層間短絡試験機 7759シリーズ
7759-10S/5S/5H/5E/1S

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層間短絡とは何か？ それが製品に与える影響は？

層間短絡は、磁性部品の同一巻線内で、多くの巻線が重ねて巻かれている際に、絶縁不良により巻線間で短絡が発生する現象を指します。

つまり、この巻線の一部が直接短絡してしまい、電感作用を発揮できなくなります。その結果、磁場が従来とは異なり、非対称になります。また、残りの巻線の電流が増加し、特にモーターが運転中に発生すると、振動が増加し、電流が大きくなり、出力が相対的に減少することになります。

磁性部品が層間短絡を起こす原因は何か？

層間短絡は、主に材料と生産加工の2つの要因から発生します。

層間短絡不良は、モーターや磁性部品に以下の問題を引き起こす可能性があります：

• 発熱 / 焼損

短絡した巻線には、通常の電流の2倍から10倍の大きな電流が流れます。

• ノイズが発生します。

巻線間短絡が発生したコイルは、運転中に大きな振動を生じます。

• トルクが低下します。

短絡した巻線は電流の不均衡を引き起こし、その結果、トルクが低下します。

• 負荷が起動しなくなります。

短絡がひどくなると、コイルはモーターが負荷を駆動できなくなる原因となります。

なぜ磁性部品は層間短絡を検査しなければならないのか？

巻線コイルの微細な層間短絡の不良は、低電圧テストステーションでは検出が難しいため、製造ラインで不良品が半製品として組み立てられ、最終的にモーターや変圧器として製品化されます。その後、工場は製品を下流の組立工場に納品し、家電製品に組み立てられ、完成品検査で機能テストが行われます。微細な層間短絡不良のコイルは、完成品検査でNGとなる可能性があり、結果的に製造コストが無駄になってしまいます。

製造ラインに層間短絡テストステーションを追加し、瞬時のパルス高電圧で巻線コイルのエナメル線/絶縁システムの品質を検査することで、将来の使用者が長時間製品を使用する際に、層間短絡によるモーターの焼損や停止を防ぐことができます。

層間短路測試 = 寿命性検査

なぜ層間短絡は低電圧検査で検出が難しいのか？

巻線コイル内で層間短絡が発生した場合、インダクタンス、キャパシタンス、抵抗といったパラメータが変化し、コイルの絶縁能力が低下します。高電圧環境下では、層間短絡が比較的容易に検出されますが、低電圧での検査では十分な衝撃を与えないため、層間短絡が起こった部分が破壊されにくくなります。そのため、コイルのインダクタンス、抵抗、キャパシタンスなどのパラメータを通じて明確な異常を検出することが難しくなります。

したがって、低電圧の電気検査方法では、層間短絡の品質問題を検出するのが難しいです。

7750/7759層間短路テスト装置の検出技術

採用する方式は「非破壊、高速パルス電圧と減衰振動波形の比較」です。

パルス電圧を巻線コイルの両端に印加し、被測定物を破壊することなく、L/C共振によって減衰振動波形を生成します。この方法で、標準品と被測定物の瞬時波形を比較し、製品の寿命品質において層間短絡、内部コイルや磁芯の絶縁不良を早期に検出します。

機器内部のキャパシタンス(Cs)と外部の測定対象インダクタンス(Lr)を並列接続し、
機器は一組の高速パルスを並列回路に印加し、インダクタンス(L)とキャパシタンス(C)の共振を生成します。

機器は振動の減衰波形を表示し、標準品と測定対象の波形の各種差異を比較分析します。

• 紫色は標準品の標準波形を示します。
• 青色は不良品によって変化した波形を示します。

7750/7759層間短絡テスト装置の比較方法

まず、標準品の波形を確立し、その後、生産ラインで製造された測定対象の波形と比較します。

• 緑色は標準品の標準波形を示します。
• オレンジ色は不良品の差異波形を示します。

以下は不良品が反映する、これらの電気的特性の変化です。

• コイルのインダクタンス
• 品質係数(Q値)
• コイルの巻数の差（電圧差）
• 磁芯の材質の違い
• コイル内部の層間短絡

7750/7759は6種類の波形比較モードに対応しています。

• 総面積差比較モード AREA

  上図1-2の範囲内で、測定対象のコイル波形の面積を比較します。測定対象に層間短絡が発生すると、コイルのエネルギー損失が増加し、共振減衰係数が大きくなり、共振振幅が小さくなります。そのため、総面積も小さくなり、層間短絡を検出するための最も基本的なパラメータとなります。

エネルギー損失の差異を％で表示して判定します。

• 面積差比較モード DIFF

標準サンプルとテスト対象製品の波形の点対点面積の違いを合計したものを「面積差」と呼びます。

テスト対象物において巻線間短絡が発生すると、インダクタンスが小さくなります（これは、変圧器の二次コイル短絡時に一次コイルのインダクタンスが小さくなる現象と類似しています）。これにより、後段の波形の振動周波数が変化し、共振波形の位相が変わり、面積差も変化します。

これにより、インダクタンス値の差異を比較することができます。

• コロナ数比較 CORONA

巻線コイルが高電圧パルステスト中に自己絶縁システムが損傷し、尖端放電が発生します。波形には放電カーブにコロナ現象が現れます。この機能では、コロナが発生した回数を統計し、その偏差の程度に基づいて判定を行います。

コイル内部の絶縁品質に局部放電現象がないかを検出することができます。

• ラプラシアン比較LAPLACIAN

コイルの絶縁品質が不良な場合、高電圧衝撃下で放電が発生し、振動波形に急激な変化が生じます。7750の二次微分演算を使用して、最大放電量を算出することで、はんだ付け不良による漏電問題を引き起こす一体成型インダクタの品質問題を効果的に検出できます。

はんだ不良による絶縁性能の低下問題の検出に使用できます。

• 波形比較 COMP

標準波形に許容範囲を設定します。この項目では、共振波の振幅と位相を同時に判定でき、巻線間短絡の検出能力を向上させることができます。

• フラッター FLUT

巻線コイルに巻線間放電の現象が発生した場合、波形に震えが生じます。このため、計測器は波形の震えの程度を数値化し、比較を行います。

7750層間短絡テスト器は、異なる磁性部品の測定に対応しています。

低インダクタンスから高インダクタンスまで、異なる波形解析モードを開放し、層間短絡の不良品を検出します。

7750層間短絡テスト器の機能紹介

一、電圧補償機能により、低インダクタンス製品のテストに対応します。

自動ラインでの検査時に、過大な配線インピーダンスによる電圧分圧がテスト線上に発生し、実際に出力される電圧が設定された電圧値を下回ることを防ぐため、7750は電圧補償機能をサポートしています。この機能により、検査精度が向上し、誤判定のリスクが低減されます。

二、安全関連測定対応 - 崩壊電圧検出

MICROTEST 7750/7759 は崩壊電圧解析機能をサポートしており、巻線部品に対して以下の設定を行うことができます。まず、開始電圧と終了電圧を設定し、さらに開始電圧の最小昇圧率（%）も指定できます。この機能は、二次微分とコロナ数による比較モードで動作し、設定された基準値を超えているかどうかを判定します。これにより、巻線部品が耐えられる電圧強度を確認することができます。

三、高速サンプリングレートによる波形比較分析

最大200MHzのサンプリングレートに対応し、4種類の波形比較モードをサポートしています。適用可能なパルス数は最大32回です。

四、実際の出力電圧確認機能を提供しています。

層間短絡試験機の使い方ガイド（初心者向け）

最もよく尋ねられる質問は「どれくらいの電圧を設定すればよいですか？」です。

以下は、電圧設定に関するアドバイスです。

初心者が新しい製品のテスト電圧を設定する際には、以下の要素を考慮する必要があります：

• エナメル線自体の耐電圧特性

• 各巻線間の間隔

• 各巻線の電圧分布

• その他の絶縁制限（例えば、絶縁層や圧縮度）

初心者に対する電圧設定のガイドライン：

• コロナ数比較モードをオンにします。

• テスト対象のコイルに電圧を加え、FAIL（コロナ現象が発生）を確認します。

• その電圧から20％を減少させた値をテスト電圧として設定します。（経験則に基づく）

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