JP3620175B2 - 電動圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機等に組み込まれる冷媒と冷凍機油を封入した電動圧縮機に係り、特にインバータ電源で駆動される可変速電動圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、空調機の電動圧縮機をインバータ電源で駆動する空調システムが増加している。インバータ電源の使用はより快適な空調環境を実現するもので、空調システムの能力可変,省エネルギー,静音化を可能とし、またこれらに対する市場の要望はますます大きくなっている。電動圧縮機をインバータ電源で駆動することにより、例えば始動時は電動圧縮機を最大回転速度で回転することにより空調システムの最大能力を引き出し、室温を設定温度にいち早く到達させることが可能となる。設定温度に到達した後は、電動機の回転速度を下げて空調システムの能力を最小限必要な能力に落として連続運転することにより、消費電力を小さくするとともに、電動圧縮機の回転速度が低いので運転音も静かになる。また、インバータ電源を使用しない一定速度の電動圧縮機の場合は空調システムの能力を変えることができないので、電動圧縮機の起動と停止を繰り返して設定温度に対する室温の制御が必要であり、起動停止時の電動圧縮機の振動騒音や設定温度に対する室温の変動が大きかった。しかし、インバータ電源で電動圧縮機を駆動する場合は電動圧縮機の回転速度を可変して空調システムの能力を広範囲で連続的に変えることができるので、電動圧縮機は適当な回転速度で連続運転させればよく、電動圧縮機の起動停止音もなく、設定温度に対する室温の変動も非常に少ない快適な空調が可能となる。
【0003】
ところがインバータ電源で電動圧縮機を駆動する場合には、商用電源を使用する場合よりも漏れ電流が大きくなるという課題がある。図5は電動圧縮機の駆動に使用されるインバータ電源と商用電源の波形を比較したものであるが、インバータ電源の波形は多くの高調波成分を含むことがわかる。一方、電動圧縮機内部の電動機の溝絶縁を構成する絶縁フィルムは従来からポリエチレンテレフタレートフィルム(以下PETフィルムと称す)を使用している。PETフィルムは静電容量分をもっており、そのインピーダンスZは、周波数をf、静電容量をCとすると下記の通り表される。
【0004】
Z=1/(2πfC)
これによれば、インピーダンスZは周波数fが高くなると小さくなるので、インバータ電源を使用した場合は、多くの高調波成分のためにインピーダンスZが小さくなり、電流が前記静電容量分を介して巻線から接地されている鉄芯へ漏れやすくなる。
【0005】
図3はインバータ電源で駆動される従来の電動圧縮機の漏れ電流の測定方法を説明するもので、インバータ電源25からの印加電圧が電動圧縮機21の対地絶縁されたガラスターミナル24を介して内部の電動機28の巻線5に印加される。巻線5を保持する溝6部分は、溝絶縁フィルム7(厚み数百μm)と絶縁フィルム8(厚み数百μm)で巻線5と鉄芯11間を絶縁している。高調波成分をもった電流は巻線5から溝絶縁フィルム7と絶縁フィルム8の静電容量分と直流絶縁抵抗分を介して接地された鉄芯11に漏れて、漏れ電流計27で測定される。図4は前記で述べた漏れ電流の流れ経路を等価回路で説明するもので、前記溝6部分の絶縁フィルムの電気的機能を、静電容量分29と直流絶縁抵抗分30にわけて示してある。
【0006】
前記漏れ電流を低減するため従来は、第一に図3の巻線5の線径を細くする方法、第二に溝絶縁フィルム7の厚みを増す方法によって漏れ電流を小さくしている。前記第一の方法は、巻線5の線径を細くして図4の静電容量分29を小さくすることによって漏れ電流の高調波成分を流れ難くするものであり、ここで静電容量Cは誘電率をε、コンデンサの極板面積をS、コンデンサの極板間の距離をdとすると下記の関係がある。
【0007】
C=εS/d
これによれば、コンデンサの極板の面積Sを小さくすれば静電容量Cは小さくなる。図3の電動機28で前記コンデンサの極板の表面積に相当するものは、片極は溝6の内部表面積で、もう片極は溝6部分に保持されている巻線5の表面積である。したがって、巻線5の線径を細くして表面積を小さくすれば前記コンデンサの極板の面積Sを小さくしたことに相当し、静電容量分29を小さくできるので、Z=1/(2πfC)によりインピーダンスZが大きくなり漏れ電流の高調波成分が流れ難くなり総じて漏れ電流の低減に効果がある。しかしながら巻線5の線径を細くすると、巻線5の抵抗値が高くなり電流のジュール損が増大して電動機の一次銅損が増加するので電動機の効率が低下し、電動圧縮機に求められる省エネルギーの効果が低減するという問題がある。前記第二の方法は溝絶縁フィルム7の厚みを増して図5の静電容量分29を小さくすることによって漏れ電流の高調波成分を流れ難くするものである。しかしながら溝絶縁フィルム7の厚みを増すと、溝6内部に巻線5を保持する有効な面積が減少して巻線5全てを納めることができなくなる問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の電動圧縮機の漏れ電流を小さくする方法における電動圧縮機の効率低下という問題点を解決するもので、インバータ電源で駆動される電動機を容器に内蔵する電動圧縮機において、漏れ電流を小さくする対策を講じても効率が低下しない電動圧縮機を提供するもので、前記電動圧縮機の搭載された空調システムの省エネルギーを実現するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、インバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、電動機の溝絶縁にSPSフィルムを使用したものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、インバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、前記電動機を構成するステータは、複数個の溝とその溝に収納される巻線と、両者を絶縁するための溝絶縁フィルムを有し、該溝絶縁フィルムはシンジオタクチックポリスチレン(以下SPSと称する)を主成分としたものであり、本発明のSPSとは原材料をスチレンモノマーとし、主鎖に対してベンゼン環が規則的に交互に配列された結晶性の樹脂である。SPSは誘電率,誘電損失がエンジニアリングプラスチックスの中でも極めて低く、絶縁破壊電圧にも優れた特性を有している。
【0011】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【0012】
図1は、本発明の実施例で使用した電動圧縮機の横断面図であり、内部にステータ3とロータ4から構成される電動機28が内蔵されており、ステータ3の内周面には多数の溝6が軸方向に形成されており、溝6には図2の電動圧縮機の分解断面図で示されるような溝絶縁フィルム7が装着されている。さらに溝絶縁フィルム7内には巻線5が装着されており、巻線5を挿入した溝絶縁フィルム7の開口部には図2に示されるような絶縁フィルム8が設けられている。溝絶縁フィルム7と絶縁フィルム8により、巻線5とステータ3の鉄芯11が絶縁されている。また、本発明の実施例で測定した漏れ電流値は図3の方法で行った。
【0013】
図6は比較例として従来から使用されているPETフィルムと本発明で使用するSPSフィルム(出光石油化学製)の25℃・1kHzにおける比誘電率と測定した漏れ電流値を示す。図6よりSPSフィルムを使用した場合は、従来から使用しているPETフィルムよりも漏れ電流が小さい。これは比誘電率が小さければ静電容量は小さくなるので、図4における静電容量分29が小さくなりインピーダンスが大きくなるので、漏れ電流の高調波成分が流れ難くなるからである。
【0014】
【発明の効果】
本発明のインバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、電動機の溝絶縁にSPSフィルムを使用した電動圧縮機にすることにより、漏れ電流が少なく効率が低下しない電動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す電動圧縮機の断面図
【図2】本発明の実施例を示す電動圧縮機の分解断面図
【図3】インバータ駆動の電動圧縮機の漏れ電流測定方法を表す説明図
【図4】図3の等価回路図
【図5】インバータ電源と商用電源との出力波形の特性図
【図6】溝絶縁フィルムによる比較説明図
【符号の説明】
1 電動圧縮機容器
3 ステータ
5 巻線
6 溝
7 溝絶縁フィルム
8 絶縁フィルム
11 鉄芯
21 電動圧縮機
25 インバータ電源
26 商用電源
28 電動機
29 静電容量分
30 直流絶縁抵抗分
Claims (1)
- インバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、前記電動機を構成するステータは、複数個の溝とその溝に収納される巻線と、両者を絶縁するための溝絶縁フィルムを有し、該溝絶縁フィルムはシンジオタクチックポリスチレン(以下SPSと称する)を主成分としたことを特徴とする電動圧縮機。
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JP27916496A JP3620175B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 電動圧縮機 |
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JP27916496A Expired - Fee Related JP3620175B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 電動圧縮機 |
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JP2015109735A (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 日東シンコー株式会社 | モーター用絶縁シート |
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1996
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