名につき27,500円（税込）＞

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備考

• 本セミナーは「Zoom」を使ったWEB配信セミナーとなります。
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