專利名稱：逆變器驅(qū)動的電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種工業(yè)應(yīng)用的由逆變器電源驅(qū)動的逆變器驅(qū)動電動機，更具體地涉及可變速的電動壓縮機的逆變器驅(qū)動電動機，該電動機裝在空調(diào)機或類似的包括致冷劑及冷凍機械油的設(shè)備內(nèi)，并由逆變器電源驅(qū)動。
在最近的工業(yè)領(lǐng)域中，由于逆變器驅(qū)動的電動機其速度可任意地改變，各種電機如驅(qū)動切割機工具的電動機由逆變器來驅(qū)動的趨勢正在成為主流。同時，在空調(diào)機領(lǐng)域中，使用由逆變器電源驅(qū)動的電動壓縮機的多種空調(diào)系統(tǒng)日趨增加。使用逆變器電源可導(dǎo)致更舒適的空調(diào)狀態(tài)并能改變空調(diào)系統(tǒng)的容量，節(jié)省能量及安靜地運行。對于逆變器電源這些指標(biāo)的需求正在市場中增長。
但是，如果電動機由逆變器電源驅(qū)動，會引起這樣的問題，即漏電流的量比在使用商用電源的情況下大。

圖11A表示逆變器電源輸出電壓波形，而圖11B表示商用電源輸出電壓波形。圖12A表示逆變器電源輸出電流波形，而圖12B表示商用電源輸出電流波形。逆變器電源波形比商用電源波形包含更多的諧波分量。另一方面，用于電動機中槽絕緣的絕緣膜具有電容及其阻抗Z由下式(1)表示。
Z＝1/(2πfc)…(1)其中“f”表示頻率及“c”表示電容量。
在使用逆變器電源的情況下，頻率f升高，由于許多諧波成分，因此使阻抗Z減小，正如從上述等式中清楚看出的，由此，電流易于從繞組導(dǎo)線經(jīng)過電容漏到接地的鐵心。
圖9說明一種公知的由逆變器電源25驅(qū)動的并具有壓縮機械22的電動壓縮機40的逆變器驅(qū)動電動機28的漏電流測量方法。逆變器驅(qū)動電動機28被裝在電動壓縮機40的殼21內(nèi)，在該殼21中包含混合的冷卻劑及冷凍機械油的混合液23。在圖9中，來自逆變器電源25的電壓通過與地絕緣的端子24施加給逆變器驅(qū)動電動機28的繞組導(dǎo)線5。在保持繞組導(dǎo)線5的槽6中，繞組導(dǎo)線5及鐵心11之間的絕緣是由厚度為幾百μm的絕緣膜7及厚度為幾百μm的楔型絕緣膜來實現(xiàn)的。具有諧波分量的電流從繞組導(dǎo)線5經(jīng)過電容及絕緣膜7和楔型絕緣膜8的DC絕緣電阻泄漏到接地的鐵心11并由漏電流表27來測量。
圖10表示圖9中漏電流通路的等效電路。在圖10中，槽6中絕緣膜7的電功能被分成電容29及DC絕緣電阻30。
常規(guī)上，為了減少漏電流，采用了減小繞組導(dǎo)線5的直徑的第一方法及增加絕緣膜7的厚度的第二方法。在第一方法中，因為圖10中的電容29隨繞組導(dǎo)線5直徑的減小而減小，漏電流的諧波分量不易流通。這里，電容器的電容量具有以下關(guān)系(2)C＝εs/d…(2)式中“ε”表示介電常數(shù)，“S”表示電容器一對電極板中每個的面積，及d表示電極板之間的距離。假定“εo”表示空氣介電常數(shù)及“εs”表示相對介電常數(shù)，則介電常數(shù)ε為空氣介電常數(shù)εo與相對介電常數(shù)εs的積，即εo·εs。
根據(jù)式(2)，由于每個電極板的面積S下降，電容C減小。在圖9的逆變器驅(qū)動電動機28中，每個槽6的表面積及保持在槽6中的繞組導(dǎo)線5的表面積相應(yīng)于每個電極板的面積S。因此通過減小繞組導(dǎo)線5的直徑來減小繞組導(dǎo)線5的表面積引起了每個電容器電極板面積S的減小，由此可減小電容量29，及基于式(1)由此使阻抗Z增加。因而，由于漏電流的諧波分量不易流通，漏電流的量能有效地下降。
但是，如果通過減小繞組導(dǎo)線S的直徑來減小繞組導(dǎo)線5的表面積，繞組導(dǎo)線5的電阻值增加，致使電流的焦耳損耗增加，由此使電動機原邊銅耗增加，于是引起電動機效率下降。
在上述第二方法中，因為圖10中的電容量29是通過增加絕緣膜7的厚度來減小的，使漏電流的諧波分量不易被流過。圖8表示公知絕緣膜7的一個例子，它是由絕緣膜7a和7b組成的，由此使絕緣膜7的厚度增大。
在式(2)中，如果電容器電極板之間的距離d增大，電容量c減小。在圖9的逆變器驅(qū)動電動機28中，絕緣膜7的厚度相當(dāng)于電容器兩極板之間的距離d。因此，由于電容量29通過增加絕緣膜7的厚度能被減小，漏電流的諧波成分不易流過，由此引起漏電流量的下降。
但是，如果絕緣膜7的厚度增加，在槽6中保持繞組導(dǎo)線5的有效區(qū)域減小，因此，所有的繞組導(dǎo)線5不能容納在槽6中。于是，如果使繞組導(dǎo)線5的直徑減小來使繞組導(dǎo)線5的截面區(qū)域減小，整個繞組導(dǎo)線5才能容納到槽6中。但是，在此情況下，由于繞組導(dǎo)線5的電阻值如上結(jié)合第一方法所述地增大了，電動機的效率被不期望地降低。
因此，為了消除上述傳統(tǒng)逆變器驅(qū)動的電動機在降低漏電流時效率下降的缺點，本發(fā)明的基本目的是提供一種逆變器驅(qū)動的電動機，即使在采取減小漏電流的措施的情況下也不會降低其效率。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明提供了一種逆變器驅(qū)動的電動機，它由一個逆變器電源驅(qū)動并包括一個絕緣件，用于在槽中使逆變器驅(qū)動電動機的繞組導(dǎo)線及鐵心相互絕緣，其改進包括該絕緣件是由不少于兩個絕緣膜組成的，其中至少一個絕緣膜中形成有多個孔。
具有孔的絕緣膜的電容量等于具有相對介電常數(shù)為1.0的空氣層的電容及具有相對介電常數(shù)大于1.0的絕緣膜的電容彼此相并聯(lián)的一種電路的電容。由于具有孔的絕緣膜電容減小了，因此，逆變器驅(qū)動的電動機的漏電流量能夠減小而不會使逆變器驅(qū)動的電動機的效率下降。
此外，本發(fā)明提供了一種逆變器驅(qū)動的電動機，它由逆變器電源驅(qū)動并裝在電動壓縮機殼體內(nèi)，及包括一個用于在槽中使逆變器驅(qū)動電動機的繞組導(dǎo)線及鐵心相互絕緣的絕緣件，其改進包括該絕緣件是由不少于三個絕緣膜組成的；其中至少一個絕緣膜中形成有多個孔；其中剩余的兩個絕緣膜不形成有孔，并分別設(shè)在至少一個絕緣膜的兩對立側(cè)面上。
因為不具有孔的兩絕緣膜覆蓋在具有多個孔的一個絕緣膜的兩對立側(cè)面上，因此整體地造成與一個絕緣膜兩對立側(cè)面的緊密接觸，在電動壓縮機中使用的具有相對介電常數(shù)大于1.0的冷凍機械油不會摻透到一個絕緣膜的孔中。因此，由于與第一發(fā)明中相同的理由，具有孔的一個絕緣膜的電容量下降，由此使逆變器驅(qū)動的電動機的漏電流量減小，而不會降低逆變器驅(qū)動電動機的效率。
從以下參照附圖結(jié)合優(yōu)選實施例的說明將會使本發(fā)明的目的及特征更加闡明，其附圖為圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的包括逆變器驅(qū)動電動機的電動壓縮機的概要截面圖；圖2是圖1中逆變器驅(qū)動電動機一個絕緣膜的透視圖；圖3是圖1中逆變器驅(qū)動電動機的橫向截面圖；圖4是圖1中逆變器驅(qū)動電動機的分解截面圖；圖5是圖2中絕緣膜變型的透視圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的逆變器驅(qū)動電動機的絕緣膜的透視圖；圖7是圖6中部分VII的放大截面圖；圖8是現(xiàn)有技術(shù)絕緣膜的透視圖；圖9是表示對包括圖8中絕緣膜的現(xiàn)有技術(shù)逆變器驅(qū)動電動機的漏電流進行測量的方法的概要截面圖；圖10是表示圖9中逆變器驅(qū)動電動機的漏電流路徑的等效電路圖；圖11A及11B是分別表示現(xiàn)有技術(shù)的逆變器電源及現(xiàn)有技術(shù)的商用電源輸出電壓的波形圖；圖12A及12B是分別表示圖11A及11B中的逆變器電源及商用電源的輸出電流的波形圖。
在描述本發(fā)明的過程前，應(yīng)指出在附圖的若干圖中使用相似的標(biāo)號來表示相似的部分。
圖1表示根據(jù)第一實施例的一個逆變器驅(qū)動的電動機K1，它可用于包括壓縮機構(gòu)22的電動壓縮機50。該逆變器驅(qū)動的電動機K1由逆變器電源25驅(qū)動，并裝在電動壓縮機50的殼21內(nèi)。同時，在殼21內(nèi)包括冷卻劑及冷凍機械油的混合液23。
如圖3中所示，多個軸向延伸的槽6形成在逆變器驅(qū)動的電動機K1的定子內(nèi)圓周表面上。圖2中所示的絕緣膜71被緊密地安裝在圖3中所示的每個槽6中。此外，繞組導(dǎo)線5被緊密地安裝在絕緣膜71上。圖4中所示的楔型絕緣膜8被設(shè)在圖3中所示絕緣膜71的對立邊緣之間的間隙中。繞組導(dǎo)線5及定子3的鐵心11彼此用絕緣膜71及楔型絕緣膜8絕緣。
如圖2中所示，絕緣膜71由絕緣膜71a及絕緣膜71b構(gòu)成，后者具有多個孔12并被絕緣膜71a兩對立的彎邊抓住。
如果相對介電常數(shù)εs的值小，電容量C就小，如從前面式(2)中所看到的。絕緣膜材料通常具有的相對介電常數(shù)為3，而空氣的相對介電常數(shù)小并為1.0。因此，孔12的電容量小于絕緣膜材料的電容量。具有孔12的絕緣膜71b的電容等于空氣層電容及絕緣膜材料的電容相互并聯(lián)的電路的電容。如前所述，空氣層的電容量小于絕緣膜材料的電容量。因此，具有孔12的絕緣膜71b的電容量小于沒有孔12的絕緣膜的電容量。由于圖10中電容29的值變小，因此根據(jù)前面式(1)其阻抗Z增大，這就使漏電流的諧波分量不易流過，于是漏電流的量減小。
因為如前所述，具有孔12的絕緣膜71b的電容量減小，漏電流的量可被減小，而不需要增大絕緣膜71的厚度及減小繞組導(dǎo)線5的直徑。因而，逆變器驅(qū)動的電動機K1的漏電流量能夠減小，而不會使逆變器驅(qū)動的電動機的效率下降。同時，因為絕緣膜71a如現(xiàn)有技術(shù)的逆變器驅(qū)動電機中的絕緣膜不具有孔，絕緣膜71a能夠使繞組導(dǎo)線5和鐵心11彼此絕緣。
在圖2的絕緣膜71中，絕緣膜71a不具有孔，而絕緣膜71b具有孔12。圖5表示一種逆變器驅(qū)動電動機K1’的絕緣膜71’，該電動機是逆變器驅(qū)動電動機K1的改型。在絕緣膜71’中，絕緣膜71b不具有孔而絕緣膜71a具有孔12。在逆變器驅(qū)動電動機K1’中，無需解釋，能獲得與逆變器驅(qū)動電動機K1同樣的效果。
圖6及7表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的逆變器驅(qū)動電動機K2的絕緣膜72。逆變器驅(qū)動電動機K2可用與逆變器驅(qū)動電動機K1相同的方式應(yīng)用于電動壓縮機50。絕緣膜72包括具有多個孔12的絕緣膜72b及一對無孔的絕緣膜72a。絕緣膜72a覆蓋了絕緣膜72b的兩對立面，因此造成分別與絕緣膜72b的兩對立側(cè)面的緊密接觸，并由此使絕緣膜72a及72b整體地形成絕緣膜72。因為逆變器驅(qū)動電動機K2的其余結(jié)構(gòu)類似于逆變器驅(qū)動電動機K1的結(jié)構(gòu)，為簡要起見省略了對它的說明。
在電動壓縮機50的混合液23的冷凍機械油分布到逆變器驅(qū)動電動機K2附近的情況下，絕緣膜72將被浸在冷凍機械油中。因此，如果絕緣膜72a不與絕緣膜72b的兩對立面接觸時，具有相對介電常數(shù)約為3的冷凍機械油將摻入到絕緣膜72b的孔12中，因此就不能獲得本發(fā)明的效果。
但是，在逆變器驅(qū)動電動機K2中，因為不具有孔的絕緣膜72a形成與具有多個孔12的絕緣膜72a兩對立側(cè)面的緊密接觸，在電動壓縮機50中使用的冷凍機械油摻入絕緣膜72b的孔12中的現(xiàn)象就不會發(fā)生，因此絕緣膜72的電容量被減小，并由此使逆變器驅(qū)動電動機K2的漏電流量減小，而不會使逆變器驅(qū)動電動機K2效率下降。
正如從以上說明中清楚看到的，在本發(fā)明中可獲得以下的效果，即，因為絕緣膜的電容減小了，漏電流量可以減小而不用如現(xiàn)有技術(shù)中那樣，增加絕緣膜厚度或減小逆變器驅(qū)動電動機繞組導(dǎo)線的直徑，于是，逆變器驅(qū)動電動機的漏電流量能被減小，而不降低逆變器驅(qū)動電動機的效率。
權(quán)利要求
1.一種逆變器驅(qū)動電動機(K1)，它由逆變器電源(25)驅(qū)動，并包括一個用于使逆變器驅(qū)動電動機(K1)的繞組導(dǎo)線(5)和鐵心(11)在槽(6)中相互絕緣的絕緣件(71)，其中改進包括由不少于兩個絕緣膜(71a，71b)形成絕緣件(71)；其中絕緣膜(71a，71b)中至少一個(71b)中形成有多個孔(12)。
2.一種逆變器驅(qū)動電動機(K2)，它由逆變器電源(25)驅(qū)動，并裝在電動壓縮機殼(21)中，及包括一個用于使逆變器驅(qū)動電動機(K1)的繞組導(dǎo)線(5)和鐵心(11)在槽(6)中相互絕緣的絕緣件(72)，其中改進包括由不少于三個絕緣膜(72a，72b)形成絕緣件(72)；其中絕緣膜(72a，72b)中至少一個(72b)中形成有多個孔(12)；其中絕緣膜(72a，72b)中剩余的兩個絕緣膜不形成有孔并分別地設(shè)在絕緣膜(72a，72b)中的至少一個絕緣膜(72b)的兩對立側(cè)面上。
全文摘要
逆變器驅(qū)動電動機(K
文檔編號H02K3/32GK1177853SQ97118610
公開日1998年4月1日 申請日期1997年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月4日
發(fā)明者伊藤浩, 山內(nèi)弘和 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社