600V系ブラシレスモータ（DCBL）の設計では、「コロナ放電」 が絶縁劣化の大きな原因になります。 低電圧DCBL（12〜200V）ではほとんど問題になりませんが、600V帯では “見えない劣化” として確実に進行し、最終的には絶縁破壊・巻線ショートにつながるため、高電圧DCBLを設計する上で避けて通れないテーマです。
本記事では、コロナ放電とは何か、なぜ600V帯で問題になるのか、どう対策すべきかをわかりやすく解説します。
コロナ放電とは、絶縁物の表面や空隙（すきま）で発生する微小な放電現象のことです。
電圧が高くなると、絶縁物の表面や巻線の隙間に局所的に電界が集中し、空気が部分的に電離して放電が起こります。
✔ 火花のように見える「アーク放電」とは違い、コロナ放電は目に見えないほど小さく、気づかないうちに絶縁材を劣化させるのが特徴です。
600V帯では、以下の理由によりコロナ放電が発生しやすくなります。
①電界強度が高くなる
電圧が高いほど、コイル・絶縁紙・スロットの隙間に電界が集中します。
特に巻線の角部やコイルエンドは電界集中が起きやすく、コロナ放電の発生源になります。
②インバータ駆動による急峻なdv/dt
600V × 高速スイッチングでは、数百〜数千V/μsのdv/dt が発生します。
この急激な電圧変化が絶縁材にストレスを与え、コロナ放電を誘発します。
③微小な空隙でも発生する
低電圧では問題にならない
・巻線の隙間
・絶縁紙の重ね合わせ
・樹脂の微小空隙
でも、600V帯ではコロナが発生します。
④長期運転で絶縁が劣化する
コロナ放電は小さな現象ですが、長時間の運転で絶縁材を徐々に劣化させるため、最終的には絶縁破壊につながります。
①真空含浸（VPI：Vacuum Pressure Impregnation）で空隙をなくす
コロナ放電は空隙で発生するため、真空含浸（VPI） により巻線内部の空隙を樹脂で埋めることが最も効果的です。
②高耐圧絶縁紙の採用
PI（ポリイミド：Polyimide）やPEN（ポリエステル ナフタレート：Polyethylene Naphthalate）など、高耐圧・高耐熱の絶縁紙 を使用することで、コロナ耐性が向上します。
③コイルエンドの電界緩和
電界集中が起きやすいコイルエンドには、
・絶縁紙の追加
・樹脂の厚盛り
・形状の最適化
などの対策が必要です。
④dv/dtフィルタの追加
インバータ側に
・dv/dtフィルタ
・サイン波フィルタ
を入れることで、絶縁材へのストレスを大幅に軽減できます。
⑤スロットライナーの強化
スロット底部は最も絶縁破壊が起きやすい部位。
厚みのあるスロットライナーを使用することで、コロナ耐性が向上します。
コロナ放電は、600V系ブラシレスモータの絶縁設計において最も重要な課題のひとつです。
特に600V帯では、
・電界集中
・dv/dtストレス
・微小空隙
が原因でコロナ放電が発生し、長期的な絶縁劣化につながります。
そのため、VPI、絶縁紙の強化、電界緩和、dv/dt対策 といった総合的な設計が不可欠です。
銀河電機では、
600V系・5〜10kW級DCBLに特化したコロナ放電対策・絶縁設計の最適化を行っています。
用途に応じた最適仕様をご提案できますので、お気軽にご相談ください。
